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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &>fd:16  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Tou~U[V+  
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, R\amcQ 9  
r=aQ S5  
!P3|T\|]+  
k8V0-.UL}  
  class filler W^Y(FUy~  
  { 1dsxqN(:  
public : >@uYleD(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y<(.,Nb8  
} ; .&.CbE8K[  
9Bw"VN]W  
&W!@3O{~.  
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: ix`xdVj`  
V'/%)oU\"  
 \RO Sd  
0u\@-np  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^%JWc 3jZ  
^umAfk5r?H  
i(HhL&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )&-E@% \  
IPR396J+-  
U$ bM:d  
RA/yvr  
二. 战前分析 C\D4C]/8  
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。 V485Yn!$(  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 f}eVfAf  
'L/TaP/3  
7Y:s6R|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iX p8u**  
  /* --------------------------------------------- */ l !v#6#iq  
vector < int *> vp( 10 ); E!M+37/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +%v4Ci"%y  
/* --------------------------------------------- */ Cj9Tj'0@I+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WcFZRy-erc  
/* --------------------------------------------- */ ^pa).B.`T  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "RA$Twhj  
  /* --------------------------------------------- */ I|H mbTXa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lc7]=,qyF  
/* --------------------------------------------- */ YeJdkt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b}*hodzF  
_P:P5H8  
bT}WJ2}  
B#yyO>0k]  
看了之后,我们可以思考一些问题: PV2904  
1._1, _2是什么? K<tg+(3  
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。 bX1ip2X lk  
2._1 = 1是在做什么? CjGI}t  
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。 =fPO0Ot;  
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。 ,e,{6Sg6gl  
w5Xdq_e3  
J:a^''  
三. 动工 sJWwkR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~-/AKaK}  
JV>OmUAk  
qDW/8b\^  
 M > <   
template < typename T > iVcBD0 q)  
class assignment 2RCnk&u  
  { 9^tyjX2  
T value; 6BnjT  
public : j3>< J  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5`Bb0=j  
template < typename T2 > Ih0GzyU*4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x@=7M'vr%  
} ; "x11 YM{F  
xjpW<-)MLf  
EbQ}w"{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7vFqO;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?kSs7e>  
4/4IZfznX  
va0 a4s1O  
EA\~m*k  
  class holder Z6p>R;9n  
  { z,tax`O  
public : !ktr|9Bl  
template < typename T > sXWMXQ3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0/Csc\Xl  
  { `6/7},"9t  
  return assignment < T > (t); z!%}0  
} };*5+XY^  
} ; .1@5*xQ5O  
}73H$ss:  
?6Gq &  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: X:A\{^ ~  
qv:WC TAn  
  static holder _1; aF:I]]TfK~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7>nA;F 8_  
#L"h >,b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,oC r6 ]  
而不用手动写一个函数对象。 VioVtP0  
U;(&!Ei  
Lv_>cFJ}[  
*VH1(E`hl  
四. 问题分析 x~W&a*WNT  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [8"nRlXH  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 5XhV+t g.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 by {~gu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O/Fzw^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ukw'$Yt2  
,=mn*  
五. 问题1:一致性 X#J[Nn>  
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?| GXAcy OV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (HTVSC%=  
hi37p1t   
struct holder *}?^)z7w  
  { /ZczfM\  
  // qRU8uu   
  template < typename T > /XXW4_>  
T &   operator ()( const T & r) const s:jwwE2  
  { 8Hhe&B  
  return (T & )r; f.,-KIiF  
} A%9"7]:   
} ; C}Khh`8@5.  
8]0^OSS  
这样的话assignment也必须相应改动: OvFZ&S[  
w,\Ua&>4  
template < typename Left, typename Right > 4'{j'kuv  
class assignment ]Z~H9!%t  
  { z_zr3XR9  
Left l; L<E`~\C'  
Right r; H}:apRb  
public : ?vZ&CB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )q#b^( v  
template < typename T2 > 0s4%22  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } HMBxj($eR  
} ; ZJ!/49c*>  
Z!#zr@'k  
同时,holder的operator=也需要改动: Q.!8q3`  
Q<"zpwHR  
template < typename T > vHao y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FO*Py)/rX  
  { w{0UA6+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); W1Ht8uYG3  
} & K7+V  
&359tG0@P  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 75{QBlf<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E9 |i:  
,cpPXcz?,  
return l(rhs) = r; -FJ 5N}R  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 %[RLc[pB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C,K P!B{  
lqu1H&  
template < typename Tp > W[+E5I  
class constant_t @ j' I  
  { \p.ku%{  
  const Tp t; Cgt{5  
public : V" I+E  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M,6m*  
template < typename T > zX(p\NU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z )k\p'0"  
  { A`IE8@&Z'  
  return t; xez~Yw2  
} 5&6S["lt  
} ; z$;z&X$j  
GYCc)Guc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?/NxZ\  
下面就可以修改holder的operator=了 WFy90*@Z  
m ?LOd9  
template < typename T > 8{@#N:SY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'R?;T[s%  
  { wn5CaP(]8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ><5tnBP|+L  
} Hb IRE  
p)d'yj  
同时也要修改assignment的operator() D@&0 P&  
TDA+ rl  
template < typename T2 > K@`F*^A}V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } D.4=4"qMi  
现在代码看起来就很一致了。 \,lgv  
b4i=eI8  
六. 问题2:链式操作 :Q"]W!kCs  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _=8x?fC:rl  
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。 MHk\y2`/;  
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。 KE6[u*\  
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。 r( :"BQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct } 5FdX3YR  
u:NSPAD)  
template < typename T > ~M2w&g;1  
struct result_1 5&\Q0SX(~  
  { b\F(.8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; P$4G2>D8dg  
} ; u.gnv dU  
D`2Iy.|!  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: }LN +V~  
D~G24k6b3  
template < typename T > *dL!)+:d  
struct   ref ?(n|ykXwc  
  { &%$r3ePwc  
typedef T & reference; ci <`*>l  
} ; wZ5 + H%x  
template < typename T > Z>{3t/`  
struct   ref < T &> ,?P@ :S<8  
  { ;gu_/[P  
typedef T & reference;  _p<s!  
} ; $RfM}!7?  
AbC /  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V \,Z (  
SoI"a^fY  
template < typename T > %tT&/F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const KW ]/u  
  { qe8dpI;  
  return l(t) = r(t); 06|+ _  
} TW8E^k7  
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。 b)tvXiO1>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $WI=a-;_e  
h/j+ b.|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 l\vtz5L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _=Ed>2M)no  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 w O;\,zU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >jD,%yG  
最后的布局是: Z?kLAhy!  
                Add o}C|N)'  
              /   \ @kw#\%Uz  
            Divide   5 (,#Rj$W  
            /   \ p,.+i[V  
          _1     3 !/^i\)j>](  
似乎一切都解决了?不。 B{^o}:e  
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。 rLw3\>y  
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。 })rJU/  
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: q-P$ \":  
g .ty#Z=:  
template < typename Right > ?4GI19j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ua# sW  
Right & rt) const cLj@+?/  
  { 2iYf)MC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1bs 8fUPB3  
} z;yb;),  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c+|,q m  
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。 d~1Nct$:  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ~GZ!;An  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ">PpC]Y1  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ;gfY_MXnF  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? /R7qR#  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ]@)T]  
o-"/1zLg4  
template < class Action > <8nl}^d5  
class picker : public Action \' (_r  
  { HQlhT  
public : H)tnxD0)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W&23M26"{  
  // all the operator overloaded o7Ms]AblT  
} ; ,&[2z!  
pcwkO  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 __<u!;f  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: vcTWe$;Q  
"X4L+]"$g  
template < typename Right > `vs= CYs  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 04>dxw)8  
  { SJ$N]<d  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); | d}f\a`  
} <>\s#Jf/  
<8Y;9N|94!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > aN9#ATE  
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。 l1BbL5#1Q>  
+mP&B<=H)  
template < typename T >   struct picker_maker wO:!B\e  
  { J-C3k`%O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &E|2-)  
} ; 5y]1v  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OL+dx`Y  
  { $U=E7JO  
typedef picker < T > result; q0|u vt"  
} ; #>~<rcE(  
e45gjjts  
下面总的结构就有了: +c&n7  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 242dT/j  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ($a ?zJr  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ).aQ}G wx^  
至此链式操作完美实现。 9$[I~I#z  
-1dbJ/)  
P(OgT/7A  
七. 问题3 -<rQOPH%  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 K"~Tk`[0Q  
8vFt<k}G  
template < typename T1, typename T2 > ="E^9!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~3k& =3d]  
  { s|iph~W!L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "-aak )7w  
} gq9D#B  
,#=ykg*~/  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ]L0GIVIE  
c2M-/ x-:  
template < typename T1, typename T2 > Xk#"rM< Y  
struct result_2 [Xp{z tGE  
  { a& >(*PQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5~(.:RX:q  
} ; QmQsNcF~z  
>7@kwj-f)  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? f:$LVpXS-  
这个差事就留给了holder自己。 qyXx`'e  
    .Q'/e>0  
vfID@g`!q+  
template < int Order > Fv!zS.)`  
class holder; nya-Io.  
template <> |~'D8 g:Ak  
class holder < 1 > f1R&Q  
  { *"rgK|CM$  
public : g=eYl_P6  
template < typename T > .54E*V1  
  struct result_1 Fy4jujP<  
  { 3/ sKRU  
  typedef T & result; |12Cg>;j*n  
} ; ^B9rt\,q  
template < typename T1, typename T2 > bkmW[w:M  
  struct result_2 e|wH5(V  
  { d~L`*"/)[  
  typedef T1 & result; (s?`*i:2  
} ; }gw `,i  
template < typename T >  ESOuDD2<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GH%'YY3|  
  { bDdJh}Vz  
  return (T & )r; 7mulNq  
} b XcDsP$.  
template < typename T1, typename T2 > z1\G,mJK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r4Ygy/%  
  { 75Xi%mlE7  
  return (T1 & )r1; 5ug?'TOj'  
} Ks&~VU  
} ; GD1=Fb"&)  
U\S%Jq*  
template <> 8kZ ~  
class holder < 2 > C]aa^_Ldd-  
  { k*bfq?E a  
public : 1jZ:@M :  
template < typename T > Y""-U3;T~  
  struct result_1 DQg:W |A  
  { cmDskQ:  
  typedef T & result; u>;#.N/  
} ; hq9b  
template < typename T1, typename T2 > 2,Y8ML<  
  struct result_2 & -  
  { 4QWDuLu  
  typedef T2 & result; ]UnZc  
} ; SdUtAC2  
template < typename T > %8H*}@n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1Giy|;2/  
  { ]B>Y  +  
  return (T & )r; <!:,(V>F(C  
} *BVkviqxz  
template < typename T1, typename T2 > Ah)OyO6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G8`q-B}q  
  { ]I"oS?  
  return (T2 & )r2; ToJV.AdfT  
} 5VWXUNe@_q  
} ; CAY^ `K!  
)rD] y2^<  
~BCSm]j  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ~Dr/+h:^\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: P0$q{ j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w5jH#ja  
_,b%t1v  
return l(i, j) = r(i, j); b@N|sXt&C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) </<_e0  
V_U$JKJ1=  
  return ( int & )i; 9A\J*OU  
  return ( int & )j; HKP\`KBC j  
最后执行i = j; ^BjwPh4Z#  
可见,参数被正确的选择了。 %Zx/XMs}e  
#e&j]Q$Eh  
5L|yF"TI#  
xXZ$#z\ Z,  
-]5dD VSO  
八. 中期总结 OM]p"Jd  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: !'ajpK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N!;Y;<Ro_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ".v9#|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5gI@~h S  
^/R@bp#<  
&X_I^*  
] V]~I.  
*we3i  
|IH-a"  
九. 简化 Du$kDCU  
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。 J~ v<Z/gm  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \UJ:PW$7  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: s\o </ZDo  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3w {4G<I  
  +-*/&|^等 D.qbzJz  
2. 返回引用。 Ym& _IOx  
  =,各种复合赋值等 t K{`?NS  
3. 返回固定类型。 N3vk<sr@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %Iv+Y$'3B  
4. 原样返回。 3`#sXt9C  
  operator, |\?-k  
5. 返回解引用的类型。 {>QrI4*A  
  operator*(单目) RZ|s[b U  
6. 返回地址。 }K"=sE  
  operator&(单目) ,a$LT   
7. 下表访问返回类型。 kp<9o!?)  
  operator[] #k)G1Y[c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 XFYCPET  
  operator<<和operator>> OD>-^W t;%  
Jd1eOeS  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6JRee[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `{F8#    
QHMXQyr(  
template < typename Left > "793R^Tz  
struct value_return _PNU*E%s<  
  { zCO5 `%14  
template < typename T > uT]_pKm  
  struct result_1  +tfmBZl^  
  { 5I T'u3V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %PlPXoG=  
} ; *i5&x/ds  
]3 0 7 .  
template < typename T1, typename T2 > @!%<JZEz3  
  struct result_2 EW2e k^  
  { Duptles  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; PK3T@Qv89  
} ; ^Po\:x%o  
} ; lt,x(2  
?/dz!{JC  
n )`*{uv$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q;kM eE*  
8l!S<RA  
下面我们来剥离functor中的operator() ?0'bf y]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1`aFL5[0$  
ynP^|Ou  
return l(t) op r(t) %5F=!( w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) X$JKEW;0BP  
return op l(t) b;soMilz  
return op l(t1, t2) vNE91  
return l(t) op u =rY  
return l(t1, t2) op 7qL]_u[^  
return l(t)[r(t)] 9QY)<K~a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] krz@1[w-j  
Q~-gtEv+&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: qx_+mCZ  
单目: return f(l(t), r(t)); !xe<@$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p[Q   
双目: return f(l(t)); MIt\[EB  
return f(l(t1, t2)); |dX#4Mq^,  
下面就是f的实现,以operator/为例 _V8pDcY  
g-*@I`k[  
struct meta_divide I[[rVts  
  { rxa8X wo8  
template < typename T1, typename T2 > Iupk+x>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [eWB vAiW  
  { &lGp /m:  
  return t1 / t2; 4qyL' \d[  
} M5%u>$2  
} ; <'GI<Hc  
U4LOe}Ny  
这个工作可以让宏来做: j/^0q90QO  
U8< GD|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b,318R8+G  
template < typename T1, typename T2 > \ vkBngsS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O 6A:0yM4  
以后可以直接用 c>DAR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $,h*xb.  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 IL>Gi`Y&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) IOIGLtB  
;'vY^I8-L  
<[a9"G 7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ,GR(y^S  
RqcX_x(p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Wb*d`hzQ}  
class unary_op : public Rettype  "&C'K  
  { Bxm^Arc>  
    Left l; 0c:CA>F  
public : %C)U F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |0-5-.  
?,s{M^sj^  
template < typename T > gQ/zk3?k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <'B`b  
      { '-ACNgNn  
      return FuncType::execute(l(t)); t0?BU~f  
    } teM&[U  
W:0@m^r  
    template < typename T1, typename T2 > ]p#Zdm1EL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !-\*rdE {9  
      { 0HG*KW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); JQbI^ef_;  
    } -{P)\5.L  
} ; 5(U.<  
^. Pn)J  
dd$\Q  
同样还可以申明一个binary_op ]bS\*q0Zf(  
J.O;c5wL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uYO?Rb&}  
class binary_op : public Rettype L!e@T'  
  { ?mF-zA'4]  
    Left l; JDMaLo  
Right r; v8w N2[fC  
public : *4.f*3*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1uD}V7_y"  
wBmbn=>#S  
template < typename T > }*0%wP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b!UT<:o  
      { ^&Qaf:M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0jg-]  
    } ;N4mR6  
~[,E i k  
    template < typename T1, typename T2 > V#sANi?mpo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g[Yok` e[  
      { qP]Gl--q{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,@>B#%Nz  
    } %Cm4a49FNi  
} ; NP|U |zn  
,rTR |>Z  
[c3hwogf:  
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 LfK <%(:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 EcP"GO5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2>s:wABb /  
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。 XSZW9/I-(|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! BfhOe~+i  
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。。。 uRUysLIw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7e u7ie6  
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) )|2g#hH5  
下面是修改过的unary_op LR`/pet  
!m^WtF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > VpJ2Qpd=  
class unary_op n1!u aUC  
  { dyu~T{  
Left l; }.e*=/"MB  
  7(wY4T  
public : HgG"9WBe%  
ukhI'alS,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,wnF]K 2D0  
V_Y SYG9f  
template < typename T > JkpA \<  
  struct result_1 v`no dI  
  { !o> /gI`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q \0>SG  
} ; 2uqdx'^"  
Jd)|== yD  
template < typename T1, typename T2 > {AQ3y,sh  
  struct result_2 !9V_U  
  { Riu0;U( \  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @XB/9!  
} ; ?1?m4i  
LVO`+:  
template < typename T1, typename T2 > ~ dmyS?Or  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]LNP"vi;  
  { iv3NmkP1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); s{hJ"lv:  
} lZ E x0  
R%54!f0 %  
template < typename T > +=;F vb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =j }]-!  
  { J Wof<D,  
  return OpClass::execute(lt(t)); !=eui$]  
} @K2q*d  
Q>= :$I  
} ; _f2(vWCW;J  
}!5"EL(L80  
;R|5sCb/m  
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 ;v>2z!M  
好啦,现在才真正完美了。 8 w^i  
现在在picker里面就可以这么添加了: i>>_S&!9p  
lYD-U8  
template < typename Right > 6YYZ S2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YzsHec  
  { Oz]iHe  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oM Q+=  
} W 4~a`D7  
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。 -hyY5!rD  
I@7^H48\  
lc#su$xR>  
;1K.SDj  
O~l WFaW  
十. bind jt=mK ,%  
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。 Z[Uz~W6M]  
先来分析一下一段例子 !fZ{ =  
E<D45C{DP  
{3@/@jO?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $x#Y\dpS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &mp=jGR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /vBOf;L  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =P-kb^s  
我们来写个简单的。 F@)wi0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #4DEb<D  
对于函数对象类的版本: gb( a`  
Ihw^g <X  
template < typename Func > (Lp<T!"  
struct functor_trait \Om.pOz  
  { DO8@/W( `  
typedef typename Func::result_type result_type; I Bo)fE\O  
} ; e4j:IK>  
对于无参数函数的版本: h/mmV:v  
)Gh"(]-<  
template < typename Ret > pmv;M`_|R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *[9FPya  
  { 'n6D3Vse  
typedef Ret result_type; B_aLqB]U  
} ; Akb#1Ww4  
对于单参数函数的版本: f]jAa?d T&  
eR$qw#%c*  
template < typename Ret, typename V1 > [>U'P1@ql  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >\+c@o[  
  { jO&sS?  
typedef Ret result_type; { r yv7G  
} ; W]}y:_t4  
对于双参数函数的版本: {U= Mfo?AH  
S|CN)8Jsi  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k2(B{x}L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]DHB'NOh,  
  { [AstD9  
typedef Ret result_type; U%.OH?;f  
} ; {ZP0%MD  
等等。。。 H$bu*o-Z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wJ,l"bnq  
IH(]RHTp%  
template < typename Func > h mC. 5mY  
struct func_return o EXN$SIs  
  { _r@ FWUZ  
template < typename T > (,*e\o  
  struct result_1 Lq : !?)I  
  { o/I'Qi$v-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >NwS0j$j@  
} ; 2#%@j6  
DyhW_PH2J  
template < typename T1, typename T2 > 0eP7efy  
  struct result_2 v50w}w'  
  { YflM*F`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |h}/#qhR  
} ; | >X5@  
} ; $2I^ ;5r[  
^Y[.-MJt+  
+8p4\l$<`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 tAPn? d5  
'Z ;8-1M?O  
template < typename Func, typename aPicker > e"g=A=S  
class binder_1 "wqN,}bj\  
  { Z@sDxYt9  
Func fn; u_31Db<  
aPicker pk; #POVu|Y;h  
public : Vd%%lv{v  
9Kl:3C  
template < typename T > nLvF^%P8  
  struct result_1 cl,\N\  
  { #M/^n0E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,76xa%k(U|  
} ; "|k 4<"]  
r~2>_LK  
template < typename T1, typename T2 > JJE?!Yvc  
  struct result_2 $tm%=g^  
  { mc FSWmq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &AUtUp kOo  
} ; _EEOBaZ  
'GyO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} AT{rg/oSf  
a%g|E'\Jw  
template < typename T > arWP]%E0W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AX{X:L8Ut2  
  { IoAG!cS  
  return fn(pk(t)); @yImR+^.7  
} -|.Izgc  
template < typename T1, typename T2 > D,hZVKa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MrU0Jrk4+  
  { n Y)H-u^  
  return fn(pk(t1, t2)); \>]C  
} <6rc 8jYz  
} ; nhdOo   
,%=SO 82W  
ybY[2g2QJ  
一目了然不是么? ye^*Z>|  
最后实现bind % S vfY{  
ATG;*nIP  
|O';$a1S  
template < typename Func, typename aPicker > Mil+> X0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) je#OV,uHM  
  { m%s&$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T1*%]6&V|  
} BN>t"9XpW  
;Pw\p^wz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }N0$DqP  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 V<A$eb>6  
}nx5  
十一. phoenix jY1^I26E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: o|cx?  
UTS.o#d  
for_each(v.begin(), v.end(), b4?]/Uy+/  
( q).[" fSV  
do_ 5._1G| 3  
[ GoUsB|-\  
  cout << _1 <<   " , " Kt5k_9  
] J\l'nqS"  
.while_( -- _1), 259R5X<V  
cout << var( " \n " ) %y|L'C,ge"  
) <L'6CBbP  
); 8= "01  
<Toy8-kj  
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: "&%Lhyt  
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 aoHAB<.C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Q+7+||RW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: S;K5JBX0#  
 7CwQmVe+  
SVn $!t  
template < typename Cond, typename Actor > !O 0{ .k  
class do_while ( yK@(euG  
  { 7h#*dj ef  
Cond cd; Qf($F,)K  
Actor act; Ws/\ lD  
public : {\vcwMUzZ  
template < typename T > z'01V8e  
  struct result_1 gvFs$X*^:  
  { G S&I6  
  typedef int result_type; 7 -S?U~s  
} ; nrV!<nNBk  
*X /i<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N c(f+8  
|,Kk#`lW<f  
template < typename T > A5E^1j}h@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 43,baeG  
  { 37 b6w6{D  
  do |OiM(E(  
    { v^dQ%+}7>  
  act(t); Hxx]q+DAS  
  } wx8Qz,Z  
  while (cd(t)); YSbe Cyv  
  return   0 ; \0n<6^y  
} O>"T*   
} ; '{w[).c.  
n0QHrIf{  
vA2>&YDFX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SUDvKP  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 w<u@L  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }5AA}=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 op($+Q  
下面就是产生这个functor的类: 22/"0=2g  
O%f{\Fr  
.I0M'L~!/L  
template < typename Actor > mu2|%$C;$  
class do_while_actor 2cjbb kq  
  { 26}fB  
Actor act; y~'%PUN  
public : >8|V[-H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D63?f\  
Z*n4$?%W  
template < typename Cond > J1w,;T\55  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; seVT| z  
} ; }.1}yz^y  
Ept=&mJPu  
^CK D[s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hU3sEOm>  
最后,是那个do_ + 2w<V0V_  
m.FN ttkM  
~ike&k{  
class do_while_invoker ftz-l&5  
  { |kY  
public : ibn\&}1  
template < typename Actor > ; xL8W  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const nErr&{C  
  { 5me#/NqLHY  
  return do_while_actor < Actor > (act); >sZ_I?YDs  
} FX!Qd&kl1  
} do_; m@']%X*(,  
X%5 `B2Wu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G8WPXj(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YU XxQ|  
最后来说说怎么处理break和continue x*p'm[Tdtm  
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。 N2 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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