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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M5 `m.n<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x;mJvfX  
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, xx0k$Dqt2I  
|!xpYT:  
KGQC't  
Xy!&^C` J`  
  class filler quRPg)  
  { `VXZ khm  
public : */Cj$KY70  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7t3X`db  
} ; ^r4|{  
iN`6xkY  
0 {,h.:  
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: V&R$8tpz  
GmAj</~  
K plM['uF  
JaFUcpZk$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eQ\jZ0s;p  
2/EK`S  
,{+6$h3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `I{tZ$iD  
?UJSxL  
?~ ?H dv  
{wv&t R;  
二. 战前分析 }1F6?do3&  
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。 &M= 3{[  
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 EIPnm%{1  
c"qPTjY  
6+)x7g1PL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); shNE~TA  
  /* --------------------------------------------- */ k{{hZ/om  
vector < int *> vp( 10 ); p_9g|B0D  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); lZvS0JS  
/* --------------------------------------------- */ }+_9"YQ:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {( dP  
/* --------------------------------------------- */ 44j,,k  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]<q'U> N  
  /* --------------------------------------------- */ 7dHIW!OA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,m:6qdN  
/* --------------------------------------------- */ . v\PilF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); S?2YJ l8B  
I8Kb{[?q  
[n!x&f8Xh  
m\?\6W k  
看了之后,我们可以思考一些问题: N|$5/bV  
1._1, _2是什么? >"b[r  
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。 8(^ ,r#Gy  
2._1 = 1是在做什么? u6pIdt  
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。 c(CJ{>F%  
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。 ?y46o2b*)  
ZBC@xM&-  
6: GN(R$0  
三. 动工 /vy?L\`)#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Mn{XVXY@qm  
R~cIT:i  
_6L H"o 3  
d "B5==0I  
template < typename T > La]4/=a  
class assignment z 7@ 'CJ  
  { q}e]*]dJZ  
T value;  +xq=<jy  
public : 9GE]<v,_[  
assignment( const T & v) : value(v) {} d9|T=R  
template < typename T2 > ve~C`2=;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P|8e%P  
} ; /0l-mfRr  
^H-QYuz:T0  
Qj:{p5H'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .X^43 q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9j2\y=<&  
`T`c@A  
NU(^6  
Uqr{,-]5v  
  class holder Q<C@KBiVE  
  { VT Vm7l  
public : 9GaL0OWo  
template < typename T > {n6\g]p3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mgxz1d  
  { {RH*8?7  
  return assignment < T > (t); juXC?2c  
} |w4(rs-  
} ; ,;c{9H  
4[Z1r~t\L  
Q Y@nE  
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: 4V1|jy3  
&62` Wr0C  
  static holder _1; p#z;cjfSt  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r.9 $y/5  
8>m1UONr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;}f6Y['z  
而不用手动写一个函数对象。 o3fR3P%$  
hg{ &Y(J!U  
M{G$Pk8[  
6z PV'~q  
四. 问题分析 K/~Y!?:J r  
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。 C_C$5[~-:  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 9X.gg$P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C5cFw/',  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #c :9 V2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 VGfD;8]z  
e`vUK.UoW  
五. 问题1:一致性 {;\%!I  
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?| (5>{?dR)|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |^Ur  
u^!&{q  
struct holder E $<;@  
  { ??q!jm-m  
  // FDl,Ey^r/  
  template < typename T > A7.JFf>  
T &   operator ()( const T & r) const rpx 0|{m  
  { =[APMig,n  
  return (T & )r; jzT;,4poy  
} `I@)<d  
} ; MwN1]d|6  
<nf=SRZ  
这样的话assignment也必须相应改动: gW/QFZjY  
2Qw )-EB  
template < typename Left, typename Right > #wGQv  
class assignment AUu5g  
  { >c&4_?d&,A  
Left l; H7y&N5.V  
Right r; /E; ;j9  
public : :jl u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "^18&>^  
template < typename T2 > #*[,woNk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2lX[hFa5  
} ; vI4%d,  
'M47'{7T  
同时,holder的operator=也需要改动: sb8z_3   
F fZ{%E  
template < typename T > XryQ)x(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u=1B^V,6V  
  { q#l.A?rK\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =ZFcxGo  
} X+/{%P!w  
Jii?r*"d  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 -WQ_[t9l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ScM} m  
O_qu;Dx!  
return l(rhs) = r; sj#{TTW  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~+7ad$   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +#^sy>  
|^ 2rtI  
template < typename Tp > QJ[(Y@ O6a  
class constant_t C]aOgt/U  
  { ru#T^AI*^  
  const Tp t; Z $ p^v*y  
public : )6PJ*;p-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,?P8m"  
template < typename T > Lw!?T(SK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K<Yn_G  
  { mrhsKmH  
  return t; _%AJmt}  
} Wm];pqN  
} ; d#X&Fi   
<\qY " .`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3s88#_eT  
下面就可以修改holder的operator=了 5q0BG!A%T  
xc:`}4  
template < typename T > =1V>Vd?8.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -wPuml!hZ|  
  { uzat."`d'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _|Y.!ZRYP  
} !7kAJG g  
:Vu7,o  
同时也要修改assignment的operator() R^mu%dw)(%  
p~v2XdR  
template < typename T2 > w0q?\qEX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } KZ367&>b7  
现在代码看起来就很一致了。 I{i:B  
D5o+ 0R  
六. 问题2:链式操作 9q@ z[+X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X}n&`y{/  
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。 1]a*Oer}  
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。 _OyP>| L'  
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。 +9=@E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5`OK-  
;EE{ ~  
template < typename T > |SSf G~r  
struct result_1 jQH5$  
  { =B3!jir  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; FFD*e-i  
} ; GU;TK'Yy?  
uFA|r X  
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: *il]$i  
0ECO/EuCg  
template < typename T > n $D}0wSM/  
struct   ref XL"v21X  
  { es*_Oo1  
typedef T & reference; s>9z+;~!  
} ; Wo1V$[`Dy  
template < typename T > F3H:I"4  
struct   ref < T &> _oMs `"4K  
  { 5JXzfc9rL  
typedef T & reference; u"Hd55"&  
} ; / y":/" h  
)%H5iSNG$P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B5?c'[V9  
gMoyy  
template < typename T > 'Wx\"]:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5VoOJ_hq  
  { SevfxR  
  return l(t) = r(t); g 'd*TBnk  
} +Y.uZJ6+  
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。 J*^,l`C/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4N%2w(,+8  
Z!s>AgH9u  
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 goBKr: &]w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @+T{M:&l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2F*Dkv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g-{<v4NGI  
最后的布局是: Aoy1<8WP%  
                Add .zSimEOF  
              /   \ s[{:>~{iq  
            Divide   5 -x3tx7%  
            /   \ "p6:ekw  
          _1     3 ;/hH=IT  
似乎一切都解决了?不。 RT_Pd\(qD  
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。 (c*7VO;  
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。 O>o}<t7  
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: k:+)$[t7  
uP%;QBb  
template < typename Right > anKb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c?V*X-   
Right & rt) const 5qeS|]^`  
  { ;nAg4ll8Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [M8qU$&?]  
} dg'CHxU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zDGg\cPj9  
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。 v|,[5IY  
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。 JK^B+.  
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。 _sf0{/< )  
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。 A aF5`  
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? '#An+;x{  
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: ~gLEhtW  
e$xv[9  
template < class Action > Ivl^,{4  
class picker : public Action @y~BYiKs  
  { ]`i@~Z h\  
public : }5Tyzi(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} z7us*8X{  
  // all the operator overloaded a*n%SUP  
} ; r #6l?+W ;  
Zy+QA>d|  
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。 uI:3$  
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: /K<GN7vN  
s2' :&5(  
template < typename Right > |uBot#K|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M]/wei"X  
  { )hZ}$P1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c:,{ O 0 #  
} DRg ~HT  
[, szx1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $>rfAs!  
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。 aXid;v,  
<"|<)BGeI  
template < typename T >   struct picker_maker d(B;vL@R2V  
  { *,*:6^t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vJj j+:  
} ; f}9`iN=k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @Q1F#IU  
  { Q,qylL  
typedef picker < T > result; rM~IF+f0XD  
} ; N+@@EOmH  
UmI@":|-  
下面总的结构就有了: q@"4Rbu6  
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。 T9;o.f S  
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。 J<$'^AR9"q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xfV2/A#h  
至此链式操作完美实现。 1sJJ"dC.w  
bDh(;%=  
D '_#?%3^  
七. 问题3 =Q 0 )t_z_  
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。 p{#7\+}  
c94PWPU  
template < typename T1, typename T2 > {$eZF_}Y^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Uz8C!L ">C  
  { x=r6vOj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); J0)WRn"h  
} &CsBG?@Z|  
kK6>>lD'  
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: rTiuQdvo  
w8@|b}  
template < typename T1, typename T2 > x,*t/nzR  
struct result_2 :[?o7%"  
  { G8c}re   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (c7{dYV  
} ; aRKG)0=  
T:n ^$RiT  
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? t`3T_t Y  
这个差事就留给了holder自己。 n>+W]I&E  
    PvCE}bY{}  
'(:J|DN  
template < int Order > vu \Dx9  
class holder; ]lG\t'R  
template <> ,Yt&PE  
class holder < 1 > Q$5:P&  
  { /[T8/7;_l  
public : 7lOiFw  
template < typename T > F!t13%yeu?  
  struct result_1 3CRBu:)m  
  { a2FIFWvW  
  typedef T & result; };sm8P{M  
} ; v0J1%{/xs  
template < typename T1, typename T2 > _$lQK{@rY  
  struct result_2 by[(9+/z$  
  { k/Ro74f=  
  typedef T1 & result; \kO_"{7n  
} ; #ms98pw%5  
template < typename T > nxRrmR}F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (R,n`x2^  
  { mMWNUkDq  
  return (T & )r;  ]bSt[  
} e5]0<s$  
template < typename T1, typename T2 > 7FFYSv,[:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }7v2GfEkM  
  { Q{-r4n|b  
  return (T1 & )r1; jX,~iZ_B  
} fs12<~+z  
} ; A1;t60z+q>  
nClU 5  
template <> Agf!6kh  
class holder < 2 > C5 !n {  
  { R>q'Ymu~  
public : J[AgOUc  
template < typename T > 0:8'Ov(  
  struct result_1 FX 3[U+  
  { xI8*sTx 6  
  typedef T & result; |7fBiVo  
} ; XITQB|C??$  
template < typename T1, typename T2 > Yl=  |P`  
  struct result_2 y}`%I&]n  
  { !7DS  
  typedef T2 & result; nQ6'yd"  
} ; }@4*0_g"Aw  
template < typename T > ?A>-_B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *k$&Hcr$  
  {  i9"1  
  return (T & )r; \_'pUp22  
} 9-SXu lgu  
template < typename T1, typename T2 > &YMj\KmlSg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uuB\~ #?T  
  { .&dcJh*O+  
  return (T2 & )r2; fok#D>q  
} ha 5\T'  
} ; Bnv%W4  
P&;I]2#  
@gz?T;EC  
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> >。 4|thDb)]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v0sX'>f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V5MbWXgR  
".4^?d_^VF  
return l(i, j) = r(i, j); yAe}O#dy  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) / [M~##%:  
8%Lg)hvl  
  return ( int & )i; m|[ Hhw=f  
  return ( int & )j; |/$#G0X;H  
最后执行i = j; 3u<2~!sR  
可见,参数被正确的选择了。 "'L SLp  
zx*f*L,6F  
?1sY S  
[R$4n-$  
fBmx +7  
八. 中期总结 #s%$kYp 1  
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: QWEK;kUa@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :08UeEy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Iq*7F5B  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S"l&=J2dc  
teb(\% ,  
>qla,}x  
dXhV]xK  
aHw VoT  
KAZz) 7  
九. 简化 <U*d   
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。 8z&9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hSmM OS{  
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: gqG"t@Y+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !O*n6}nPE  
  +-*/&|^等 $[Ns#7K  
2. 返回引用。 X+iULr.^`~  
  =,各种复合赋值等 !=pemLvH  
3. 返回固定类型。 Zh$Z$85p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~7v^7;tT  
4. 原样返回。 whshjl?a  
  operator, 2Xosj(H  
5. 返回解引用的类型。 Rk<:m+V=  
  operator*(单目) BKk*<WMD  
6. 返回地址。 tq[C"| dH  
  operator&(单目) #@ G2n@Hj  
7. 下表访问返回类型。 }V{, kK  
  operator[] 53A=O gk8S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (,>`\\  
  operator<<和operator>> bc-"If Z&  
_" n4SXhq  
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。 |Cm}%sgR\0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (@zn[ Nq  
TocqoYX{{  
template < typename Left > k6XO-a f  
struct value_return 6tM{cK%v1  
  { -kO=pYP*O  
template < typename T > ocvBKsfhE`  
  struct result_1 D c^d$gh  
  { h!.(7qdd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {|cA[#j#  
} ; Tn|re Xc0e  
v|e>zm <  
template < typename T1, typename T2 > !**q20-aP  
  struct result_2 tB[K4GNSQ  
  { R)v`ZF,/b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8cHZBM7'  
} ; iZ UBw  
} ; Y:wds=lA  
a[/p(O  
pw,.*N3P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F]&9Lp} "  
G} p~VLf  
下面我们来剥离functor中的operator() C/XOI >  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pT <H&  
<NUZPX29  
return l(t) op r(t) Z7 @#0;g{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {VFp fo  
return op l(t) #Xc~3rg9  
return op l(t1, t2) }v:h EMO  
return l(t) op uBM1;9h  
return l(t1, t2) op wG B'c's*  
return l(t)[r(t)] WrV|<%EQh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,i}"e(f  
Y9Pb  
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: !vU[V,~  
单目: return f(l(t), r(t)); Q{%ow:;s*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ."2V:;;  
双目: return f(l(t)); /w|YNDA]j  
return f(l(t1, t2)); =<<\Uo  
下面就是f的实现,以operator/为例 7M4iBk4I  
P++gR@  
struct meta_divide :F_U^pyG  
  { te`4*t  
template < typename T1, typename T2 > It4F;Ah  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TnC'<zm9 !  
  { x@/ !H<y  
  return t1 / t2; S +He  
} SXhJz=h  
} ; v K$W)(Z  
dCinbAQ  
这个工作可以让宏来做:  d00r&Mc  
9O|m# &wa]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3KqylC &.  
template < typename T1, typename T2 > \ zpY8w#b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; qRr;&M &t_  
以后可以直接用 M|\ XFO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qU}[( 9~Ru  
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 g ,.iM8  
(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。。。) <|{=O9  
P\Ka'i  
Mqna0"IYx*  
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 'rSM6j  
F:n7yey  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3o1j l2n  
class unary_op : public Rettype !$O +M#  
  { 5!wa\)wY  
    Left l; [[Z*n/tr  
public : $+Xohtt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9Gy1T3y5"  
7,:QFV  
template < typename T > a^,Xm(Wb}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gG#M-2P  
      { LE Y$St  
      return FuncType::execute(l(t)); /m%;wH|6%  
    } +Ix;~  
 G=wJz  
    template < typename T1, typename T2 > CrK}mbe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s8R.?mhH=  
      { J"|o g|Tz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); EayZ*e ]  
    } -&+[/  
} ; Zb@PwH4  
`CRW2^g  
f- _~rQ  
同样还可以申明一个binary_op d}Q;CF3 m:  
i7iL[+f]Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t)5bHVx  
class binary_op : public Rettype /CH*5w)1   
  { 6z~6o0s~  
    Left l; L9@nx7D  
Right r; B lD  
public : -2f_e3jF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Lb(=:Z!{  
B%[Yu3gBo  
template < typename T > [/'W#x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cZA l.}/  
      { }s? 9Hnqa  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); c!b4Y4eJ  
    } <&B)i\j8=b  
G/b $cO}  
    template < typename T1, typename T2 > Uh{|@D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L\o-zNY  
      { iXI > >9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); J#MUtpPdQ  
    } l7\Bq+Q  
} ; \#L}KW  
x:GuqE  
rQCj^=cf;~  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 sZ_+6+ :  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +hGr2%*0f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) OLTgBXh  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 *{ 6{ZKM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y$ ZZ0m  
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。。。 ^+w1:C5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3aw-fuuIb  
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) 4k!>JQor  
下面是修改过的unary_op T 9FGuit9  
!5 ?<QKOe  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &r+!rL Kp  
class unary_op Dtox/ ,"  
  { ;OC{B}.vH  
Left l; 5/R ~<z  
  `ff@f]|3^  
public : .qLX jU  
@1~cPt   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %%9T-+T  
h.\p+Qw.  
template < typename T > XMzQ8|]  
  struct result_1 cv;2zq=T  
  { M< H+$}[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; HQSFl=Q  
} ; wlQ @3RN>  
_FU}IfG>t  
template < typename T1, typename T2 > /.(~=6o5  
  struct result_2 OepQ Z|2  
  { 3L-$+j~u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e5D\m g)  
} ; Bjh8uW G  
;Fd1:"1pP  
template < typename T1, typename T2 > w4FYd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pgW^hj\  
  { b\t?5z-Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N/[!$B0H@  
} :;;k+Sw3  
MwX8FYF D  
template < typename T > ['Qh#^p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (,tL(:c  
  { 9I}Uh#]k<  
  return OpClass::execute(lt(t)); q;#bFPh  
} ~i.rk#{?D  
8g=];@z  
} ; ,."wxP2u  
$ nMx#~>a  
oFhBq0@  
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 aWNj l  
好啦,现在才真正完美了。 S~W;Ld<>fB  
现在在picker里面就可以这么添加了: t~$8sG\  
^)o]hE|  
template < typename Right > @V&HE:P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a|DCpU}  
  { t*fH&8(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3EH@tlTl  
} RB6TM  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 nm)/BK  
JEK_W<BD  
<<V"4 C2  
wv=U[:Y  
i ~)V>x  
十. bind 4pZKm-dM^  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ~+,ZD)AKi4  
先来分析一下一段例子 jAovzZ6BL  
%zR5q  Lb  
[;l;kom  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E>:#{%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'e6J&X  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 WEoD ?GLS8  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 VA`VDUG,  
我们来写个简单的。 PP/#Z~.M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b&]z^_m)  
对于函数对象类的版本: GnC s_[*&r  
*^XMf  
template < typename Func > e.Jaq^Gw|  
struct functor_trait 1/syzHjbY  
  { QIdml*Np?H  
typedef typename Func::result_type result_type; %$bhg&}  
} ; NBAOVYK  
对于无参数函数的版本: zn0%%x+!g  
oTr,zRL  
template < typename Ret > e.Q'l/g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;iQw2XhT  
  { y-S23B(  
typedef Ret result_type; :GFK |  
} ; I]42R;Sc  
对于单参数函数的版本: q"WfKz!U  
D( y c  
template < typename Ret, typename V1 > #TV #*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o=PW)37>  
  { AG#Mj(az!  
typedef Ret result_type; /g8nT1k  
} ; uc\G)BN  
对于双参数函数的版本: N/1xc1$SB  
rl2(DA{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y1F%-o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > XsSDz}dg  
  { $7-S\sDr  
typedef Ret result_type; - /cf3  
} ; fp`m>} -  
等等。。。 n?S)H=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R*lq.7   
VMS3Q)Ul  
template < typename Func > A;e"_$yt8  
struct func_return `=kiqF2P}  
  { I]cZcx,<q  
template < typename T > l[<o t9P[  
  struct result_1 _`Y%Y6O1/  
  { 1c*:" k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; twt's,dO  
} ; H`yUSB IP  
T hVq5  
template < typename T1, typename T2 > &V%faa1  
  struct result_2 sp_19u  
  { 2_Zn?#G8dl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z~i>GN_  
} ;  .4Mc4'  
} ; \5a;_N[Ed  
@y6^/'  
aU$8 0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0d89>UB-8q  
H> n;[  
template < typename Func, typename aPicker > Tu^H,vf  
class binder_1 zFY$^Oz"_  
  {  feM(  
Func fn; bn=7$Ax  
aPicker pk; aU#r`D@0  
public : 8hMy$  
o*[[nK*fL  
template < typename T > NFG~PZ`6R  
  struct result_1 YpG6p0 nd  
  { DD6K[\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _UbyhBl  
} ; ACI.{`SrQ=  
?\<Kb|Q  
template < typename T1, typename T2 > MRHRa  
  struct result_2 n<eK\ w  
  { 6I|9@~!y[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?xwZ< A  
} ; > lI2r}  
RF~c/en  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :>jzL8  
M?DXCsZ,)s  
template < typename T > a,:Nlr3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a!&m\+?  
  { |T*t3}  
  return fn(pk(t)); #?Ob->v  
} f J%A_N}  
template < typename T1, typename T2 > VK|$SY(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LX(`@-<DH  
  { 20M]gw]  
  return fn(pk(t1, t2)); cA{,2CYc  
} \}gITc).j  
} ; Re1}aLd  
5X9*K  
vJQ_mz  
一目了然不是么? >/.Ae8I)  
最后实现bind bV*q~ @xh  
B"t4{1/  
z:08;}t  
template < typename Func, typename aPicker > !1<>][F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) JP]-a!5Ru  
  { 2W/*1K}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l5U^lc  
} r90R~'5x9  
+1eb@b X  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wFJ*2W:  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 y )7;"3Q<  
= d!YM6G  
十一. phoenix C`aUitL}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: OjK+`D_C  
cdg &)  
for_each(v.begin(), v.end(), b\xse2#  
( b^<7@tY  
do_ J& D0,cuk  
[ j^Ln\N]^  
  cout << _1 <<   " , " iUS?xKN$~-  
] F[X;A\  
.while_( -- _1), ALKzR433/  
cout << var( " \n " )  >6'brb  
) f=>ii v  
); V)mi1H|m  
T 0?9F2  
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: (V`ddP-  
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 -)e(Qt#ewl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %,udZyO3uR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }jL4F$wC  
ItG|{Bo  
n&E/{o(  
template < typename Cond, typename Actor > eM^Y  
class do_while KwxJ{$|xH  
  { +4k4z:<n  
Cond cd; ?9z1'6  
Actor act; QhPpo#^  
public : 'uLYah  
template < typename T > l^v,X%{Iz  
  struct result_1 eS2VLVxu  
  { wOR#sp&  
  typedef int result_type; FNXVd/{M3  
} ; ]iaQD _'\  
,u   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >yr3C  
.X6V>e)(3  
template < typename T > tBE-:hX*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '>% c@C[  
  { l i2/"~l  
  do "IoY$!Hk  
    { S@C"tHD  
  act(t); XQj+]-m  
  } AKAxfnaR  
  while (cd(t)); ?$4CgN-  
  return   0 ; OJ}aN>k  
} mtNB09E(  
} ; 62>/0_m5  
w6'8L s  
o6S`7uwJ*/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kk/vgte-)e  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 cqb]LC  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 z9^_5la#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2Zi&=Zj"  
下面就是产生这个functor的类: [Mlmn$it  
uF]+i^+  
T`)uR*$  
template < typename Actor > }-paGM@'Nd  
class do_while_actor fq0[7Yb  
  { \V9);KAOj  
Actor act; -257g;  
public : 3$kElq[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bt?)ryu  
~;nW+S$o  
template < typename Cond > [,mcvO;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ht%O9v  
} ; \MtdT[*  
]w9syz8X  
s _`y"' ^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 KnYHjJa  
最后,是那个do_ M,N(be-  
qAuq2pHA+d  
v5`Odbc=w  
class do_while_invoker T q5F'@e  
  { Q9 RCN<!  
public : c]:@y"W5$  
template < typename Actor > IeJ@G)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "C [uz&  
  { ]\:l><  
  return do_while_actor < Actor > (act); PX,fg5s\b  
} "yxBD 7  
} do_; e irRAU  
n/GJ&qLi:g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  %L gfi  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vX}mwK8  
最后来说说怎么处理break和continue }i2dXC/  
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。 O; <YLS^|6  
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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