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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'YR5i^:t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SNU bY6  
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, =| !~0O  
Cv~hU%1T  
cA%U  
PbPP1G')  
  class filler 4sj%:  
  { M([H\^\:  
public : Qyjuzfmz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z= p  
} ; Tqa4~|6  
]'h)7  
`fkri 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: v,+l xY  
b(q&}60  
B%@!\ D#  
erP>P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); iFCH$!  
3K!0 4\  
++!E9GU{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _~nex,;r  
i 9tJHeSm  
Zax]i,Bx  
g$"eI/o  
二. 战前分析 ?+O|mX}`-  
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。 CDYx/yO  
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 gwaC?tf[  
_*$B|%k   
+Jka:]MW!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \ui^ d  
  /* --------------------------------------------- */ m90R8  V  
vector < int *> vp( 10 ); 8Qz7uPq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c;rp@_ULG?  
/* --------------------------------------------- */ OEE{JVeI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x\hn;i<  
/* --------------------------------------------- */ 0^&R7Rv c  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /Tf*d>Yh;  
  /* --------------------------------------------- */ ~R@m!'I k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n{Qh8"  
/* --------------------------------------------- */ wwcwYPeg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i5<Va@ru!s  
v~2XGm  
c^Gwri4  
31sgf5 s  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3:8nwt  
1._1, _2是什么? Fl+tbF  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 a H|OA\<  
2._1 = 1是在做什么? txfwLqx  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Q xF8=p  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 @oqi@&L'C  
Xf_tj:eO~  
0"<;You  
三. 动工 ;Q>3N(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <,X+`m&  
T3t~=b>&L  
S7NnC4)=-f  
V0'p1J tD  
template < typename T > H=o-ScA  
class assignment KYRm Ui#  
  { &iND&>?  
T value; 0o=6A<#x  
public : }M9DqZ;I  
assignment( const T & v) : value(v) {} :Y J7J4  
template < typename T2 > %AEK[W+0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 'q};L6  
} ; t1:S!@  
zsMw5C  
jRdhLs,M9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ngkeJ)M0$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;+ C o!L  
SCh7O}  
yrE,,N%I  
V:(w\'wm  
  class holder 'e<HPNi)  
  { L=$?q/=-  
public : 8MeO U  
template < typename T > L VU)W^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const PQ&Q71  
  { pRiH,:\  
  return assignment < T > (t); zhA',p@K?_  
} tJ h3$K\  
} ; iFwyh`Bcg  
+J o 3rX'`  
|>IUtUg\  
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: '?`@7Eol  
Gdf1+mi  
  static holder _1; \C+*loLs  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [V2omSZo  
0279g   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HeT6Dv  
而不用手动写一个函数对象。 yBPt%EF  
%0+h  
#Cg}!38  
wuBlFUSg  
四. 问题分析 ?ae[dif  
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。 daA47`+d  
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。 B@"SOX  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 TbKP8zw{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 JVUZ}#O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l50|` 6t  
_C< 6349w  
五. 问题1:一致性 IFd )OZ5  
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?|  !fQJL   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 PwFQ#Z  
;NiArcAS!  
struct holder )(:+q(m  
  { 3d,-3U  
  // 05l0B5'p  
  template < typename T > [K/O5_  
T &   operator ()( const T & r) const E3 ~,+68U  
  { [+g(  
  return (T & )r; ZdE>C   
} <ICZ"F`S  
} ; |eH wp  
2Ueq6IuQ  
这样的话assignment也必须相应改动: d] b~)!VW  
^l Hb&\X  
template < typename Left, typename Right > Q!4i_)rM  
class assignment p{iG{  
  { {l&Ltruhz  
Left l; :V&N\>Wo  
Right r; Zi 2o  
public : 5x*5|8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q0pC4WJ`  
template < typename T2 > ]]el|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0lX)Cl  
} ; %v5)s(Yu  
L8K0^~Mk  
同时,holder的operator=也需要改动: >Y7r \  
H7{Q@D8  
template < typename T > Ze-MAt  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^y:FjQC:  
  { +68+PhHF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7m@ )Lv  
} q>^hoW2$C  
1*Sr5N[=  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 `@h:_d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (7IqY1W  
c]6V"Bo}A  
return l(rhs) = r; 7SBM^r}  
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。 Nc{]zWL9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HbNYP/MN3  
Y.q>EUSH  
template < typename Tp > i\(\MzW*'  
class constant_t vT?Q^PTO  
  { CV s8s  
  const Tp t; /@Ez" ?V2  
public : #:$O=@@?M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yc*<:(p  
template < typename T > |</"N-#S  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const CE{z-_{ ^  
  { Q4X7Iu:  
  return t; g]za"U|g  
} 9ftN8Svw  
} ; \ZS\i4  
CoJ55TAW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 QjLji +L  
下面就可以修改holder的operator=了 4GVNw!V  
-PM)EGSk{  
template < typename T > ]pWP?Ws  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const eK9TAW  
  { )!cI|tovs  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Yb}w;F8(  
} Gfv(w=rr?  
` K w7"  
同时也要修改assignment的operator() `|]e6Pb  
.!i0_Rv5x  
template < typename T2 > M`~!u/D7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @44P4?;  
现在代码看起来就很一致了。 _F izgs  
&s:=qQa1  
六. 问题2:链式操作 =O,JAR"ug  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W}h|K:-S  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 !h>D;k6 e  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0qv$:w)g+v  
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。 J='W+=N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]ZTcOf  
u?kD)5Nk  
template < typename T > Noh?^@T`Ov  
struct result_1 &3Tx@XhO  
  { J3G7zu8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |) Pi6Y  
} ; o 7G> y#Y  
[?KJ9~+0  
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: oEu>}JD  
Zn&k[?;Al  
template < typename T > bD<qNqX$  
struct   ref PKA }zZ  
  { u g\w\b  
typedef T & reference; F}U5d^!2  
} ; /s c.C  
template < typename T > cXN _*%  
struct   ref < T &> -#?<05/C>  
  { Z)&D`RCf  
typedef T & reference; ?z/Vgk+9|  
} ; ,+._;[k  
ni6r{eSQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \cQ .|S  
g{>^`JtP  
template < typename T > gLQ #4H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ftv8@l  
  { +;q.Y?  
  return l(t) = r(t); 5| w&dM  
} Bux'hc  
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。 * OsU Y=;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 E=u/tpj  
7zDiHac  
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 f: xWu-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?_q+&)4-o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 w#(RW7":F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <L2emL_'  
最后的布局是: z^W$%G  
                Add !e3YnlE  
              /   \ a<m-V&4x  
            Divide   5 lKKERO5+  
            /   \ [VSU"AJY  
          _1     3 ~rv})4h  
似乎一切都解决了?不。 7Kf}O6nE  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 &~-~5B|3"  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Q$ZHv_VLx  
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: rt4Z;  
q\$6F)ha3  
template < typename Right > wJG$c-(\0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,EEPh>cXc  
Right & rt) const x &=9P e(  
  { N.j "S'(i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2 x 4=  
} Tby,J B^U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D>sYPrf  
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。 $Ui&D I  
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。 ohQAA h  
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。 l@~LV}BI  
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。 {CUk1+  
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? Xl%0/ o  
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: GsV4ZZ  
Z1,gtl ?  
template < class Action > >SCGK_Cr2  
class picker : public Action HJhH-\{@  
  { c-CYdi@  
public : sR_xe}-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uS5o?fg\e  
  // all the operator overloaded 3071:W  
} ; smU4jh9S  
RiFw?Q+  
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。 ]tt} #  
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: &%F@O<:  
Y=B3q8l5  
template < typename Right > O`W%Tr  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H\G{3.T.9  
  { uV]ULm#,i  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Yx)o:#2  
} $3P`DJo  
>Da~Q WW|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]/dVRkZeAE  
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。 XZph%j0o  
8^yJqAXK  
template < typename T >   struct picker_maker $Ua56Y  
  { e~\QE0Oe:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F@vbSFv)/  
} ; $H2GbZ-I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > eaZQ2  
  { ps1@d[n  
typedef picker < T > result; _p}xZD\?,  
} ; ')#,X^   
bXdY\&fE  
下面总的结构就有了: *HlDS22  
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。 Fb_S&!  
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"l{?;~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R}{GwbF_\  
至此链式操作完美实现。 $@uU@fLB  
^ eh /HnJs  
v5$s#f<   
七. 问题3 TSto9 $}*  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Z9 w:&oa@  
aG27%(@  
template < typename T1, typename T2 > V2 `> ]/|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R]L2(' B  
  { =_-C%<4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ycpE=fso'  
} G$=-,6kZO  
@$U e$  
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: vr IV%l=  
kC$I2[t!  
template < typename T1, typename T2 > (B#(Z=  
struct result_2 km 5E)_]  
  { u{C)qb5Pu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1f//wk|  
} ; 4rp6 C/i  
!nw [  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? -!dQ)UEP  
这个差事就留给了holder自己。 d"&3Q_2CD  
    ^gg!Me  
X47!E |*  
template < int Order > (!</%^ZI  
class holder; 3M N  
template <> DY3:#X`4  
class holder < 1 > 04JT@s"o  
  { >oY^Gx  
public : 0XIxwc0Iw  
template < typename T > W~dE  
  struct result_1 O E|+R4M  
  { =K'L|QKF  
  typedef T & result; Z_itu73I  
} ; ScJu_A f  
template < typename T1, typename T2 > z,+m[x=/N  
  struct result_2 +by|  
  { h48 bb.p2  
  typedef T1 & result; a4by^   
} ; ^5x4q  
template < typename T > zoXuFg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sU%" azc  
  { 'j#a%j@{  
  return (T & )r;  -$R5  
} ^[TOZXL`:  
template < typename T1, typename T2 > vKkf2 7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eT\p-4b  
  { uI9lK  
  return (T1 & )r1; p JX, n  
} 7'UWRRsxUF  
} ; 9|a)sb7/  
*1v_6<;2i<  
template <> Tw}z7U"  
class holder < 2 > (WMLNv  
  { +/_!P;I  
public : h@Dw'w  
template < typename T > n|Ma&qs  
  struct result_1 b,vL8*  
  { I,9~*^$  
  typedef T & result; VY{,x;O`  
} ; 4ioN A/E  
template < typename T1, typename T2 > ,s8&#1rJ-  
  struct result_2 w6v1 q:20  
  { `#<eA*^g5  
  typedef T2 & result; gyg|Tno  
} ;  qKx59  
template < typename T > W7]mfy^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x"!#_0TT}  
  { `7$Oh{67  
  return (T & )r; b@F_7P%  
} ]Y$&78u8t  
template < typename T1, typename T2 > rZ 6@b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r 3?5'S`  
  { >:fJhF@  
  return (T2 & )r2; `F@f?*s:  
} GdL4|xv  
} ; $q.p$JQ:  
"SDsISWd  
Z#[>N,P  
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> >。 8Q)y%7 {6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #C'o'%!(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e4?<GT   
r)(i{:@r`  
return l(i, j) = r(i, j); ( / G)"]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8UlB~fVg  
R|6RI}  
  return ( int & )i; *%z<P~}  
  return ( int & )j; b^@`uDb6  
最后执行i = j; !~Ax  
可见,参数被正确的选择了。 0  %C!`7  
%y!   
GR_p1 C\  
oR4fK td  
\>w@=bq26  
八. 中期总结 z[_R"+   
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: Y!Usce  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %kaTQ"PB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3T Yo  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <x.]OZgO  
$#g#[ /  
w;z@py  
0W!V V=j<}  
c4FOfH|  
' |h./.K  
九. 简化 6C@0[Q\ER  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +5N^TnBtBL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v3iDh8.__  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: kG_&-b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )< X=z  
  +-*/&|^等 9RbGa Y&  
2. 返回引用。 7 UB8N vo  
  =,各种复合赋值等 mmh nw (/  
3. 返回固定类型。 *m `KU+o-u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,.1&Ff)S  
4. 原样返回。 LRfFn^FPM  
  operator, )x9nED{  
5. 返回解引用的类型。 '_Hb}'sFI  
  operator*(单目) ?eY chVq  
6. 返回地址。 Q_UCF'f;}  
  operator&(单目) +dPE!:  
7. 下表访问返回类型。 3P=Eb!qtdD  
  operator[] =1uj1.h  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 XACEt~y  
  operator<<和operator>> g&5pfrC [  
AVdd?Ew  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 3P<Zzt%eT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3XYIbXnk  
J$eZLj  
template < typename Left > v/4X[6(  
struct value_return ;]8p:ME  
  { } SWA|x  
template < typename T > ~Krg8s!F&  
  struct result_1  9\W5   
  { [1[[$ Dr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !W6    
} ; RvgAI`T7$  
ttJ:[ R'  
template < typename T1, typename T2 > gE]a*TOZk  
  struct result_2 #L)4 |  
  { B'[3kJ'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?\/dfK:!  
} ; [W7\c;Do  
} ; !x!L&p  
rg]A_(3Bb  
^ZViQ$a"h;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait XDv7#Tv_wv  
cJp1 <R  
下面我们来剥离functor中的operator() UmHJ/DI@  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  q;He:vX  
<:_]Yl  
return l(t) op r(t) bI6V &Dd  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |^&2zyUj/  
return op l(t) SBB bniK-  
return op l(t1, t2) B?zS_Ue  
return l(t) op 5eZg+ O  
return l(t1, t2) op Z+pvdu  
return l(t)[r(t)] t$kf'An}/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D;;o  
=;-ju@d  
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: <45dy5!Tz  
单目: return f(l(t), r(t)); <` VJU2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d)J] Y=j  
双目: return f(l(t)); sMe~C>RD  
return f(l(t1, t2)); "8Wc\YDh  
下面就是f的实现,以operator/为例 _ZE$\5>-  
0kr& c;~  
struct meta_divide sp]y!zb"5  
  { 0 6v5/Xf  
template < typename T1, typename T2 > n<(5B|~y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,EJ [I^  
  { 6W#F Ss~  
  return t1 / t2; #(wz l  
} )-Sl/ G  
} ; wP *a>a  
~}9H<K3V  
这个工作可以让宏来做: l\l]9Z6%  
#mFAl|O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j*lWi0Z-  
template < typename T1, typename T2 > \ ofhZ@3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L\'qAfRZ  
以后可以直接用 w5JC2   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )k<~}wvQ0  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 {*P7)  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) YyBq+6nq5  
f#-T%jqnK  
.`8,$"`4)  
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 2o7C2)YT$  
HC, 0" W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lkJ#$Ik&  
class unary_op : public Rettype rVW'KN  
  { Am^O{`r41  
    Left l; s 17gi,"X  
public : _=$!T;}lE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xB]v  
RloPP  
template < typename T > ;,hoX6D$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &WV 9%fI  
      { 'cc4Y~0s  
      return FuncType::execute(l(t)); ?'_7#0R_0  
    } _BA_lkN+D  
"TNUw&ih  
    template < typename T1, typename T2 > o5A_j?t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2gI_*fG1  
      { DG FvRB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rKO*A7vE  
    } 8$olP:d  
} ; ~ab_+%  
="e um7  
M!i5StGC  
同样还可以申明一个binary_op  b- /x  
$ T_EsnN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  h\ek2K  
class binary_op : public Rettype ;5_S  
  { 0'oT {iN  
    Left l; \r9%;?f  
Right r; b:&$x (|  
public : .T X& X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #al^Uqd  
!/Ps}.)A`  
template < typename T > F<WX\q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i(kK!7W35  
      { p~co!d.q/}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xT8"+}  
    } rq?x]`u   
.ai9PsZ?V  
    template < typename T1, typename T2 > Mdh"G @$n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]vFmY  
      { B+ sqEj-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .AW*7Pp`f  
    } Z.(x|Q9  
} ; O{R5<"g  
kl9z;(6p  
DNe^_v)]|  
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 cyE2=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xxn&{\ ?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) YTh4&wm  
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。 #4u; `j"4=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yBiwYk6  
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。。。 d(Ou\7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ".ZiR7Z:$Y  
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) F# wa)XH  
下面是修改过的unary_op 'b,D;'v  
Shd,{Z)-Tg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <`qo*__1  
class unary_op 9U*vnLB  
  { M(jH"u&f  
Left l; t_Wn<)XA  
  WG{/I/bJ_  
public : G9q0E|  
-9"Ls?Cu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n9Yk;D2  
I,;)pWX=@  
template < typename T > LsV"h<  
  struct result_1 ')V5hKb^  
  { w%\;|y4+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =x}/q4}L  
} ; tPHiz%  
8=9sIK2  
template < typename T1, typename T2 > )^+$5OR\c  
  struct result_2 y;jyfc$ `  
  { \tqAv'jA|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BoqW;SG$9  
} ; H5{J2M,f  
oH0\6:S  
template < typename T1, typename T2 > ~^*tIIOX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zZHsS$/  
  { ;}qCIyuO]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); G#Ow>NJ  
} yw0uF  
(I5ra_FVs  
template < typename T > #p >PNW-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (XH)1 -Z!  
  { .y!Hw{cq  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6>Y}2fT}o3  
} =`U[{3A_  
 lzuZv$K  
} ; "$&F]0  
S}/CzQ  
N_0O"" d  
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 ')+EW" e  
好啦,现在才真正完美了。 lI 8"o>-~  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~gc)Ww0(Q  
QQ9Q[c  
template < typename Right > r4sR5p]|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V4H+m,R  
  { b/EvcN8 }  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f2=s{0SX0  
} WA/\x  
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。 N?XN$hwdZ  
n7G$gLX  
N%a[Y  
-1R~3j1_  
~"N]%Cu  
十. bind ZttL*KK  
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。 9(_/jU4mc  
先来分析一下一段例子 ]~P?  
b} *cw2  
'e)t+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?9mY #_Of  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $I9zJ"*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 NXx}KF c  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 vcmS]$}  
我们来写个简单的。 ]k8XLgJ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r\] WDX!`  
对于函数对象类的版本: BK{8\/dg  
P7o6B,9  
template < typename Func > TuU.yvkU  
struct functor_trait s|%</fMt9  
  { Dt ?Fs  
typedef typename Func::result_type result_type; qfu;X-$4  
} ; o8,K1ic5#  
对于无参数函数的版本: c2C8}XJ|O  
)Mok$  
template < typename Ret > iT%UfN/q=I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^vPa{+N  
  { -[F^~Gv|;  
typedef Ret result_type; &jJgAZ!  
} ; Oe273Y^e  
对于单参数函数的版本: NF.SGga  
^Ni)gm{?k  
template < typename Ret, typename V1 > Gc'H F"w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ji2#O.  
  { [B4?Z-K%  
typedef Ret result_type; I/tzo(r  
} ; !xvPG  
对于双参数函数的版本: exhF5,AW|K  
DW-LkgfA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  84{<]y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \!PC:+u J  
  { Wp'\NFe 8  
typedef Ret result_type; uC3$iY:_e  
} ; xv2;h4{<  
等等。。。 :J"e{|g',  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy BZj[C=#x  
QV't+)uUVo  
template < typename Func > gk&?h7P"<  
struct func_return \yxr@z1_b  
  { YZk&'w  
template < typename T > eAqQ~)8^  
  struct result_1 ka'MF;!rc  
  { Rl(b tr1w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %*uqtw8  
} ; ]}B&-Yp  
V_~wWuZ-  
template < typename T1, typename T2 > wOsr#t7  
  struct result_2 o{ (v  
  { |QY+vO7fxj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (=X16}n:>  
} ; F ^\v`l,  
} ; yT>T Vq/e  
n`hSn41A  
F-X>| oK>z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7#&s G  
)uaB^L1  
template < typename Func, typename aPicker > pQ>V]M  
class binder_1 X6;aF ;"5  
  { ]* Hz'  
Func fn; C]`Y PM5  
aPicker pk; g(`6cY[}  
public : u+V;r)J{  
.UDZW*  
template < typename T > MVCCh+,GI  
  struct result_1 x4. #_o&  
  { 9O)>>1}*S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Uag1vW,c  
} ; J@5 OZFMZ  
AE$)RhY`  
template < typename T1, typename T2 > jlB3BwG{w  
  struct result_2 F,W(H@ ~x  
  { {Xp.}c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p-}:7CXP  
} ; N+tS:$V  
RS1oPY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3_-#  
9+/|sU\.%  
template < typename T > U".-C`4v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w5;EnI  
  { ooAZ,l=8  
  return fn(pk(t)); UvI!e4_  
} 3l^pY18H'  
template < typename T1, typename T2 > w7C=R8^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C+k>Ajr  
  { Bb o*  
  return fn(pk(t1, t2)); N3?d?+A$  
} . FruI#99  
} ; 0jmlsC>  
IF}r%%'Y$  
XVfQscZe  
一目了然不是么? l\5 NuCgRY  
最后实现bind &td#m"wI  
n&fV3[m`2  
Xx^c?6YM  
template < typename Func, typename aPicker > +R_U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4Y2>w  
  { 87Kx7CKF"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GyCpGP|AZ  
} ,Tx8^|b#F  
9Dl \SF[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 GZ={G2@=I  
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。 6PH*]#PfoD  
nAzr!$qbNv  
十一. phoenix X]!@xlwF\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `+uXL9mo  
|`nVr>QF&  
for_each(v.begin(), v.end(), q~3&f  
( /p>[$`Aq  
do_ ^wlep1D  
[ 1<83MO;  
  cout << _1 <<   " , " F\I^d]#,[  
] !xI![N^  
.while_( -- _1), 3Z0\I\E  
cout << var( " \n " ) )N<!3yOz  
) ?<;<#JN  
); hs4r5[  
}>w4!  
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: ^Ram8fW  
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 YO,ldsSz|r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 NSq=_8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: A=K1T]o  
3[0:,^a  
0=B5 =qyw  
template < typename Cond, typename Actor > Fn,|J[sC  
class do_while 5*$Zfuf  
  { BXY'%8q _a  
Cond cd; bed+Ur&  
Actor act; YC'~8\x3z  
public : qE}YVKV*  
template < typename T > %a `dO EO  
  struct result_1 "puz-W'n  
  { 4(82dmKO  
  typedef int result_type; w C"%b#(}  
} ; }^7V^W  
/5Loj&!=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5ov%(QI  
G.8b\E~  
template < typename T > sLIP |i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L:-lqag!  
  { Vm.@qO*=  
  do ?C35   
    { T"U t).  
  act(t); 'Aj>+H<B  
  } MVZ>:G9:  
  while (cd(t)); +ctv]'P_  
  return   0 ; <>s\tJ  
} Q%^bA,$&D  
} ; .Er/t"Qs;  
,~(}lvqVH  
u7WM6X  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gH3kX<e  
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。 6/ipdi[ _  
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。 yan[{h]EZ  
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。 qbq<O %g=  
下面就是产生这个functor的类: 8pMZ~W;  
vq:OH H  
y<%.wM]-J  
template < typename Actor > emY5xZ@N  
class do_while_actor |\n)<r_  
  { %%+mWz a  
Actor act; [Zt# c C+  
public : ),;D;LI{S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (Q@+v<   
(o*e<y,}W  
template < typename Cond > jV4hxuc$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ud>`@2  
} ; ~a'nHy1  
jo,6Aog|u  
?@_v,,|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pZu?V"R  
最后,是那个do_ {*sGhGwr  
MO[c0n%  
et@">D%;]  
class do_while_invoker 5 RW@_%C  
  { ,(6)ghr  
public : y^9bfMA  
template < typename Actor > :eSc;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uH $oGY  
  { K-Re"zsz  
  return do_while_actor < Actor > (act); F@g17aa  
} Cm^Yl p  
} do_; g&Z"_7L~  
bdCykG-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? : -E,   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 iA]DE`S  
最后来说说怎么处理break和continue 5;}2[3}[  
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。 Hyf"iYv+  
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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