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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qV9`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q,$UKg#i  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, zUIh8cAoE  
Z UAWSJ,s  
&FkKnz4IZ  
n*@^c$&P  
  class filler /o+, =7hY  
  { _BtppQIWv  
public : {5^ 'u^E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /$&~0pk  
} ; a%*W^R9Ls  
Qj[4gN?}=  
)'DFDrY  
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: !ssE >bDa  
Y?ZTl762  
h_* =_2|}  
V|#B=W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Qaq{UW  
b (;"p-^  
$axaI$bE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zd>[uIOR  
Ml+.\'r  
.y+>-[j?B  
MvL%*("4b  
二. 战前分析 Q:>;d-D|1  
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。 zP rT0  
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 JWlH(-U4|  
8Tt2T} Y  
dZ`nv[]k~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u2JkPh&!rq  
  /* --------------------------------------------- */ pb_mW;JVu  
vector < int *> vp( 10 ); q|=tt(}G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %zb7M%dC6`  
/* --------------------------------------------- */ 6\OSIxJZF  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &"Ua"H)  
/* --------------------------------------------- */ K)l{3\9l|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); " *kWM  
  /* --------------------------------------------- */ Vy16Co  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qECc[)B  
/* --------------------------------------------- */ jWUN~#p!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u?Iop/b  
y !47!Dn  
;T-i+_  
o@EV>4e y  
看了之后,我们可以思考一些问题: "EWU:9\0  
1._1, _2是什么? vb{&T<  
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。 i ,4  
2._1 = 1是在做什么? *=~ 9?  
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。 2=(=Wjk.  
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。 XMa(XOnX  
gigDrf}  
>(`|oD`,Y  
三. 动工 i3rvD ch  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =f.f%g6  
JEU?@J71O  
uhQ3  
e`<=& w  
template < typename T > vyN =X]p  
class assignment cV&(L]k>`  
  { Itj|0PGd  
T value; >fdS$,`A  
public : W-7yi`5  
assignment( const T & v) : value(v) {} *ZKfyn$+~  
template < typename T2 > Fr/8q:m &  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } kx]f`b  
} ; a!Z,~ V8  
|1-0x%@[;  
?n?Ep[D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l OI(+74  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8 x|NR?  
Vnv<]D zC  
p9oru0q  
67/hhO  
  class holder 2EQ:mjxk  
  { 2X]2;W)S;  
public : XHlPjw  
template < typename T > wgkh} b   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const rZ w&[ G  
  { Ij@YOt  
  return assignment < T > (t); ~" }t8`vP1  
} '`/1?,=  
} ; dH&N<  
?!Rl p/  
k{y@&QNj  
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: .;/@k%>   
5W 5\  *L  
  static holder _1; n#,AZ&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Zhz.8W  
7!<cU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y9Yh%M(  
而不用手动写一个函数对象。 e,`+6qP{  
r}D`15IHJ  
wH{lp/  
c6E@+xU  
四. 问题分析 /bfsC& 3  
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。 KB *[b  
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。 #E{OOcM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1wE~dpnx  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @~QW~{y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'u_'y  
fCO!M1t  
五. 问题1:一致性 QmbD%kW`3  
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?| b==<7[8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7!Ym~M=  
q:J,xC_sF(  
struct holder -UUP hGC  
  { NnrX64|0  
  // jP@H$$-=wH  
  template < typename T > 1 /7H` O?  
T &   operator ()( const T & r) const )Qp?N<&'  
  { IUbYw~f3  
  return (T & )r; 2[qO;js  
} X/2Xr(z"k  
} ; A5!f#  
/3'-+bp^=  
这样的话assignment也必须相应改动: ;u!>( QQ  
Mm^o3vl  
template < typename Left, typename Right > l)a]V]oQ  
class assignment 6yv*AmFh  
  { ,%v  
Left l; "eZNci  
Right r; z)]_(zZ^  
public : 7=Ew[MOmM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ko>pwhR}  
template < typename T2 > {p yo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^3*/x%A,g  
} ; #f\U3p  
5~aSkg,MD  
同时,holder的operator=也需要改动: oPo<F5M]d%  
8iqx*8}  
template < typename T > o_b j@X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :&&Ps4\Sq  
  { qyp"q{k0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T$0//7$')  
} ,]y)Dy  
[fxAj]  
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。 T AwA)Zg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y9pQ1H<F;  
/".+OpL  
return l(rhs) = r; k8 ,.~HkU  
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。 d]0fgwwGC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R`!x<J  
&]16Hb~  
template < typename Tp > }yK_2zak5i  
class constant_t A^bg*t,  
  { ~Pv4X2MO  
  const Tp t; j'X]bd'  
public : $*9h\W-)`Q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Do=*bZ;A  
template < typename T > $X9-0-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4g$mz:vo  
  { =HQH;c"  
  return t; aqoT  
} A_CEpG]  
} ; C.}Z5BwS  
ZiSy&r:(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q,PB; TT  
下面就可以修改holder的operator=了 ?U cW@B{  
a%Q.8  
template < typename T > FxTOc@<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0 #VH=pga  
  { YB*ZYpRVl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n;xtUw6 \  
} $s)G0/~W  
<,`=m|z9k  
同时也要修改assignment的operator() R1&(VK{  
iNT1lk  
template < typename T2 > :G9.}VrU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T&tCXi  
现在代码看起来就很一致了。 [NQ`S ~_:  
>]&LbUW+  
六. 问题2:链式操作 .px*.e s  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ne oT\HV  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Q/1 6D  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 M$FQoRwH  
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。 OzA"i y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "m3u}!`3  
Y"K7$+5#\  
template < typename T > dSS_^E[{  
struct result_1 [6FCbzS_W  
  { u;F++$=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qCc'w8A  
} ; 4IG'T m  
/H:'(W_b;  
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: ,}=x8Xxr  
)67Kd]  
template < typename T > BBnj}XP*4  
struct   ref 8]YFlW9  
  { 7M<7^)9  
typedef T & reference; di "rvw;R  
} ; : N>5{  
template < typename T > V+nqQ~pJ&  
struct   ref < T &> dScit!T"  
  { k10dkBoEX  
typedef T & reference; pV=X  
} ; s4@AK48  
xzyV| (  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ZcYxH|Gn  
i jg'X#E  
template < typename T > |FS79Bv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OU]!2[7c  
  { so9h6K{qcp  
  return l(t) = r(t); j;=+5PY  
} MV-fDqA(  
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。 5$`i)}:s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #6 e  
|4\.",Bg  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么  G;Q)A$-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9} :n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 zF>| 9JU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $"!"=v%B  
最后的布局是: *S~gF/*kP  
                Add W=M]1hy  
              /   \ h:Q*T*py  
            Divide   5 1Yo9Wf;vP  
            /   \ eRWTuIV6  
          _1     3 P B.@G,)  
似乎一切都解决了?不。 IR;lt 3  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 J-:\^uP  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ReE6h\j  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: +`r;3kH ..  
|O%`-2p]p  
template < typename Right > </>;PnzE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V&-pgxf;  
Right & rt) const ]uI#4t~  
  { W~$YKBW  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V)mRG`L  
} 9*h?g+\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;$ D*,W *  
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。 ]S[M]-I  
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。 s_N?Y)lS+(  
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。 6 wYd)MDLL  
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。 lM3UjR|@  
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? q~^Jd=cB\  
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: bJ*jJl x  
L%# #U'e3  
template < class Action > 2ro4{^(_  
class picker : public Action ex @e-<  
  { JQP7>W  
public : T$U,rOB"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5}x^0 LY  
  // all the operator overloaded wN-3@  
} ; _n,Ye&m  
xL3-(K6e  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Vahfz8~w/  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: %a{$M{s  
f wWI2"}  
template < typename Right > OGw =e{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const IP~*_R"bM  
  { h|$.`$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Kr3L~4>  
} 9+)5#!0  
aF7" 4^P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l~kxt2&  
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。 +Em+W#i%?  
vn}:$|r$J  
template < typename T >   struct picker_maker l`G .lM(  
  { 2 1.;lj  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y#!8S{  
} ; J+r\EN^9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3qR%Mf'  
  { ;HtHN K(o  
typedef picker < T > result; ?xu5/r<  
} ; rH"&  
"a %5on  
下面总的结构就有了: k\8]fh)J\7  
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。 $-H#M] Gq  
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。 vY&[=2=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |j($2.  
至此链式操作完美实现。 }SIUsh'  
h W\q  
4loG$l+a1  
七. 问题3 H(GWC[tv  
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。 4 ,"%  
*^e06xc:  
template < typename T1, typename T2 > ^"WrE(3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d%FD =wm  
  { Pb 4%" 9`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &sleV5V  
} ,_?P[~1  
th]1> .  
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: ys`"-o[*  
99j^<)  
template < typename T1, typename T2 > ` 1aEV#;  
struct result_2 @2ZE8O#I  
  { lcR53X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FGY4u4y  
} ; = s^KZV  
ltRvNXx+]  
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? [(Ss^?AJW  
这个差事就留给了holder自己。 FMMQO,BU  
    .G8+D%%.  
T<1* R>el  
template < int Order > {,61V;Bpm  
class holder; [9dW9[Z+!  
template <> is @8x!c  
class holder < 1 > w-9M{Es+j  
  { Gxx:<`[ON  
public : ^GMM%   
template < typename T > &qKJN#NM@  
  struct result_1 V`Ve__5;  
  { Rg@W0Bc)  
  typedef T & result; C{AVV<  
} ; WfYu-TK *  
template < typename T1, typename T2 > *F7ksLH|q  
  struct result_2 7~(|q2ib  
  { l>p S23  
  typedef T1 & result;  n aE;f)  
} ; sTeW4Hnp  
template < typename T > SKO*x^"eU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,?s3%<\2   
  { $*a'[Qot#  
  return (T & )r; ^UTQcm  
} 7`AQn],  
template < typename T1, typename T2 > ]@YBa4}w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5R"My^G  
  { yv1Z*wTpO  
  return (T1 & )r1; 67<Ym0+ =  
} Qxb5Y)/jn  
} ; GR6BpV7  
t<~$?tuZ  
template <> >HMuh)  
class holder < 2 > ,FWC|uM"  
  { AY3nQH   
public : t*X k'(v  
template < typename T > Xi vzhI4  
  struct result_1 3zi(|B[,?  
  { 1C) l) pV  
  typedef T & result; o9&&u1`M/  
} ; <*I%U]  
template < typename T1, typename T2 > Qry?h*p+`  
  struct result_2 P,1[NW  
  { `x%( n@g  
  typedef T2 & result; N0`v;4gF$]  
} ; !\D[lh}rL  
template < typename T > ;oL`fQyr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  0Bbno9Yp  
  { 6%N.'wf  
  return (T & )r; Lckb*/jV&  
} |j3fS[.$  
template < typename T1, typename T2 > k4WUfL d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L{XNOf3  
  { rO#WG}E<"  
  return (T2 & )r2; ="X2AuK%1$  
} Z*,Nt6;e  
} ; mWhQds6  
'L$%)`;e  
j p g$5jZ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 sJA` A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jvGGIb"&1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ey4RKk,  
%p?+r  
return l(i, j) = r(i, j); ean_/E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K7o!,['W  
`` !BE"yN  
  return ( int & )i; aB@D-Y"HO  
  return ( int & )j; k;aV4 0N9  
最后执行i = j; ++b1VBP  
可见,参数被正确的选择了。 +-8S,Rg@   
b=Rw=K.  
u/W  
PDwi])6mf  
E RnuM  
八. 中期总结 %OS}BAh^i  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: T4H/D^X|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .aJ\^Fx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J-Xw}|>@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor QPL6cU$&R  
d"h*yH@  
8HL$y-F  
i6)7)^nG  
{[Bo"a>%  
jS_fwuM  
九. 简化 *Cs RO  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /3( a'o[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cu)ssT  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: os<YfMM<:/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /E(319u_  
  +-*/&|^等 mPhrMcL  
2. 返回引用。 ?<_yW#x6  
  =,各种复合赋值等 K chp%  
3. 返回固定类型。 ?ykQ]r6a<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wOfx7D  
4. 原样返回。 6xDYEvHS  
  operator, hT c VMc  
5. 返回解引用的类型。 gmFCjs  
  operator*(单目) ;;A8*\*$  
6. 返回地址。 f=$w,^)M  
  operator&(单目) v$H=~m  
7. 下表访问返回类型。 >%x N?%  
  operator[] fMGL1VN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /&PRw<}>_o  
  operator<<和operator>> EL--?<g  
]f%yeD  
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。 LYYz =gvZl  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =IbDGw(  
`>.^/SGu>?  
template < typename Left > U^AywE]  
struct value_return q\0CS>.  
  { 4V2}'/|[  
template < typename T > Nn`l+WA3  
  struct result_1 P1gW+*?  
  { m {dXN=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6a_MA*XK  
} ; ?vnO@Bb/a  
H> zX8qP+  
template < typename T1, typename T2 > n\X'2  
  struct result_2 nTy8:k']  
  { U%<E9G594  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [ ;/4'  
} ; SVJL|S 3k  
} ; &?(<6v7  
!z EW)  
5uo?KSX%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]$4DhB  
QQ*` tmy  
下面我们来剥离functor中的operator() RB,`I#z1f  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @ PboT1  
/Qa'\X,f3  
return l(t) op r(t) yniXb2iM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n5Coxvy1  
return op l(t) c >8I M  
return op l(t1, t2) 8 ztVv   
return l(t) op fN!ci']  
return l(t1, t2) op :NHP,"  
return l(t)[r(t)] pm)kocG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Wqy\yS [  
9A7LDHst7  
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: 9)y7K%b0  
单目: return f(l(t), r(t)); ){D6E9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -l:4I6-hi  
双目: return f(l(t)); bi@z<Xm%  
return f(l(t1, t2)); LBcnBo</v  
下面就是f的实现,以operator/为例 j3W)  
xE.yh#?.k  
struct meta_divide <6!;mb ;cX  
  { 6k4ZzQ}  
template < typename T1, typename T2 > >ocDh~@aP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u0o}rA  
  { >+/2g  
  return t1 / t2; WLO4P  
} ryC7O'j_P  
} ; iJ-z&=dOe  
lR<1x  
这个工作可以让宏来做: [|5gw3 y  
>'/KOK"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o(gEyK  
template < typename T1, typename T2 > \ \ #yKCA';  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Xur{nk~?  
以后可以直接用 {E 'go]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hOOkf mOM  
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 ? "+g6II  
(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。。。) cZb5h 9  
>.xg o6  
$ ;J:kd;<  
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 '5f6 M^}|2  
7o99@K,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :l;SG=scx  
class unary_op : public Rettype w3<%wN>tE  
  { 0gIJ&h6*f  
    Left l; ?q*,,+'0  
public : PLV-De  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $2kZM4  
;YfKG8(0  
template < typename T > ?D\6@G:,#@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q{c/TRp7  
      { }hm "49,O  
      return FuncType::execute(l(t)); 3* v&6/K  
    } +";<Kd-  
mw!EDJ;'  
    template < typename T1, typename T2 > c}-WK*v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *LZB.84  
      { FD1Z}v!5IJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =O.%)|  
    } H\PY\O&cP  
} ; *7JsmN?  
-(;<Q_'s{"  
; *ZiH%q,  
同样还可以申明一个binary_op =[ +)T[  
-50 Nd=1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fZ6-ap,u  
class binary_op : public Rettype QnZ7e#@UP  
  { l&2pUv=  
    Left l; s?9$o Qq1  
Right r; \* /R6svz  
public : g'pB<?'E'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S9;:)  
9aa cW  
template < typename T > 6?(Z f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PF+SHT'4}#  
      { [ U`})  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); TIIwq H+h.  
    } A`I;m0<  
4e!>A  
    template < typename T1, typename T2 > M3EB=tU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D=!T,p=  
      { D|gI3i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |bM?Q$>~  
    } Cvgk67C=$  
} ; y88lkV4a  
~USU\dni  
qrLE1b 1$  
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 V|q`KOF  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0;X0<IV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ? 3t]9z  
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。 5;:964Et  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G,-x+e"  
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。。。 66Tx>c"H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 cg| C S?  
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) qN@-H6D1=  
下面是修改过的unary_op _yu_Ev}R  
Mv1V Vk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ln*_mM/Q%  
class unary_op BIn7<.&  
  { ;XDGlv%  
Left l; OGGuVY  
  7.!`c-8 u  
public : fEYo<@5c]  
vUD>+*D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?E|be )  
=K`]$Og}8  
template < typename T > FJC}xEMcN  
  struct result_1 ?,AWXiif  
  { SQhw |QdG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T/YvCbo  
} ; IPxK$nI^  
\*r]v;NcP  
template < typename T1, typename T2 > Y5XhV;16  
  struct result_2 nu!tk$Q  
  { G@+AB*Eu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [+_0y[~,tB  
} ; 8EC$p} S  
O @)D%*;v  
template < typename T1, typename T2 > e< E]8GAF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t$k$ Hd';  
  { v0 uA]6:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7jtDhsVz  
} +H `FC  
E==vk~cz  
template < typename T > %.mHV7c)%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w.9'TR  
  { iI@m e=  
  return OpClass::execute(lt(t)); {T(z@0Xu  
}  0%OV3`  
vN8Xq+  
} ; >6\rhx>  
a?gziCmS?C  
5.o{A#/NTl  
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 A{(<#yRfg  
好啦,现在才真正完美了。 *0!IHr"fn  
现在在picker里面就可以这么添加了: <7X6ULQ  
m@#@7[6]o  
template < typename Right > |h{#r7H0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LE>b_gQ$ 2  
  { U|YIu!^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W%&'EJ)62  
} +^tw@b  
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。 ^Ss4<  
ry[NR$L/m  
P+s-{vv{0  
r_?il]l  
f83Tl~  
十. bind 0X: :<N@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Vt;!FZ  
先来分析一下一段例子 D@ R>gqb  
8Z1pQx-P2C  
/4_^'RB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +:D90p$e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q7-.-k<dQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _6/q.  
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。 Lr;PESV  
我们来写个简单的。 lMW4SRk1C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 25-5X3(>j=  
对于函数对象类的版本: |v?*}6:a  
pQ/ bIuq  
template < typename Func > #nS[]UbwZ  
struct functor_trait 0*umf .R  
  { xZpGSlA  
typedef typename Func::result_type result_type; %^VQw!  
} ; 9p '#a:  
对于无参数函数的版本: /:o (Ghc?  
!5escR!\D  
template < typename Ret > mok%TK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U%)m [zAw  
  { 1-6[KBQ8  
typedef Ret result_type; >Vl8ZQ8  
} ; {%cm;o[7o  
对于单参数函数的版本: 5Z@~d'D  
o;\c$|TNU  
template < typename Ret, typename V1 > 2ij/!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > DTi\ 4&41  
  { DD(K@M  
typedef Ret result_type; .dStV6  
} ; @*{sj`AS '  
对于双参数函数的版本: I'$}n$UvZ  
`E4OgO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wn-{V kpm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <xpHlLc  
  { xO nW~Z  
typedef Ret result_type; ulzQ[?OMl  
} ; (RtjD`e}  
等等。。。 Y\pRk6,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z')zV oW,  
/H m), 9NN  
template < typename Func > v?S~ =$.  
struct func_return _8;)J  
  { 1E'/!|  
template < typename T > >QJfTkD$  
  struct result_1 y7x[noGtR  
  { gJv;{;%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y5AJ1A6?E  
} ; 8fI&-uP{g  
LNR~F_64Q  
template < typename T1, typename T2 > { 95u^S=  
  struct result_2 <F7g;s'q9  
  { X8Ld\vZYn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zC[lPABQ  
} ; -jJw wOm  
} ; <GthJr>1D  
u^{6U(%  
(b}}'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =Lyo]8>,X  
_s> ZY0  
template < typename Func, typename aPicker > %C^%Oq_k  
class binder_1 /Wqx@#  
  { jj&4Sv#>  
Func fn; *gxo! F}  
aPicker pk; >tFv&1iR  
public : = e>#oPH  
XA%a7Xtni  
template < typename T > iH#b"h{w  
  struct result_1 14,Pf`5Sz  
  { 'z}Hg *  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }CyS_Tc  
} ; 6-w'?G37  
8iDg2_l`G  
template < typename T1, typename T2 > -< 0PBl  
  struct result_2 Q:#Kt@W  
  { V&>\U?q:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <P"4Mk7`s  
} ; ;& PK6G  
$^1L|KgXp  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  KOQ9K  
DIU9Le  
template < typename T > $)fybn Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uKBSv*AM  
  { %j=xLV\  
  return fn(pk(t)); ydyGPZ t  
} L`!M3c@u  
template < typename T1, typename T2 > i47xF7y\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const   ps*dO  
  { Lk-%I?  
  return fn(pk(t1, t2)); {ta0dS;1  
} j+>#.22+  
} ; sMikTwR/^  
O73 /2=1V  
3w B03\P  
一目了然不是么? N%,!&\L  
最后实现bind j$K[QSn  
-q-/0d<l  
NQD*8PGfj  
template < typename Func, typename aPicker > F$QAWs  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g+-=/Ge  
  { ,VM)ZK=Tr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c&o|I4|Y,  
} :gNTQZR  
{Va "o~io  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $YyN-C  
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。 F9|\(St &  
+[DL]e]@U  
十一. phoenix bS9<LQ*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MwlhL?  
x\ pC&  
for_each(v.begin(), v.end(), v .ftfL!  
( ,;2x.We  
do_ =eXJZPR  
[ ( _{\tgSm  
  cout << _1 <<   " , " r95l.v  
] "^~>aVuXf  
.while_( -- _1), $6c8<!B_  
cout << var( " \n " ) Z{|U!tn  
) XU}|Ud562  
); `Xbk2KD p  
$:YJ<HvG<  
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: y'9 bs  
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 ]/p)XHKo  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 p$5+^x'(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r`THOj\cM  
j|u6TG  
NTHy!y<!h  
template < typename Cond, typename Actor > Use`E  
class do_while !*?Ss  
  { "o*zZ;>^  
Cond cd; H@uCbT  
Actor act; u,d@ oF(=  
public : r] +V:l3  
template < typename T > <V3N!H_d  
  struct result_1 Z]I[?$y  
  { jZm57{C#*?  
  typedef int result_type; }a(x L'F  
} ; Y2DR oQ  
NY5?T0/[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #l(cBM9sz  
?5%|YsJP_  
template < typename T > {&'u1yR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6[h 3pb/m  
  { P| [i{h  
  do 0.^9)v*i  
    { ^XV=(k;~bX  
  act(t); 1|L3} 2  
  } 9M)N2+hkZ  
  while (cd(t)); Fn8d;%C  
  return   0 ; );^] is~  
} ugM,wT&~Y  
} ; dz',!|>  
v@43 %`"Gj  
tNskB`541  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0Wf,SYx`s  
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。 }Om+,!_d  
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。 TB]B l.  
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。 r$~w3yN)v  
下面就是产生这个functor的类: oJF@O:A  
{e4ILdXM  
f!`,!dZgkd  
template < typename Actor > n')#]g0[  
class do_while_actor `hD\u@5Tw  
  { 2VOdI  
Actor act; (9N75uCa  
public : ])= k";76  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  *q8L$D  
.TN9N  
template < typename Cond > acWm+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; GdqT4a\S  
} ; oEHUb?(p  
-ISI!EU$  
bF88F_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mCtuR*z_  
最后,是那个do_ 3N?WpA768/  
MorR&K  
D?u*^?a2  
class do_while_invoker .)W'{2J-  
  { lc%2Pi[X  
public : 1*eWo~G  
template < typename Actor > Ks.pb !r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @`N)`u85[  
  { T4`.rnzyRb  
  return do_while_actor < Actor > (act); mAk@Q|u  
} .1u"16_  
} do_; <;d?E%`  
&Bbs\ ;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GM6Y`iU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a*d>WN.;U  
最后来说说怎么处理break和continue &v+8RY^F=  
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。 eu(1bAfS&T  
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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