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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]r++YIg!j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m]LR4V6k|  
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, wV\;,(<x=%  
a|aRUxa0"  
H{}0- 0o  
f`Km ctI  
  class filler lFvRXV^+f  
  { :6R0=oz  
public : hF`e>?bN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g+shz{3zvz  
} ; pe(31%(h  
%g1{nGah  
m=;0NLs4  
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: Mle@.IIT  
oJ|8~:)  
FnkB z5D  
2(SK}<X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); MR8\'0]  
9v[cy`\  
 cTpmklq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 t\YN\`XD  
d:KUJ Y.  
.1F(-mLd  
Tc{r;:'G<  
二. 战前分析 UG)J4ZX  
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。 nT UKA  
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 )nJo\HFXv  
% H"A%  
1O" Mo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <?|v-(E  
  /* --------------------------------------------- */ -"*UICd  
vector < int *> vp( 10 ); YbS$D  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r0 %WGMk2  
/* --------------------------------------------- */ \;w$"@9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^H]q[XFR  
/* --------------------------------------------- */ )C>4? )  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d) V"tSC,  
  /* --------------------------------------------- */ NyHHK8>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z:F5cXt<  
/* --------------------------------------------- */ l+# l\q%l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `LD#fg*  
];@"-H  
|a!AgvNF  
~`J/618  
看了之后,我们可以思考一些问题: dOm`p W^  
1._1, _2是什么? o80?B~o  
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。 +RIG8w]  
2._1 = 1是在做什么? ziFg+i%s  
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。 B^4D`0G[4  
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。 j9)WInYc:  
3@u<Sa  
GE+ %V7  
三. 动工 $@ /K/"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <PBrW#:'  
"zU}]|R  
1<Vc[p&  
?_Sf  
template < typename T > _Ju@<V$  
class assignment z'cK,psq(  
  { }jj@A !N  
T value; S@Rw+#QE  
public : j@OGl&'^-  
assignment( const T & v) : value(v) {} \5g7_3,3W  
template < typename T2 > fBgW0o.Bu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^T}6o Ud  
} ; &zVF!xNy&  
*.g0;\HF  
B o@B9/ABv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }1EfyR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment UzLe#3MU  
JzhbuWwF-  
:Ja]Vt  
dV{N,;z  
  class holder M>Y ge~3  
  { 1$cX` D`  
public : D9OI ",h  
template < typename T > "wk~[>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u_0&`zq  
  { &[]0yNG  
  return assignment < T > (t); Fi8'3/q-^  
} `Qzga}`"]  
} ; Vq7L:,N9  
9 C-!I,  
-8- BVU  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: L%D:gy9o  
RS`]>K3t  
  static holder _1;  '%! '1si  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L2v j)(  
d,"?tip/SX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eK }AVz}k  
而不用手动写一个函数对象。 &<{=  
YuO-a$BP  
JXR_klx  
SG6@Rn*^  
四. 问题分析 H^Th]-Zl  
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。 KH4 5A'o  
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。 ym,UJs&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 } Qjp,(ye  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fV[(s7vW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !P*1^8b`f  
5<-_"/_  
五. 问题1:一致性 EYc, "'  
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?| Y..   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,X Zo0 !  
,Lt+*!;m  
struct holder - i``yf?P  
  { oObm5e*Z  
  // x,W)qv  
  template < typename T > uus}NZ:*l  
T &   operator ()( const T & r) const E}U[VtaC  
  { /I2RU2|B  
  return (T & )r; ~.4-\M6[  
} esCm`?qCP  
} ; (<?6X9F:N  
V=";vRS8  
这样的话assignment也必须相应改动: ?2ZggV  
b-}nv`9C  
template < typename Left, typename Right > ^WDAW#f*<  
class assignment )+]8T6~ N  
  { q$vATT  
Left l; cP[3p :  
Right r; *2O4*Q1  
public : F.P4c:GD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !;'. mMO&%  
template < typename T2 > -!E))|A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iV X12  
} ; K-Bf=7F,  
J(*QtF  
同时,holder的operator=也需要改动: + QcgLq  
w,L PM+  
template < typename T > %mR roR6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y74Ph:^ k  
  { b>|3?G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b&.j>=  
} oY@4G)5  
9z9z:PU  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 H\A!oB,sw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &IGTCTBP  
DXPiC[g]  
return l(rhs) = r; 7Mxw0 J  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _RG!lmJV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: eto3dJ!R  
~YO-GX(  
template < typename Tp > /60 `"xH  
class constant_t g+8j$w}  
  { HA%% WSuf  
  const Tp t; 6 W/S?F~{  
public : @-dM'R6C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} FoM4QO  
template < typename T > \tFg10  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xao'L  
  { %1ofu,%  
  return t; h4C DZ  
} r(`;CY]@  
} ; wD>tR SW  
SX)giQLU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c)8V^7=Q  
下面就可以修改holder的operator=了 &0*l=!:G^  
3ThCY`  
template < typename T > 7 }`c:u~j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const loVUB'OSv  
  { [Af&K22M(X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &wRdUIc  
} G1MuH%4  
P+pL2BA  
同时也要修改assignment的operator() mIVnc`3s  
j`I[M6Qxh  
template < typename T2 > LjUBV_J  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }^uUw&   
现在代码看起来就很一致了。 =ECw'  
`6V-a_8;[  
六. 问题2:链式操作 ) |`eCzCB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q+|8|V}w  
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。 )&di c6r  
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。 zI/)#^SQ  
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。 Q!/<=95E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -o\$.Q3  
e*_8B2da  
template < typename T > lcgT9 m#  
struct result_1 96;17h$  
  { xQ4D| &  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; g|*2O}<  
} ; GF5WR e(E  
!=C4=xv  
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: dw,Nlf~*0  
2SU G/-P#  
template < typename T > Q\G8R^9j p  
struct   ref f!;i$Oif  
  { BQWEC,*N  
typedef T & reference; !}wJ+R ^2  
} ; &T?>Kx  
template < typename T > HM%n`1ZU  
struct   ref < T &> v0!>":  
  { >B$ZKE  
typedef T & reference; A+%oE  
} ; :kSA^w8  
D+{h@^C9Z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ! *\)7D  
0gPz|v>z  
template < typename T > ($*bwqp]}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (gBP`*2  
  { ]Po9a4w#  
  return l(t) = r(t); X}'3N'cbkU  
}  FRI<A8  
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。 $Ch!]lJA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \UFno$;mA  
5;{d*L  
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 :)}iWKAse  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "!<Kmh5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6'W79  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~rE U83  
最后的布局是: xB:,l'\G  
                Add RC Fb&,51  
              /   \ GL&ri!,  
            Divide   5 DG8]FhD^b  
            /   \ uy\< t  
          _1     3 vC~];!^  
似乎一切都解决了?不。 8r /]Q  
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。 $wU.GM$t~  
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。 c38RE,4U  
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: }Q_IqI[7  
yrO'15TB  
template < typename Right > FT73P0!8.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i_ws*7B<  
Right & rt) const z<c^<hE:l  
  { o:#l r{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y %Get  
} W >eJGZ<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b_-ESs]g  
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。 ju8tNL,J  
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。 # 'G/&&<  
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。 ug[|'tR8  
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。 pI7\]e  
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? e8gJ }8Fj  
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: @PuJre4!;L  
%lz\w{  
template < class Action > UK+;/Mtg  
class picker : public Action 1C+Y|p?KA  
  { |J2_2a/"  
public : a*hOT_;#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h8 >7si  
  // all the operator overloaded u7G@VZ Ux5  
} ;  'vj45b  
L?&+*|VxI  
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。 %KNnss}  
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: kH d_q.  
O_0|Q@  
template < typename Right > L q8}z-?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0trVmWQ8  
  { QE}S5#_"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /,$;xt-J35  
} gbwKT`N*  
DbJ:KQ!*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .g DWv  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 4][m!dsU  
t5N@ z  
template < typename T >   struct picker_maker 84)$ CA+NX  
  { 3v;o`Em&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ??12 J#  
} ; ~\4l*$3(^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )v;>6(  
  { AuUT 'E@E  
typedef picker < T > result; w_pEup\`  
} ; 4>>{}c!nf  
'|&}rLr:+  
下面总的结构就有了: w{)*'8oCB  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 f!ehq\K1k  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 3  8pw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <(`dU&&%"}  
至此链式操作完美实现。 )5gcLD/zI  
|\@e  
6kGIO$xJ)  
七. 问题3 5+rYk|*D+k  
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。 5tHv'@  
'IBs/9=ZC  
template < typename T1, typename T2 > Dk|S`3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (~xFd^W9o  
  { cy7GiB2'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Tk $rwTCl  
} !I]fNTv<  
W=}l=o!G.  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: f'F:U^  
5p"n g8nR  
template < typename T1, typename T2 > #9O *@  
struct result_2 u$[ '}z0:  
  { GZ/.eYE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0vmMNF  
} ; cy*Td7)/  
>Mj :'  
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? ur={+0 y  
这个差事就留给了holder自己。 1c&/&6 #5  
    Jx1oK  
/:>qhRFJA:  
template < int Order > (*7edc"F  
class holder; P~redX=t@  
template <> 1c~c_Cc4  
class holder < 1 > \2-!%i,  
  { kLMg|48fdI  
public : a1 M-F3  
template < typename T > b')CGqbbmT  
  struct result_1 MHVqRYz  
  { <%hSBDG!x  
  typedef T & result; #!rng]p  
} ; iU9de  
template < typename T1, typename T2 > OgyETSN8C  
  struct result_2 d?WA}VFU  
  { dMw7Lp&  
  typedef T1 & result; ` B) ~  
} ; 6g8{;6x  
template < typename T > sn_]7d+ Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5X\3y4  
  { T({:Y. A;  
  return (T & )r; /u!I2DF  
} ,d)!&y  
template < typename T1, typename T2 > _ot4HmD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h|yv*1/|  
  { G^p>fy~  
  return (T1 & )r1; Xw`vf7z*  
} @cAv8i K  
} ; );}k@w fw)  
mj[PKEdkB  
template <> +c/am``  
class holder < 2 > go m< V?$  
  { r^ S 4 I&  
public : WG NuB9R  
template < typename T > ~ 6 1?nu  
  struct result_1 jU)r~QhN  
  { _zI9 5  
  typedef T & result; Fj"g CBaR  
} ; Y4 ){{bEp  
template < typename T1, typename T2 > A|CW4f,  
  struct result_2 5xwztcR-  
  { Vky~yTL)\  
  typedef T2 & result; UMm<HQ  
} ; 3qiE#+dC  
template < typename T > a-4'jT:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _xI'p6C  
  { +Qt=N6>  
  return (T & )r; {CR~G2Z  
} i]Lt8DiRq  
template < typename T1, typename T2 > `/f9 mn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C 6Bh[:V&  
  { 2uZ <q?=  
  return (T2 & )r2; :1q+[T/ @  
} A1{P"p!  
} ; -_ .f&l8  
bRJYw6oA<  
~1`.iA  
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#FqK+{u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a)MjX<y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \U4O*lq  
VmF?8Vi4  
return l(i, j) = r(i, j); ?Vb=W)Es  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) JHwkLAuz  
&1%W-&bc6  
  return ( int & )i; 'j !!h4  
  return ( int & )j; sDK lbb  
最后执行i = j; P_j ?V"i<  
可见,参数被正确的选择了。 [^A.$,  
Jn +[:s.  
Z_}vjk~s  
Op,Ce4A  
Vs]+MAL  
八. 中期总结 NOP~?p  
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: jx!)N>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 lInq=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ro6|N?'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |0U"#xkf  
$B7<1{<=W  
5UVQ48aT  
s!~M,zsQN  
zawU  
RU,f|hB 4  
九. 简化 e,={!P"f  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 J|sX{/WT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2*vOo^f  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: VjtI1I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }IC$Du#  
  +-*/&|^等 %:h)8e-;  
2. 返回引用。 w (W+Y+up  
  =,各种复合赋值等 gAhCNOp  
3. 返回固定类型。 %RL\t5 TV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Nm--h$G  
4. 原样返回。 _J 6|ju\  
  operator, HelC_%#^  
5. 返回解引用的类型。 5`{+y]  
  operator*(单目) r) T^ Td1  
6. 返回地址。 <GF)5QB  
  operator&(单目) U u(ysN4`  
7. 下表访问返回类型。 K$\az%NE  
  operator[] jj0@ez{3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :4}?%3&;  
  operator<<和operator>> f-y4V}  
-OB72!sKU  
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。 tV9W4`Z2q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #] vq <Y  
*DLv$/(0  
template < typename Left > p>Ju)o  
struct value_return l,1}1{k&  
  { (ivV[  
template < typename T > 8 2&JYx  
  struct result_1 V5i_\A  
  { D7X-|`kH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fPiq  
} ; _{8f^@I"+  
sRE$*^i  
template < typename T1, typename T2 > Un]`Gd]:  
  struct result_2 ]cc4+}L~  
  { |b;}' *  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q nDymVF  
} ; q =b.!AZy  
} ; /_rQ>PgSZW  
n]}+ :  
UIvTC S  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n4 KiC!*i0  
-WB? hmx  
下面我们来剥离functor中的operator() QBR9BR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )?%FU?2jrn  
Yi{[llru  
return l(t) op r(t) $G"PZ7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .bB_f7TH.  
return op l(t) {DI_i +2  
return op l(t1, t2) f?dNTfQ3mi  
return l(t) op ":"QsS#*"#  
return l(t1, t2) op @?!/Pl49R  
return l(t)[r(t)] 8d-; ;V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 25l6@7q.  
+>.plvZhu  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Gs7mO  
单目: return f(l(t), r(t)); Z9i,#/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L4zSro:Si  
双目: return f(l(t)); jm =E_86_  
return f(l(t1, t2)); \_!FOUPz(  
下面就是f的实现,以operator/为例 E(4ti]'4  
jHT4I>\  
struct meta_divide YUF!Y9!  
  { s^^X.z ,  
template < typename T1, typename T2 > 5w gtc~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q#}} 1}Ja  
  { (i|`PA  
  return t1 / t2; -vGyEd7  
} +AZ=nMgW  
} ; ,vrdtL  
`Vw9j,G  
这个工作可以让宏来做: "@gJ[BL#  
dg4"4\c*P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ EQyRP. dq  
template < typename T1, typename T2 > \ bFVz ;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9| v  
以后可以直接用 s.6S :  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #dqZdj@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 HLN rI0  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 29Kuq;6  
.Ap[C? mV  
 c?}C {  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 3! dD!'  
j5R= K*y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x~$P.X7(~  
class unary_op : public Rettype GLwL'C'591  
  { Jb6rEV>  
    Left l; G 8uX[-L1  
public : J,;; `sf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9*[!uu  
3HO 4 h\mp  
template < typename T > S5" xb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u4IgPCTZ+  
      { Y3-Tg~/~W  
      return FuncType::execute(l(t)); eoR@5OA&  
    } C]W VH\P p  
(*/P~$xIj  
    template < typename T1, typename T2 > s$C;31k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W$EX6jTGI  
      { K *{C:Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3_fLaf A  
    } dDi 1{s  
} ; PP.k>zsx  
r;y&Wa  
jS5e"LMIq  
同样还可以申明一个binary_op J%aW^+O  
'&?47+W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E-X-LR{CC  
class binary_op : public Rettype \Wt&z,  
  { F` J(+  
    Left l; x4*8q/G=D  
Right r; ]}ff*W  
public : b=F"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A!Ng@r  
vD:.1,72  
template < typename T > YCh!D dy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bLCrh(<  
      { &VR<'^>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); J0@m Ol  
    } +O j28vR  
xO/44D  
    template < typename T1, typename T2 > 5iG|C ~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k/H<UW?Z]  
      { 1ikkm7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;r49H<z   
    } d;D^<-[i  
} ; q1r\ 60M  
tK g%5;v  
xW/J ItF  
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 5c{=/}Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ++R-_oQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) E4}MvV=  
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。 4d!&.Qo9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A~*Wr+pv  
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。。。 sFSrMI#R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vIN6W   
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) DQ9 <N~l  
下面是修改过的unary_op |g8 ]WFc  
d>@{!c-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .a;-7|x  
class unary_op I #1_  
  { 0Yfk/}5  
Left l; wLkHU"'   
  -W!g>^.  
public : " 8;D^  
FE M_7M  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} QHP^1W`  
gJs~kQU  
template < typename T > `'0opoQRe  
  struct result_1 Y)BKRS~  
  { 5kC#uk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0AR4/5.  
} ; 5Tn4iyg;B  
[0/?(i|  
template < typename T1, typename T2 > ; wW6x  
  struct result_2 MAJvjgd ..  
  { h2=zvD;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qksw+ZjY#{  
} ; %{zM> le9  
8y|(]5 'r  
template < typename T1, typename T2 > fQOaTsyA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %6Hn1'7+v  
  { Gps  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t:m t9}$d  
} =xG9a_^v  
s15f <sp  
template < typename T > H#w?$?nIWu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const am:LLk-Lx  
  { (c(?s`;  
  return OpClass::execute(lt(t)); Kh$L~4l  
} dr'6N1B@  
?ZTB u[  
} ; 27u$VHwb  
 9FWn  
tG%R_$*  
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 ~Ja>x`5  
好啦,现在才真正完美了。 jVfC4M7 ,  
现在在picker里面就可以这么添加了: YI%S)$  
.~b6wi&n  
template < typename Right > ffE%{B?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n>#h(  
  { azE>uEsE  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); r>z8DX@  
} :Bn\1\  
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。 XZKOBq B]  
0&5}[9?V'  
k{@z87+&  
Ch7eUTq A@  
AiO,zjM=  
十. bind U(J?Q  
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。 y{v*iH<  
先来分析一下一段例子 =#y&xWxL  
]}'WNy6c&x  
EEkO[J[=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} PN\2 ^@>_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 j$8 ~M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "QiUuD=  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 gO$!_!@LM  
我们来写个简单的。 c=@=lGgo  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z.h`yRhO  
对于函数对象类的版本: 8nZPY)o  
xmVK{Q YT$  
template < typename Func > 8,['q~z  
struct functor_trait FEdyh?$  
  { c)E'',-J_2  
typedef typename Func::result_type result_type; r)7A# 3wId  
} ; WX?|iw I~  
对于无参数函数的版本: qa%g'sB-b  
CdEJ/G:  
template < typename Ret > B<0lif|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [2&Fnmjk}X  
  { ]+@b=J2b  
typedef Ret result_type; }* BY!5  
} ; ;{Ovqo|  
对于单参数函数的版本: BF]b\/I  
DtZkrj)D/  
template < typename Ret, typename V1 > pD &\Z~5T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ue l*:c  
  { W6\s@)b;  
typedef Ret result_type; C w$y  
} ; $ Q2|{*  
对于双参数函数的版本: kM9E)uT>(<  
VBd.5YW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > RrRCT.+E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $cK9E:v  
  {  gZvl D  
typedef Ret result_type; S B'.   
} ; 2QBq  
等等。。。 szKs9er&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'X[3y^q  
\ wnQ[UNjP  
template < typename Func > p\!+j@H:  
struct func_return +  1v@L  
  { =;T971L`  
template < typename T > 0}w>8L7i{  
  struct result_1 T=>&`aZH  
  { lYJ]W[!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y> 7/>x6  
} ; LrK6*y,z  
P/ug'  
template < typename T1, typename T2 > yfaXScbE  
  struct result_2 :uMD$zF'5  
  { 8-+IcyUza  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %Rg84tz  
} ; <0lfkeD  
} ; rb,&i1  
*8MU,6  
b$M? _<G  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .@xwl}o$OL  
Zcf?4{Kd?  
template < typename Func, typename aPicker > O'j;"l~H|  
class binder_1 @AWKEo<7.I  
  { 1Z*-@%RX  
Func fn; OcIJT1  
aPicker pk; B:SzCC.B  
public : 1_yUv7uhX  
Ip<STz]-  
template < typename T > h05 ~ g  
  struct result_1 [kn`~hI  
  { 3+(Fq5I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _-&Au%QNJ`  
} ; RdvJA:;q  
Zcdt\;HKr  
template < typename T1, typename T2 > w3B*%x)  
  struct result_2 YK_a37E{F  
  { Bz ]64/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F"9q Bl~  
} ; :%;K`w  
~ZL}j+L/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +:oHI[1HG  
K);:+s-  
template < typename T > -a/5   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >JnEhVRQJ9  
  { {?#g*QF|^  
  return fn(pk(t)); .F> c Z,  
} fr:RiOPn  
template < typename T1, typename T2 > Yuh t<:`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5 {'%trDEy  
  { y 37n~~%  
  return fn(pk(t1, t2)); jJg 'Y:K9q  
} HnU}Lhjzj  
} ; |-2,k#|  
l |\Q~ D!o  
^<ayPV)+  
一目了然不是么? kOJs;k  
最后实现bind [UFLL:_sC  
!U*i13  
J6&;pCAi  
template < typename Func, typename aPicker > `MEH/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O cm  
  { =|am=Q?Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +D$\^ <#  
} X0p=jBye~>  
<.RgMPi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r;}kw(ukC  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &OWiA;e?f  
0*,r  
十一. phoenix z <s]Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pbju;h)O!|  
y{5ZC~Z<!  
for_each(v.begin(), v.end(), orEwP/L:  
( ?hsOhUs(5  
do_  #*?5  
[ v#=-  
  cout << _1 <<   " , " [4sbOl5yZ  
] R.+Q K6B&  
.while_( -- _1), lvk(q\-f  
cout << var( " \n " )  +loD{  
) k\1q Jr  
); 4,T S1H  
KxK$Y.y]  
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: C:$lH  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor [u/g =^+u  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 64`V+Hd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: rzEE |  
t$R|lv5<  
wnha c}  
template < typename Cond, typename Actor > w^z}!/"]u  
class do_while #OH# &{H  
  { 3 uhwoE  
Cond cd; wrw~J  
Actor act; s+o/:rrx Y  
public : 0SA  c1  
template < typename T > `<C)oF\~f  
  struct result_1 k}Ahvlq)  
  { |.)dOk,o  
  typedef int result_type; f; >DM  
} ; Hi <{c  
rEs,o3h?po  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0|P RCq  
,Q >u N  
template < typename T > zVJ wmp^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xH e<TwkI  
  { uRwIxT2  
  do {i`BDOaL  
    { g:O~1jq  
  act(t); ImyB4welo  
  } j<wWPv  
  while (cd(t)); KS3 /  
  return   0 ; YD7i6A  
} q"`1cFD  
} ; Y7]N.G3,]  
|jF)~k6  
ZKPnvL70  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +'JM:};1X8  
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。 ki=-0G*]  
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。 Tld %NE  
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。 }4  5|  
下面就是产生这个functor的类: lLyMm8E%pZ  
r4A%`sk@  
IWsB$T  
template < typename Actor > @T>)fKCg  
class do_while_actor \oLRNr[F  
  { wp$C J09f*  
Actor act; L:%; Fx2  
public : $kvF]|<bu  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Vb|DNl@  
4 Z1- RS  
template < typename Cond > N-4LdC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; P ;PS+S9  
} ; R0, Q`  
8yA :C  
Tg)Fr)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0:Yz'k5  
最后,是那个do_ c7L#f=Ot?  
>}43MxU?  
V[uB0#Lp  
class do_while_invoker %}x/ fq  
  { Cd"O'<^Sb  
public : Iy6 "2$%a  
template < typename Actor > ?_(0cVi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const KYu3dC'/,&  
  { [ % KBc}  
  return do_while_actor < Actor > (act); DNq=|?qn]  
} 6rF[eb  
} do_; WojZ[j>  
O>lF{yO0`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P`cEu6:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [XhuJdr"u  
最后来说说怎么处理break和continue Z,! w.TYo  
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。 g\OPidY  
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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