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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b"eG8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8>'vzc/* >  
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, V-lp';bD  
i)@H  
,p6o "-  
8i^d*:R  
  class filler @UW*o&pGqL  
  { 4d%QJ7y  
public : U?j[ 8z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c Sktm&SP  
} ; 3u4P [   
ADB,gap  
v|:TYpku3  
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: zZiga q"  
`FmRoMW9+  
T_oL/x_;  
:)kWQQ+,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); x*wr8$@J  
t{O2JF#5u  
J"Nn.iVq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #4F0o@Z  
!gj_9"<  
$`_xP1bUT  
F<(?N!C?@  
二. 战前分析 66HxwY3a  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Nh+XlgXG  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ~;I'.TW  
PF:'dv  
%Ktlez:S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eMUs w5=  
  /* --------------------------------------------- */ RIq\IQ_|  
vector < int *> vp( 10 ); g4GU28l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); OGPrjL+  
/* --------------------------------------------- */ 0[1/#0$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A3Y}|7QA  
/* --------------------------------------------- */ mf\@vI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ZC9S0Z  
  /* --------------------------------------------- */ vzZ"TSP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6IKi*}  
/* --------------------------------------------- */ I~25}(IDZ"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]GXE2A_i;  
PGA `R  
K&;/hdS=F  
F`57;)F  
看了之后,我们可以思考一些问题: I G B)  
1._1, _2是什么? G9h Bp  
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。 hc]5f3Z  
2._1 = 1是在做什么? $#FA/+<&$  
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。 Cd7l+~*Y  
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。 1_z~<d @?;  
aV G4D f  
Y {2L[5_1  
三. 动工 P*kC>lvSv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: eKL3Y_5p@  
B2,JfKk/  
'V} 4_3#q  
9tIE+RD  
template < typename T > O:+?:aI@  
class assignment R^Y _i  
  { |/;X -+f8  
T value; y-o54e$4Cq  
public : idNg&'   
assignment( const T & v) : value(v) {} en29<#8TO  
template < typename T2 > |.LE`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I->4Q&3  
} ; ]SNcL[U  
M(<.f}yZQ  
vS G vv43G  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^q/_D%]C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lM[FT=M  
bw OG|\  
u-HBmL  
U$j?2|v-x  
  class holder =yLJGNK[  
  { Y$ '6p."=  
public : p-B |Gr|  
template < typename T > h3P^W(=&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const a fUOIM  
  { xoN?[  
  return assignment < T > (t); KNqs=:i  
} >+2gAO!  
} ; 3zo:)N \K  
\mDBOC0eK  
~3qt<"  
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: n{xL1A=9  
L'<.#(|  
  static holder _1; I'%ASZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rjL4t^rT  
obSLy Ed  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /@+[D{_Fw  
而不用手动写一个函数对象。 D@o8Gerq~  
`8G {-_  
a_o99lP  
lIgAc!q(  
四. 问题分析 _BBs{47{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。 $Ce;}sM  
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。 |TCg`ZS`cZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 287)\FU;3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jQ9i<-zc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 uui3jZ:  
,w0Io   
五. 问题1:一致性 u]s}@(+.  
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?| _?a.S8LxJZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,_RPy2N  
:x36Z4:  
struct holder Yo[Pu< zR  
  { x aW9Sj0ZM  
  // Qs;MEt1  
  template < typename T > Q7XlFjzcm  
T &   operator ()( const T & r) const {V5eHn9/Q'  
  { 5FwVR3,  
  return (T & )r; FP9FE `x  
} >IE`, fe  
} ; do=s=&T  
{Q AV  
这样的话assignment也必须相应改动: ^6FU]  
!MQVtn^C#  
template < typename Left, typename Right > F]6$4o[  
class assignment #qg(DgH 7  
  { b]@@x;v$@  
Left l; ]6z ; M;F`  
Right r; >0.a#-u^  
public : ?$0t @E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CC.ri3+.  
template < typename T2 > j2Uu8.8d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;'4 HR+E"  
} ; >^ zbDU1wT  
d^Zr I\AJ  
同时,holder的operator=也需要改动: w}r~Wk^dLI  
K#4Toc#=V  
template < typename T > {x<yDDIv_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0:q R,NW^#  
  { xoyH5ZK@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Wd]MwDcO  
} *1CZRfWI  
vDcYz,  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 JFh_3r'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KIYs[0*k  
|7%#z~rT  
return l(rhs) = r; <-F[q'!C1  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^>m"j6`h,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a474[?  
,'>O#kD  
template < typename Tp > M*7:-Tb]C  
class constant_t HAc1w]{(  
  { Bd>a"3fA  
  const Tp t; ,BE4z2a  
public : %rq/&#jC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %3mh'Z -[f  
template < typename T > d{*e0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )T!3du:M  
  { l&oc/$&|[  
  return t; t$-!1jq  
} ,8Q&X~$rY  
} ; )l[bu6bM  
g0>Q* x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 98LyzF9  
下面就可以修改holder的operator=了  :C9vs  
l{4rKqtX  
template < typename T > )k6kK}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'O[0oi&  
  { h #(J6ht  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l-<EG9m@  
} C5x*t Q|  
L{Kl!   
同时也要修改assignment的operator() @t4OpU<'*b  
Ji7<UJ30x  
template < typename T2 > D'<'"kUd  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bW^JR,  
现在代码看起来就很一致了。 6gTc)rhRT  
OS sYmF  
六. 问题2:链式操作 DZqY=Sze  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vfloha p  
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。 pgEDh^[MW  
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。 NGVl/Qd  
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。 VQl(5\6O  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,'&H`h54  
JUd Q Q  
template < typename T > y87oW_"h  
struct result_1 xj;V  
  { OmLe+,7'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *:V+whBY  
} ; Z,7VOf6g  
12HE =  
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: 4rrR;V"}  
]..7t|^b&  
template < typename T > 'mO>hD`V  
struct   ref =SV b k  
  { Js/QL=,  
typedef T & reference; -T{G8@V0I  
} ; "WZ|   
template < typename T > ][`%vj9r  
struct   ref < T &> E_T!|Q.  
  { @^Yr=d ba  
typedef T & reference; a9y+FCA  
} ; t$g@+1p4  
3 @%XR8ss  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  4}F~h  
yZkS   
template < typename T > {3!E8~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t[o_!fmxZ  
  { a6!|#rt  
  return l(t) = r(t); ,)ZI&BL5  
} r1/9BTPKdJ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 JsHD3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hO; XJyv  
&gsBbQ+qA  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 p> g[: ~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vW4n>h}]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 AL;4-(KH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %uDH_J|^  
最后的布局是: "NtY[sT{V  
                Add R*DQLBWc  
              /   \ 7> 8L%(7  
            Divide   5 Fs&r ^ [/b  
            /   \ t^~Qv  
          _1     3 9PdD=9HH  
似乎一切都解决了?不。 CaR-Yk   
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 .?kq\.rQ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 `k`P;(:  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Y&-% N  
Uj)Wbe[)p0  
template < typename Right > ~3Y4_b5E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c3.;o  
Right & rt) const ?OS0.  
  { tmi)LRF H  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u(i=-PN_<  
} i!EAs`$o`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {r'+icvLX  
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。 X}H?*'-  
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=PTn(2  
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。 ^@^K <SVc  
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{'ufI4B  
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? hlmeT9v{  
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: @MO/LvD  
V.Tn1i-v  
template < class Action > PU8dr|!  
class picker : public Action )6(|A$~C+  
  { 3,-[lG@o  
public : >:HmIW0PLe  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [Qcht,\^v  
  // all the operator overloaded Z@} qL1  
} ; f+1@mGt  
?AK`M #M  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 J4u>77I  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [0vqm:P  
IKV!0-={!z  
template < typename Right > 0o!mlaU#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8Qhj_  
  { Xw3j(`w$,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a |#TnSk  
} 9{ #5~WP  
N&^zXY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -e"A)Bpl(  
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。 ~;#sj&~  
:Iuc H%6V  
template < typename T >   struct picker_maker OY8P  
  { 3g3f87[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; W/g_XQ   
} ; M.+h3<%^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V-eRGSx  
  { W4UK?#S+  
typedef picker < T > result; 5XV|*O;  
} ; p6!5}dD(  
t&Q(8Hz  
下面总的结构就有了: No`*->R  
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。 hZlHY9[t?  
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。 B<i(Y1n[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zK&1ti@wln  
至此链式操作完美实现。 FzNj':D  
d0-4KN2  
*2pf> UzL  
七. 问题3 4:-x!lt  
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。 uehu\umt=  
)/)[}wN;j  
template < typename T1, typename T2 > x"!`JDsS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B oxtP<C"  
  { Jy\0y[f*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R9!U _RH  
} u /]P  
V~p01f"J  
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: ln+.=U6Tm  
*V4%&&{  
template < typename T1, typename T2 > Tdm|=xI  
struct result_2 8i5S }  
  { i I`vu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rVP{ ^Jdo  
} ; 'v9M``  
zw+RDo  
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? M\-[C!h,  
这个差事就留给了holder自己。 b3FKDm[  
    &,yF{9$G  
C+g}+  
template < int Order > ~(8fUob  
class holder; >lKu[nq;  
template <> 8&M<?oe  
class holder < 1 > ="v`W'Pd  
  { V:>r6  
public : 0N~kq-6.\  
template < typename T > ?|98Y"w  
  struct result_1 ul#y'iY]  
  { +80bG(I_  
  typedef T & result; P;o  {t  
} ; JsNj!aeU%  
template < typename T1, typename T2 > *5 .wwV  
  struct result_2 1y\bJ  
  { 3&CV!+z  
  typedef T1 & result; :;eQ*{ `\  
} ; :P/VBXh  
template < typename T > :9av]Yv&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cc3B}^@p=  
  { ]A5Y/dd  
  return (T & )r; >KL=(3:":p  
} Hqs!L`oW)  
template < typename T1, typename T2 > 9cHo~F|ur  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Rk7F;2  
  { .{\eco  
  return (T1 & )r1; qdn_ ZE  
} xT]t3'y|-  
} ; yo/;@}g}  
g'b|[ q  
template <> Li]96+C$}  
class holder < 2 > (' 7$K  
  { df$.gP  
public : w%s];EE  
template < typename T > :L@n(bu RN  
  struct result_1 s .<.6t:G4  
  { G;flj}z  
  typedef T & result; q&J5(9]O|L  
} ; $y&W:  
template < typename T1, typename T2 > 8["%e#%`$  
  struct result_2 ^8_yJ=~V  
  { ]XbMqHGS  
  typedef T2 & result; B{R[z%Y  
} ; / Ws>;0  
template < typename T > Sc/l.]k+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u*): D~A  
  { }6!/Nb  
  return (T & )r; C#nT@;VO5  
} 2.I|8d[  
template < typename T1, typename T2 > ge1. HG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \*=wm$p&*  
  { M:GpyE%  
  return (T2 & )r2; nj:w1E/R  
} Rx&O}>"E>l  
} ; '/NpmNY:L  
w2UEU5%  
*U,J Q  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 NS2vA>n8R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VC/-5'_6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Qv5 fK  
38D5vT)n  
return l(i, j) = r(i, j); E I(e3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n"T ^  
tp}/>gU!  
  return ( int & )i; cI'n[G  
  return ( int & )j; xi(1H1KN5B  
最后执行i = j; 'fl< ac,.  
可见,参数被正确的选择了。 9D+k71"+  
-f&vH_eK  
!5(DU~S*@S  
4pf@.ra,  
,AweHUEn  
八. 中期总结 d}zh.O5P!  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^n0;Q$\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4qp|g'uXT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G(.G>8pf  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ba8=nGa4KY  
 Q&xH  
c>K]$;}  
E&zf<Y  
#jW-&a  
p$9Aadi]  
九. 简化 / Qd` ?  
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。 U,#x\[3!Jt  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 lQ`=PFh  
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: 38p"lT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G9^`cTvv'8  
  +-*/&|^等 Z! O4hA4  
2. 返回引用。 ~q}L13^k  
  =,各种复合赋值等 (g@\QdH`|  
3. 返回固定类型。 mdEJ'];AH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0|Fx Sc  
4. 原样返回。 'Og@<~/Xy  
  operator, e O\72? K  
5. 返回解引用的类型。 fV|uKs(W  
  operator*(单目) 6!"wiM"]  
6. 返回地址。 ,{HQKHg  
  operator&(单目) k3qQU)  
7. 下表访问返回类型。 vvv'!\'#  
  operator[] v,ZYh w  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d-B+s%>D  
  operator<<和operator>> m6mGcbpn  
__'4Qt   
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。 uL^; i""  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @d0f+9d  
7/IL" D  
template < typename Left > Q}@t'  
struct value_return xyL)'C  
  { B#S8j18M  
template < typename T > h'-4nu;*  
  struct result_1 8C@u+tx  
  { / S]RP>cQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;7z6B|8  
} ; ?'TK~,dG/  
isL zgN%  
template < typename T1, typename T2 > q7Hf7^a  
  struct result_2 bPxL+ +  
  { %US&`BT!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;yomaAr  
} ; )~wKRyQff  
} ; S4_/%~?  
Pj <U|\-?  
d j\Z}[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait " _2 k 3  
\uOM,98xS  
下面我们来剥离functor中的operator() Sc[#]2 }  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s) ]j X  
qX-ptsQ  
return l(t) op r(t) S{;Pga*Px  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y(Gn+  
return op l(t) ML905n u  
return op l(t1, t2) r)5xS]  
return l(t) op 7yfh4-1M  
return l(t1, t2) op !l0]IX` F  
return l(t)[r(t)] E)$>t}$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *I(6hB  
Mqd'XU0L  
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: BS##nS-[  
单目: return f(l(t), r(t)); Dm}eX:'{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^<OYW|q?\r  
双目: return f(l(t)); \~hrS/$[$  
return f(l(t1, t2)); PK2;Ywk`  
下面就是f的实现,以operator/为例 5U~KYy^v  
}CBQdH&g;  
struct meta_divide ?z9!=A%<V~  
  { G(a5@9F  
template < typename T1, typename T2 > RhE~Rwbx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) tr<f ii 3<  
  { qS+;u`s  
  return t1 / t2; Qjfgxy]  
} rQimQ|+  
} ; "sN%S's  
$CEdJ+0z  
这个工作可以让宏来做: cb9-~*1  
?.VKVTX^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4[$:KGh3  
template < typename T1, typename T2 > \ _U^[h!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fIoc)T  
以后可以直接用 4$KDf;m@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) tS2 &S 6u  
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 (kLaXayn  
(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。。。) @-)?uYw:r  
^y/Es2A#t  
* hs&^G  
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 DU%E883  
z,TH}s6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QXZXj#`  
class unary_op : public Rettype jU&m*0nL  
  { f#!+l1GV  
    Left l; z^QrIl/<c2  
public : Czjb.c:a.Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qfn:5B]tI  
@JbxGi  
template < typename T > eG,x\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C(XV YND3  
      { dBXiLrEbs  
      return FuncType::execute(l(t)); [~{F(Le  
    } S1|u@d'  
S $p>sItO  
    template < typename T1, typename T2 > eyMn! a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a*cWj }u  
      { cz9J&Le>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Km(i}:6"  
    } _aFe9+y  
} ; {cs>Sy 4  
h=A  
"b hK %N;  
同样还可以申明一个binary_op TGF$zvd  
RTc@`m3 M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4^W!,@W  
class binary_op : public Rettype |c/=9Bb  
  { z{W C w  
    Left l; q2EDrZ  
Right r; F=Bdgg9s  
public : :|W=2( >  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z}MxMx c4h  
M1/d7d  
template < typename T > iM<$ n2t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B5z'Tq1  
      { ~!Nj DDk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); fmuh 9Z  
    } "A}sD7xy9  
'.bf88D  
    template < typename T1, typename T2 > TTVmm{6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,&UKsrs_  
      { a dqS.xs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); EQ$k^Y8 "  
    } UDG1F_&h  
} ; c*ueI5i  
* 1;4&/93o  
+F)-n2Bi  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ./F:]/Mt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /2? CB\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [on_=N{W[  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 A r!0GwE+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t%Jk3W/f  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 w7@`:W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R&Lqaek&W  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) mWv$eR  
下面是修改过的unary_op E]mm^i`|  
9 -pt}U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C<D$Y,[w  
class unary_op o`iA&  
  { l5T[6C  
Left l; @}4aF|  
  f'=u`*(b7  
public : 8%,#TMOg  
R/oi6EKv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y%?S:&GH  
tB4mhX|\  
template < typename T > lOt7 ij(,L  
  struct result_1 lI?P_2AaS  
  { k' st^1T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; relt7sK  
} ; q!c=f!U?\l  
zGtJ@HbB  
template < typename T1, typename T2 > _Tj&gyS  
  struct result_2 O>h`  
  { I0+6p8,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1Vu#:6%  
} ; e`n ZiM>  
>/A]C$?3  
template < typename T1, typename T2 > hoq2zDjD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c& ;@i$X(  
  { ..JRtuM-v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U823q-x  
} M8~3 0L  
#s{^fUN6  
template < typename T > '{ _ X1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \\R}3 >Wc  
  { O^cC+@l!4  
  return OpClass::execute(lt(t)); +cH>'OXoB  
} iAz0 A  
<L]Gk]k_R  
} ; ?0; 2ct  
TaRPMKk  
VW\S>=O99  
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 p}QDX*/sSu  
好啦,现在才真正完美了。  WwB_L.{  
现在在picker里面就可以这么添加了: [OCjYC`  
e{E\YEc  
template < typename Right > 2fTuIS<yr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 86=W}eV1r  
  { Vkg0C*L_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X]=eC6M}:V  
} GTR*3,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。 h[>pC"s?K  
KA?}o^-F  
xE 8?%N U  
"K(cDVQ  
pWxk^qhe/  
十. bind _RaE: )  
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。 3 2z4G =l  
先来分析一下一段例子 ~P'.R.e  
4gen,^Ij  
^.6yzlY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )g'J'_Sl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $eFMn$o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;M.Q=#;E  
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。 0OM^,5%8  
我们来写个简单的。 M=raKb?F  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4  eLZ  
对于函数对象类的版本: \#,2#BmO"E  
vW &G\L  
template < typename Func > 9E ^!i  
struct functor_trait @*y4uI6&  
  { [`@M!G.  
typedef typename Func::result_type result_type; 7su2A>Ix  
} ; r.e K;  
对于无参数函数的版本: dcY(1p)  
D\THe-Vtr  
template < typename Ret > zpwoK&T+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {d.z/Buu  
  { vL@<l^`$0  
typedef Ret result_type; )jOa!E"  
} ; 6=/sEzS'  
对于单参数函数的版本: f 0H.$UAL  
)c4tGT<  
template < typename Ret, typename V1 > J!l/.:`6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +ALrHFG  
  { 3/+kjY/  
typedef Ret result_type; Ro]Z9C>1o  
} ; dNgA C){w  
对于双参数函数的版本: =_`q;Tu=  
Ss%Cf6qdWL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q=W.82.U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > VZt%cq  
  { f5*qlQJFz\  
typedef Ret result_type; NfClR HpVc  
} ; \1Y|$:T/  
等等。。。 {rcN_N%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WOn<;'}M&  
Ef`'r))  
template < typename Func > uLzE'Z mV  
struct func_return I$.lFQ%(  
  { Tv"T+!Z  
template < typename T > ~2k.x*$  
  struct result_1 >1`4]%  
  { Rj";?.R*e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K@7%i|H  
} ; b\0>uU  
B2kZ_4rB  
template < typename T1, typename T2 > fx|d"VF[  
  struct result_2 t}k:wzZ@  
  { b@CjnAZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f,yl'2{  
} ; dE"_gwtX  
} ; #HgN wM  
"Vq= Ph  
J>v[5FX+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Md~SzrU  
Z|C,HF+m.  
template < typename Func, typename aPicker > ')v,<{  
class binder_1 H[hJUR+#  
  { %"v:x?d$$o  
Func fn; Gl>\p  
aPicker pk; D`@a*YIq  
public : F{jxs/~  
J+t51B(a  
template < typename T > O(I^:_eH  
  struct result_1 Xr K29a  
  { ^<!R%"o-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ULt5Zi  
} ; zH~P-MqC  
MJiVFfYW  
template < typename T1, typename T2 > ntH`\ )xi  
  struct result_2 fJr EDj4(  
  { Cdz?+hb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0 8)f  
} ; \H .Cmm^I  
[@9S-$Xa  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ML>M:Ik+  
#; !@Pf  
template < typename T > 32K& IfV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _h<rVcl!wX  
  { BX$<5S@  
  return fn(pk(t)); "9P @bA  
} ^5s7mls  
template < typename T1, typename T2 > lOcFF0'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8?82 p  
  { HK :K~h  
  return fn(pk(t1, t2)); lPR^~&/  
} KS8@A/f  
} ; SY5}Bu#  
(xW+* %  
=u}~\ 'd  
一目了然不是么? +A8q.-N G  
最后实现bind ke2dQ^kc4  
9xbT?$^  
xy:Mb =r  
template < typename Func, typename aPicker > FQ 0&{ulb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QD0x^v8  
  { BlpyE[h T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); JE}VRMNr  
} 5, ,'hAq_  
!@lx|= #  
2个以上参数的bind可以同理实现。 a!bW^?PcK  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 6MM\nIU)/  
BR|0uJ.M  
十一. phoenix ].rKfv:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5 <k)tF%  
w\i]z1  
for_each(v.begin(), v.end(), U3_O}X+  
( iT&4;W=72~  
do_ rSv,;v  
[ *DIY;)K  
  cout << _1 <<   " , " *=oO3c0|b,  
] 4AEw[(t  
.while_( -- _1), 'GezIIaH  
cout << var( " \n " ) atpHv**D<i  
) oF$#7#0`;8  
); 33<{1Y[Q6E  
0p.MH~mx  
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: zwC ,,U  
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 Lp-$Ie  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &ic'!h"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3ux7^au  
^Lb\k|U ,\  
2'=)ese  
template < typename Cond, typename Actor > eV!(a8  
class do_while MH)V=xU|)  
  { H_@6!R2  
Cond cd; DNZ,rL:h  
Actor act; b4wT3  
public : 445JOP  
template < typename T > M-].l3  
  struct result_1 h._eP.W`  
  { \%r0'1f  
  typedef int result_type; d:iJUVpr  
} ; w/ ~\NI  
;+ C$EJw-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} GXm#\)  
>"IG\//I  
template < typename T > ym5@SBqIx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ASov/<D_q  
  { 0p[k7W u  
  do ,sSo\%  
    { w tGS"L  
  act(t); g%= K rO  
  } fsPsP`|  
  while (cd(t)); Q\s+w){f%  
  return   0 ; @_"cMU!  
} nGWy4rY2S  
} ; gdD|'h  
,{G\-(\  
R\ 8[6H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F&uiI;+zJ  
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。 8y5"X"U  
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。 #y:F3$c  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |BM#rfQ  
下面就是产生这个functor的类: rAtCG1Vr  
j]&Qai~}Y  
GU`q^q@Ea  
template < typename Actor > ?i_/f}.K  
class do_while_actor @7"n X  
  { p>pN?53S  
Actor act; ' *XIp:  
public : l?"^2in .  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sg-^ oy*^  
/-!Fr:Ox>  
template < typename Cond > ;39a`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zd2_k 9  
} ; 0kCo0{+n  
c;/vzIJj  
VF11eZ"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :0(^^6Q\  
最后,是那个do_ 7L/LlO/  
3pML+Y|ij  
p=UW ^95  
class do_while_invoker N`7OJ)l  
  { e;~(7/1  
public : c.1gQy$}|  
template < typename Actor > E> pr})^w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z] r9lC  
  { +JG05h%'  
  return do_while_actor < Actor > (act); k@%5P-e}  
} $-]G6r  
} do_; .9Oj+:n  
d , g~.iS~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %pWJ2J@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }R}M>^(R4  
最后来说说怎么处理break和continue 6oQ7u90z*  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 y`$qcEw  
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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