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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =geopktpf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b 6kDkE  
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, kYbqb?  
~quof>  
'q3<R%^Q   
_C`&(?}  
  class filler RT+pB{Y  
  { WP5cC@x  
public : W|X=R?*ZK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J,iS<lV_  
} ; F ru&-T[  
C K#^`w  
<}uhKp>*  
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: ,7HlYPec  
-!o*A>N  
N>pTl$\4  
(G1KMy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8jBrD1  
@:,B /B;  
f.yvKi.Cm  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k^VL{z:EWB  
,> Ya%;h2k  
zR@4Z>6   
pc/x&VY%  
二. 战前分析 \#50; 8VJ  
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。 xG_LEk( zD  
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 [ TX1\*W  
$6[%NQp  
91f{qq=#J{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4{PN9i E  
  /* --------------------------------------------- */ O)N$nBnp  
vector < int *> vp( 10 ); .1{:Q1"S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "A( D}~i  
/* --------------------------------------------- */ PiwMl)E|!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 53X i)  
/* --------------------------------------------- */ #%9t-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9%#u,I  
  /* --------------------------------------------- */ SEKR`2Zz,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LZ=E  
/* --------------------------------------------- */ nYsB^Nr6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /Fr*k5I  
et`1#_o  
v[Mh[CyB  
i'cGB5-j  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]EN+^i1F[  
1._1, _2是什么? "]SA4Ud^  
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。 rF^H\U:w  
2._1 = 1是在做什么? 2v$\mL  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 r+Pfq[z&  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 q1^bH 6*fl  
,kQCCn]  
]D.} /g  
三. 动工 m~I@ q [  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q!10 G  
(X?HuWTm  
!We9T)e  
u Vth&4dh9  
template < typename T > QbJE+m5  
class assignment }j)][{i*x  
  { R+*-i+]Q#7  
T value; R@df~  
public : S4S}go*G[  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8l>7=~Egp  
template < typename T2 > >rhqhmh;W"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ' Ig:-  
} ; o[aP+O Md  
9oj#5Hq  
Leu6kPk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 oA*88c+{f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment A(D>Zh6o@  
01n7ua*XX  
f8?hEa:js  
1Y:JGon  
  class holder ?vBMx _0  
  { r9Vt}]$aG  
public : g#iRkz%l)&  
template < typename T > + Pc2`,pw|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3^Q;On|  
  { Pk3b#$+E  
  return assignment < T > (t); Q<Q?#v7NX  
} 1f+z[ad&^  
} ; 5oe{i/#di  
{zI>"%$u  
 \4j(el  
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: :bq$ {  
*L&|4|BF2  
  static holder _1; r,<p#4(>_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W5uC5C*,l  
bXz*g`=;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <CcSChCg  
而不用手动写一个函数对象。 hRQw]  
$ghlrV;:ct  
en"\2+{Cg  
}U^iVq*  
四. 问题分析 84lT# ^q  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 &s{d r  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 U6F7dT  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3>v-,S+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y&A&d-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '5lwlF  
3V]08  
五. 问题1:一致性 )b~+\xL5J  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| cte Wl/v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 58t_j54  
,`8:@<e  
struct holder E#E&z(G2  
  { ^U6VJ(58P  
  // A6 I^`0/  
  template < typename T > @8Cja.H  
T &   operator ()( const T & r) const 4nXemU=  
  { 'Yaq; mDY  
  return (T & )r; %KPQ|^WE  
} F@KtRUxE  
} ; #h#_xh'  
bt"5.nm  
这样的话assignment也必须相应改动:  Xb~i?T;f  
Elt" tJ  
template < typename Left, typename Right > 9+b){W  
class assignment j|>^wB  
  { #bS}?fj  
Left l; . )E1|U[L  
Right r; a`D`v5G t  
public : OD~yIV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dn&4 84  
template < typename T2 > oT!i}TW?o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1XpqnyL&  
} ; GF36G?iEi  
5,BvT>zFY  
同时,holder的operator=也需要改动: KP`Pzx   
<OrQbrWQa  
template < typename T > h %5keiA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5S ) N&%  
  { U1D;O}z~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wn.UjxX.  
} xS;tmc  
#"-DE-I[  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 FP")$ ,=s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q?bC'147O  
hG}gKs  
return l(rhs) = r; ctPT=i60  
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。 &"=O!t2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s w50lId  
YlXqj\a  
template < typename Tp > `[h&Q0Du6  
class constant_t braI MIQ`  
  { FzF#V=9lP  
  const Tp t; dpT?*qLM  
public : LlD=c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w3;T]R*  
template < typename T > RSx{Gbd4X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !/]z-z2>  
  { +fHqGZ]  
  return t; EgRuB@lw76  
} Rsx?8Y^5  
} ; -,ojZFyRi  
Y}h&dAr  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 39x 4(  
下面就可以修改holder的operator=了 a :CeI  
OX}ZdM!&f  
template < typename T > O' Mma5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @P">4xVX{  
  { M 9 N'Hk=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u63Q<P<  
} As??_=>4  
Z ?ATWCa  
同时也要修改assignment的operator() vvLzUxV  
\Hu?K\SWs  
template < typename T2 > D77$aCt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !>fi3#Fi  
现在代码看起来就很一致了。 (hIe!"s *  
aN';_tGvK  
六. 问题2:链式操作 } : T }N]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 gu1n0N`b  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 !N/?b^y  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0IQ|`C.  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 KcM+ 8W\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Uo JMOw[  
=kw6<!R  
template < typename T > ;I>77gi`]  
struct result_1 Hiih$O+  
  { $gdGII&n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5N907XVu  
} ; GPAz#0p  
ig'4DmNC  
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: JY9hD;`6y  
U\q?tvn'J  
template < typename T > d3p;[;`  
struct   ref D7C%Y^K]>E  
  { zc1~ q  
typedef T & reference; f.RwV+lq  
} ; 787}s`,}  
template < typename T > { /Gm|*e{  
struct   ref < T &>  W|6.gN]  
  { GFZx[*+%%z  
typedef T & reference; bQwiJ`B&  
} ; \V*E:_w*  
wEEFpn_   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zU# OjvNk  
_2eL3xXha.  
template < typename T > _m1WY7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {#l@9r%  
  { $]b&3_O$N8  
  return l(t) = r(t); CM+wkU ?,  
} BgwZZ<B  
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。 pXe]hnY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tmC9p6%  
&uJ7[m19z  
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 S4%MnT6Uy  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: yF1^/y!@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |bmc6G[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 a;0$fRy  
最后的布局是: 9R|B 5.  
                Add .DcuJC=  
              /   \ hF-X8$[  
            Divide   5 v?h8-yed  
            /   \ g%d&>y?1r  
          _1     3 "Oy&6rrr  
似乎一切都解决了?不。 !B&1{  
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。 G/8G`teAZ  
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。 V__n9L /t  
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: |y2cI,&   
!n5s/"'H  
template < typename Right > wq3V&@.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u=6{P(5$j  
Right & rt) const Ox f,2r  
  { h_h6@/1l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0"M0tA#  
} Uf-`g>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 DYCXzFAa  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 2@ f E!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 umc\x"i%  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 0}aw9g  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 +luW=j0V  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 5$f*fMd;  
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: ^ P=CoLFa  
,_yf5 a  
template < class Action > As*59jkB  
class picker : public Action lb`2a3W/  
  { y8\4TjS1  
public : |h%fi-a:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "G!V?~;  
  // all the operator overloaded :#p!&Fi  
} ; tL@m5M%:N2  
N @sVA%L.  
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。 -%)8=  
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: rDWqJ<8  
\) T4NN  
template < typename Right > &:*|KxX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?\Z-3l%M  
  { y-CVyl  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9S[Tan|  
} ;/-#oW@gQ  
`F1 ( v  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;u: }rA)  
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。 g3uI1]QXLg  
z|>f*Z  
template < typename T >   struct picker_maker [8.w2\<?  
  { H"> }y D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c{t(),nAA  
} ; % z:;t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &za~=+  
  { c\pPwG  
typedef picker < T > result; goV[C]|  
} ; 0UT2sM$  
*QpKeI  
下面总的结构就有了: {CR'Z0  
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。 #0j,1NpL  
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。 ,, G6L{&Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 yjP;o`z%  
至此链式操作完美实现。 29=L7  
3#H x^H  
K r&HT,>B  
七. 问题3 {?9s~{Dl  
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。 ! G+/8Q^  
Tfl4MDZb  
template < typename T1, typename T2 > 7)Rx-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GlVD!0  
  { -*EK-j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +}@HtjM  
} VJeN m3WNb  
nP>*0Fq  
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: >K9uwUi|b]  
:#QYwb~  
template < typename T1, typename T2 > bu#}`/\_  
struct result_2 ( U |[C*  
  { NwdA@"YQ|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }9xEA[@;  
} ; J$?*qZ(oO  
X|7Y|0o  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5E/z.5 q  
这个差事就留给了holder自己。 /IC7q?avQN  
    l&4TfzkY  
&@xixbg  
template < int Order > U/oncC5  
class holder; 4yH=dl4=44  
template <> |mfQmFF  
class holder < 1 > [EJ[Gg0m  
  { Kj_hCSvf3e  
public : v&B*InR?+  
template < typename T > /0mbG!Ac  
  struct result_1 )vK %LmP  
  { B&`hvR  
  typedef T & result; PQRh5km  
} ; G8lR_gD"!  
template < typename T1, typename T2 > ~Cj55S+  
  struct result_2 [2!K 6  
  { 2 c <Qh=  
  typedef T1 & result; %jY /jp=R  
} ; v 6?{g  
template < typename T > !z;a>[T'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gC#PqK~  
  { xh\{ dUPA  
  return (T & )r; "S43:VH  
} KFd"JtPg  
template < typename T1, typename T2 > d\dt}&S 5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Eq9TJt'3y  
  { 5eO`u8M  
  return (T1 & )r1; bO: Ei  
} 78\:{i->ta  
} ; (@dh"=Lt\  
Qcz7IA  
template <> _{o=I?+]  
class holder < 2 > N(@'L43$V  
  { Dm6}$v'0  
public : yk9|H)-z  
template < typename T > .Mw'P\GtM  
  struct result_1 b$nXljV4?  
  { OCF\*Sx  
  typedef T & result; j3rBEQ,R  
} ; o)7gKWjujP  
template < typename T1, typename T2 > O edL?4  
  struct result_2 tH<v1LEZN  
  { ZgLO[Bj  
  typedef T2 & result; E {d Mdz  
} ; oQ 5g0(J~  
template < typename T > s&p*.I]@>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Xz0jjO,  
  { =/" Of  
  return (T & )r; lkV% k1w  
} y5.Z<Y  
template < typename T1, typename T2 > G|yX9C]R   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Mu18s}  
  { 3mgFouX2x,  
  return (T2 & )r2; "';'*x  
} zqqpBwk#  
} ; j[yGfDb  
A8hj"V47  
r:y *l4  
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> >。 h%(dT/jPL)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {>G\3|^D  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s@f4f__(]  
l0g#&V--  
return l(i, j) = r(i, j); Z bxd,|<|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -Xkdu?6Eh  
28-6(oG  
  return ( int & )i; *~fZ9EkD  
  return ( int & )j; Y2j>lf?8  
最后执行i = j; <oPo?r|oM|  
可见,参数被正确的选择了。 O: sjf?z  
K GkzE  
'bkecC  
{SW104nb&#  
Lm9y!>1"O  
八. 中期总结 0X-u'=Bs  
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: er^z:1'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fSl+;|K n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >\8Bu#&s4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tuK"}HepB  
=R!=uml(  
+M (\R?@gr  
-c%GlpZw  
f!*b8ND^R  
5SK{^hw  
九. 简化 M'W@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。 Q$W0>bUP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U n2xZ[4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: JTpKF_Za<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TvAA  
  +-*/&|^等 O$Wt\Y <q  
2. 返回引用。 G!oq ;<  
  =,各种复合赋值等 YU[93@mCh  
3. 返回固定类型。 8[ 1D4d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c}Y(Myd  
4. 原样返回。 UMo=bs  
  operator, &6PZX0M  
5. 返回解引用的类型。 N6$pOQ  
  operator*(单目) oGly|L>  
6. 返回地址。 ,y3o ,gl  
  operator&(单目) 57)S"  
7. 下表访问返回类型。 WO)rJr!C  
  operator[] 6t TLyI$+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r`i<XGPJ%  
  operator<<和operator>> ]}8<h5h)  
s9~W( Wi  
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。 J+[&:]=P  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b'O>&V`  
\)DP(wC  
template < typename Left > f$iv+7<B^  
struct value_return FsY}mql  
  { vX)JJ|g  
template < typename T > 4/S 4bk*8  
  struct result_1 7h<Q{X<A  
  { 6~0S%Hz   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y1H8+a5@  
} ; 5l2Ph4(  
,!|/|4vh  
template < typename T1, typename T2 > gT'c`3Gkz  
  struct result_2 f3|ttUX  
  { RhnSQe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -$?xR](f  
} ; wS <d8gw  
} ; Eg5|XV  
 ]P(:z  
3) zanoYHi  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^u:7U4  
A0cC)bd&  
下面我们来剥离functor中的operator() ._~_OVU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (X,Ua+{  
za1MSR  
return l(t) op r(t) *|Q'?ty(x  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) p8oOm>B96n  
return op l(t) x$J1%K*  
return op l(t1, t2) 2+TCFpv  
return l(t) op IBcCbNs!  
return l(t1, t2) op ~{0:`)2FQ  
return l(t)[r(t)] a:Y6yg%1>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \kvd;T#t6  
rm;'/l8Y-E  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 7qA0bUee5  
单目: return f(l(t), r(t)); cTHSPr?<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); xpx=t71Hq  
双目: return f(l(t)); dZIAotHN:  
return f(l(t1, t2)); H`njKKdR  
下面就是f的实现,以operator/为例 7UejK r  
m(s(2wq"f  
struct meta_divide G`8gI)$u  
  { 36*"oD=@  
template < typename T1, typename T2 > 8t!(!<iF0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #gMMh B=  
  { #Bg88!-4  
  return t1 / t2; &v Lz{  
} ,icgne1j  
} ; mFjX  
,fpu@@2  
这个工作可以让宏来做: ,@tkL!"9q  
5:Pp62  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <h4"^9hL  
template < typename T1, typename T2 > \ $]%;u: Sa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /WRS6n  
以后可以直接用 8s/gjEwA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r )ZUeHt}w  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 }Xr-xh \v  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `$ZX]6G  
Y|_ #yb  
MGfDxHg]  
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 @HxEp;*NH"  
P(_D%0xKm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &dh%sFy  
class unary_op : public Rettype n`2 d   
  { 81eDN6 M\  
    Left l; 7"2L|fG  
public : 8B JxD<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} J_C<Erx[O  
.9 mwRYgD  
template < typename T > C<?}?hhb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KoRJ'WW^  
      { o%i^t4J$e  
      return FuncType::execute(l(t)); PBbJfm  
    } yQ}$G ,x  
l)[\TD  
    template < typename T1, typename T2 > Bq.@CxK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T1m"1Q  
      { QM2Y?."#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;n%SjQ'%  
    } 8i!AJF9IQ}  
} ; nBI?~hkP3  
u=z$**M^  
= I,O+^  
同样还可以申明一个binary_op VLC<ju!  
B]L5K~d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U&yXs'3a&  
class binary_op : public Rettype >G$8\&]j  
  { Bw;sg;  
    Left l; -=iGl5P?  
Right r; n1m[7s.[&  
public : FB9PIsFS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /vll*}}  
z6ISJb  
template < typename T > DZ92;m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &)JQ6J_|\  
      { =.(yOUI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _ui03veA1  
    } 5XySF #  
`E+)e?z  
    template < typename T1, typename T2 > Ig}G"GR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lT#&\JQ  
      { k"\%x =#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T$T:~8tK3  
    } Aayh'xQ  
} ; |t+M/C0y/  
g6{.C7m  
. <`i!Ls  
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 ig<Eyr  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [zl@7X1{_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _8P"/( `Rw  
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。 ) DXN|<A  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _x&;Fa%  
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。。。 gD10C,{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {a^A-Xh[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) 0B fqEAl  
下面是修改过的unary_op Zu`; S#Y  
I=o[\?u*_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > hr_ 5D  
class unary_op aDmyr_f$  
  { 'kb5pl~U  
Left l;  UhN16|x  
  ,@kD9n5#  
public : 1^XuH('  
' N^\9X0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d~F`q7F'?]  
^`~M f  
template < typename T > _;(`u!@/{  
  struct result_1 rqW[B/a{  
  { Ls{z5*<FM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1+6:K._C(m  
} ; JTK>[|c9oE  
*p:`F:  
template < typename T1, typename T2 > .Uq?SmK  
  struct result_2 b~X^vXIv%%  
  { wmKM:`&[5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @ODwO;_R5  
} ; E .^5N~.  
f2Zi.?``H  
template < typename T1, typename T2 > 28FC@&'H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DP\s-JpI[  
  { ?T=] ?[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !+T\}1f7d  
} OLh`R]Sd  
x{{QS$6v  
template < typename T > !$Aijd s5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]T|9>o!  
  { Xou1X$$z  
  return OpClass::execute(lt(t)); )OQhtxK  
} WeDeD\zy  
maAZI-H{  
} ; L1=3_fO  
L08>9tf`  
Y$xO&\&)  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug jy@vz,/:%5  
好啦,现在才真正完美了。 u>c\J|K_V  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9rXbv4{  
w}+#w8hu  
template < typename Right > x{4Rm,Dxn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const GslUN% UJr  
  { NbOeF7cq+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j1 _ E^  
} j,%@%upM  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 xw_VK1  
h4rIt3`  
n][/c_]q  
3ThBy'  
06DT2  
十. bind S<}2y9F  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ].F7. zi  
先来分析一下一段例子 @_"B0$,-i  
1=BDqSZ@9  
Vp8t8X1`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }s)MDq9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 OS8 ^mC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 I)#=#eI* :  
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。 iEx.BQ+  
我们来写个简单的。 &:}e`u@5|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: L9tjH C]  
对于函数对象类的版本: L%](C  
kwxb~~S}h(  
template < typename Func > dxqVZksg(9  
struct functor_trait @X`~r8&  
  { N]n]7(e+0C  
typedef typename Func::result_type result_type; i9Fg  
} ; Q'-V\G)11  
对于无参数函数的版本: VBc[(8o  
eduaG,+k7p  
template < typename Ret > O7@CAr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Eu/~4:XN  
  { 6k6M&a  
typedef Ret result_type; / hUuQDJ  
} ; &qw7BuF  
对于单参数函数的版本: ' JHCf  
5 o:VixZf  
template < typename Ret, typename V1 > C${{&$&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *r!f! eA:  
  { { 3``To$  
typedef Ret result_type; m87,N~DP  
} ; k=w;jX&;`  
对于双参数函数的版本: mk>L:+  
TU ]Ed*'&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6#~"~WfPQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o`?0D)/O  
  { 6OYXcPW'  
typedef Ret result_type; \s<7!NAE4  
} ; :}d`$2Dz  
等等。。。 <S~_|Y*v  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^NJ]~h{n$  
Zgp]s+%E  
template < typename Func > [6x-c;H_4  
struct func_return =H*}{'#  
  { shW$V93<  
template < typename T > U3r[ysf  
  struct result_1 ( Lj{V}^  
  { +|.}oL^}G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !_GY\@}  
} ; 4)D#kP  
mhnjY K9  
template < typename T1, typename T2 > PfX{n5yBW8  
  struct result_2 hW*2Le!I  
  { DO<eBq\O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `abQlBb*  
} ; j]7|5mC78  
} ; [vki^M5i|Z  
?]%JQ]Gf*  
:T~Aa(%(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /UeLf $%ZW  
`x:znp}'  
template < typename Func, typename aPicker > qh Ezv~  
class binder_1 A^7!:^%K  
  { VlKy6PSIg  
Func fn; ||v=in   
aPicker pk; 8f>=.O*)  
public : }qfr&Ffh@  
8Ml&lfn_8  
template < typename T > A.7:.5Cx'  
  struct result_1 Dd|}LV  
  { g-'y_'%0G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zx^]3}  
} ; h}xUZ:  
#1R_* Uh  
template < typename T1, typename T2 > 0 eZfHW&  
  struct result_2 H"(:6 `  
  { MhC74G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1?)iCe  
} ; xw: v|(  
.d`+#1Ot(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T=cSTS!P;q  
Rf@D]+v  
template < typename T > $,08y   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GZT}aMMSJ  
  { }C>Q  
  return fn(pk(t)); 1"46O Cu{  
} 9dA(f~  
template < typename T1, typename T2 > A9PXu\%y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q0WW^jwQ  
  { )gdv!  
  return fn(pk(t1, t2)); || ?B1  
} Ab7hW(/  
} ; / uI/8>p(  
oR}ir  
ulFU(%&  
一目了然不是么? o;Ijv\Em  
最后实现bind 4W8rb'B!Ay  
|Hn[XRsf  
IV^LYu  
template < typename Func, typename aPicker > dsDoPo0!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q3Umqvl)oe  
  { BOJ h-(>I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~WuElns  
} "@B! 5s0  
Wm:3_C +j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Pb?H cg  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 mm$D1=h{|  
>`*iM  
十一. phoenix [i[G" %Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pH#&B_S6z=  
hM E|=\  
for_each(v.begin(), v.end(), :b>Z|7g?  
( n? "ti  
do_ .G+}Kn9!  
[ ~l!(I-'?g  
  cout << _1 <<   " , " o^RdVSkU;  
] n ! qm  
.while_( -- _1), $N;!. 5lX3  
cout << var( " \n " ) Lhl) pP17  
) a#H=dIj  
); Ary$,3X2  
nR/; uTTz  
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: %9M; MK  
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 D{o1G?A  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 yP0P-8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )|LX_kyW  
f[7'kv5S  
M)Rp+uQ  
template < typename Cond, typename Actor > bI[!y#_z4  
class do_while hx4!P(o1  
  { /6{`6(p  
Cond cd; 3FUZTX]Q1  
Actor act; UEo,:zeN[  
public : {EJVZG:&  
template < typename T > 5K'EuI)  
  struct result_1 |U nTd$m  
  { qIjC-#a=m  
  typedef int result_type; e"r'z n  
} ; N(vbo  
>&^w\"'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2DQ'h}BI  
(m;P,*  
template < typename T > !qrF=a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4NR,"l)  
  { dMGu9k~u  
  do 3\=8tg p  
    { HKOJkbVZ2^  
  act(t); u MzefRN  
  } nWFp$tJ/R  
  while (cd(t)); mMN oR]  
  return   0 ; lNsPwyCoj  
} I-/PzL<W P  
} ; y=h2_jt  
vCH>Fj"7  
^e@c Ozt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6}iIK,Om  
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。 }/c.>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。 P05_\ t  
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。 sbK 0OA  
下面就是产生这个functor的类: ccD+o$7LT  
s+zb[3}  
7]e]Y>wZap  
template < typename Actor > 6/4OFvL1  
class do_while_actor a]X6)6  
  { eBU\&z[  
Actor act; .6O>P2m]a_  
public : Va=0R   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} AN: ,t(w  
f~Kln^  
template < typename Cond > @Jvw"=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q<c).4  
} ; [&NF0c[i  
KD,b.s  
:@: R4Ac  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =m}{g/Bk  
最后,是那个do_ 2gt08\  
U^pe/11)H  
1MB  
class do_while_invoker PtgUo,P  
  { Ce5 }+A}  
public : gFDP:I/`  
template < typename Actor > u85y;AE,(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A1Q]KS@  
  { 9HTb  
  return do_while_actor < Actor > (act); 00;=6q]TA  
} uU5:,Wy+dg  
} do_; {g/\5Z\b  
`dL9sfj>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E/U1g4S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t:=Ui/!q  
最后来说说怎么处理break和continue Mqc[IAcd]  
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。 9!9 Gpi  
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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