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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tjne[p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )g U#[}6H  
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, J~ z00p`E  
69odE+-X.  
W<~u0AyO 3  
y;.5AvfD  
  class filler $ 93j;  
  { b'`C<Rk  
public : 4C;"4''L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H$zDk  
} ; =%[vHQ\%  
`w "ooK  
{~Q}{ha  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 2 jxh7\zE  
jnFN{(VH  
(~PT(B?  
mMK 93Ng"&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); VZk;{  
pWoeF=+y]W  
JY D\VaW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ZRa~miKyM  
GgvMd~  
_znn`_N:v  
i$!K{H1{9  
二. 战前分析 U[ogtfv`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。 qvJQbo[.9P  
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 Y)AHM0;g  
`n`HwDo;i  
,!^;<UR:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -e+im(2D=  
  /* --------------------------------------------- */ {]7lh#M  
vector < int *> vp( 10 ); P@Pe5H"o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 'H1k  
/* --------------------------------------------- */ `4qtmbj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A_.}- dzF  
/* --------------------------------------------- */ e~6>8YO+7j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S<w? ,Z  
  /* --------------------------------------------- */ k& ]I;Aq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); S=`#X,Wo  
/* --------------------------------------------- */ r!p:73L8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "3Ckc"G@  
R\u5!M$::  
Dv=pX.Z+  
XpT~]q}  
看了之后,我们可以思考一些问题: _=I&zUF  
1._1, _2是什么? ]L\]Ll;  
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。 #BI Z|  
2._1 = 1是在做什么? >H]|R }h  
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。 <7MxI@\  
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。 <$ ` ^  
;x u&%n[6@  
Uee$5a>(  
三. 动工 zhI"++  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~8lB#NuN  
m{ rsjdnA  
#\3X;{  
ev5m(wR  
template < typename T > 0(^ N  
class assignment Xc G   
  { Y0o{@)Y:  
T value; eqU y>  
public : 7<93n`byM  
assignment( const T & v) : value(v) {} o-<.8Z}>at  
template < typename T2 > :CXm@yF~4=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f(c#1AJE53  
} ; mqQC`Aqx:  
@dhnpR :L  
6J3<k(#:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'u:J "  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8+&Da  
D [K!xq  
edfb7prfTl  
jh~E!%d77  
  class holder 7hKfxw-X@  
  { SJ&+"S&  
public : S@WT;Q2Z  
template < typename T > z3|5E#m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ap<j;s4`  
  { *V@t]d$=#  
  return assignment < T > (t); )p 8P\Rl  
}  ]l=iKl  
} ; F%:o6mT  
*#o2b-[V  
])Z p|?Y  
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: W!b'nRkq  
,+'VQa"]  
  static holder _1; "bvob G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kOv37c'  
+)*oPSQ5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o? wEX%  
而不用手动写一个函数对象。 "lBYn2W  
T $o;PJc  
/9 |BAQ:v;  
s[u*~A  
四. 问题分析 7vB6IF  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 vF'Y; M  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 hJ*#t<.<P;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >d^DN;p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d PF*G$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .2*h!d)E  
7_5-gtD  
五. 问题1:一致性 Mdy4H[Odq  
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?| ZtOv'nTD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1,pPLc(  
VJ-To}  
struct holder cwI3ANV  
  { bMN ]co  
  // :}Z Y*ind  
  template < typename T > ~Z$Ro/;l  
T &   operator ()( const T & r) const _16r8r$V  
  { D#d \1g  
  return (T & )r; 'TDp%s*;  
} L=kETJ:g  
} ; V6r*fEhrT_  
)$QZ",&5  
这样的话assignment也必须相应改动: NxN~"bfh  
)*9,H|2nS  
template < typename Left, typename Right > ;b0;66C8|  
class assignment )bK3%>H#  
  { }ykc AK3U  
Left l; Y?JB%%WWI  
Right r; ST[E$XL6  
public : ?2Sm f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kntULI$`  
template < typename T2 > %[k"A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JYa3xeC;  
} ; jUrUM.CJ\N  
p1 mY!&e(  
同时,holder的operator=也需要改动: !~ZAm3GwL  
3U[:N &Jb  
template < typename T > 7G  3e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j%fi*2uX  
  { }syU(];s  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3ZX#6*(}2  
} He  LW*  
Ap!i-E,"J  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 !w:pb7+G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E#c9n%E\sz  
D]+@pK b  
return l(rhs) = r; rVDOco+w  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 2mfG: ^^c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x3 01uf[  
T&]IPOH9  
template < typename Tp > E&> 2=$~  
class constant_t muIJeQ.C  
  { Rh{`#dI~=  
  const Tp t; 5O:4-} hz  
public : ]nm(V  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lrK?&a9AB  
template < typename T > 7O'u5 N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9K=K,6 b  
  { /Ca M(^W   
  return t; 4'H)h'#C  
} C@9K`N[*  
} ; 8k?V&J `  
;H"OZRQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4gn|zSe>^  
下面就可以修改holder的operator=了 O]Q8&(  
M~g@y$  
template < typename T > {R7m qzt  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 921s'"  
  { cC TTjx{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ` 6pz9j]  
} X9ec*x  
5YQJNP  
同时也要修改assignment的operator() lYy:A%yDT  
@[j%V ynf  
template < typename T2 > C0H@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } WM GiV  
现在代码看起来就很一致了。 j&`D{z-c~  
Eg$Er*)h8  
六. 问题2:链式操作 5$/Me=g<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :-cqC|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#~]1~ s  
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。 SQDc%I>b  
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。 ,sltB3f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P$"s*otr  
&IkHP/  
template < typename T > m0JJPBp  
struct result_1 s,7 OoLE  
  { )?k~E=&o  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h`Xl~=  
} ; xhncQhf\  
FF#?x@N:  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: g\@zQ^O?  
*N%)+-   
template < typename T > 2Kw i4R  
struct   ref NtQ#su$  
  { /X?%K't2r  
typedef T & reference; ^*WO*f>y  
} ; K#dG'/M|Pb  
template < typename T > @mEB=X(-l=  
struct   ref < T &> {hx=6"@  
  { j]6YLM@5$  
typedef T & reference; gflO0$i  
} ; p I@!2c:}  
h BzZJ/jn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ! Y'~?BI  
|6~ Kin  
template < typename T > ^aY,Wq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?r^>Vk}  
  { *ub"!}$st  
  return l(t) = r(t); c1g'l.XL 3  
} (_eM:H=e>  
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。 ^1X 6DH`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gA&`vnNP  
sh}eKwh  
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 GX%r-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2jyxP6t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &P gk$e%>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6v&@Rlg  
最后的布局是: ,ydn]0SS  
                Add i[PksT#p  
              /   \ 1"U.-I@  
            Divide   5 pYX!l:hk  
            /   \ b&.3uls6  
          _1     3 yH.Z%*=xQa  
似乎一切都解决了?不。 w,zm!  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 &H?Vlx Ix  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 )h/Qxf  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: O @{<?[  
S|T*-?|  
template < typename Right > &;$- &;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const je=XZ's,i~  
Right & rt) const me@EKspX  
  { ]wV_xZ)l^A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pY(S]i  
} 9HD5A$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #;<dtw  
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。 S5wkBdr{  
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。 PAv<J<d  
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。 W+aW2  
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。 xWKUti i  
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? w/Wd^+I In  
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: `+GiSj8'G  
p+Icq!aH5  
template < class Action > iL3k8:x  
class picker : public Action T0K*!j}O  
  { DcEGIaW  
public : ivPX_#QI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _6C,w`[[6  
  // all the operator overloaded T_~xDQ`v  
} ; CMHg]la  
p\r V6+  
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。 W";Po)YC  
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: WRN}>]NgQ  
GD#W=O  
template < typename Right > `qa>6`\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {0Ej *%  
  { >RKepV(X7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bdvVPjGc&  
} OCI{)r<O2m  
0Y/k /)Ul]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ou [Wz{  
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。 NucLf6  
. "`f~s\G  
template < typename T >   struct picker_maker OZE.T-{  
  { E# *`u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dlc'=M  
} ; c.h_&~0qf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .,gVquqMY  
  { :/i13FQ  
typedef picker < T > result; ~{!,ZnO*  
} ; j4Y] 8  
qX*Xo[Xp  
下面总的结构就有了: ;Dc\[r  
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。 o^<W3Z  
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。  fG|+ !  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  Rlx  
至此链式操作完美实现。 KL8WT6!RZ  
YtY.,H;  
bs_rw+  
七. 问题3 (.~'\@  
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。 =B ts  
j9 &0/ ~/  
template < typename T1, typename T2 > :c0 |w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kg#s<#h  
  { :w:ql/?X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [3io6XG x@  
} V-z F'KI[  
qgsw8O&  
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: n]bxG8~t  
Ct}rj-L<i  
template < typename T1, typename T2 > 3E:+DF-Z\  
struct result_2 WvWZzlw  
  { a,\GOy(q{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +(vL ~  
} ; KPI[{T\`ZM  
>2;KPV0H  
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? G>W:3y  
这个差事就留给了holder自己。 Q?-uJ1J  
    scR+F'M  
30L/-+r1  
template < int Order > Tg6nb7@P  
class holder; zjwo"6c>  
template <> x DX_s:A  
class holder < 1 > R5'_il  
  { \h7XdmA]~  
public : sys;Rz2  
template < typename T > mNr<=Z%b  
  struct result_1 t[x[X4  
  { 8Nxyc>8K~  
  typedef T & result; *G;D u`;  
} ; dV+GWJNNE  
template < typename T1, typename T2 > W^dRA xVX  
  struct result_2 (JeRJ4  
  { _ +A$6l  
  typedef T1 & result; K@;ls  
} ; iuWw(dJk  
template < typename T > <zF/at  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b ;t b&o  
  { q|.K& @_'K  
  return (T & )r; Y'M}lv$sa  
} gBXJ/BW$y  
template < typename T1, typename T2 > '2c4 4F)i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w}Xy;0c  
  { O<6!?1|KP  
  return (T1 & )r1; Xc7Qu?}  
} p|R]/C0f  
} ; Rj {D#5  
QD*(wj  
template <> -vBk,;^>  
class holder < 2 > ({p @Ay  
  { Op:7EdT#  
public : S:xG:[N@  
template < typename T > "=XRonQZ  
  struct result_1 -xc'P,`  
  { Q4&<RWbT^  
  typedef T & result; ^W<uc :L7  
} ; m4kUA"n5  
template < typename T1, typename T2 > ^tKJ}}  
  struct result_2 K9f7,/  
  { &\s>PvnquX  
  typedef T2 & result; n"Q fW~U  
} ; 8??%H7~  
template < typename T > qGc>+!y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DSx D531[A  
  { 7(bE;(4  
  return (T & )r; 3 Ho<4_I,  
} KoO\<_@";  
template < typename T1, typename T2 > 3?oj46gP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YfOO]{x,X  
  { 0qMf6  
  return (T2 & )r2; t"Djh^=y  
} L~xzfO  
} ; B|n<{g[-cM  
(_O_zu8_  
B%d2tsDw  
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> >。 @ 6{U*vs  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wXxk+DV@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #y%?A;  
B#;yko  
return l(i, j) = r(i, j); rnC u=n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l<# *[TJ  
ZICcZG_y  
  return ( int & )i; y1:#0  
  return ( int & )j; =1Mh %/y  
最后执行i = j; $I-i=:}g  
可见,参数被正确的选择了。 zSFqy'b.M-  
O%(k$ fvM  
m]NyEMYg  
l+1GA0'JP  
|J#mgA}(  
八. 中期总结 d^.fB+)A3  
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: (l3P<[[?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 sS|N.2*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,:QDl  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor BnLWC  
N2^B  
;{Kx$Yt+  
g+98G8 R  
*"D8E^9  
enGjom  
九. 简化 -dn\*n5  
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 .Iscr^~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P$=Y5   
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: Dj9).lgc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \kGi5G]  
  +-*/&|^等 *0`oFTJ  
2. 返回引用。 s) vHLf4T  
  =,各种复合赋值等 Ya)s_Zr7  
3. 返回固定类型。 D,rs)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g.d%z  
4. 原样返回。 l;dZJ_Ut$  
  operator, !~&vcz0>)9  
5. 返回解引用的类型。 S:En9E  
  operator*(单目) Bld$<uU  
6. 返回地址。 uI I:Y{G  
  operator&(单目) V nv9 <=R  
7. 下表访问返回类型。 -B-nTS`  
  operator[] N}3$1=@Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]jz%])SzH  
  operator<<和operator>> ui:  
w8Mi: ;6  
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。 N'nqVYTU  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Sh=Px9'i  
I%NPc4p  
template < typename Left > ,HxsU,xiG  
struct value_return d4#Q<!r  
  { ~iZMV ?w  
template < typename T > KGclo-,  
  struct result_1 _Z|s!~wdz  
  { ^ )Lh5   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aNpeePF)z  
} ; w`vJE!4B  
$GyO+xF  
template < typename T1, typename T2 >  l+.E'   
  struct result_2 .oq!Ys4KA  
  { QM1-w^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Hb3+$vJ^  
} ; o?f7_8fG  
} ; $Gs&' y R  
bc"E=z  
IPU'M*|Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .-;K$'YG  
6}.B2f9  
下面我们来剥离functor中的operator() Ds$8$1=L=k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \]U@=w  
\*H/YByTb  
return l(t) op r(t) dF{3 ~0+,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j[XA"DZR<  
return op l(t) 8z^?PZ/  
return op l(t1, t2) K2TO,J3 E  
return l(t) op !<!sB)  
return l(t1, t2) op kSH3)CC P  
return l(t)[r(t)] b'^OW  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ${#5$U+kI  
^j?\_r'j  
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: /LM*nN$%  
单目: return f(l(t), r(t)); "3{xa;c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~pn9x;N%H  
双目: return f(l(t)); 6y,M+{  
return f(l(t1, t2)); :z%vNKy1  
下面就是f的实现,以operator/为例 &+-ZXN  
S<f&?\wK=v  
struct meta_divide w~EXO;L2  
  { J'4{+Q_pa  
template < typename T1, typename T2 > K,[g<7X5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2*Uwp; 0  
  { O`O{n_o^u  
  return t1 / t2; aC>r5b#:  
} TRrO-  
} ; .9Bimhc6K  
e0HG"z4  
这个工作可以让宏来做: PKR0y%Ar  
"_ b Sy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BBw`8!  
template < typename T1, typename T2 > \ L`YnrDZK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Qw^nN(K!>  
以后可以直接用 |2X Et\P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =YBwO. !%  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 j?1\E9&4-Q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) {nT !|S)$  
-[s*R%w  
0k>NuIIP  
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 g/so3F%v .  
D5)qmu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6g!#"=ls;  
class unary_op : public Rettype R:B-4  
  { cD8.rRyD  
    Left l; Q{!lLka  
public :  M}}9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3O<<XXar  
qFW- ~T  
template < typename T > ^aDos9SyV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gLQWL}0O  
      { x;LyR  
      return FuncType::execute(l(t)); :7IL|bA<  
    } RMDs~  
m?xzx^xs/  
    template < typename T1, typename T2 > !,Wd$U K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7|T<dfQk  
      { -B$oq8)n*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); US'X9=b_  
    } kR6rf_-[  
} ; 88h-.\%Z  
%,MCnu&Z  
4pkc9\  
同样还可以申明一个binary_op F&;g< SD  
dW<.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q<zL;AJ  
class binary_op : public Rettype 3j0/&ON  
  { N{iBVl  
    Left l; jt tlzCDn  
Right r; 7'j?GzaQ+  
public : |A 7Yv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {O#=%o[  
`8\pihww  
template < typename T > X.xp'/d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b`E0tZcJ  
      { W!I"rdo;V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Iqe4O~)  
    } 29 u"\f a  
88d0`6K-9  
    template < typename T1, typename T2 > kX\t0'=]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aCX](sN  
      { ;f[Ki$7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); q>r9ooN  
    } B c*Rn3i@  
} ; j)C%zzBu(  
I5F oh|)  
h(]O;a-  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 nWbe=z&y8[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~m[^|w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) W$B>O  
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。 v%/_*69a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! s}`ydwSg8  
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。。。 w@nN3U+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;_of'  
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) waQNX7Xdn  
下面是修改过的unary_op HvK<>9  
;yY>SaQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3A4?9>g)KU  
class unary_op #; E,>0  
  { jIZQ/xp8_  
Left l; !V Zl<|  
  +=|Q'V  
public : n O$(\ z)  
U[c,cdA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x<P$$G/  
s8{3~Hv  
template < typename T > +G? 4Wc1  
  struct result_1 h;^h[q1'  
  { 7w|W\J^7r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Bb]pUb  
} ; ):+n!P  
d vkA-9  
template < typename T1, typename T2 > WHvN6  
  struct result_2 ]$4k+)6  
  { =:1f 0QF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3kdTteyy+  
} ; @&S4j]rq  
r=s ,Ath  
template < typename T1, typename T2 > oA"t`,3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const st|$Fu  
  { ,78 QLh9:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); my[)/'  
} niFX8%<hP  
UALwr>+VJ  
template < typename T > WA8Qt\Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6WgGewn  
  { EW0H"YIC  
  return OpClass::execute(lt(t)); _w Cp.[3?t  
} ub{<m^|)  
gr4Hh/V  
} ; }7g\1l\  
P@lExF*D1:  
`T{{wty  
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 `w@fxv   
好啦,现在才真正完美了。 l\ts!p4f$  
现在在picker里面就可以这么添加了: hp%|n:.G  
4M6o+WV  
template < typename Right > dU3UCD+2y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W~POS'1  
  { 1V+a;-?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v~?d7p {  
} z62e4U][  
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。 >9Fs)R]P  
 |UZ#2  
]B:g<}5$4  
p;"pTGoW i  
E&#AX:  
十. bind <o3e0JCq  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 it ,i^32|  
先来分析一下一段例子 -F/"W  
Z$k4T$,[-  
:tedtV ~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3K@dW"3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UVUbxFq:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !Jh-v  
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。 ,`^B!U3m   
我们来写个简单的。 8,a&i:C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9<.FwV >  
对于函数对象类的版本: F6}Pwz[c  
DFwkd/3"  
template < typename Func > z/.x*A=  
struct functor_trait =mn)].Wg  
  { @8HTC|_vX  
typedef typename Func::result_type result_type; 5MQD:K2  
} ; !\}Dxt  
对于无参数函数的版本: ]~U4;  
]chcRc[!  
template < typename Ret > fS>W-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > % rRYT8  
  { m_W\jz??k  
typedef Ret result_type; ;? '`XB!  
} ; %q;3b fq@N  
对于单参数函数的版本: R."<he ;  
{[jcT>.3j  
template < typename Ret, typename V1 > 5H6m{ng  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0F1 a  
  { TF} <,aR  
typedef Ret result_type; rG:IS=  
} ; *%:p01&+  
对于双参数函数的版本: ZC_b`q<  
c;xL.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d}EGI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z;zy k  
  { J*-m!0 5  
typedef Ret result_type; 38L8AJqD  
} ; E&Pv:h,pV&  
等等。。。 1/j J;}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eZ[CqUJ&  
^cZF#%k  
template < typename Func > 6Hi3h{  
struct func_return B0?E$8a  
  { |+~CdA  
template < typename T > Pg{Dy>&2`I  
  struct result_1 MSUkCWt!  
  { (Q o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 54_CewL1P]  
} ; =W.b7 6_  
fZ`b~ZBwIj  
template < typename T1, typename T2 > JX7_/P  
  struct result_2 |qH-^b.F  
  { y"#o9"&>&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Uq<c+4)5  
} ; :UoZ`O~  
} ; .5p"o-:D  
MH.,dB&  
2oXsPrtZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "A~\$  
awB1ryrOF  
template < typename Func, typename aPicker > 4'Z=T\:  
class binder_1 .2q7X{4=  
  { b2aPo M=  
Func fn; "o*(i7T=n  
aPicker pk; *NS:X7p!V  
public : ;2(8&.  
- jfZLO4  
template < typename T > F-R4S^eV  
  struct result_1 ZN~:^,PO/  
  { "^fcXV9Wp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SQDllG84E  
} ; hk3}}jc  
&p8b4y_  
template < typename T1, typename T2 > -M2c8P:.b  
  struct result_2 <.HX_z3l  
  { m=jxTZK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (TM1(<j  
} ;  )o`|t  
&|'1.^f@;E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #K.OJJaG  
12U1DEd>-  
template < typename T > wb~#=6Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1//d68*"  
  { ;{[&&qMwU  
  return fn(pk(t)); `wj<d>m  
} KC9_H>  
template < typename T1, typename T2 > .t*MGUg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FloCR=^H  
  { z$ZG`v>0  
  return fn(pk(t1, t2)); ~2+J]8@I]  
} {U?/u93~  
} ; hm*1w6 =  
)D\!#<#h  
f]W$4f {  
一目了然不是么? %ZF47P%6  
最后实现bind [v ( \y  
Q'/v-bd?o  
/FJ )gQYA  
template < typename Func, typename aPicker > Aj((tMJNOw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {&nL'R  
  { uDvZ]Q|.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); = &jLwy  
} =Y Je\745  
h}r.(MVt  
2个以上参数的bind可以同理实现。 U2 m86@E  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 m>B^w)&C  
'=C)Hj[D  
十一. phoenix c}v>Mx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZFpi'u.&  
)65 o  
for_each(v.begin(), v.end(), <Dojl #  
( 5V5Nx(31i  
do_ .`*h2  
[ wg?GEY  
  cout << _1 <<   " , " `1k0wT(  
] , 7-@eZ  
.while_( -- _1), r#hA kOw  
cout << var( " \n " ) OZ##x  
) ,'w9@A  
); ncZ5r0  
Q{-T;T  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: *gF8"0s  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor O(q1R#n-}+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i E p{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E>>@X^ =  
LgFF+z  
M9so3L<N0  
template < typename Cond, typename Actor > {WJ9!pA!lk  
class do_while w6FtDl$  
  { P(AcDG6K  
Cond cd; 4+46z|  
Actor act; 1~rZka[s  
public : |:)UNb?R"O  
template < typename T > f/+UD-@%m  
  struct result_1 #fdQ\)#q>  
  { o^HzE;L}  
  typedef int result_type; )vWI{Q]r  
} ; ,xmL[Yk,  
~Y;_vU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "A?&`}%  
K6 D3  
template < typename T > 86+nFk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bz$)@gLc  
  { N;N,5rxV  
  do Eci,];S7  
    { +'aG&^k4  
  act(t); (b!`klQ  
  } <;)qyP  
  while (cd(t)); Rf*cW&}%  
  return   0 ; o}QtKf)W  
} MYI*0o;  
} ; j !m42  
>Vp #   
~t0\Q; @($  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *F[;D7sZ~  
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。 3pQ^vbQ"  
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。 y?Vsp<  
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。 1=NP=ZB  
下面就是产生这个functor的类: ; (0<5LQ  
;F3#AO4(  
.]gY{_|x  
template < typename Actor > En&`m  
class do_while_actor |,ws3  
  { yex4A)n9"'  
Actor act; R8"qDj  
public : H!6nIS9yxt  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V'n4iM  
ZP*(ZU@j=Z  
template < typename Cond > gFBMARxi  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7Qoy~=E  
} ;  a@mMa {  
%v)m&VUi%  
Fke_ms=I^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vdS)EIt  
最后,是那个do_ RxUABF8b  
*.g@6IkAQ  
%p wpRD@  
class do_while_invoker QVEGd"WvvO  
  { |-vc/t2k>T  
public : \~ACWF7l  
template < typename Actor > uIeD.I'@{5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O C qI  
  { f3bZ*G%f  
  return do_while_actor < Actor > (act); B`I9  
} >S]_{pb  
} do_; U`25bb1W j  
6B pm+}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >n!,KUu]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RCCI}ovU  
最后来说说怎么处理break和continue ccCe@1RI  
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。 1ig#|v*+  
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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