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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2Yn <2U/^R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SB|Qa}62  
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, DSk/q-'u  
(Dl$kGn  
G]i/nB  
_Khc3Jo  
  class filler ~ZEmULKkR  
  { ,J>5:ht(6  
public : o .G!7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _:C9{aEZb  
} ; >>o dZL  
\cUNsB5  
 4/1d&Sg  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: WP+oFkw>  
f Tl<p&b  
D+z?wuXk  
qA$*YIlK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); cmg ^J  
%$ Z7x\_  
T' &I{L33Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  @zz1hU  
I`LuRl w  
$!(pF  
Jjv=u   
二. 战前分析 M|qteo  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 H {k^S\K  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 * %M3PTY\  
( ?{MEwHG  
Q=T&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j|%HIF25  
  /* --------------------------------------------- */ U,q\em R  
vector < int *> vp( 10 ); 7C ,UDp|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .wu xoq  
/* --------------------------------------------- */ w1#gOwA,$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }36QsH8  
/* --------------------------------------------- */ ;u(<h?%e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M8Z2Pg\0  
  /* --------------------------------------------- */ "WK{ >T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o=?C&f{  
/* --------------------------------------------- */ 5HO9 +i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h!ZV8yMc  
>W`4aA  
oifv+oY  
B'EKM)dA  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7`8Ik`lY  
1._1, _2是什么? BT"42#7_  
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。 aKuSd3E@#  
2._1 = 1是在做什么? h{p=WWK  
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。 >ByXB!Wi+  
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。 aZ'Lx:)R  
p2udm!)J  
y+6o{`0  
三. 动工 pg%aI,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )>-ibf`#?  
K7Wk6Aw  
G\r?f&  
H& Ca`B  
template < typename T > "D=P8X&vs  
class assignment '-b*EZU8t  
  { zs*L~_K  
T value; (RZD'U/B  
public : ,gOOiB }  
assignment( const T & v) : value(v) {} sWblFvHqrU  
template < typename T2 > SD$h@p=!=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } eI:C{0p=  
} ; xz{IH,?IG  
)Ocl=H|=  
Gz[fG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G\Ro}5TO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Adgc% .#  
H0SQ"?  
?Cg>h  
Y> Wu  
  class holder uDSxTz{  
  { 'hv k  
public : Z(_ZAB%+D  
template < typename T > 5-0{+R5v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s)2fG\1  
  { w MP  
  return assignment < T > (t); (S`2[.j  
} ADk8{L{UU  
} ; (%o2jroQ#  
{Gw.l."  
@b~fIW_3>  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: }~h(w^t  
] 0m&(9  
  static holder _1; GMZv RAu i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h=_0+\%  
xOHgp=#D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z)xaJGbw  
而不用手动写一个函数对象。 p6XtTx  
A4?+T+#d  
STw#lU) %(  
u@%r  
四. 问题分析 -TOIc%  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @*DyZB  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 T,OwM\`.X{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 t"YNgC ^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g@Qgxsyk>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d{de6 `  
~w;]c_{.b  
五. 问题1:一致性 AkT<2H|4  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| N#_GJSG_|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 NAzX". g  
3QOUU,Dt$  
struct holder BiZ=${y  
  { yj(vkifEB  
  // h}Wdh1.M3  
  template < typename T > "A)( "  
T &   operator ()( const T & r) const 'iY*6<xS<  
  { <JwX_\?ln  
  return (T & )r; 5 VA(tzmCt  
} OLj\-w^  
} ; }/,CbKi,+  
N8`4veVBx'  
这样的话assignment也必须相应改动: &X]\)`j0  
DK&h eVIoZ  
template < typename Left, typename Right > M8b4NF_&  
class assignment %,*G[#*&  
  { A;u"<KG?  
Left l; `ZaT}# Y  
Right r; z>[tF5  
public :  X}6#II  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1]T`n/d V  
template < typename T2 > x4#T G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *AIEl"29  
} ; (:+>#V)pZ  
fXQiNm[P  
同时,holder的operator=也需要改动: .M4IGOvOS  
$,hwU3RVxc  
template < typename T > "XLe3n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rB%$;<`/  
  { ;bX4(CMe &  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1 Ee>S\9t  
} ?oiKVL"7  
ehAu^^Q>  
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。 m!OMrZ%)}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GW2')}g  
(HN4g;{  
return l(rhs) = r; ,`8Y8  
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。 2PSTGG8JV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "MiD8wX-  
s-V SH  
template < typename Tp > %E27.$E_  
class constant_t 3|Y!2b(:?  
  { | H ;+1  
  const Tp t; p11G#.0  
public : i`O rMzL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} y02 u?wJ  
template < typename T > ZZ)G5ji  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yD)"c .  
  { *N/hc  
  return t; xUYow  
} |[cdri^?D  
} ; {sC=J hs-  
(=T$_-Dj`}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 oVB"f  
下面就可以修改holder的operator=了 p#_[  
wh~s Z  
template < typename T > 4^!4eyQ^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zb2K;%Qs+f  
  { XSB8z   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U 0ZB^`  
} F1A1@{8bN  
9[|4[3K  
同时也要修改assignment的operator() \/Ij7nD`l%  
sS,#0Qt.  
template < typename T2 > BQjam+u6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } cj(X2L  
现在代码看起来就很一致了。 ~|) 9RUXr>  
P&t;WPZ  
六. 问题2:链式操作 }#b %"I0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mTEVFm  
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。 p~bkf>  
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。 xtJAMo>g  
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。 Sa}D.SBg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )DZTB  
xYR#%!M  
template < typename T > +?e}<#vd'?  
struct result_1 dp^N_9$cdO  
  { PqhlXqX9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `45d"B I  
} ; O: u%7V/  
8!j=vCv  
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: $'$>UFR  
/w~C~6z @!  
template < typename T > zPQ$\$7xB  
struct   ref $j !8?  
  { /;+,mp4  
typedef T & reference; Cj$H[K}>  
} ; 2k3 z'RLG  
template < typename T > v>^jy8$  
struct   ref < T &> X RRJ)}P  
  { \G=bj;&eF  
typedef T & reference; ' PL_~  
} ; ' C6:e?R  
&enlAV'#)O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4(iS-8{J  
2B'^`>+8S  
template < typename T > *dVD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F`D 9Zfd  
  { Nz @8  
  return l(t) = r(t); !pS~'E&q  
} v|To+ P6b  
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。  . X0t"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GG>Y/;^  
A[RN-R,  
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 eH `t \n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1Q_ ``.M  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7 NUenCdc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 WFpl1O73  
最后的布局是: 6)+9G_  
                Add &"O_wd[+:  
              /   \ 4I1K vN<A  
            Divide   5 *lY+Yy(  
            /   \ cqHw^{'8  
          _1     3 iDR6?fP  
似乎一切都解决了?不。 oP,RlR  
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。 Qf~| S9,  
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。 ;y ,NC2Xj  
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: Qasr:p+  
ujNt(7Cz  
template < typename Right > vF+YgQ1H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t*rp3BIG  
Right & rt) const EUXV/QV{  
  { iGyVG41U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4Q/r[x/&C  
} A<;0L . J  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I &cX8Tw  
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。 Cd9t{pQD4  
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。 u-1@~Z  
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。 ,iohfZz  
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。 >T(M0Tkt  
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? !~tnt i6  
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: YN`UTi\s  
x:vrK#8D>  
template < class Action > n=r= u'oi  
class picker : public Action 0 c, bet{m  
  { dgm+U%E  
public : }P16Xb)p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} % M+s{ l  
  // all the operator overloaded pV_}Or_  
} ; \4C)~T:*  
zAu}hVcW  
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。 6WCmp,*  
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: KdS eCeddW  
frk7^5  
template < typename Right > 8QPT\~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U=M#41J  
  { 2kC^7ZAwu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [gTQ-  
} V~JBZ}`TG<  
*(>Jd|C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '>"`)-  
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。 }[ 7Nb90v  
Mn-<51.%  
template < typename T >   struct picker_maker _y|[Z;  
  { AK %=DVkM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R+k=Ea&x  
} ; a_xQ~:H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F: f2s:<  
  { ?UU5hek+m  
typedef picker < T > result; ?i/73H+;D3  
} ; uFMs ^^#  
a =9vS{  
下面总的结构就有了: o&WRta>VP  
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。 GsR-#tV@  
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。 a\.//?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @ 8A{ 9i  
至此链式操作完美实现。 Hu[8HzJo  
r .{rNR  
$Gr4sh!cE  
七. 问题3 }FuVY><l  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 v4X_v!CQ  
_QD/!~O  
template < typename T1, typename T2 > yIM.j;5:~5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yl[2et  
  { b;SFI^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YL; SxLY  
} ,ZLG7e  
}3bQ>whF  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: K lPm=  
U$MWsDn   
template < typename T1, typename T2 > ?< -wHj)  
struct result_2 Y=PzN3  
  { oM/B.U2a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kOo>Iy  
} ; -t;?P2  
6(!,H<bON  
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? JkRGtYq  
这个差事就留给了holder自己。 9)8*FahW  
    R:SIs\%o  
Vj?*= UL  
template < int Order > hnH)Jy;>  
class holder; Ky =(urAd  
template <>  pb,{$A  
class holder < 1 > 4Sd+"3M  
  { 1Kp?bwh"u  
public : o}5'v^"6,  
template < typename T > TG""eC!E  
  struct result_1 >\N$>"~a  
  { wY."Lw> 6  
  typedef T & result; Ubn   
} ; @G^j8Nl+J}  
template < typename T1, typename T2 > :YkDn~@  
  struct result_2 M'pY-/.  
  { 7{?lEQ&UE  
  typedef T1 & result; 5%vP~vy_}  
} ; sE(X:[Am  
template < typename T > .D>A'r8U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \ x>NB  
  { }xpe  
  return (T & )r; g)2m$#T&s  
} i4 y(H  
template < typename T1, typename T2 > Lh8# I&x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t[L2'J.5  
  { s?1-$|*  
  return (T1 & )r1; 3<V.6'*k  
} %D%e:se  
} ; ua6*zop  
PW(_yB;  
template <> ?S;et2f  
class holder < 2 > gDUoc*+h  
  { s (l+{b &  
public : tSw~_s_V  
template < typename T > > 2!^ dT^D  
  struct result_1 3|z;K,`Fw  
  { 6 d{D3e[p^  
  typedef T & result; Y9lbf_51  
} ; *,Aa9wa{  
template < typename T1, typename T2 > fSgGQ D4  
  struct result_2 0  /D5  
  { |\yDgs%EGy  
  typedef T2 & result; 7z0;FW3>9  
} ; \`p|,j  
template < typename T > X"]mR7k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '6Rs0__  
  { :$)aMEq  
  return (T & )r; o =jX  
} 5VY%o8xXa  
template < typename T1, typename T2 > -NI@xJO4(;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &**.naSo  
  { RQ_#rYmT  
  return (T2 & )r2; ~a0d .dU  
} r;5 AY  
} ; ]VO,} `  
0^|$cvYiL  
}b\ipA,~  
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> >。 *(_ON$+3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -h.3M0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t 's5~  
]c~rPi  
return l(i, j) = r(i, j); n^I|}u\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 'h+4zvI"8  
sIQMUC[!  
  return ( int & )i; 0Zp<=\!;  
  return ( int & )j; .*clY  
最后执行i = j; 42H#n]Y  
可见,参数被正确的选择了。 -qr:c9\px  
'p{Y{ $Q  
E!oJ0*@  
PT= 2LZ  
! Dhfr{  
八. 中期总结 eQ4B5B%j/x  
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: \t 7zMp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 d,E/9y\e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kB!M[[t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aNh1e^j  
<jg wdbT"6  
jAK`96+D~b  
\)s 3]/"7  
r]K0 ]h@B  
0v,`P4_k  
九. 简化 YH:W]  
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。 r>D[5B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >goAf`sqo  
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: V0wC@?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .(.G`aKnF  
  +-*/&|^等 9Y*VzQE  
2. 返回引用。 kA->xjk  
  =,各种复合赋值等 =V4_DJ(&  
3. 返回固定类型。 vzT6G/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c_j )8  
4. 原样返回。 WLA_YMlA  
  operator, I "+|cFq.  
5. 返回解引用的类型。 62KW HB9S  
  operator*(单目) >G -?e!  
6. 返回地址。  MYW 4@#  
  operator&(单目) OYCFx2{  
7. 下表访问返回类型。 ,4?|}xg  
  operator[] KfI$'F #"/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3hpz.ISk  
  operator<<和operator>> E t[QcB3  
hgMnO J  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 .<|4PG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y$DgL h  
*1 eTf  
template < typename Left > '3kL=(  
struct value_return aABE= 9Y  
  { we@En .>f  
template < typename T > (Su2 \x  
  struct result_1 x[,wJzp\6  
  { H'(o}cn7~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8`R}L  
} ; `J;/=tf09  
Zm'::+ tl  
template < typename T1, typename T2 > wBaFC\CW  
  struct result_2 4~J1pcBno%  
  { /$N#_Xblr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JT+lWhy  
} ; $1`t+0^k  
} ; lKD<  
mf_ 9O  
H0Gp mKYW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "7u"d4h-:(  
H@bmLq  
下面我们来剥离functor中的operator() 7'l{I'Z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x#xO {  
*d*;M>  
return l(t) op r(t) |"(3]f\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7=[O6<+o  
return op l(t) J!gWRw5  
return op l(t1, t2) _ O71r}4  
return l(t) op 2ZFK jj  
return l(t1, t2) op T<~[vjA  
return l(t)[r(t)] iZqFVr&JF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o+WrIAR  
.Af)y_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: YSUH*i/%  
单目: return f(l(t), r(t)); pzp"NKx i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J ##X5'a3*  
双目: return f(l(t)); C=f(NpyD6  
return f(l(t1, t2)); NNrZb?  
下面就是f的实现,以operator/为例 x@(f^P  
pt;Sk?-1  
struct meta_divide Gb)iB  
  { Ud?d.  
template < typename T1, typename T2 > mI*>7?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vxfh1B&  
  { r}M4()9L  
  return t1 / t2; 9'r3L)[  
} ;DWp>jgy  
} ; z Clm'X/  
S:T>oFUot  
这个工作可以让宏来做: n`2"(7Wj  
5 /VB'N#7s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nylIP */  
template < typename T1, typename T2 > \ A>,fG9pR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Xg)FIaw]eT  
以后可以直接用 dK`O,[}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?26[%%  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 3cQmxp2*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) EJ|ZZYke!  
!ZcA Ltq  
Cjb p-  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 !ef)Ra-W  
V0&QEul  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X-^Oz@.>  
class unary_op : public Rettype 8o!^ZOmU<  
  { d-2I_ )9  
    Left l; qMj e,Y  
public : e?fjX-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} KFrmH  
AxQ/  
template < typename T > yodrX&"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OnJSu z>-  
      { P+l^Ep8P  
      return FuncType::execute(l(t)); O&RHCR-\  
    } 1j-i nj`  
h$h`XBVZe;  
    template < typename T1, typename T2 > /]>{"sS(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I>zn$d*0  
      { h^X.e[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l3$?eGGM  
    } yU lQPrNX  
} ; r>eXw5Pr7  
XfDQx!gJ  
<]`2H}*U'  
同样还可以申明一个binary_op <GR:5pJ%  
cjpl_}'L:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > spDRQ_qq  
class binary_op : public Rettype !ry+ r!"  
  { PQ|x?98  
    Left l; :G)x+0u  
Right r; 4s2ex{$+MA  
public : hkc_>F]Hx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aB_z4dqwU  
O&%T_Zk@@  
template < typename T > ~hX'FV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >b${rgCvQ  
      { tq93 2M4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M_uij$1-  
    } #&gy@!a~  
t:n|0G(  
    template < typename T1, typename T2 > OOwJ3I >]>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q+Q)IVaU81  
      { hY'%SV p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;sJ2K"c  
    } <C xet~x  
} ; W%:zvqg v  
f>PU# D@B  
7 {<lH%Tn  
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 ]d(}b>gR~(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $SgD| 9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hQeZI+  
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。 ?uv%E*TU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2F]MzeW  
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。。。 s o s&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 34+}u,=  
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) Fb-TCq1y#  
下面是修改过的unary_op >iV(8EgBS  
IA!Kp g W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > EeJ] > 1  
class unary_op lvffQ_t  
  { =Q/i< u  
Left l; exvsf|  
  zt6ep=  
public : aPgG+tu  
$Q4b~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} RT9@&5>il  
^)I:82"|?  
template < typename T > d_hcv|%  
  struct result_1 Aed"J5[a  
  { {F[Xe_=#"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %m`QnRX?D  
} ; ij^!TY[0  
-Ox HQ  
template < typename T1, typename T2 > a#=-Aj-  
  struct result_2 =7> ~u  
  { l{g( z !  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >kT~X ,o  
} ; c i>=45@J  
zq&lxySa  
template < typename T1, typename T2 > b*i+uV?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &kBs'P8>  
  { !8].Z"5J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  =%`"  
} zKr(Gt8  
[x,&Gwa  
template < typename T > K<(R Vh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }vIm C [  
  { .}wir,  
  return OpClass::execute(lt(t)); !NtY4O/  
} Y'9deX+  
\8ZNXCP  
} ; -D(!B56_  
E83nEUs  
Cz%ih#^b  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 71InYIed  
好啦,现在才真正完美了。 YoA$Gw2  
现在在picker里面就可以这么添加了: O&uOm:/(  
Pe.D[]S  
template < typename Right > We2=|AB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T rW3@@}j  
  { R >TtAm0N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @UX`9]-P  
} l(W3|W#P  
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。 vP!gLN]TV  
OJaU,vQ#  
(XQG"G%U6W  
Qd&j~cG@  
so*7LM?ib>  
十. bind \9DTf:!4Z  
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。 ececN{U/  
先来分析一下一段例子 =*I9qjla[?  
E;N8{Ye_  
F(9T;F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <Coh &g_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v)06`G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l3,|r QD  
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。 3 0Z;}<)9  
我们来写个简单的。 P%c<0y"O:>  
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^n ]qg^  
对于函数对象类的版本: Z)<>d.  
 <_~`)t  
template < typename Func > cl:YN]BK  
struct functor_trait &x3y.}1  
  { x8[8z^BV?e  
typedef typename Func::result_type result_type; pH%K4bV)8  
} ; |NqQKot1  
对于无参数函数的版本: lz>hP  
ej~ /sO  
template < typename Ret > #R$!|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Nf1l{N  
  { {sLh=iK  
typedef Ret result_type; he,T\ };  
} ; \;]~K6=  
对于单参数函数的版本: JG `QJ%  
PuWF:'w r  
template < typename Ret, typename V1 > j,Y=GjfGM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W$W7U|Z9y+  
  { tF 4"28"h  
typedef Ret result_type; z|Xl%8  
} ; LS`Gg7]S  
对于双参数函数的版本: oKUJB.PF  
P7 n~Ui~U  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]Q+Tm2{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <_5z^@N3$  
  { ?AEpg.9R-  
typedef Ret result_type; R[b?kT-%  
} ; AbB%osz}Ed  
等等。。。 >.A{=?   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2&M 8Wb#  
UX6-{ RP  
template < typename Func > 28-@Ga4  
struct func_return &Z?uK,8  
  { OtJS5A  
template < typename T > iMS S8J  
  struct result_1 #8A|-u=3  
  { 6gv.n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (Q@+W |~  
} ; U;_ ;_  
g)zy^ aDf  
template < typename T1, typename T2 > QS[%`-dR2  
  struct result_2 *N't ;  
  { 5%9& 7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^;'3(m=  
} ; n`6vM4rM)  
} ; v^vEaB  
)gE:@ 3  
5i0<BZDTef  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B!:(*lF  
_M?:N:e  
template < typename Func, typename aPicker > }Vt5].TA  
class binder_1 B|8(}Ciqx  
  { {d) +a$qj  
Func fn; {2,V3*NF  
aPicker pk; LWY`J0/  
public : +f+\uObi:  
1:-$mt_*  
template < typename T > +m"iJW0  
  struct result_1 QDU^yVa_  
  { 7%X$6N-X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  #/n\C  
} ; |XQ!xFB  
'1d-N[  
template < typename T1, typename T2 > A2xORG&FD  
  struct result_2 18Ty )7r'  
  { $ _ gMJ\{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wJ{M&n1H  
} ; >4;A (s`  
ydpsPU?wj5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} SgJQH7N  
zU(U^  
template < typename T > Ls9G:>'rR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @+\OoOK<L  
  { l?ofr*U&-x  
  return fn(pk(t)); es.`:^A  
} 2lQ'rnqS)  
template < typename T1, typename T2 > rK];2[U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u+hzCCwtR  
  { T\OLysc  
  return fn(pk(t1, t2)); z*:^*,  
} u ; I5n  
} ; ,#<"VU2bC  
sC/T)q2  
F$)Ki(m q  
一目了然不是么? t.NG ]ejZ  
最后实现bind J|s4c`=  
#bnFR  
/QTGZ b  
template < typename Func, typename aPicker > ~dC^|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $AoN,B>  
  { =\tg$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); % nJ'r?+h  
} 07CGHAxJ`  
U:ZklDW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #\w~(Nm-  
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。 Rf7py)  
^}9Aq $R  
十一. phoenix [~ fJ/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vQztD _bX%  
`6UW?1_Z5  
for_each(v.begin(), v.end(), \ ddbqg?`  
( *&LVn)@[`  
do_ Up`zVN59.  
[ ]U]{5AA6  
  cout << _1 <<   " , " gg5`\}  
] i4AmNRs  
.while_( -- _1), C5F}*]E[y  
cout << var( " \n " ) hb`(d_=7F  
) $BCqz! 4K  
); Si!W@Jm  
w+ bMDp  
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: ]kR 93  
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 U1dz:OG>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 74QWGw`,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n ,`!yw  
iz>a0~(K  
pS9CtQqvgy  
template < typename Cond, typename Actor > Ju+r@/y%  
class do_while v]c1|?9p'  
  { $$`}b^,/  
Cond cd; &%rX RP  
Actor act; amOBUD5Ld`  
public : SI U"cO4  
template < typename T > (m})V0/`  
  struct result_1 3. fIp5g  
  { om|M=/^  
  typedef int result_type; Bx2E9/S3  
} ; Q']:k}y  
\3Ys8umKq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |0BmEF  
,0;E_i7  
template < typename T > t/pHdxX*C7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rJ K~kKG  
  { &!a[rvtZ+  
  do Jt@7y"<  
    { gQh;4v  
  act(t); [[ H XOPaV  
  } )9==6p  
  while (cd(t)); DtR-NzjB  
  return   0 ; pJ1GB  
} uG~%/7Qt{  
} ; 'Q?nU^:F#  
IKH#[jW'IB  
5Tkh6s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =]E;wWC  
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。 j?#S M!f  
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。 e$fxC-sZ  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ="z\  
下面就是产生这个functor的类: f?[IwA`  
b2 duC  
eLM_?9AZ!R  
template < typename Actor > 0(h *< g:  
class do_while_actor j'I$F1>Te  
  { K'7i$bl%  
Actor act; {C[<7r uF  
public : mS6L6)] S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} OANn!nZ.  
P.=&:ay7?  
template < typename Cond > R@u6mMX{N,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  jI[:`  
} ; W_ngB[  
Xq1n1_Z  
vH9/}w2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Lr V)}1&5  
最后,是那个do_ /!uxP~2U  
!zVuO*+  
Ay22-/C|@  
class do_while_invoker V.>'\b/#  
  { mN!>BqvN  
public : ;N6L`|  
template < typename Actor > Y6,< j|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~W_m<#K(  
  { #92 :h6  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1ki##v[ W8  
} 8J7 xs6@  
} do_; ]@)X3}"!  
z ~T[%RjO  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @_YlHe&W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -H#{[M8xX  
最后来说说怎么处理break和continue D/"[/!  
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。 Zm4IN3FGLv  
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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