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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda MBIt)d@Ix  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?_%*{]mt(  
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, :UoZ`O~  
vDV` !JU  
}N]|zCEj  
R 3TdQ6j  
  class filler :@y!5[88!  
  { Y#{ L}  
public : M n`gd#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &{!FE`ZC_  
} ; Y/2@PzA|  
Wrf('  
Gw:8-bxS  
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: WNrgqyM  
XpJT/&4  
b/:9^&z  
v?,_SVgAi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fJBp,{0  
yd$_XW p?\  
a}|B[b  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R+Dx#Wn I  
'H`aQt+  
e[$=5U~c  
Z*tB=  
二. 战前分析 3Wa^:8N  
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。 !o+#T==p  
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 [w' Y3U\ i  
ry\Nm[SQ  
 )o`|t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &|'1.^f@;E  
  /* --------------------------------------------- */ !f2f gX  
vector < int *> vp( 10 ); wS-D"\4/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W=|sy-N{2  
/* --------------------------------------------- */ *IG} /O.VT  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); St7ZyN1  
/* --------------------------------------------- */  qa)X\0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )cJ9YKKy  
  /* --------------------------------------------- */ *v 1hMk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \XFF(  
/* --------------------------------------------- */ +)k%jIi!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); eU&[^  
]dHU  
.t*MGUg  
ekND>Qjj  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8iaP(*J  
1._1, _2是什么? y!&6"l$K]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 .aV#W@iyK  
2._1 = 1是在做什么? qF C0$:z&  
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。 x ok8  
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。 1v)ur\>R  
[`Seh$  
M>nplHq   
三. 动工 48vKUAzx`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S+ gzl#r  
4/vQ/>c2j  
.;&c<c|  
FpN>T  
template < typename T > 89e<,f`h  
class assignment F`IV9qv  
  { |re)]%A?Fu  
T value; ad+@2-Y  
public : P /|2s  
assignment( const T & v) : value(v) {} m>B^w)&C  
template < typename T2 > hg[ob+"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o9& 1Ct  
} ; hC2@Gq  
m%hI@'  
nb::,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m<qPj"g~L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M:K5r7Q!yv  
`1k0wT(  
, 7-@eZ  
OZ##x  
  class holder ^h #0e:7<  
  { 7%DA0.g  
public : "I+71Ce  
template < typename T > *gF8"0s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O(q1R#n-}+  
  { i E p{  
  return assignment < T > (t); uv,&/ ,;S  
} TK^9!3  
} ; n=Qz7N(M  
!o+[L  
hDBVL"  
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: +PT/pybA  
J:WO %P=Q  
  static holder _1; fGGGz$;N  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U0>Uqk",  
$p? gai{o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Cn+'!?!d,  
而不用手动写一个函数对象。 j0P+<@y  
(#,0\ea{x  
Y,0D+sO4  
K@d,8[  
四. 问题分析 vU|=" #  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 |hGi8  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 kD1[6cJ!=.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d0ZbusHHb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QE8;Jk-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kq +`.  
MoAZ!cF8  
五. 问题1:一致性 4FLL*LCNX  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +'aG&^k4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G_OLUuK?C  
mtfEK3?2*  
struct holder NABVU0}   
  { ^q{=mf`  
  // KlOL5"3  
  template < typename T > V% -wZL/  
T &   operator ()( const T & r) const &\Kp_AR  
  { 3jx5Lou)&  
  return (T & )r; Z'/sZ3Q}  
} W<']Q_su  
} ; 6IRzm6d  
leY fF  
这样的话assignment也必须相应改动: ";vP77|m7R  
U42B( ow  
template < typename Left, typename Right > ? }t[  
class assignment -bJC+Yn  
  { D X|yL!4[  
Left l; \M(#FS  
Right r; Q--Hf$D]H  
public : iH&BhbRu_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U`*L`PM  
template < typename T2 > v fnVN@ 5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ..u2IdEu  
} ; gFBMARxi  
t^ax:6;"|  
同时,holder的operator=也需要改动: ZV,1IaO  
tZ4Zj`x|^  
template < typename T > Fke_ms=I^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vdS)EIt  
  { RxUABF8b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *21foBfqh  
} b&iJui"7k  
\9FWH}|  
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。 BZUA/;Hz &  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~r%>x  
HzuB.B<  
return l(rhs) = r; ItLP&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。 LA\)B"{J  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .LQvjK[N  
iRwlK5(&  
template < typename Tp > F@C^nX9  
class constant_t Aw~N"i  
  { TOUP.,f/!  
  const Tp t; i7 *cpNPO  
public : +0&SXhy%y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} WJXQM[  
template < typename T > !`UHr]HJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %+A z X  
  { %BV 2 q  
  return t; *Y!c6eA  
} 9bE/7v  
} ; '5:P,1tW U  
cbHb!Lbg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ueimTXk  
下面就可以修改holder的operator=了 aC9PlKI  
gr&Rkuyfv  
template < typename T > +|SvJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "M`ehgCBr  
  { c <T'_93  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); VlLc[eVV  
} !"dn!X  
!Eof7LUE  
同时也要修改assignment的operator() <kY ||  
'J0Erk8(  
template < typename T2 > ,:G3Y )  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } kJy bA  
现在代码看起来就很一致了。 ab5uZ0@  
_jhdqON6E  
六. 问题2:链式操作 JsA9Xdk`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0lyCk }c  
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。 HJV8P2f8`  
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。 `U~Y{f_!H  
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。 s3., N|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "q'9-lk  
 `LWZ!Q  
template < typename T > E#cW3\)  
struct result_1 ^mNPP:%iN  
  { :zL.dJwa  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ":o1g5?  
} ; fUJ\W"qya  
KPT@I3P  
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: p]7Gj &a  
;4g_~fB  
template < typename T > &R'%OFi  
struct   ref TLkJZ4}?Q  
  { %s#`i$|z*n  
typedef T & reference; 6BPZ2EQ  
} ; |B0.*te6  
template < typename T > e>oE{_e  
struct   ref < T &>  fK$N|r  
  { &dC #nw  
typedef T & reference; @3 UVl^T  
} ; Q I.*6-(  
,;_D~7L  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o4Bl!7U  
Vu6p l  
template < typename T > ,Cj8{s&;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l5jW`cl1  
  { fC$~3v  
  return l(t) = r(t); 4cO||OsMU  
} !`VO#_TJ  
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。 &M,"%w!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 BBg&ZIYEh  
C~5-E{i  
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 HxVQeyOR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: })l+-H"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yk5T"# '+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }UzO_&Z#6  
最后的布局是: ,u,]ab  
                Add $LPu_FJ  
              /   \  xYMNyj~  
            Divide   5 JMMsOA_]  
            /   \ J{Z-4y  
          _1     3 zn |=Q$81  
似乎一切都解决了?不。 @QAyXwp  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 6$'6x2,  
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。 aE_)iE|  
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: u%#s_R  
l; e&p${P  
template < typename Right > lRn6Zh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v!;E1  
Right & rt) const t `4^cd5V  
  { ]c8$%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9iQcK&D 2  
} RfT#kh/5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !(!BW9Zt+  
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。 ,u}n!quA  
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。 ==psPyLF@  
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。 i*9l  
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。 o(W|BD!  
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? mne^P SI:  
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: %qzpt{'?<  
u+]v. Mt  
template < class Action > |wf:|%  
class picker : public Action y>S.B/ d  
  { F:/R'0  
public : t9&z|?Vz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E(T6s^8  
  // all the operator overloaded xNNoB/DR  
} ; ta+'*@V +G  
M} IRagm  
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。 6'Sc=;;:  
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: [@}{sH(#Ta  
}lgqRg)F9[  
template < typename Right > Av*R(d=`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (BC3[R@/l  
  { jl<rxO?-F  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Rk PY@>  
} s0Ii;7fA{  
%J `;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xDBEs*  
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。 F<?e79},`  
j$*]'s&_hZ  
template < typename T >   struct picker_maker xG_ ;F  
  { {rWu`QT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; N0c+V["s  
} ; a9GOY+;bf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b`n+[UCPtn  
  { h2 Ifq!(:  
typedef picker < T > result; oHmU|  
} ; x8T5aS  
/KEPPp  
下面总的结构就有了: Tk-PCra  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 u[U~`*i*rA  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 do{#y*B/g!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8w|j Z@  
至此链式操作完美实现。 G'( %8\  
>taS<.G  
pBt/vSad  
七. 问题3 }>xgzhdT  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ~(B\X?v  
)_T[thf]  
template < typename T1, typename T2 > Sv-}w$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2 G_*Pqc  
  { a#1LGH7E8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); qH6DZ|  
} h*hV  
5(MWgC1  
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: >TsJ0E?3x  
%^"Tz,f  
template < typename T1, typename T2 > fHf+!  
struct result_2 t4?g_$>   
  { !EM21Sc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (FMYR8H*(  
} ; kq:,}fc;B  
9B'l+nP  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? i~z:Fe{  
这个差事就留给了holder自己。 mW 5L;>  
    w;' F;j~  
%_1~z[Dv  
template < int Order > /-$`GT?l  
class holder; Fm-W@  
template <> mf@YmKbp  
class holder < 1 > -3Vx jycY  
  { ~`hI|i<]  
public : R*TCoEKO  
template < typename T > =rgWO n8  
  struct result_1 #'<I!G  
  { )+ Wr- Yay  
  typedef T & result; /[[zAq{OA  
} ; O6OP{sb  
template < typename T1, typename T2 > )1j~(C)E8  
  struct result_2 ;ijJ%/  
  { 5"y p|Yl  
  typedef T1 & result; svyC(m)'  
} ; K4n1#]8i  
template < typename T > &tD`~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?9!tMRb  
  { GU'5`Yzd9  
  return (T & )r; f\~e&`PV  
} D{.%Dr?  
template < typename T1, typename T2 > @D"#B@j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q) /;|h  
  { %8$JL=c  
  return (T1 & )r1; ^i-%FY_i5}  
} \9se~tAl3  
} ; j Xi<ZJ  
ynM{hN.+H  
template <> o^&; `XOd  
class holder < 2 > T|ZZkNP|6  
  { I2j;9Qcz  
public : "MC&!AMv  
template < typename T > S97.O@V!$  
  struct result_1 Z6>:k,-Ot  
  { )\^o<x2S  
  typedef T & result; :v{ $]wg  
} ; #TW$J/Jb  
template < typename T1, typename T2 > 9z'</tJ`  
  struct result_2 0a'@J~v!  
  { ok6e=c '  
  typedef T2 & result; :T{or-  
} ; /XMmE  
template < typename T > GrQl3 Xi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8V|-BP5^  
  { vq5I 2  
  return (T & )r; <M&]*|q>g%  
} n/|/Womr  
template < typename T1, typename T2 > epG;=\f}m`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w5*18L=O\  
  { ^U`q1Pg5  
  return (T2 & )r2; T=R94  
} X^.r@tT  
} ; -+PPz?0  
c''O+,L1+  
CqX%V":2  
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> >。  aZ0H)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d.} rn"(z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8U(a&G6gn  
S}< <jI-z  
return l(i, j) = r(i, j); #TSM#Uqe  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) C,<TAm  
_:K}DU'6  
  return ( int & )i; =[jBOx&  
  return ( int & )j; 7J;.T%4 l  
最后执行i = j; o>*{5>#k'  
可见,参数被正确的选择了。 ]_pL79y  
-[`W m7en  
5:PZ=jPR  
8/F2V?iT  
R|M:6]}   
八. 中期总结 nWl0R=  
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: $U0(%lIU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 uf>w*[m5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @'rO=(-b  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f7W=x6Z4  
C`#N Q*O  
.^NV e40O  
aLq;a  
0=5i\*5 p  
ibAA:I,d  
九. 简化 gU%GM  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 LtU+w*Gj  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wS^-o  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Rd$<R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <'B^z0I,  
  +-*/&|^等 Bf}_ Jw-=  
2. 返回引用。 vJ'ho  
  =,各种复合赋值等 kj#yG"3+  
3. 返回固定类型。 ~k%\ LZ3s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) PaZYs~EO  
4. 原样返回。 |S8pq4eKJ_  
  operator, C,]Ec2  
5. 返回解引用的类型。 8(I"C$D!k  
  operator*(单目) z?aD Oh  
6. 返回地址。 a&[nVu+  
  operator&(单目) BY d3rI  
7. 下表访问返回类型。 onlyvH4  
  operator[] /PCQv_Y&,/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =e+go ]87x  
  operator<<和operator>> B dKwWgi+a  
`Qhh{  
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。 k$2Y)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :Rn9rdX  
xle29:?l  
template < typename Left > wf4Q}l2,d  
struct value_return F)IP~BE-k  
  { Uoe?5Of(*  
template < typename T > A^7!+1*K+  
  struct result_1 b2Hpuej  
  { d]^i1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; AK!G#ug  
} ; 4jW{IGW  
*Tlv'E.M  
template < typename T1, typename T2 > 72 6y/o  
  struct result_2 k?#6j1pn  
  { 40E[cGz$*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E*l"uV  
} ; ;:4puv+]  
} ; )'g vaT  
>xjy P!bca  
g;h&Xkp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <gy'@w?  
0d2%CsMS"D  
下面我们来剥离functor中的operator() T,fz/5w  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z|2liQrf+  
]3C8  
return l(t) op r(t) V_pBM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) GM/1u fZH  
return op l(t) iiTUhO )  
return op l(t1, t2) qrkT7f  
return l(t) op [ n2udV  
return l(t1, t2) op uz#9w\="  
return l(t)[r(t)] cPbz7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5ZVTI,4K  
K0\WN"ua;  
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: &g!/@*[Nhh  
单目: return f(l(t), r(t)); :]s] =q&]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M@\'Y$)Y{  
双目: return f(l(t)); {JgN^R<5<f  
return f(l(t1, t2)); OOCeZ3yF(  
下面就是f的实现,以operator/为例 &}cie"\L  
DbN'b(+  
struct meta_divide Q  [{vU  
  { 4=Ey\Px  
template < typename T1, typename T2 > 1|VJND  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H.L@]~AyL  
  { `{Jb{L@f  
  return t1 / t2; 7yp*I[1Qf>  
} $#r(1 Ev  
} ; +0 MKh  
Sx2j~(pOr  
这个工作可以让宏来做: IoA;q)  
q*O KA5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ YYHm0pc  
template < typename T1, typename T2 > \ .IXwa,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; y#+o*(=fRE  
以后可以直接用 4_<Uk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) * 5n:+Tw(  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 qpl5n'qHUc  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) p2G8 Qls  
lI 1lP 1  
lNb\^b  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 zTLn*?  
Sg-xm+iSDt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q-v[O4 y~  
class unary_op : public Rettype lND[anB!  
  { T8-$[ 2  
    Left l; :3f2^(b~^  
public : ' T]oV~H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `?x$J 6p  
&iZYBa  
template < typename T > kdC OcJB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Be+:-t)  
      { \0h/~3  
      return FuncType::execute(l(t)); O 0#Jl8  
    } 9f,:j  
YW<2:1A|  
    template < typename T1, typename T2 > %S.U`(.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vXbT E$  
      { 0K ?(xB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aB^G  
    } t5h_Q92N  
} ; SK52.xXJ  
`Ny8u")=  
1 1CJT  
同样还可以申明一个binary_op s?k[_|)!  
/ JB4#i7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )*h~dx_cm  
class binary_op : public Rettype )_cv}.xe  
  { tHbPd.^  
    Left l; 9eiBj  
Right r; ?LI9F7n  
public : p8l#=]\ ;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s.'\&B[  
p;$9W+H0  
template < typename T > G:`Jrh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D}sGBsOW  
      { Cw $^w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \F~Cbj+'Nu  
    } .5;LL,S-  
Jr)`shJ"  
    template < typename T1, typename T2 > Cg pT(E\E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m7vxzC*  
      { X vMG09  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PU5mz.&0'  
    } ]0 RXo3  
} ; Hs=N0Sk]j  
; ,jLtl  
~qxXou,J  
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 Y&+_p$13  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]TBtLU3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^+%tlX_+.  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 &^7uv0M<y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jc&/}o$K  
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(qw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qfG tUkSSb  
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) 6`qr:.  
下面是修改过的unary_op Q:kVCm/;  
i&pJg1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6b ]1d04hT  
class unary_op ZEj!jWP2m  
  { ,<$YVXe/  
Left l; ]A]Ft!`6z  
  t1w2u.]  
public : 4W!\4Va  
i}`_H^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &{zwM |Q@?  
s[3![ "^Y  
template < typename T > 3WCqKXJ7  
  struct result_1 jF2[bzY4  
  { Z .bit_(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >v1 y0zx  
} ; }KA-t}8  
T)(e!Xz  
template < typename T1, typename T2 > "*w)puD  
  struct result_2 j,=*WG  
  { ?""\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F_nZvv[H?  
} ; t=Z&eKDC  
T9z4W]T  
template < typename T1, typename T2 > fW.GNX8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,@Fgr(?'`>  
  { p@/(.uE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M|UxE/  
} YX ;n6~y  
$ZI~8rI~  
template < typename T > G@!_ZM8h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g\o{}Q%X  
  { .-SF$U_P*a  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4= Tpi`  
} .pM &jni Y  
Z 7s;F}=  
} ; 3@^>#U   
hN gpp-  
Fn86E dFM  
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 cBifZv*l  
好啦,现在才真正完美了。 ^]$$)(jw  
现在在picker里面就可以这么添加了: j:3EpD@GS  
|N:MZ#};  
template < typename Right > dD/t_ {h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const PwW^y#96  
  { sDLS*467  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :1aL9 fT  
} CAUijMI@  
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。 T8$%9&j!UE  
;Z ]<S_#-  
Fn:.Y8%-  
 VQ`,#`wV  
&/](HLdF  
十. bind ~ HK1X  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 8[{|xh(  
先来分析一下一段例子 !2}rtDE  
#)GW}U]X  
WP0 #i~3*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /M3y)K`^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ku{XW8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 cz2,",+~  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \O kc5;kB2  
我们来写个简单的。 S dIGU[fm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j%pCuC&"  
对于函数对象类的版本: \ V6   
}{ n\tzR  
template < typename Func > \Yj#2ww  
struct functor_trait 96c"I;\GXX  
  { WP5VcBC  
typedef typename Func::result_type result_type; Bv^+d\*1  
} ; Z^s+vi  
对于无参数函数的版本: bvl~[p$W3  
Hqvc7-c6  
template < typename Ret > >b>M Km>q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > PzjaCp'  
  { 1g1?zk8zO  
typedef Ret result_type; |*:tyP%m^  
} ; 5k69F   
对于单参数函数的版本: X Vw-G }5  
pd d|n2q  
template < typename Ret, typename V1 > 1Gsw-a;a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !:(C"}5wM  
  { np\st7&f6  
typedef Ret result_type; dCE\^q[{  
} ; nO~b=qO  
对于双参数函数的版本: dM Y 0K  
%c]nWR+/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;a |`s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t)9]<pN%  
  { [s~JceUyX  
typedef Ret result_type; )ZGYhE  
} ; [-\({<t3x  
等等。。。 *=Doe2(!C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  "Y7+{  
{AOG"T&<  
template < typename Func > f'&GFL=c  
struct func_return YMT8p\ #rp  
  { ^IBGYl5n  
template < typename T > "OO96F  
  struct result_1 U^[<  
  { %JQ~!3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Va7c#P?  
} ; ~LbS~_\C=  
!\^jt%e&  
template < typename T1, typename T2 > 3:l DL2  
  struct result_2 9 ~~qAoD  
  { ^] 6M["d/p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ABc)2"i:*  
} ; RlrZxmPV>O  
} ; id^|\hDR  
V JDoH  
v dU%R\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a9=>r  
8lwFAiC8  
template < typename Func, typename aPicker > h3kaD  
class binder_1 p%F8'2)}  
  { 4U?<vby  
Func fn; U/Wrh($ #4  
aPicker pk; -/>9c-F  
public : "V4Q2T T  
vt.P*Z5  
template < typename T > cGNvEM(4AV  
  struct result_1 Q"%S~&#'  
  { qe$33f*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :Hk_8J  
} ; mG2VZ>  
gfde#T)S  
template < typename T1, typename T2 > @4drjT  
  struct result_2 w2{g,A|  
  { f#$|t>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <~{du ?4n  
} ; N}b^fTq  
(wuaxo:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sWHyL(C@  
XA<ozq'  
template < typename T > NvJV</l6 A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +ZA)/  
  { CqFeF?xd8h  
  return fn(pk(t)); 3K>gz:dt  
} O9s?h3  
template < typename T1, typename T2 > 6>`c1 \8f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c_.-b=zm  
  { mwC=o5O  
  return fn(pk(t1, t2)); w1 `QIv  
} W)*p2 #l  
} ; A"uULfnk  
K j3?ve~  
t"vRc4mf  
一目了然不是么? hyg8wI  
最后实现bind DM{ 4@*]  
,"\@fwy{  
lv%9MW0 z  
template < typename Func, typename aPicker > 0 1V^L}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A+getdr  
  { x Q4%e[/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u92^(|  
} xSMt*]=9  
z>m=h)9d~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P7.'kX9  
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。 i-" p)2d=#  
*\G)z|^yx  
十一. phoenix 0bS|fMgc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  :A1:  
 _; Y`  
for_each(v.begin(), v.end(), Iu[|<Cx  
( aEt/NwgiQ  
do_ 5jB* fIz  
[ UUc8*yU)  
  cout << _1 <<   " , " ?jx1R^  
] p-GAe,2q  
.while_( -- _1), T;5r{{  
cout << var( " \n " ) #,d I$gY  
) c;2#,m^  
); YW/QC'_iC  
he(A3{'  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !C4!LZ0A  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor X;oa[!k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9$ qm>,o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?9{~> 4@  
QXgE dsw  
)wvHGecp*  
template < typename Cond, typename Actor > Ho;X4lo[j  
class do_while r SkUSe6  
  { kF"@Ngv.  
Cond cd; **3 z;58i  
Actor act; 9iUrnG*  
public : q 11IkDa  
template < typename T > )3Z ^h<"j  
  struct result_1 Ej ".axjT  
  { W2FD+ wt  
  typedef int result_type; _tTNG2  
} ; gKYfQ+  
m,UGWR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :a ->0 l  
pi<TFe@eG  
template < typename T > anMF-x4/*q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R_XR4)(<  
  { ?W^c4NtP  
  do UcOk3{(z$q  
    { R\@/U=iqR  
  act(t); /1mW|O>0  
  } ,I1 RV  
  while (cd(t)); fk1ASV<rN  
  return   0 ; ojvj}ln  
} '(bgs   
} ; ?T9(Vw  
.sC?7O =  
(8.Z..PH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?=m?jNa;nC  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 m< _S_c  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3 @ak<9&  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 'u4<BQVV[  
下面就是产生这个functor的类: }by;F9&B  
%LVm3e9  
a,2'+Tlo  
template < typename Actor > 8V^oP] Y  
class do_while_actor =6"2UC&  
  { -gSUjP  
Actor act; ])xx<5Jt4  
public : P:30L'.=[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5?hw !  
%?e& WLS  
template < typename Cond > N(I&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %3NqSiMs  
} ; vnWWneeNr  
8"sb;  
uwz)($~bp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <Utnz)  
最后,是那个do_ B2-V@06  
Ecd;<$tk  
GrUCZ<S  
class do_while_invoker `c<;DhNO  
  { WI?oSE w  
public : sZx/Ee   
template < typename Actor > {&jb5-*f  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ne 4Q#P  
  { 'nXl>  
  return do_while_actor < Actor > (act); C(00<~JC  
} S30?VG9U0f  
} do_; kS bu]AB  
emCM\|NQg&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?OkWe<:4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l c+g&f  
最后来说说怎么处理break和continue 9 FB19  
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。 -r-k_6QP  
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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