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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gs_nUgcA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8L<GAe  
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, ?B2 T'}~  
it~>)_7*P  
`}^_>  
9ci=]C5o3K  
  class filler "$tP>PO{<  
  { L;0ZB=3n  
public : X|F([,o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} FXPw 5  
} ; $b/oiy!=|3  
DM%4 V|F"  
PZRm.vC)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: %<q l  
Cu0N/hBT  
joh=0nk;D  
<=*xwI&q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +`==US34  
1B;sSp.>  
2rq)U+   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 H|H!VPof]  
Z4/rqU  
40}8EP k)  
yD+)!q"  
二. 战前分析 [e+"G <>  
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。 ?+S&`%?  
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 L "L@4 B  
zhI} p.  
3 n/U4fn_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2!/_Xh  
  /* --------------------------------------------- */ ;9pOtr  
vector < int *> vp( 10 ); xGq,hCQHV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H/p<lp  
/* --------------------------------------------- */ \ qc 8;"@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xoD5z<<  
/* --------------------------------------------- */ e}?#vTRI}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8]Xwj].^C  
  /* --------------------------------------------- */ `}KK@(Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); gd6We)&  
/* --------------------------------------------- */ L\8 tqy.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); EAcJ>  
iO;q]  
QW.VAF\6*  
k, )7v  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7CzZHkTg  
1._1, _2是什么? h5G>FPM-=  
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。 xQa[bvW  
2._1 = 1是在做什么? +!6C^G  
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。 Y B@\"|}  
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。 1o7 pMp=  
#e0tT+  
!6ZkLE[XJ<  
三. 动工 3VbQDPG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ip4:px-  
+pJ;}+  
9~DoF]TM  
_gK@),de  
template < typename T > w8*+l0  
class assignment 1%|+yu1  
  { m& DDz+g  
T value; B&_62`  
public : Ud0%O  
assignment( const T & v) : value(v) {} P.P3/,  
template < typename T2 > '}*5ee](S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h3D8eR.  
} ; *Wv]DV=\  
SI3ek9|XU  
4`G":nE?We  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 h[%`'(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1sZwW P  
Xi_>hL+R(  
+I#5?  
KP7bU9odJ  
  class holder 2As 4}  
  { W|3XD-v@  
public : J4h7] qt  
template < typename T > `,4"[6S  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FfN==2:b  
  { HH3WZ^0>  
  return assignment < T > (t); ehI*cf({  
} Qw.""MLmN8  
} ; dRyK'Xr  
t<9oEjk["  
0 ]U ;5  
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: M ]W'>g)G  
u4NMJnX  
  static holder _1; 0ANqEQX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b5 YE4h8%  
|Sy |E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^q@.yL  
而不用手动写一个函数对象。 ZVJbpn<lo)  
zv!%u=49  
:k075Zr/#D  
y@'8vOh`  
四. 问题分析 {IJV(%E   
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。 3x9O<H}  
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。 V< 0gD?Kx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [a\:K2*'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @#1k+tSA,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )H#Hs<)Qy  
Er Ji  
五. 问题1:一致性 db:b%1hk:  
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?| 1agyT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 r80w{[S$  
*@l NL=%R  
struct holder ox] LlRK  
  { D,dmlv  
  // s d>&6 R^  
  template < typename T > #O z<<G<  
T &   operator ()( const T & r) const g/W<;o<v(I  
  { cUaLv1:HI  
  return (T & )r; R~CQ=KQ.  
} eCMcr !.  
} ; Gk*Mx6|N  
1?`,h6d*=  
这样的话assignment也必须相应改动: q*TH),)J  
\y{Bnp5h  
template < typename Left, typename Right > 9M:wUYHT  
class assignment HQK%Y2S  
  { M5HKRLt  
Left l; gzvEy^X  
Right r; f GE+DjeA  
public : Y.3]vno?X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Wu<  
template < typename T2 > 97e fWYj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B%Dy;zdWd/  
} ; tX cc#!'4C  
VjSb>k   
同时,holder的operator=也需要改动: K0yTHX?(.  
K7Kd{9-2  
template < typename T > <)n1Z[4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Axhe9!Fm  
  { K!"[,=u_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b-U LoV  
} X3#|9  
1j# ~:=I  
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。 Lg[*P8wE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Zaf].R  
>5#`j+8=q  
return l(rhs) = r; yJc<;Qx  
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。 a Umcs!@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: AtYe\_9$C  
RD_&m?d  
template < typename Tp > 6*gMG3  
class constant_t 5Y#yz>B@ ]  
  { !`hjvJryw  
  const Tp t; 6BRQX\  
public : 1bF aQ50t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9kuL1tcY  
template < typename T > XL>Vwd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u^|XQWR$:  
  { @>B#2t&  
  return t; cBBc^SR  
} kB_GL>fc  
} ; (]^9>3{|  
9XX&~GW/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 BJ<hP9 #  
下面就可以修改holder的operator=了 ,h5\vWZ  
\eH~1@\S  
template < typename T > rV)mcfw:Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2PE|4zG  
  { 'W3>lAPx!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8n?qm96  
} kih;'>H<  
ZOK2BCoW  
同时也要修改assignment的operator() f{FW7T}O2  
y/h~oGxy  
template < typename T2 > ZwB< {?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } D3$PvX[f  
现在代码看起来就很一致了。 3bu VU& ap  
@bOhnd#W  
六. 问题2:链式操作 EA|*|o4)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]Vo;ZY_\  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 OGh9^,v  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 d5fnJ*a>l  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 W~aVwO'(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^]( sCE7  
w<<>XIL  
template < typename T > n'9Wl'  
struct result_1 d^mw&F)S  
  { /@X!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; GL_YT.(!  
} ; T=(/n=  
t,M _  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: VUxuX5B3M  
ZZ?0%9  
template < typename T > tq H7M0Ry  
struct   ref NE,2jeZQ.  
  { <iuESeDG  
typedef T & reference; )o;/*h%@  
} ; iagl^(s  
template < typename T > a$yAF4HR<  
struct   ref < T &> aTuD|s  
  { 9u^PM  
typedef T & reference; !?Gt5$f  
} ; D+P(  
F{0Z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +%7v#CY &  
Q [kbEhv;  
template < typename T > _t|| v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const X0Y1I}gD  
  { ,Md8A`7x~  
  return l(t) = r(t); ,dhJ\cQ~  
} L15?\|':Y  
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。 nICc}U?k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 B>rz<bPT  
zsFzF`[k  
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 xHq"1Vs=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U(P^-J<n1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y G)xsY V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Xyy;BO:  
最后的布局是: i'OFun+-,  
                Add 3}(6z"r  
              /   \ 1)pwR3(^Fz  
            Divide   5 r&oR|-2hRk  
            /   \ GK .^Gd  
          _1     3 4~xKW2*`K  
似乎一切都解决了?不。 H )hO/1 m  
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。 L[lX?g?Ob  
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 iO!ZT  
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: dv -L!C  
M<^]Ywq*p  
template < typename Right > 7aRtw:PQn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const fqrQ1{%UH  
Right & rt) const ?g^42IYG  
  { =!)Ye:\Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )UbPG`x8  
} TwlX'iI_;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7'Z-VO  
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。 YbtsJ <w  
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 xY6M4  
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。 ]xC#XYE:dy  
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。 w\,N}'G  
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? ]<L(r,@,  
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: d-c<dS+R  
/N= }wC  
template < class Action > ?C)a0>L  
class picker : public Action mSLA4[4{  
  { B|pO2d e  
public : 5;'(^z-bL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} VzfaUAIZl  
  // all the operator overloaded h ` qlI1]  
} ; fh_+M"Y0`  
-!;2?6R9{  
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。 ;\j7jz^uC  
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: zU7co.G  
WX .Ax$fT  
template < typename Right > Zc9@G-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const oC ?UGY~xL  
  { \4Uhc3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |j$r@  
} 9d&@;&al  
^POHQQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V%h,JA  
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。 p0*qv"lA  
}Q $}LR@  
template < typename T >   struct picker_maker q9Zp8&<EqH  
  { T_R2BBT v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F!7dGa$  
} ; RO+ jVY~H-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ov8^6O  
  { P.bxq50  
typedef picker < T > result; JLd-{}A""-  
} ; e}dGK=`  
,w`g + 9v  
下面总的结构就有了: >~@O\n-t  
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。 m)AF9#aT2  
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。 !/nXEjW?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OfG/7pw5%B  
至此链式操作完美实现。 SR%k|YT  
riR(CJ}Ff  
LMKhtOZ?  
七. 问题3 'Qdea$o  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 I3gl+)Q  
hL4T7`  
template < typename T1, typename T2 > srPczVG*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U!d|5W.{Q  
  { nTsKJX%\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Pi+pQFz5  
} %k%%3L,  
u mT *  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 9|D*}OY>  
'oKen!?A  
template < typename T1, typename T2 > u9nJ;:  
struct result_2 a\m_Q{:  
  { n6AA%? 5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g(_xo\  
} ; "QD>m7  
W4;/;[/L  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? GCf,Gfmr  
这个差事就留给了holder自己。 x~Y{ {  
    H;nEU@>"Z  
O&dBLh!G  
template < int Order > {FQ@eeU  
class holder; @E 8P>kq  
template <> {N3&JL5\"E  
class holder < 1 > g.Tc>?~  
  { JDJ"D\85  
public : TAxu]C$P  
template < typename T > +m9ouF  
  struct result_1 }!Y=SP1e  
  { AH{#RD  
  typedef T & result; cY5w,.Q/!  
} ; LZ34x: ,C  
template < typename T1, typename T2 > 6Hbu7r*tm  
  struct result_2 g,9&@g/  
  { 3 ,zW6 -}  
  typedef T1 & result; }u9#S  
} ; ?g\emhG  
template < typename T > (C;Q<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Rh}}8 sv  
  { HYg! <y  
  return (T & )r; @(bg#  
} C.BlB  
template < typename T1, typename T2 > 2HUw^ *3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }?\^^v h7  
  { 7fI2b,~  
  return (T1 & )r1; 7nm'v'\u+V  
} ,,SV@y;  
} ; hK,a8%KnFA  
5cGQ`l  
template <> 6hMKAk  
class holder < 2 > #f [}a  
  { t"zi'9$t  
public : 4O{G^;  
template < typename T > !&xci})7a  
  struct result_1  qJ sH  
  { -Bl]RpHCe  
  typedef T & result; l A%FS]vh  
} ; X n8&&w"  
template < typename T1, typename T2 > jDb"|l  
  struct result_2 |kH.o=  
  { 0kSM$D_  
  typedef T2 & result; QM![tZt%;  
} ; o\F>K'  
template < typename T > a:8 MoH4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;4U"y8PVTh  
  { l?QA;9_R'  
  return (T & )r; hq&|   
} @DIEENiM  
template < typename T1, typename T2 > #dKy{Q3he  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Vm8@ LA  
  { )X;051Q  
  return (T2 & )r2; Y)@Y$_  
} EK= y!>  
} ; [UXN= 76N  
T/A2Y+@N;  
2"HTD|yy  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ZNne 8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /vq$/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dQ:F5|p  
P1AC2<H  
return l(i, j) = r(i, j); KF6C=,Yc%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~o#mX?'7  
NT0n [o^  
  return ( int & )i; ]J[d8S5  
  return ( int & )j; S)g:+P  
最后执行i = j; Fgi`g{N  
可见,参数被正确的选择了。 }K8e(i6z  
LPBa!fq  
Ui!l3_O  
d)S`.Q  
RyP MzxV  
八. 中期总结 I?S t}Tl  
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: 5D.Sg;\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j g//I<D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q^ZM|(s#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]Zt]wnL+  
Q5ff&CE  
JOpH Z?  
T>]T=  
s;YbZ*oaMe  
UOsK(mB  
九. 简化 &&m3E=K!^  
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。 /!2`pv  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H<[~V0=  
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: )l$}plT4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $'I&u  
  +-*/&|^等 D HT^.UM28  
2. 返回引用。 /2zan}  
  =,各种复合赋值等 ,,BP}f+l$  
3. 返回固定类型。 =/_uk{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _XT'h;m  
4. 原样返回。 $,2T~1tE  
  operator, PcEE`.  
5. 返回解引用的类型。 4xEw2F  
  operator*(单目) mE`qA*=?  
6. 返回地址。 SOq:!Qt  
  operator&(单目) b~}$Ch3ymW  
7. 下表访问返回类型。 9sT5l"?g  
  operator[] $:%E<j 4Dn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }04mJY[  
  operator<<和operator>> JLnv O  
ka!v(j{E  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,5"(m?[m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: aUzCKX%>C  
oWL_Hh%-f`  
template < typename Left > u1L^INo/  
struct value_return }rI:pp^KS  
  { p09p/  
template < typename T > ?!&%-R6*  
  struct result_1 C&>*~  
  { GE(~d '  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3PGAUQR#"q  
} ; _<LL@IX  
@U18Dj[  
template < typename T1, typename T2 > chKK9SC+|  
  struct result_2 / n_s"[I4  
  { !}z'"l4i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q8%_q"C  
} ; ?T2>juf]5~  
} ; dgF%&*Il]O  
S@qR~_>a  
E Izy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .dk<?BI#H  
VJqk0w+  
下面我们来剥离functor中的operator() ]vlBYAW'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: R`cP%7K  
N"G aQ  
return l(t) op r(t) q50F!yHC-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2^=.j2  
return op l(t) z'"7zLQ  
return op l(t1, t2) qEr?4h  
return l(t) op \O;2^  
return l(t1, t2) op `,-mXxTNT  
return l(t)[r(t)] VwE4:/7YN  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] HKXC=^}x'  
+q}t%K5  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 8^>c_%e}  
单目: return f(l(t), r(t)); lP3|h*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Si>38vCJ*  
双目: return f(l(t)); VFL^-tXnA^  
return f(l(t1, t2)); "vSKj/]  
下面就是f的实现,以operator/为例 NC%hsg^0/  
4}h}`KZZ  
struct meta_divide yl~_~<s6  
  { ^~;ia7V&2  
template < typename T1, typename T2 > +Cw_qS"=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  ~2"hh$  
  { qK a}O*  
  return t1 / t2; GYfOwV!zB  
} [|OII!"  
} ; P[ WkW#  
Gv &G2^  
这个工作可以让宏来做: w!7ApEH1  
@|SeabN^-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t\K (zE  
template < typename T1, typename T2 > \ PlGif)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  /ooGyF  
以后可以直接用 }+9?)f{?@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KOS0Du  
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 H\R a*EO~j  
(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。。。) 8u+kA mI  
N s+g9+<A  
g0tnt)]  
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 ?`piie9V  
#y83tNev  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,r~+ 9i0N  
class unary_op : public Rettype >#|%'Us  
  { 8|i'~BFHs  
    Left l; qh~bX i!  
public : TU0-L35P1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vd4@jZ5  
,Y/B49  
template < typename T > AU$~Ap*rsa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [yXmnrxA  
      { f1MRmp-f'  
      return FuncType::execute(l(t)); TVD~Ix  
    } sllT1%?  
"l56?@-x  
    template < typename T1, typename T2 > `N *:,8j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A)&FcMO*z  
      { 0 N,<v7PX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s1D<R,J|H  
    } ={O ~  
} ; :Z//  
 vmqa_gU\  
@'R)$:I%L  
同样还可以申明一个binary_op {Yj5Mj|#  
OoSk^U)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &u.{]Yjx  
class binary_op : public Rettype \)6glAtN  
  { x%}D+2ro-t  
    Left l; u#@/^h;  
Right r; W%!(kN&d  
public : kh W.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zeHF-_{  
U>E: Ub0r  
template < typename T > Jj-\Eb?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5?k5J\+  
      { <k:I2LF_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I\. |\^  
    } 5naFnm7%  
:<qe2Z5k  
    template < typename T1, typename T2 > *,\"}x*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @V%\Gspv  
      { qT$k%(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :\OSHs<M  
    } q-JTGCFl  
} ; >|QH I d8  
OIrm9D #  
RV~fml9c  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 P}@AH02  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N(&{~*YE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f^$,;  
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。 Hf`i~6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GJ,&$@8)  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3f7zW3F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =?RI`}vw_H  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &h334N|4{  
下面是修改过的unary_op h Qn?qJy%W  
<~ smBd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p;+O/'/j  
class unary_op N[I@}j  
  { kTb$lLG\xk  
Left l; UBaXS_c\  
  ]RCo@QW  
public : GE/!$3  
]Y\$U<YjO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .@VZ3"  
pDR~SxBXr  
template < typename T > O?e9wI=H  
  struct result_1 yLa@27T\A  
  { hd)Jq'MCS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L/8oqO|  
} ; *()['c#CC  
X1^VdJE  
template < typename T1, typename T2 > TA[%eMvA  
  struct result_2 WX&IQ@  
  { cJo%j -AM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \O|SPhaIf  
} ; 7Jn%XxHq  
]Z!Y *v  
template < typename T1, typename T2 > #J[g r_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C`.YOkpj  
  { Vq'7gJj'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t1']q"  
} uavATnGO{B  
AFAg3/  
template < typename T > 4=yzf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S#/BWNz|  
  { 8}'iEj^e  
  return OpClass::execute(lt(t)); ';I}6N  
} \ "O5li3n  
X=sE1RB  
} ; >XgoN\w  
P6gkbtg  
.(@=L1C<}J  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug UsE\p9mCuV  
好啦,现在才真正完美了。 (p{X.X+  
现在在picker里面就可以这么添加了: cIU2qFn[  
Z<vz%7w  
template < typename Right > T)! }Wvv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const uMcI'=  
  { 'm`O34h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #/G!nN #  
} ~fXNj-'RW  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 `^)`J  
lx`?n<-X  
_^<vp  
Cd%5XD^  
, 'pYR]3  
十. bind L ]')=J+  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Jq_\r' YE  
先来分析一下一段例子 S@,/$L  
)PN8HJAArh  
K?l|1jez(#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u3h(EAH>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 g0,~|.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yhH2b:nY(9  
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。 Pp?P9s {  
我们来写个简单的。 Q7+WV`&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7ZUN;mr  
对于函数对象类的版本: 0F$|`v"0  
#/qcp|m  
template < typename Func > iA[T'+.Y  
struct functor_trait fG2)r  
  { >{^_]phlb  
typedef typename Func::result_type result_type; !.R-|<2|6  
} ; }u^bTR?3  
对于无参数函数的版本: #]Vw$X_S  
X_PzK'#m  
template < typename Ret > DwBe_h.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OS[ s Qo5  
  { 2f(`HSC'  
typedef Ret result_type; f} c;s  
} ; ?O 25k!7  
对于单参数函数的版本: i@/%E~W  
=9&2udV1  
template < typename Ret, typename V1 > 1RkN^FZOxq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 48p3m) 5  
  { KDN#CU  
typedef Ret result_type; L4iWR/&  
} ; w hI4@#  
对于双参数函数的版本: H VM %B{(  
I(6%'s2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > cC8$oCR?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ih kZs3}  
  { Gb^63.}  
typedef Ret result_type; g!0 j1  
} ; h),;j`PrC  
等等。。。 IsE&k2 SD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?"b __(3  
wGO-Z']i  
template < typename Func > H;=yR]E  
struct func_return UB@(r86 d  
  { J.~@j;[2  
template < typename T > }Z <I%GT  
  struct result_1 1^k}GXsWmE  
  { >D=X Tgqqq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !+$qSD,%x  
} ; h x^@aI  
#o&T$D5  
template < typename T1, typename T2 > +HE,Q6-A  
  struct result_2 Pr>$m{ Z  
  { m#h`iW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $I5|rB/4?  
} ; &Hw:65O  
} ; ^aaj=p:c V  
*42KLns  
`_ ^I 2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 P#pb48^-  
^(Gl$GC$Mu  
template < typename Func, typename aPicker > -Ua5anzB  
class binder_1  WDNj 7  
  { |(~IfSE2  
Func fn; r%: :q^b3  
aPicker pk; Xp;'Wa"@  
public : T:j41`g%s  
i(A `'V8GY  
template < typename T > <,Gjo]z  
  struct result_1 %YxKWZ/?  
  { E.#JCO|(1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #W:.Fsq  
} ; ~U<j_j)z4.  
#cR5k@  
template < typename T1, typename T2 > 2 zo>`;l  
  struct result_2 c%<81Y=  
  { S*r }oX0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dhLd2WSyH  
} ; # wn>S<  
_WV13pnRu  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} b?k,_; \  
m<Gd 6V5  
template < typename T > qPu?rU{2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ; <- f  
  { 3meZ]u  
  return fn(pk(t)); P'}EZ'  
} JNU9RxR  
template < typename T1, typename T2 > 8f,",NCgc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yJx,4be  
  { %5ov!nm7  
  return fn(pk(t1, t2)); } %3;j5 ;6  
} 9 'X"a  
} ; g9GPy U  
l2#~   
ml~ )7J  
一目了然不是么? #E4oq9{0*W  
最后实现bind "<oR.f=0  
wKW.sZ!S1  
B"7~[,he  
template < typename Func, typename aPicker > a#0*#&?7@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &w_8E+Y Z  
  { y=GDuU%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y]Q/(O  
} D$hK  
0Dd8c \J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s$^ 2Cuhv  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 b#(QZ  
<{V{2V#  
十一. phoenix _)CCD33$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 45+kwo0  
p3%cb?G%w  
for_each(v.begin(), v.end(), V(G{_>>  
( [CnoMN  
do_ } BP.t$_  
[ r*7J#M /  
  cout << _1 <<   " , " jJ>I*'w  
] NR^Z#BU  
.while_( -- _1), &sq q+&ao  
cout << var( " \n " ) c:DV8'fT  
) <95*z @  
); ?r0>HvUf!l  
Vg7+G( ,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: AWZ4h,as{  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 4YMUkwh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R<T5lkJ\/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: rp-.\Hl/a  
Ze`ms96j{  
pfk)_;>,  
template < typename Cond, typename Actor > k DKfJp&a  
class do_while s 4 Uk5<  
  { Si;eBPFH  
Cond cd; kKQD$g.z6  
Actor act; %e: hVU  
public : l) Cg?9  
template < typename T > g C@=]Y  
  struct result_1 N[=R$1\Z  
  { o`jVd,aj  
  typedef int result_type; n%dh|j2u  
} ; (.M &nN'Ce  
f <DqA/$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :JxuaM8  
5X`m.lhUc  
template < typename T > cT JG1'm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^O5PcV3Eg  
  { EU7mP MxJ  
  do r-}C !aF]  
    { }8'bXG+  
  act(t); i/DUB<>p6  
  } B?XqH_=0L  
  while (cd(t)); $8_b[~%2  
  return   0 ; _'r&'s;<z  
} xirZ.wjW  
} ; M-f; ,>  
x8rp Z  
}!vJ+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,|R\ Z,s  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 !uHVg(}  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 "qY_O/Eg]]  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 M[dJQ (  
下面就是产生这个functor的类: al Q:'K  
^X?3e1om  
c(S66lp  
template < typename Actor > >x1?t  
class do_while_actor P_c9v/  
  { .ktyA+r8v  
Actor act; SnW>`  
public : _$qH\>se  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `oH6'+fT`;  
&FzZpH  
template < typename Cond > #.W<[KZf  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8<g9 ~L  
} ; G C3G=DTt  
tsTCZ);(  
=qTmFszT  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dxeLu  
最后,是那个do_ Oc?]L&ap  
Bt-2S,c,o  
TzY[- YlvF  
class do_while_invoker "PY&NL?  
  { ^{fA:N=  
public : e/!xyd  
template < typename Actor > d#3E'8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1A\N$9Dls  
  { Zut"P3d=J  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5@@ilvwzz  
} q vGkTE  
} do_; B"I^hrQ  
QPpC_pZh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  HO =\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0=KyupwXC  
最后来说说怎么处理break和continue ;bt%TxuKb  
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。 0)-yLfTn  
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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