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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda givK{Yt<B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8jZYy!  
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, F?dTCa  
980+Y  
^*r${Nj  
Oh^X^*I$@  
  class filler 8%NX)hZyq}  
  { q"cFw${  
public : ^g0 Ig2'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E`s_Dr}K  
} ; pQ/:*cd+M  
yO($KL +  
Z5U~g?  
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: nJ?C4\#3  
z_H2 L"Z  
2Fh_  
& p%,+|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z=xHk|+'  
63f/-64?7  
'L m `L<`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G'epsD,.bX  
b'&pJ1]]}  
j NY8)w_  
]@f6O *&=  
二. 战前分析 i" )_M|   
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。 l?~ci ;lG  
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 lz*PNT{E  
w iq{ Jo#  
}iC~B}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :@/fy}!  
  /* --------------------------------------------- */ pqs)ueu  
vector < int *> vp( 10 ); }/LYI  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I*ej_cFQ^  
/* --------------------------------------------- */ }n.h)Oz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pta%%8":  
/* --------------------------------------------- */ |B n=$T]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .$yw;go3  
  /* --------------------------------------------- */ Q\oUZnD$=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); izKk@{Md  
/* --------------------------------------------- */ 5A)w.i&V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); GBQb({  
`%=Jsi0.Nq  
bXW)n<y  
J.&q[  
看了之后,我们可以思考一些问题: sH]AB =_  
1._1, _2是什么? *HC8kD a%$  
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。 Y1~SGg7(@  
2._1 = 1是在做什么? =j{jylC  
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。 H>r-|*n  
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。 Wf?sJ`.%b  
U\[V !1O  
4A&e+kz&:R  
三. 动工 {$t*Mb0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: gB"Tc[l1  
(H F,p,h_  
epL[PL}  
EH3G|3^xz  
template < typename T > PHXP1)^}S  
class assignment t2:c@)  
  { <d^7B9O?&w  
T value; yjO7/< 2  
public : 9JtvHUkO  
assignment( const T & v) : value(v) {} N|j. @K  
template < typename T2 > <7 rK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  LJ))  
} ; e.+)0)A-  
'2tEKVb  
cg.e(@(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $SXxAS1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment I5A^/=bf&  
10rGA=x'(  
v;Dcq  
Z:hrrq9  
  class holder hq*JQb;Y}  
  { :6/OU9f/R  
public : #R8l"]fxr?  
template < typename T > L1xD$wl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5{a( +'  
  { vw]nqS~N  
  return assignment < T > (t); ;40m goN  
} *N r|G61  
} ; ]mj+*l5  
,OCTm%6e  
_PbfFY #  
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: ?>8zU;Aj  
DRoxw24  
  static holder _1; !S!03|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @qDrTH]5  
@,&m`qzd+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @>@Nu g2   
而不用手动写一个函数对象。 QL2y,?Mz7  
B|=maz:_  
X-,y[ )  
LwPM7S~ *  
四. 问题分析 cv4M[]U~  
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。 2S6EDXc  
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。 =.oWguzu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ws?s   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I0vn d7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 D,j5k3< #  
zjS:;!8em  
五. 问题1:一致性 $0SZlq>En  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| grdyiBSVn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -l@W)?$  
b=U MoWS  
struct holder 4 .B*B3  
  { vx@p;1RU`  
  // [Be53U{=  
  template < typename T > "T%'Rp`j|  
T &   operator ()( const T & r) const xg^^@o  
  { @%nUfG7TQ  
  return (T & )r; xJLO\B+gM  
} TY\"@(Q|G  
} ; <57l|}8  
/VO@>Hoh  
这样的话assignment也必须相应改动: _0q~s@-  
8{fz0H.<?  
template < typename Left, typename Right > FqxOHovE  
class assignment &] F|U3  
  { ><MgIV  
Left l;  Gy6 qLM  
Right r; }!<cph  
public : w a<C*o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {U '&9_y  
template < typename T2 > %Dls36F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2 `h!:0  
} ; B;]5,`#!  
#Rx"L&3Ue  
同时,holder的operator=也需要改动: w LN2`ucC  
ZV]e-  
template < typename T > ,(27p6!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~!-8l&C  
  { >DUE8hp ;<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Hq\E 06S@  
} M|#5gKXd  
*-AAQ  
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。 >^f)|0dn)E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .S'fM]_#  
]|t.wr3AU  
return l(rhs) = r; E:4P1,%01+  
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。 N%r L=zE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FgQ_a/*  
fk7Cf"[w  
template < typename Tp > NZC='3Uz  
class constant_t N 3yB1_   
  { 1|WpKaMoq  
  const Tp t; hJo^Wo  
public : x~9z`d{!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ipz 1+ #s'  
template < typename T > d6@jEa-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #O9*$eMw  
  { k\c &2T]W  
  return t; EcU'*  
} -iDEh_pts  
} ; b({Nf,(a2  
|] !o*7"4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mOgOHb2  
下面就可以修改holder的operator=了 q$?7 ~*M;x  
uz#PBV8Q  
template < typename T > q_]   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )ehB)X  
  { myWmU0z/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TG63  
} !jnqA Z  
[Ql?Y$QB`4  
同时也要修改assignment的operator() b4)*<Zp`  
*pTO|x{  
template < typename T2 > S $_Y/x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %g0z) J  
现在代码看起来就很一致了。 #x5N{8  
w38c  
六. 问题2:链式操作 NB3Syl8g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~1=.?Ho  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ?z@v3(b[  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 02W4-*)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 iRUR4Zs  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C~KWH@  
5hJYy`h~  
template < typename T > @4_rxu&  
struct result_1 yC'hwoQ`  
  { V%BJNJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5fegWCJ  
} ; DN"S,  
(K*/Vp  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &e ?"5  
UbY~xs7_  
template < typename T > f3zfRhkIk  
struct   ref c}IX"  
  { Tr+h$M1_Ja  
typedef T & reference; M9Nk=s! 3  
} ; qIDWl{b<  
template < typename T > {b|3]_-/  
struct   ref < T &> jSie&V@px  
  { ^Y{6;FJ  
typedef T & reference; aYaG]&hb  
} ; w>6"Sc7oc2  
`J>E9p<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lrs0^@.+  
;]gsJ9FK<  
template < typename T > }fJ:wku  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rnn2u+OG   
  { {d 1N&  
  return l(t) = r(t); ]27>a"p59Y  
} FJa[ToZ4+  
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。 U] V3DDN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R3B5-^s  
`26V`%bPkr  
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 0'yG1qG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: - E8ntY-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5\akI\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 r~$}G-g  
最后的布局是: 7P/?wv9+n*  
                Add [$( sUc(%  
              /   \ 4_Qa=T8  
            Divide   5 y+4?U  
            /   \ }BI~am_  
          _1     3 ),cQUB  
似乎一切都解决了?不。 V[o7J r~  
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。 UAsF0&]  
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。 MAE7A"l a  
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: {D_++^  
xSpMyXrQ  
template < typename Right > g08*}0-k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qri}=du&F  
Right & rt) const Ws-6W!Ib%  
  { @Jb@L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2BoFyL*  
} bz, Da  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O.@g/05C  
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。 ,wtFs!8  
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。 5^/,aI  
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。 E4sn[DO  
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。 J)9 AnGWe  
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? "/ tUA\=j  
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: wGEWr2$  
#4P8Rzl$/  
template < class Action > V";mWws+?#  
class picker : public Action K#qoR/:  
  { .S~@BI(|<  
public : t8+?U^j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} q';&SR#"`K  
  // all the operator overloaded *j|/2+pq  
} ; iYk':iv}S  
x96qd%l/  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 f{)+-8  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: +7| [b  
]Nnxnp  
template < typename Right > @GN(]t&3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <Q2u)m'  
  { l6iw=b[?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7JbY}@  
} EzR%w*F>Q  
B$cOssl  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 89hF )80  
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。 2dHM  
u?Fnln e4@  
template < typename T >   struct picker_maker Oo FgQEr@  
  { >vUB%OLyP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }5Yj  
} ; # v{Y=$L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > aXMv(e+  
  { yC0C`oC  
typedef picker < T > result; JZ`>|<W  
} ; 8O,? |c=>  
6ayy[5tW  
下面总的结构就有了: U z"sdi  
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。 ?n)Xw)]  
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。 Z:K+I+:t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $z*@2Non  
至此链式操作完美实现。 >BBl 7  
cppL0myJ  
O`cdQu  
七. 问题3 H5~1g6b@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。  }VF#\q  
3pB}2]  
template < typename T1, typename T2 > q[-|ZA bbr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n'T He|:I  
  { 1Fv8T'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T YYp"wx  
} G 0hYFc u  
@&;(D!_&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: <"<Mbbp  
}*NF&PD5RU  
template < typename T1, typename T2 > *P`v^&  
struct result_2 xdPcsox~  
  { (B@X[~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )T9;6R$b  
} ; bG "H D?A_  
" jT#bIm  
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? 1n_;kaY  
这个差事就留给了holder自己。 AIb>pL{  
    tE@FvZC'=  
l';pP^.q  
template < int Order > ;(7-WnU8N  
class holder; C\7u<2c  
template <> ~8TF*3[}[  
class holder < 1 > sI'a1$  
  { D}-o+6TI?  
public : %;7.9%  
template < typename T > ]Kv q |}=  
  struct result_1 k}GjD2m  
  { Y,C=@t@_  
  typedef T & result; Q $]YD pCM  
} ; y,Jh@n';|  
template < typename T1, typename T2 > {3LA%xO  
  struct result_2 _pW_G1U  
  { Av o|v>  
  typedef T1 & result; E!zX)|Z<  
} ; yMb|I~k  
template < typename T > 8!&nKy<Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $xT1 1 ^  
  { D|l,08n"?  
  return (T & )r; r4u z} jl{  
} Ea-bC:>  
template < typename T1, typename T2 > 4jQ'+ 2it  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b^x07lO  
  { `z9J`r= I  
  return (T1 & )r1; e'34Pw!m  
} F?9SiX[\  
} ; Di>rO038  
;FU|7L$H  
template <> 3+ =I;nj  
class holder < 2 > mk%b9Ko<F  
  { f8=]oa]  
public : 6W&_2a7*  
template < typename T > ?1peF47Z  
  struct result_1 zPR8f-Uvw  
  { %m eLW&  
  typedef T & result; X P;Bhz3j  
} ; Mu{BUtkzG  
template < typename T1, typename T2 > ~EEs} i  
  struct result_2 9 #qeFBI  
  { "k:=Y7Dx  
  typedef T2 & result; F)S PaC4  
} ; ]3ifd G k  
template < typename T > aE)by-'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z\TLsx  
  { ^z~~VBv  
  return (T & )r; +6l]]*H  
} l1A5Y5x9=  
template < typename T1, typename T2 > uFG<UF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gzf-)J  
  { (u&`Ij9  
  return (T2 & )r2; e4\dpvL  
} "$|Zr  
} ; Y.sz|u 1  
eh(<m8I  
sZg6@s=  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 t> xd]ti  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7C7>y/uS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7O)" `  
FOH@OY  
return l(i, j) = r(i, j); w<NyV8-hL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <??umkV  
6o=G8y  
  return ( int & )i; gl8Ib<{  
  return ( int & )j; dU_;2#3m  
最后执行i = j; G-u]L7t&1  
可见,参数被正确的选择了。 QM'X@  
6B" egYv  
0 )}$^TV  
X(*!2uS  
Elb aFbr  
八. 中期总结 fThgK;Qy'U  
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: n?xTkkr0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tU@zhGb  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _mJG5(|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o6a0'vU><  
W\cjdd  
,SUT~oETP  
)d`mvZBn1  
Da.G4,vLh  
Ak@Dyi?p  
九. 简化 86 .`T l;  
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。 H:QhrL+7_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V '.a)6  
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: *if`/N-q(m  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :TalW~r|  
  +-*/&|^等 t;NV $!!  
2. 返回引用。 `yO'[2  
  =,各种复合赋值等 HrM$NRhu  
3. 返回固定类型。 rD &D)w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O_~7Glu  
4. 原样返回。 Yh<WA>=  
  operator, nZk +  
5. 返回解引用的类型。 4aUiXyr*2  
  operator*(单目) = QO g 6  
6. 返回地址。 5(m(xo6  
  operator&(单目) `yiC=$*[  
7. 下表访问返回类型。 |~0UM$OB^3  
  operator[] cU.9}-)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pUYM}&dX  
  operator<<和operator>> (?0`d  
bHE2,;o  
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。 P8Qyhc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 78 f$6J q  
kz} R[7  
template < typename Left > U7h(`b  
struct value_return B1!kn}KlL{  
  { x;s0j"`Jb  
template < typename T > lLhL`C!  
  struct result_1 QzvHm1,@  
  { fyknP)21I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L gk   
} ; dT|vYK}\  
sD;M!K_  
template < typename T1, typename T2 > a_~=#]a  
  struct result_2 k[j90C5  
  { U8$4 R,+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !69&Ld  
} ; zi@]83SS#  
} ; +]Zva:$#`  
Z<?OwAWz  
@(g_<@Jz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait baV>N[F&  
W/$Zvl  
下面我们来剥离functor中的operator() QS[L~97m2M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zi9[)YqxPH  
W-Hoyn>?2  
return l(t) op r(t) n2B){~vE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ')Y'c  
return op l(t) MGS-4>Q#  
return op l(t1, t2) Qn@Pd*DR  
return l(t) op 'a6<ixgo0  
return l(t1, t2) op I#F!N6;  
return l(t)[r(t)] nI.x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :Qt  
8,P- 7^  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: "*1 f;+\  
单目: return f(l(t), r(t));  {^a36i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D,v U  
双目: return f(l(t)); "\C$   
return f(l(t1, t2)); Yb3mP!3q8Z  
下面就是f的实现,以operator/为例 GzXUU@p  
*iBTI+"]  
struct meta_divide a8k;(/  
  { ~}EMk3  
template < typename T1, typename T2 > \wcam`f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {%lXYMyu  
  { W]M)Q}:Y  
  return t1 / t2; Mips.Bx  
} D"(L5jR8m@  
} ; g[RI.&?  
X|f7K  
这个工作可以让宏来做: ]V l]XT$Um  
vX0f,y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  xw^R@H  
template < typename T1, typename T2 > \ zi R5:d3   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #6Fez`A  
以后可以直接用 voP7"Dl[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ('wY9kvL&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ?Nf>]|K:Q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) C2LL|jp*  
An;MVA  
5pr"d@.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @SZM82qU2z  
@1.QEyXG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SDu#Yt&mhh  
class unary_op : public Rettype D]w!2k%V  
  { fkf1m:Ckh  
    Left l; S}APQ  
public : JD@J[YY5R  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2 rw%H  
1) ta  
template < typename T > BdlVabQyKW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5` Te \H  
      { I2nF-JzD2a  
      return FuncType::execute(l(t)); 3vcO!6Z5  
    } t`*!w|}(1  
~\{^%~[48  
    template < typename T1, typename T2 > *Qugv^-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~U;rw&'H  
      { S*j6OwZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); IDnC<MO>  
    } s! n<}C  
} ; (WJ${OW  
? A(QyaKz  
xX*H7#  
同样还可以申明一个binary_op wP[t0/dl  
fP.F`V_Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XGP6L0j  
class binary_op : public Rettype 'cY` w  
  { Y3Vlp/"rB"  
    Left l; $)3%U?AP  
Right r; O@p]KSfk  
public : Cmc3k,t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aLIBD'z  
0a-:<zm  
template < typename T > oc8:r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =Umw$+fJr  
      { sB;@>NY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8_T6_jL<  
    } !\&;h  
z9aY]lHY  
    template < typename T1, typename T2 > 8\{^|y9-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X]P:CY  
      { C@th O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xg)v0y~  
    } E<yW\  
} ; p.LFVFPT  
v\p;SwI   
\&H nKhI  
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 *S/_i-ony  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H$I =W>;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L!=QR8?@E  
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。 ~gGZmT b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4 :U?u  
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。。。 BJ% eZ.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ! u:Weoz  
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) qUly\b 47  
下面是修改过的unary_op e^.Fa59  
#dM9pc jh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P2bZ65>3y  
class unary_op $@UN4B?y  
  { :=J,z,H_U  
Left l; =$]uoA  
  dd]/.Z  
public : Fd0 %lnui  
P*cNh43U  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;[fw]P n  
s`0QA!G{-  
template < typename T > rF]h$Z8o  
  struct result_1 qh`t-  
  { XLH0 ;+CL{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]CoeSA`j  
} ; &L^+BQ`O?  
9uGrk^<t  
template < typename T1, typename T2 > qAw x2fPu  
  struct result_2 U"Zmv  
  { O} f80K  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^MVkZ{gtre  
} ; |+T1XYG5  
l5"OIq  
template < typename T1, typename T2 > =Q.^c.sw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u9N 1pZ~  
  { >Z1sb  n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); xD6@Qk  
} Rz.?i+  
() j =5KDu  
template < typename T > )kP5u`v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 92EWIHEWZ  
  { Z?\2F%  
  return OpClass::execute(lt(t)); }mAa}{_  
} rb|U;)C  
[ i]Ub0Dh7  
} ; SLh(9%S;  
#FNcF>3>  
lyGhdgWc  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug JYTP 2  
好啦,现在才真正完美了。 VY3&  
现在在picker里面就可以这么添加了: wu)w   
~J P=T  
template < typename Right > 1R,:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ho$ +L  
  { bua+I;b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); gM _hi  
} ]wtb-PC  
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。 QDu2?EYZq  
o#skR4lwe  
Rb.SY{}C  
g[3)P+  
9^j &V mF  
十. bind !P -^O  
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。 IP(Vr7-v  
先来分析一下一段例子 L|,!?cSAT  
;UfCj5`Q)4  
Z-l=\ekJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C_7+a@?B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6b:tyQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sJDas,7>  
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。 v-PXZ'7~  
我们来写个简单的。 {|'E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: THS.GvT9[  
对于函数对象类的版本: <>8WQn,K  
c`o7d)_Ke  
template < typename Func > }b-g*dn]5  
struct functor_trait QnJZr:4b  
  { 2K3{hxB  
typedef typename Func::result_type result_type; 8p:j&F  
} ; g4l !xT  
对于无参数函数的版本: /bi}'H+#  
sIxTG y.  
template < typename Ret > ;LMJd@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ihfiK|a  
  { W' s  
typedef Ret result_type; lMBLIB]i  
} ; ^3UGV*Ypk  
对于单参数函数的版本: 2'W<h)m)z  
>Vwc3d  
template < typename Ret, typename V1 > 1A\OC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K|Di1)7=/  
  { v+X)Qmzf~  
typedef Ret result_type; 6#HK'7ClL  
} ; m_)FC-/pSl  
对于双参数函数的版本: xjVS   
<UQe.K"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1#ft#-g}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @9lUSk^9  
  { P9vA7[  
typedef Ret result_type; /%;mqrdk  
} ; hX=A)73(  
等等。。。 c5u@pvSP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ekWePL;rR2  
b4QI)z  
template < typename Func > IkGfnXJ  
struct func_return 8]U{;|';  
  { RE/~#k@a  
template < typename T > 1fZ(l"  
  struct result_1 u)~C;f)  
  { Y9&,t\ q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rl #p".4q  
} ; BBtzs^C|  
3G(miP6  
template < typename T1, typename T2 > L:i-BI`J  
  struct result_2 (EI;"N (x  
  { %'X[^W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D"a~ #^  
} ; |v({-*7  
} ; /!3@]xz*  
%@6}GmK^  
}n4V|f-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #~<0t(3Q  
#g]vc_V  
template < typename Func, typename aPicker > 9R7 A8  
class binder_1 z}MP)|aH:  
  { /,g,Ch<d  
Func fn; r(RKwr:m  
aPicker pk; 6I4oi@hZz  
public : '2[albxSc  
]3X@_NYj  
template < typename T > oyYR-4m\  
  struct result_1 R5X.^u  
  { B Ere*J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !Ikt '5/  
} ; H*$jc\ dC  
i:OK8Q{VI  
template < typename T1, typename T2 > a-|*?{o  
  struct result_2 CnG+Mc^  
  { w%JTTru  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !'cl"\h  
} ; 5'X ]k@m_  
@T'i/}nl  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kNobl  
_s .G  
template < typename T > 8n*.).33  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +O*/"]h  
  { +7=K/[9p  
  return fn(pk(t)); z <##g  
} $ >u*} X9  
template < typename T1, typename T2 > {z")7g ]l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -bSSP!f  
  { Nw1#M%/!r!  
  return fn(pk(t1, t2)); A^y|J ` k|  
} "saUai4z  
} ; \xnWciQ#{  
^HqY9QT2  
v33dxZ'  
一目了然不是么? 1ke g9]  
最后实现bind &3TEfvz  
X ><?F|#7T  
HLV2~5Txc  
template < typename Func, typename aPicker > V;:jZpG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) P8*=Ls+-F  
  { l%1!a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); woD>!r>)  
} j ~1B|,H  
Zf65`K3  
2个以上参数的bind可以同理实现。  D0% Ug>  
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。 o1h={ao  
.U?'i<  
十一. phoenix OslL~<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?6fnpGX@a  
@AIaC-,~]  
for_each(v.begin(), v.end(), M>i9i -dU  
( >76\nGO  
do_ VBcy9|lD  
[ :"xzj<(  
  cout << _1 <<   " , " + EGD.S{  
] w (/aiV  
.while_( -- _1), #w\~&0  
cout << var( " \n " ) YQ6f}O  
) @!yMIM%P  
); vA]W|sLF9  
s3R(vd  
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: %sX$ nmi3  
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=rg$?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n1VaLD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: CB/D4j;  
9Bw|(J  
5 ({t4dm  
template < typename Cond, typename Actor > &' Ne! o8  
class do_while ^wc"&;=c|  
  { EuyXgK>g  
Cond cd; OG~6L4"  
Actor act; < F`>,Pm  
public : G}:lzOlMH  
template < typename T > m6[0Kws&  
  struct result_1 Od %"B\  
  { O0pDd4)"  
  typedef int result_type; :]^P1sH[  
} ; NT+?  #0I  
Z^IPZF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #>mr[   
Qg[/%$x.  
template < typename T > bS"fkf9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Htgx`N|  
  { Ft;^g3N  
  do f'VX Y-  
    { i-6F:\;  
  act(t); qCqFy#Ms\  
  } |(q9"  
  while (cd(t)); 0^RXGN  
  return   0 ; zBk'{[y9L  
} % Cv D-![0  
} ; !`M|C?b  
` M3w]qJ<}  
zN:K%AiGxe  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). f^"N!f a  
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。 Ko&>C_N  
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。 =yyp?WmC8  
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。  s8rE$  
下面就是产生这个functor的类: $}jssnoU  
YtfVD7m  
<F=xtyl7  
template < typename Actor > Gch[Otq]%  
class do_while_actor lo,$-bJ,<,  
  { Ou1JIxZ)|  
Actor act; }0X:F`Y-  
public : "0cID3A$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ek}a}.3 {  
zOa_X~!@  
template < typename Cond > V*iH}Y?^p  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nY`RR C  
} ; 2VJR$Pao  
%^>ju;i^O  
!Y\D?rKZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <RG|Dx[:=  
最后,是那个do_ 0Pe>Es|^A#  
W>p-u6u%E|  
/O^RF}  
class do_while_invoker 7El[ >  
  { t[oT-r  
public : ZObhF#Y9  
template < typename Actor > t{WzKy  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O2BDL1o  
  { 2U:H545]]  
  return do_while_actor < Actor > (act); fI~Xmw+}}  
} Ts ^"xlK  
} do_; P}TI q#  
mHBnC&-/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? T<w5vqFDu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qASqscO  
最后来说说怎么处理break和continue uec!RKE  
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。 JMz;BAHT  
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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