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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (<g;-pZH%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %i]uW\~U  
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, y[ rB"  
? A^3.`  
PL$(/Z  
6LF^[b/u  
  class filler hjm .Ath  
  { h#6 jUQ  
public : 9< 0$mE^:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} T/spUlWu  
} ; yg]nS<K~4  
\Im \*A   
U K]{]-  
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: +%cr?g  
f >, Qhl  
T\b";+!W  
oJz:uv8Pe.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {1-CfQ0 8  
lLwQridFXh  
FO3eg"{N  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tV}ajs  
rc{[\1 -N  
Xy(SzJ %  
(Q p] 0  
二. 战前分析 j/`qd(=B  
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。 xYkgNXGs5  
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 3lrZ-k+S{  
576-X _a,  
'frL/[S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ok{:QA~#  
  /* --------------------------------------------- */ )V =K#MCK  
vector < int *> vp( 10 ); @xM!:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); lO[jf6gB  
/* --------------------------------------------- */ hZ /  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5]n<%bP\  
/* --------------------------------------------- */ c+K=pp@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "jN-Yd,z  
  /* --------------------------------------------- */ QRG)~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $6x:aG*F  
/* --------------------------------------------- */ zxmI/]3+/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |>fS"u  
9QQ@Y}  
8&[<pbN)  
gm\o>YclS  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~ z&A  
1._1, _2是什么?  #=~1hk  
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。 2bG4 ,M  
2._1 = 1是在做什么? $=QO_t)?  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 6XCX#4'i%  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9^*YYK}%  
}Z$G=;3#  
v^I%Wm  
三. 动工 z ex.0OT;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cb&In<q  
+=04X F:  
F,2#;t4  
2o}G<7r  
template < typename T > +dpj?  
class assignment W ]MJ!4  
  { $P9$ ,w4  
T value; JkDZl?x5  
public : t>u9NZt G  
assignment( const T & v) : value(v) {} R6o<p<fTh  
template < typename T2 > 4z DAfi#0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } n\al}KG  
} ; tpzdYokh >  
=QO[zke:  
&{{f|o=u.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 BjJ gQ`X  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }ucg!i3C  
5kZ yiC*  
zd]L9 _  
qinQ5t  
  class holder yj9gN}+  
  { vXZz=E AH  
public : <?}g[]i  
template < typename T > 1h0ohW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const KTJ $#1q  
  { j!n> d  
  return assignment < T > (t); Z6ex<[`I  
} zX Pj7K*  
} ; Zul32]1r  
g o Z#  
j2n@8sCSO  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @= 9y5r  
&<b7T$c  
  static holder _1; 55KL^+-~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m,q<R1  
"7/YhLq7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [=!MS?-G  
而不用手动写一个函数对象。 ^/,yZ:  
U<gw<[>f  
Tr!X2#)A!  
4(ZV\}j1  
四. 问题分析 l!'iLq"K(  
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。 8r,%!70  
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。 <3CrCEPC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [AwE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \OH:xW~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 aoX$,~oI5  
C"WZsF^3  
五. 问题1:一致性 Yw `VL)v(y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| gC-0je  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "TI? qoz  
)YnN9"8  
struct holder Dh<e9s:  
  { u6RHn;b  
  // .m51/X&*n  
  template < typename T > `-m7CT sA  
T &   operator ()( const T & r) const {D< ?.'  
  { %4J?xhd  
  return (T & )r; .}s a2-  
} :f:C*mYvu  
} ; *ni|I@8  
`!N?#N:b)  
这样的话assignment也必须相应改动: "?-s Qn  
(ShJ!  
template < typename Left, typename Right > (z{xd  
class assignment ,fRb6s-  
  { g= 8e.Y*Fr  
Left l; ww,'n{_  
Right r; j/&7L@Y  
public : /FY_LM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k$c!J'qL&  
template < typename T2 > `^ok5w"oi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *d 4D9(  
} ; PoZBiw@  
d|3[MnU[a  
同时,holder的operator=也需要改动: v80 e]M!  
X*@S j;|m  
template < typename T > t*#T~3p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }<p%PyM  
  { KC'{>rt7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cqDnZ`|6  
} I6+5mv\  
&I8ZVtg  
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。 S3w? X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \f .ceh;!  
^8-CUH\  
return l(rhs) = r; {x  s{  
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。 >zVj+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?Jio9Zr  
wjDLsf,  
template < typename Tp > wpO-cJ!,  
class constant_t d?S7E q9`  
  { l-g+E{ZM  
  const Tp t; "aHA6zTB  
public : zQ&`|kS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6"b =aPTi  
template < typename T > <J!#k@LY]7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const '(4$h3-gv7  
  { r$<[`L+6  
  return t; /z9oPIJ=*  
} u6j\@U6I  
} ; ] X%T^3%G  
x8+W9i0[1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XDRw![H,~  
下面就可以修改holder的operator=了 v47Y7s:uQ  
`KgIr,Q)  
template < typename T > 'tm%3` F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const DE M;)-D  
  { n$&xVaF|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y%m^V?k  
} )%FRBO]  
JI##l:,7r  
同时也要修改assignment的operator() PZ06 _  
9M8 n  
template < typename T2 > wC{?@ h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '[V}]Z>-  
现在代码看起来就很一致了。 g:V8"'  
K)"lq5nM  
六. 问题2:链式操作 HE6 kt6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KElzYZl8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 jg%HaA<zO  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 M`{~AIqd(  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 /a@gE^TM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !} ~K'1"  
%+0 7>/  
template < typename T > &ZmWR  
struct result_1 1HPYW7jk@"  
  { 9OI&De5?=V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `q":i>FP2  
} ; :56f  
"kH Ft|%@  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: I#?NxP\S  
1j4(/A  
template < typename T > ^6c=[N$aW  
struct   ref 5BWO7F0v"  
  { yhwwF n\  
typedef T & reference; WJ D1U?`  
} ; Rd#V,[d  
template < typename T > |^ K"#K  
struct   ref < T &> L&*/ s&>b  
  { Dj0`#~  
typedef T & reference; H#zsk*=QD  
} ; {-FS+D`  
6@N?`6Bt  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mI;#Zq_j  
L!fiW`>0G  
template < typename T > ~k}>CNTr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \*24NB  
  {  ^##tk  
  return l(t) = r(t); iPnu *29  
} e<Pbsj  
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。 RfM uWo:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 b ] W^_  
<X5'uve  
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 c(:qid  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C9?R*2L>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Mwm=r//  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,VtrQb)Yf  
最后的布局是: i Eh -  
                Add ;a]Lxx;-  
              /   \ auzrM4<tz  
            Divide   5 +@ '( N  
            /   \ G'*_7HD  
          _1     3 }4 p3m]   
似乎一切都解决了?不。 /~k)#44  
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。 Z @:5vo  
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*SEzVb  
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: \M@9#bd  
N{lj"C]L  
template < typename Right >  p^=>N9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ZjlFr(  
Right & rt) const m5m'ByX(*  
  { K2= `.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aFZu5-=x  
} 1-HL#y*7$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a{?`yO/ 2  
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。 7N@4c   
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。 $]&0`F  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Y Mes314"  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 1KH]l336D"  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? >g):xi3qK  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: P>*g'OK^!G  
5 IK -V)  
template < class Action > Jd].e=]pN  
class picker : public Action lnXb]tm;  
  { 2>Uy`B|f  
public : }~8/a3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @B<B#  
  // all the operator overloaded R.(cGZS  
} ; 3YtFO;-  
?DN4j!/$  
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。 KNR_upO8  
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: =1rq?M eX  
IEi E6z]L(  
template < typename Right > IaxzkX_48  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const oiG@_YtR  
  { >JN K06T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kR C0iTV'I  
} /xK5%cE>B  
^bVY&iXNu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S Z@ JzOA  
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。 a59l"b  
?[[K6v}q{  
template < typename T >   struct picker_maker %-zAV*>  
  { [+=h[DC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /ae]v+  
} ; 5kwDmJy  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mY+.(N7m  
  { 7l-` k  
typedef picker < T > result; J6*Zy[)%&S  
} ; ^1&xt(G  
@ 2mJh^cj  
下面总的结构就有了: yPKDn.1  
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。 C*e) UPK`  
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。 91oIxW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3I)!.N[m  
至此链式操作完美实现。 6B4s6  
fo"dX4%}  
!}sYPz]7!  
七. 问题3 ulnG|3A9  
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。 _8Si8+j  
|TOz{  
template < typename T1, typename T2 > x\ : x`k@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N=) E$h  
  { Ji7%=_@'-#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @Q"%a`mKH  
} AT^?PD_  
7y",%WYSD  
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: %m'd~#pze  
YW@Ad  
template < typename T1, typename T2 > T-=sC=sS,  
struct result_2 JGaS`fKSk  
  { ;{]%ceetcu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W,zlR5+Jk  
} ; EP#3+B sH  
w'q}aQS  
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? )W&H{2No  
这个差事就留给了holder自己。 2Y&QJon)  
    iMnp `:*  
9C5w!_b@  
template < int Order > C& 0iWY\a  
class holder; 8U B-(~  
template <> c ?mCt0Cg  
class holder < 1 >  MD~03  
  { =@b/Gl  
public : Qcu1&t\C  
template < typename T > Pj_2y)^?  
  struct result_1 u\zRWX  
  { VsOn j~@  
  typedef T & result; 8D eRs#  
} ;  +Io^U  
template < typename T1, typename T2 > $b;9oST  
  struct result_2 i Xtar;%  
  { = >)S\Dfi  
  typedef T1 & result; pR2QS  
} ; > TG:}H(J  
template < typename T > ;5 cg<~t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0|8c2{9X,  
  { hVRpk0IJDK  
  return (T & )r; %-?HC jT  
} XA} !  
template < typename T1, typename T2 > gq`gitu0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g"|QI=&_J  
  { \{L!hAw  
  return (T1 & )r1; P: &XtpP  
} O-6848iCX  
} ; kpi)uGvGUA  
<R>qOX8  
template <> F*rU=cu  
class holder < 2 > HjKj.fV  
  { uiDK&@RS  
public : !"B0z+O>  
template < typename T > Qjh5m5e  
  struct result_1 N ~L3 9  
  { s%"3F<\  
  typedef T & result; qczGv2%!  
} ; NK]X="`  
template < typename T1, typename T2 > M >Yx_)<U  
  struct result_2 N~g @  
  { =7ul,  
  typedef T2 & result; Y~(#_K  
} ; a+ZP]3@ 7  
template < typename T > ?e9Acc`G5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ['j_W$8n  
  { vttmSdY  
  return (T & )r; qT^R> p  
} AB40WCu]*  
template < typename T1, typename T2 > "WR)a`$UR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MHmaut#  
  { (D F{l?4x-  
  return (T2 & )r2; Wfgs[  
} }Wjb0V  
} ; _3DRCNvh  
B'>(kZYMs  
UbKdB  
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|vwx  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hK*:pf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x0B|CO  
4tU3+e5h  
return l(i, j) = r(i, j); YpMQY-n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <&E3QeK  
'>-  C!\t  
  return ( int & )i; 26un=  
  return ( int & )j; B]~#+rMK  
最后执行i = j; nAv@^G2  
可见,参数被正确的选择了。 gE'b.04Y9i  
hGyi@0  
+[@Ug`5M  
]@_M)[ x  
~Q%C>  
八. 中期总结 F }l_=  
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: 1"ko wp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 } <; y,4f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7bOL,S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Yoi4R{9c  
i~:FlW]  
!^BXai/  
10xo<@l  
M6U/. n  
Tx"}]AyB6  
九. 简化 3Qmok@4e)  
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。 %tiFx:F+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~t\Hb8o  
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: r168ft?c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !m(5N4:vV  
  +-*/&|^等 ;B>2oq  
2. 返回引用。 *L> gZ`Q  
  =,各种复合赋值等 "P;_-i9O  
3. 返回固定类型。 Z[:fqvXQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) pJ[7m  
4. 原样返回。 NidG|Yg~Z  
  operator, ma.yI};$  
5. 返回解引用的类型。 6'd=% V  
  operator*(单目) Rg~ ~[6G>  
6. 返回地址。 sI p q  
  operator&(单目) aR30wxW&)  
7. 下表访问返回类型。 (@Q@B%!!K  
  operator[] U{n< n8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7KU/ 1l9$9  
  operator<<和operator>> <EKDP>,~  
6Ouy%]0$I3  
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。 @4dB$QF`&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: RMU]GCa  
lAuI?/E  
template < typename Left > ;7CE{/Bq.p  
struct value_return N9IBw',  
  { c%Ht; sK`*  
template < typename T > {X$8yy2zC5  
  struct result_1 g|_-O" l  
  { \9*wo9cV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; BhC.#u/   
} ; 6u^M fOc  
;KqH]h)  
template < typename T1, typename T2 > ><9E^ k0.  
  struct result_2 X=]FVHV;  
  { \5.36Se  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; iDej{95  
} ;  mD`v>L  
} ; +:@HJXwK  
>]uV  
nE+OBdl  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >-fOkOWXy  
Yg@k +  
下面我们来剥离functor中的operator() "{-jZdq'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Iqe=)   
h ,;f6  
return l(t) op r(t) `?)ivy>\:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Zhb) n  
return op l(t) ab4(?-'-  
return op l(t1, t2) qzq_3^ 66  
return l(t) op ^b)8l  
return l(t1, t2) op B[k {u#Kp  
return l(t)[r(t)] _(=[d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P)bS ;w\(Y  
63R?=u@  
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: It.G-(  
单目: return f(l(t), r(t)); ^gx`@^su  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Cz@[l=-T7  
双目: return f(l(t)); F!m/n!YR  
return f(l(t1, t2)); LPr34BK  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q; DN*  
8!87p?Mz  
struct meta_divide )Zx;Z[  
  { *h59Vaoc  
template < typename T1, typename T2 > 6`(x)Q9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yu8xTh$:  
  { ]7SX _:'*  
  return t1 / t2; 6 6S I  
} (6##\}L&9  
} ; ?V6A:8t,  
xD[O8vQE  
这个工作可以让宏来做: yk r5bS  
aKi&2>c5>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ i co%_fp  
template < typename T1, typename T2 > \ :oRR1k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |8,|>EyqK  
以后可以直接用 ;2lKo="  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9a_B   
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 A UCk]  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Q4;eN w  
2flgfB}2k  
b5r.N1ms  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 FdrH,  
Gwl]sMJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '9O4$s1  
class unary_op : public Rettype /W4F(3oM  
  { =*K~U# uoC  
    Left l; 9ure:Dko(Y  
public : k 4|*t}o7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $"V gN ynq  
s{I Xth6  
template < typename T > Mlr]-Gu5Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6]`XW 0{C  
      { a;},y|'E  
      return FuncType::execute(l(t)); aI8k:FK"  
    } lHg&|S&J  
RPH]@  
    template < typename T1, typename T2 > rLt`=bl&&U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const be ^09'  
      { hN(sz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3_%lN4sz  
    } @|yRo8|  
} ; N =k}"2_=  
Y8*k18~  
qx#k()E.U  
同样还可以申明一个binary_op &.1F \/]k  
WD"3W)!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > irqNnnMGEa  
class binary_op : public Rettype >G4EiJS  
  { < 0S+[7S"  
    Left l; 3Thb0\<"  
Right r; =\jp%A1$  
public : f T7Z6$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BU\P5uB!V  
)s @ }|`  
template < typename T > P=Au~2X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;.%Ii w&WG  
      { '|v??`o#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ([Gb]0  
    } v%mAU3M  
s)?=4zJ  
    template < typename T1, typename T2 > qu}`;\9@ld  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nEtG(^N  
      { Y[oNg>Rz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); + ?z=,')  
    } fgmu*\x<  
} ; Equj[yw%@  
-2)6QKh~D  
V$D+Joj  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 %/b3G*$W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @S69u s}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Idy{(Q  
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。 vDG AC'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \S]"nHX  
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。。。 f-w-K)y$ht  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 u@( z(P  
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) oCl $ 0x  
下面是修改过的unary_op z#$>f*b  
%kod31X3<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v#. %eF m  
class unary_op Z *9Qeu-N:  
  { !,;>)R   
Left l;  >mk}  
  n^HKf^]  
public : ?Ek 3<7d  
`k^d)9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  73:y&U  
L7~9u|7a#  
template < typename T > |.OXe!uU41  
  struct result_1 -i,=sZXB  
  { R2]2#3`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a&'!g)d  
} ; QYm]&;EI  
f!|$!r*q  
template < typename T1, typename T2 > =/ b2e\  
  struct result_2 PRR]DEz  
  { K *<+K<Tp  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +prr~vgE  
} ; *wSz2o),  
676r0`  
template < typename T1, typename T2 > *B$$6'hi`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e`N/3q7  
  { B)5 QI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uBr^TM$k&  
} PVNDvUce  
~>j5z&:&  
template < typename T > '@jP$6T&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W8@o7svrh  
  { u\&F`esQ2  
  return OpClass::execute(lt(t)); X,ES=J0  
} ZxDh94w/  
*$+:Cbe-F  
} ; ^V5VRGq  
j'2:z#  
M5C%(sQ$  
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 +dw=)A#/  
好啦,现在才真正完美了。 P+9%(S)L3  
现在在picker里面就可以这么添加了: O/N Ed)H!  
p7Q}xx  
template < typename Right > rV5QKz6'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [v,Y-}wQ)  
  { 0@BhRf5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $G,#nh2 oD  
} (^U 8wit/  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 _e9S"``  
0q !  
A;ti$jy  
4:50dj  
v\#1&</qd^  
十. bind <$:Hf@tpMo  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 IXz)xdP  
先来分析一下一段例子 axpn*(yE  
5GHW~q!Zo\  
MlVVST  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vgyv~Px]AW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 79Y;Zgv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 DO5H(a  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 K'DRX85F  
我们来写个简单的。 }Q<c E$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: sf(2~BMQI  
对于函数对象类的版本: iN]#XIQ%  
$={^':Uh  
template < typename Func > ?Z{:[.  
struct functor_trait )LRso>iOO  
  { 1|Q-|jq`  
typedef typename Func::result_type result_type; e5HHsR6  
} ; %1jlXa  
对于无参数函数的版本: @qaK5  
j_#oP  
template < typename Ret > l` M7a9*U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > uY"Bgz:=d  
  { C3#mmiL-  
typedef Ret result_type; nN|1cJ'.Fk  
} ; U5f<4I  
对于单参数函数的版本: 9D+B~8[SQ  
Q9C; _Up  
template < typename Ret, typename V1 > 8h=Rfa9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uLK4tQ  
  { &|j^?ro6  
typedef Ret result_type; |OVD*A  
} ; 0)Wrfa  
对于双参数函数的版本: m~x O;_m  
A"PmoV?lAm  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !JOM+P:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O&( @Ka  
  { p0b2n a !  
typedef Ret result_type; `N,q~@gL  
} ; qyl9#C(a  
等等。。。 =Kh1 HU.F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D) my@W0,  
D3MRRv#  
template < typename Func > Co%EJb"tk  
struct func_return +_E\Omcw  
  { N7WQ{/PSG  
template < typename T > ^<"^}Jh.M  
  struct result_1 CPj8`kl  
  { fZ6"DJZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $^XCI%DH  
} ; /GQN34RD  
@$bEY#*C  
template < typename T1, typename T2 > (tLAJ_v!.K  
  struct result_2 k:JlC(^h  
  { dRXEF6G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7B"*< %<  
} ; WU" Lu  
} ; X":T>)J-  
;I5u"MDHGI  
 `[=3_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Qv`Lc]'  
zZ11J0UI  
template < typename Func, typename aPicker > `uN}mC!r]  
class binder_1 :w+2L4lGs  
  { h jCkj(b  
Func fn; {f9jK@%Gy  
aPicker pk; "iC*Eoz#.  
public : \`!M5FJ  
P`$"B0B)  
template < typename T > wACx}'+M  
  struct result_1 p903 *F^[,  
  { mK>c+ u)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TO|&}sDh  
} ; < SIe5" {  
:*`5|'G}  
template < typename T1, typename T2 > T,sArKBI  
  struct result_2 +$b_,s  
  { O6[,K1,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oOU?6nq  
} ; z'(][SB  
\U0p?wdr:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f-O`Pp FQ  
*s"dCc  
template < typename T > n'&Cr0{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u$"dL=s!  
  { v`Iw:?)%  
  return fn(pk(t)); ,Qd;t  
} _"Bh 3 7  
template < typename T1, typename T2 > l.V{H<v}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xux j  
  { &6yh4-(7  
  return fn(pk(t1, t2)); ]4$t'wI.  
} \R6D'Yt  
} ; 78iu<L+If  
vp4l g1/  
7AE)P[  
一目了然不是么? ~ PO)>;  
最后实现bind g^V4+3v|a'  
A`NkgVq5:  
[+q':T1W-  
template < typename Func, typename aPicker > ^ RS?y8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @F+zME   
  { 4490l"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r&u&$ "c  
} W!R}eLf@  
DvBL #iC   
2个以上参数的bind可以同理实现。  <|Pw*L$  
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。 * mzJ)4A  
jO|D# nC  
十一. phoenix '_f]qNy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u@;6r"8q  
&.> 2@  
for_each(v.begin(), v.end(), th$?#4SbR  
( {hS9FdWA;  
do_ _I"T(2Au  
[ 4\cJ}p}LZ{  
  cout << _1 <<   " , " MDHTZ9 4\Q  
] Gk!06   
.while_( -- _1), HF2w?:  
cout << var( " \n " ) 7Vn;LW  
) |;G9K`8  
); deRnP$u0  
*A2D}X3s  
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: 20Umjw.D  
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 W^es"\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 x&ngCB@O  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cgQ4JY/6  
J%Cn  
sPu@t&$  
template < typename Cond, typename Actor > 7a,/DI2o  
class do_while ]M:=\h,t>  
  { 6X2~30pdE  
Cond cd; $CgJ+ua\8  
Actor act; aSN"MTw.  
public : ~ AU!Gm.  
template < typename T > pb\W7G  
  struct result_1 F2B9Q_>P  
  { 2feiD?0  
  typedef int result_type; >ZE8EL  
} ; Yv!r>\#0S  
%, U@ D4w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} i^i^g5l!  
\Q CH.~]  
template < typename T > 8hKyp5(%l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y[0  
  { `4@_Y<  
  do l6[0i  
    { K}r@O"6*\  
  act(t); l$>))cW!  
  } K+`$*vS~ws  
  while (cd(t)); 1L4-hYtCj  
  return   0 ; Zi!6dl ev  
} tn"n~;Bh?:  
} ; AP2BND9  
5D~>Ed;  
!9n!:"(r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). viLK\>>  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 |X'Pa9u  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 o#X=1us  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ranlbxp2l  
下面就是产生这个functor的类: ZeL v!  
1]yjhw9g  
B uv4&.Z}  
template < typename Actor > AXQG  
class do_while_actor T##_?=22I  
  { ",pN.<F9O  
Actor act; hPM:=@ N$  
public : bsn.HT"5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f<Co&^A  
%.zcE@7*  
template < typename Cond > MV~-']2u  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t!u{sr{j=  
} ; Bl >)GX\l  
f:).wi Ld  
knPo"GQW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2&k5X-Y  
最后,是那个do_ J4xJGO  
60A E~  
L, k\`9bQ  
class do_while_invoker \N?,6;%xB  
  { =LsW\.T6  
public : }I Rx$ cKV  
template < typename Actor > )Q!3p={S*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const TsX(=N_  
  { B!#F!Wk"  
  return do_while_actor < Actor > (act); fuwv,[m  
} &>0ape  
} do_; }`SXUM_sD`  
\Jcj4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9aE.jpN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H/eyc`  
最后来说说怎么处理break和continue @ k`^Z5tN  
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。 =36e&z-#  
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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