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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |RX#5Q>z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D#;7S'C  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, )Z7Vm2a  
dlu*s(O"  
?qh-#,O9B  
"{q#)N  
  class filler #{i*9'  
  { waMF~#PJlt  
public : }7 N6n Zj`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} = Xgo}g1  
} ; "Q?+T:D8|  
.. `I <2  
DiJLWXs  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: N J3;[qJ  
VotC YJ  
DiFLat]X  
9+ 'i(q z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Lqgrt]L_"  
-TUJ"ep]QJ  
L\Se ,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Dqy`7?Kn  
(0-Ol9[  
\}Q=q$)  
#2tmi1 ya  
二. 战前分析 _w^,j"  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %>KbaM1b  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 pMfb(D"  
wQxI({k@  
1@]&iZ]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?f?5Kye  
  /* --------------------------------------------- */ C'6I< YX  
vector < int *> vp( 10 ); '$ei3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qBEp |V  
/* --------------------------------------------- */ sd%j&Su#4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (7 I|lf e  
/* --------------------------------------------- */ xSY"Ru  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?sN{U\  
  /* --------------------------------------------- */ `v*HH}aDO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Wjb_H (D  
/* --------------------------------------------- */ R)NSJ-A!2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $n<a`PdH  
h"FI]jK|}  
$1f2'_`8~  
BgQEd@cN  
看了之后,我们可以思考一些问题: g'.OzD  
1._1, _2是什么? ;1k& }v&  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 E&U_1D9=L<  
2._1 = 1是在做什么? >kXscbRL7  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7;jD>wp 9D  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 "O34 E?ql.  
\|=6<ZY:  
oe<i\uX8z  
三. 动工 [LoQYDku  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: HP# SR';E  
(W}F\P  
l=DF)#>w  
AtQ.H-8r  
template < typename T > IO)B3,g  
class assignment 9q'9i9/3d  
  { 10S I&O  
T value; ?I+L  
public : 8dE0y P  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^exU]5nvz  
template < typename T2 > us.#|~i<h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C4+DZ<pE  
} ; gN/<g8  
z,,"yVk`,  
>|taU8^|G}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 JFT$1^n  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }c/p;<  
wGyVmC  
aTcz5g0"  
3FBLCD3  
  class holder !se1W5ke#  
  { &'uP?r9c$  
public : ;cMQ 0e  
template < typename T > '1mk;%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O= S[ n  
  { VLXA6+  
  return assignment < T > (t); MK1\  
} k]m ~DVS  
} ; :nx+(xgw  
L FWp}#%  
OZ&/&?!XE  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ~$J ;yo~  
u8-6s+ O  
  static holder _1; c p"K?)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b A+_/1C  
$Q*R/MY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7zu\tCWb  
而不用手动写一个函数对象。 ]8A*uyi  
`~XksyT  
}e\"VhAl/  
j iKHx_9P  
四. 问题分析 o/Ismg-p  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 'z|Da&d P  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 \U:OQ.e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 g5y+F]'I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z^kE]Ir#EV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 M@[W"f Wq  
6KddHyFz  
五. 问题1:一致性 y3~`qq  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| f@i#Znkf*?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ark]>4x>  
qPDNDkjDD  
struct holder Xb"i/gfxt  
  { lHM+<Z  
  // p/Pus;*s  
  template < typename T > aC1z.?!U  
T &   operator ()( const T & r) const `2f/4]fY  
  { Z9vMz3^N  
  return (T & )r; $@PruY3[  
} ;\K]~  
} ; $;^|]/-  
WARiw[  
这样的话assignment也必须相应改动: s#^0[ Rt  
tVG;A&\,6  
template < typename Left, typename Right > i-|N6J  
class assignment ?UsCSJ1V  
  { z~t0l  
Left l; z|pt)Xl  
Right r; z/\OtYz  
public : Mt.Cj;h@^[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T AG@Ab  
template < typename T2 > wV )\M]@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ph^1Ko" 2  
} ; B_[efM<R$  
/@\`Ibe  
同时,holder的operator=也需要改动: "z9C@T  
2;gvo*k  
template < typename T > 'KH+e#?Ar  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4X^$"lM  
  { d88A.Z3w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9~hW8{#  
} 8&JB_%Gb  
y i$+rPF1  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 |enLv12Gm  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x,C8):\t`B  
LK}g<!o(  
return l(rhs) = r; 6Z|h>H5 a  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 f2e;N[D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D$>!vD'  
t=B1yvE "  
template < typename Tp > I8XP`Ccq  
class constant_t ^6 wWv&G[8  
  { lie,A  
  const Tp t; ,zgz7  
public : Ch]d\GM  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +zh\W9  
template < typename T > UVux[qX<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4EM+Ye  
  { ao)';[%9s  
  return t; Gwk$<6E  
} Krae^z9R  
} ; Ao\P|K9MyL  
%,WH*")  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DgT]Nty@b  
下面就可以修改holder的operator=了 5Npxs&Ea  
a,w|r#x]  
template < typename T > ;`oK5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const fg LY{  
  { NVRzthg%c_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^]sb=Amw  
} e,|gr"$/  
-J3~j kf  
同时也要修改assignment的operator() *H!BThft4  
'LMj.#A<g  
template < typename T2 > f-18nF7{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H=@KlSC ^  
现在代码看起来就很一致了。 3Y Mqp~4  
N>(w+h+  
六. 问题2:链式操作 glLVT i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W{-g?)Tou  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 l qfTF  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 U)G.Bst  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ) A:h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b- - tl@H  
V;eaQ  
template < typename T > opH!sa@U  
struct result_1 *;@wPT  
  { 3RaW\cWzg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _^W;J/He  
} ; U;W9`JT<.f  
nF'YG+;|@  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: P!]uJ8bi  
 ,]EhDW6  
template < typename T > Mz&/.A  
struct   ref l:'#pZ4T  
  { 0!,uo\`  
typedef T & reference; / <)Vd  
} ; KRL.TLgq)  
template < typename T > X&WP.n)  
struct   ref < T &> Z5Lmg  
  { fHd[8{;P:  
typedef T & reference; %rrA]\C'  
} ; HF0G=U}i  
 2yJ{B   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2VRGTx  
:EOai%i  
template < typename T > Jw _>I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9^F3r]bH  
  { qHZDo[  
  return l(t) = r(t); s|WwB T  
} d Gp7EB`  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 _Z(t**Zh6y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1dLc/, |  
RiQ ]AsTtl  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 (6$ P/k8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6C2~0b   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jMn,N9Mf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 yMWh#[phH  
最后的布局是: }`gOfj)?i  
                Add Imv#7{ndq  
              /   \ @$jV"Y  
            Divide   5 cTGd<  
            /   \ %g@?.YxjT  
          _1     3 ~)f^y!PMQ  
似乎一切都解决了?不。 ./ {79  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 U5kKT.M  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 {3x>kRaKci  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: l L;5*@  
Nbr$G=U  
template < typename Right > :e7\z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const o,WjM[e  
Right & rt) const 9 " q-Bb  
  { ,40OCd!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ],SQD3~9  
} Ysu\CZGX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 CFh9@Nx  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 jh oA6I  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 fz^j3'!\  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 I6 ?(@,  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 _f0AV;S:vd  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? / :F^*]  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: %]Z4b;W[Y  
'{AB{)1  
template < class Action > ~uc7R/3ss  
class picker : public Action pA*C|g  
  { w*6b%h%ww  
public : 74M9z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} . f_ A%  
  // all the operator overloaded \<pr28  
} ; y;ElSt;S  
c9nR&m8(+  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 'O(=Pz  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Gt.'_hf Js  
wNHn.  
template < typename Right > sm-[=d%@L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 83c2y;|8  
  { QP%_2m>yhl  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r+bGZ  
} M?lh1Yu"  
}R}+8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #Kb /tOp1  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 >S I'Q7k  
M,fL(b;2  
template < typename T >   struct picker_maker =3X>Ur  
  { M<Wi:r:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #`u}#(  
} ; gko=5|c,@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $!_ X9)e  
  { 6&x\!+]F8  
typedef picker < T > result; '<o3x$6 *  
} ; dQ8RrD=$&  
U:TkO=/>:  
下面总的结构就有了: V8/d27\  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 -US:a8`  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 vntJe^IaFd  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 AU\=n,K7  
至此链式操作完美实现。 *Y(59J2  
Y$L` G  
-LiGO#U  
七. 问题3 Jb"FY:/Qv+  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 eS!]..%y  
6o^>q&e}%  
template < typename T1, typename T2 > -{0Pq.v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M)ET 1ZM  
  { ,4H? +|!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WhW}ZS'r  
} bJ_rU35s>  
hH`x*:Qja  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: iI<c  
.u)KP*_  
template < typename T1, typename T2 > |Ml~Pmpp  
struct result_2 fv7VDo8vb  
  { LWM<[8wJ4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ya&=UoI  
} ; WkuCn T  
NIQ}A-b  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? XKTDBaON  
这个差事就留给了holder自己。 {}$rN@OM$  
    "\@J0 |ppb  
A1p~K*[[  
template < int Order > %f'pAc|#  
class holder; f![] :L  
template <> \>5sW8P]H`  
class holder < 1 > ;$iT]S  
  { :i!fPNn  
public : #1%@R<`  
template < typename T > X]y8-}Qf  
  struct result_1 5}G_2<G  
  { STnMBz7  
  typedef T & result; aE'nW_f  
} ; 6 >)fNCe`  
template < typename T1, typename T2 > +DRt2a #  
  struct result_2 j9k:!|(2'  
  { G %sO{k7  
  typedef T1 & result; 6vK`J"d{~D  
} ; =CFjG)L  
template < typename T > R%3yxnM*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oSrA4g  
  { fZ-"._9UyH  
  return (T & )r; f4p*!e  
} 0Ye/  
template < typename T1, typename T2 > 0hoMf=bb$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {LiJ=Ebt  
  { c6F?#@?   
  return (T1 & )r1; =u2~=t=LV  
} l?)>"^  
} ; Wq3PN^  
KRxJ2  
template <> ?>+uO0*S  
class holder < 2 > ={xRNNUj_  
  { "#E Z  
public : #+o$Tg  
template < typename T > LhAN( [  
  struct result_1 1vq2`lWpx  
  { p1'q{E+o*  
  typedef T & result; vT#R>0@mi  
} ; q%G[tXw  
template < typename T1, typename T2 > ;[ QIHA!  
  struct result_2 C+/EPPi  
  { dlo`](5m  
  typedef T2 & result; +(DzE H |  
} ; ,u|>%@h  
template < typename T >  z/91v#}.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6H0kY/quL|  
  { zmQQ/ 7K  
  return (T & )r; 8(n>99 VVK  
} 'ij+MU 1  
template < typename T1, typename T2 > }$<v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z><+4 '  
  { `pfgx^qG  
  return (T2 & )r2; x9F *$G  
} n}Z%-w$K#  
} ; P\dfxR;8%  
BW;@Gq@N  
pbG-uH^  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 N|mggz  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }N9PV/a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %S^ke`MhF  
EJ {vJZO  
return l(i, j) = r(i, j); pImq< Z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U`) " ;WN  
#*:1Ch]B  
  return ( int & )i; <q'?[aKvR  
  return ( int & )j; YN)qMI_ `A  
最后执行i = j; Bj{J&{  
可见,参数被正确的选择了。 z>+CMH5L)  
F lVG,Z  
|m\7/&@<  
" :e <a?  
w)<.v+u.Y  
八. 中期总结 =,*/Ph&  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 15_"U+O(/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @B0fRG y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @8\0@[]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v3[ZPc;;  
Ew]&~:$Ki  
<>KQ8:  
+mG"m hF  
T=w0T-[f  
j 7);N  
九. 简化 [|$C2Dhw=  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 DPY+{5q2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r!w4Br0  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: IHW s<U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [6K[P3UZx  
  +-*/&|^等 |9i[*]  
2. 返回引用。 9k93:#{WE  
  =,各种复合赋值等 M%jR`qVFg.  
3. 返回固定类型。 X%I@4 B7Ts  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -c8h!.Q$  
4. 原样返回。  uWMSn   
  operator, .HTRvE`X  
5. 返回解引用的类型。 -A L^  
  operator*(单目) D Q4O  
6. 返回地址。 7&etnQJ{  
  operator&(单目) CNV^,`FX  
7. 下表访问返回类型。  {y{O ze  
  operator[] on hLhrZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 mb_6f:Qh3  
  operator<<和operator>> DIYR8l}x  
"&qAV'U  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 w[vccARQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n2o)K;wW+  
b$Ei>%'/";  
template < typename Left > y:zNf?6&  
struct value_return B!x6N"  
  { BQ,749^S  
template < typename T >  f^}n#  
  struct result_1 OGH,K'l  
  { '4GN%xi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; BC#`S&R  
} ; :V6t5I'_  
?;w`hA3ei  
template < typename T1, typename T2 > \u6.*w5TI  
  struct result_2 q(46v`u  
  {  ^0{t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %Ze7d&  
} ; WOgkv(5KN  
} ; Nj?Q{ztS  
E i2M~/  
#$ka.Pj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait HOPl0fY$L  
VeEa17g&  
下面我们来剥离functor中的operator() ,<7HLV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \ %xku:  
a$iDn_{  
return l(t) op r(t) D0_CDdW%7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5%K|dYv^^  
return op l(t)  !Qsjn  
return op l(t1, t2) 3:w_49~: ~  
return l(t) op |A|K);  
return l(t1, t2) op )yz)Fw|&  
return l(t)[r(t)] Bs '=YK$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]2&RN@  
tJ7tZ~Ak  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Z"l].\= F  
单目: return f(l(t), r(t)); 0}` -<(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `Y!8,( 5#  
双目: return f(l(t)); =(R3-['QIb  
return f(l(t1, t2)); i$.!8AV6  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]l=CiG4!M  
r0OP !u  
struct meta_divide D\-DsT.H  
  { .f[z_% ar  
template < typename T1, typename T2 > Gf!c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I~HA ad,k  
  { Yp3y%n  
  return t1 / t2; Te3 ?z  
} y(a>Y! dgU  
} ; Ag{)?5/d_  
0XC3O 8q  
这个工作可以让宏来做: ,1t|QvO  
2/F8kVx{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +~1FKLu  
template < typename T1, typename T2 > \ A58P$#)?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; IW}Wt{'m  
以后可以直接用 @eESKg(,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jW^]N$>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 . Y!dO@$:  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ]R^xO;g'  
I4 <_y5  
ZBH^0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 x*X{*?5@  
8X? EB6=c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~XXNzz ]?  
class unary_op : public Rettype JCB3 BZg7&  
  { _$vbb#QXZG  
    Left l; 4 B[uF/[  
public : #N"QTD|i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mYk~ ]a-  
|~v2~   
template < typename T > ]X X>h~0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {EVy.F  
      { %n,_^voE  
      return FuncType::execute(l(t)); !F Zg' 9  
    } C0^r]^$Z  
$EdL^Q2KAy  
    template < typename T1, typename T2 > fU.z_ T[@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (_N(K`4#W  
      { U9\w)D|+eE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D deKZ)8  
    } <&((vrfa  
} ; 3/c%4b.Z  
s I0:<6W  
`4Fw,:+e  
同样还可以申明一个binary_op M`* BS  
fCX8s(|F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v4X ` Ul*  
class binary_op : public Rettype Da)_OJYE  
  { puh-\Q/P  
    Left l; !@arPN$  
Right r; wq8&2(|Fc  
public : >I;.q|T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YKOj  
#oR@!?  
template < typename T > yKz%-6cpSl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YPKB4p#  
      { <1QXZfQ"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]{t!J^Xn  
    } HRCnjem/v\  
* ]D{[hV  
    template < typename T1, typename T2 > YB:}L b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I%<pS ,p  
      {  niyxZ<Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0<f.r~  
    } 00r7trZW^  
} ; =<K6gC27  
Bf[`o<c  
&2ty++gC  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ;R@D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sfy}J1xIL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {#pw rWG  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 2^rJ|Ni  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m|OB_[9  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 lO0}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Jy('tfAHp  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) e:rbyzf#  
下面是修改过的unary_op ]8'PLsS9<w  
t4hc X[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  &Du S*  
class unary_op T_9o0Qk  
  { m GJRCK_  
Left l; bu08`P9  
  l<7SB5  
public : 1FT3d  
Pl2eDv-y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bg)}-]u]  
g^\!> i  
template < typename T > h7o.RRhK  
  struct result_1 Tv 5J  
  { $ 1m}lXk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T)ISDK4>S"  
} ; M[Nv>  
h 'Hnq m  
template < typename T1, typename T2 > Ua=r24fy  
  struct result_2 xZ >j Q_}  
  { <zAYq=IU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ip1gCH/?_+  
} ; N8J(RR9O  
S a}P |qI  
template < typename T1, typename T2 > cz|?j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @*|T(068&  
  { UG}2q:ST  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P^ <to(|  
} D`Ka IqLz  
=4V SbOlZ  
template < typename T > *D9H3M[o#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Imq-5To#  
  { T{yJL<  
  return OpClass::execute(lt(t)); VC% .u.< F  
} $3%+N|L  
hMV>5Y[s  
} ; OkCAvRg  
| :id/  
x]3[0K5;  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ]I zD`  
好啦,现在才真正完美了。 K%Bz6 ~  
现在在picker里面就可以这么添加了: V\l@_%D[(v  
`82Dm!V  
template < typename Right >  Wu8^Z Z{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]e+&Pxw]e  
  { $q .}eb0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); QBN\wL8g  
} v53|)]V  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ~03MH'  
F!*GrQms  
w8 `1'*HG  
k_Y7<z0G  
es=OWJt^  
十. bind Ki&a"Fu3  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 YBF$/W+=9|  
先来分析一下一段例子 9QL%q; #  
Zs,6}m\  
WJ[>p ELT,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4%I[.dBnM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 SQ/HZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,xAF=t  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 A5%$<  
我们来写个简单的。 ,H^!G\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: brlbJFZ19  
对于函数对象类的版本: ED>a'y$f  
NSH4 @x  
template < typename Func > /H3w7QU  
struct functor_trait ~P;A 9A(k  
  { j2.7b1s  
typedef typename Func::result_type result_type; S kB*w'k  
} ; ,LxkdV  
对于无参数函数的版本: TU*EtE'g/  
bX` Gv+  
template < typename Ret > &|db}\jT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2% OAQ(  
  { ()F {kM8  
typedef Ret result_type; 1xkrh qq  
} ; ZmNNR 1%/  
对于单参数函数的版本: vUOl@UQ5  
*c&|2EsZ  
template < typename Ret, typename V1 > rPqM&&+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a(D=ZKbVU  
  { 6]kBG?m0  
typedef Ret result_type; Kr `/sWZ  
} ; ecR)8^1 '  
对于双参数函数的版本: ]^>:)q  
=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3eXIo=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2gMG7%d  
  { !6@'H4cb=  
typedef Ret result_type; -5ZmIlL.S  
} ; L[,19 ;(  
等等。。。 u]9\_{c]Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sowwXrECg@  
qMA-#  
template < typename Func > *f`P7q*  
struct func_return S6 a\KtVa  
  { (Cfb8\~  
template < typename T > QCE7VV1Rw  
  struct result_1 0Oc?:R'$  
  { Ki7t?4YE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,sL%Ykr  
} ; ws^Ne30R  
' VKD$q  
template < typename T1, typename T2 > :."oWqb)  
  struct result_2 :Jv5Flxl  
  { /> /e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wJCw6&D,/  
} ; 6N5(DD  
} ; &>E gKL  
d!YP{y P  
\IImxkE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 isQOt * i  
+*?l">?|F  
template < typename Func, typename aPicker > :zPK  
class binder_1 n-yUt72  
  { GZNN2 '  
Func fn; 2A[hMbL  
aPicker pk; #Lp}j?Y  
public : 0<NS1y  
4OpzGZ4+  
template < typename T > *X2PT(e[  
  struct result_1 %A=/(%T>  
  { 6=;(~k&x9:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ck5cO-1>6  
} ; c@3 5\!9  
[|=M<>?[  
template < typename T1, typename T2 > =DD KGy.g  
  struct result_2 nReld :#T  
  { vZ"gCf3#?3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m m`#v g,  
} ; dIlpo0; F  
| |awNSt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bvB', yBZ  
dnU-v7k,{  
template < typename T > Z?!AJY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3IlVSR^py  
  { ,aC}0t  
  return fn(pk(t)); :T G;W,`.V  
} c {%mi  
template < typename T1, typename T2 > -OlrA{=c_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 10 *Tk 8  
  { XGH:'^o_  
  return fn(pk(t1, t2)); Kw" y#Ys]  
} #X?[")R  
} ; jYRSV7d  
nW7: ]  
C8> i{XOO,  
一目了然不是么? jS##zC  
最后实现bind A@)Q-V8*9s  
['.])  
0#!}s&j/  
template < typename Func, typename aPicker > WcNQF!f  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) PENB5+1OK  
  { !V3+(o 1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :VZS7$5  
} d$3md<lIB  
>{tn2Fkg>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6{=U= *  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Af]zv~uM  
}3X/"2SW^  
十一. phoenix 8T T#b?d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `hkvxt  
YYYF a  
for_each(v.begin(), v.end(), \2 N;V E  
( v#%rjml[  
do_ otR7E+*3  
[ |<,qnf | -  
  cout << _1 <<   " , " 0't)-Pj+,  
] =CK%Zo  
.while_( -- _1),  Jc ze.t  
cout << var( " \n " ) M?" 4 {  
) f/UU{vX(  
); nLz;L r!  
s)r !3HS  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: "I/05k K  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor K {v^Y,B  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _Fa\y ZX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Jj>Rzj!m  
iIX%%r+  
A'z]?xQR  
template < typename Cond, typename Actor > Ia}qDGqPp!  
class do_while h$!YKfhq}  
  { @i>)x*I#AI  
Cond cd; Uq#2~0n>  
Actor act; %Tp k1  
public : 3Z9Yzv)A  
template < typename T > 92<+ug=  
  struct result_1 ;P)oKx  
  { JP<j4/  
  typedef int result_type; M1-tRF  
} ; sPvs}}Z]P  
mB_?N $K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B+Qf? 1f  
Et N,  
template < typename T > %QEBY>|lI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bTimJp[b  
  { Q ^2dZXk~  
  do KqntOo} y)  
    { V4V`0I  
  act(t); M11\Di1  
  } xn2nh@;  
  while (cd(t)); vkTu:3Qe  
  return   0 ; 4uOR=+/l  
} 2 {b/*w  
} ; K-TsSW$}  
-@(LN%7!C  
%"mI["{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q*&H  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 c8X;4 My  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >2{Y5__+e  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 q@bye4Ry%W  
下面就是产生这个functor的类: $\J5l$tU  
p-.kBF  
O^8ZnN_+  
template < typename Actor > ;O`f+rG~  
class do_while_actor Gkuqe3  
  { e7;7TrB.  
Actor act; :KO&j"[  
public : I#(lxlp"Ho  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Hvk~BP' m  
/ZV2f3;t  
template < typename Cond > P-4$Qksx  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3=uhy|f! /  
} ; 7@<.~*Bl6  
EO)JMV?6  
(1D1;J4g  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t/Io.d   
最后,是那个do_ MygAmV&  
9 fB|e|  
' 9f0UtT|[  
class do_while_invoker >va_,Y}  
  { xcW\U^1d  
public : 1}wDc$O  
template < typename Actor > 9lYfII}4(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0"OEOYs}  
  { Qpmq@iL  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0o>C, `  
} .S 54:vs  
} do_; "ZGP,=?y2  
?m*e$!M0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NuR7pjNMZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :38{YCN  
最后来说说怎么处理break和continue d|RUxNjM-J  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 *xNc^ &.  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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