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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |kGj}v3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2+s#5K&i  
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, zl $mt'\y  
}JI@f14  
P@| W \  
$Y`oqw?g+^  
  class filler 3n_N^q}  
  { 7bSj[kuN  
public : sBm)D=Kll  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z>lIZ}  
} ; > zA*W<g  
mUA!GzJ~u-  
rel_Z..~  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: h(C@IIO^;G  
]"ou?ot }  
FJQ=611@  
!:baG]Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *{DpNV8"  
duQ ,6  
#;D@`.#\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '2XIeR  
nEHmiG  
y~Z7sx0  
R`KlG/Tk  
二. 战前分析 ` {/"?s|  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ?mwa6]  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Y#[xX2z9  
X~g U$  
 T_)G5a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ua%;hI)j$  
  /* --------------------------------------------- */ -kzp >=  
vector < int *> vp( 10 ); ZSvU1T8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9x`1VR :  
/* --------------------------------------------- */ q\Q'9Rl0(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7K5 tBUNQ  
/* --------------------------------------------- */ `NySTd)\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V!\'7-[R  
  /* --------------------------------------------- */ InA=ty]"_U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C&HN#Q_  
/* --------------------------------------------- */ zt;aB>jz#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q2qT[aD,  
*Za'^Z2  
dOX"7kZ  
?k`UQi]Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2Q=I`H _  
1._1, _2是什么? `l2h65\  
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。 >t#5eT`_ w  
2._1 = 1是在做什么? dk/f_m  
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。 F1*xY%Jv^M  
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。 ^ 6b27_=  
S ^]mF>xX8  
1 HY K& ',  
三. 动工 9+#BU$*v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =O%'qUj`q  
=&Z#QD"vl  
@.)WS\Cv#E  
0oQJ}8t  
template < typename T > ',Y`\X  
class assignment nc3u sq  
  { (<2!^v0.M  
T value; y!8m7a  
public : E(F?o.b  
assignment( const T & v) : value(v) {} |@5G\N-  
template < typename T2 > `*WzHDv5p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^P|Zze zwU  
} ; } _=h]|6t  
Dy&{PeE!  
\NZ@>on  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 LNcoTdv}k  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment > -,$  
{4{X`$  
MbxJ3"@  
Q[Gs%/>  
  class holder (QTQxZ  
  { ~p?D[]h  
public : 3aw-fuuIb  
template < typename T > 9^7z"*@#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4k!>JQor  
  { WC Y5F  
  return assignment < T > (t); T 9FGuit9  
} 2y IDyo  
} ; ;o158H$gz;  
[>LO'}%  
iUbcvF3aP  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: iD.p KG  
Dtox/ ,"  
  static holder _1; xFcW%m>9C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ):\+%v^  
}{}?mQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wbB\~*Z)  
而不用手动写一个函数对象。 e=+q*]>  
:w]NN\  
;6$W-W _  
uSJLIb  
四. 问题分析 =gC% =  
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。 CF6qEG6  
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。 :Wihb#TO)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _yp<#q]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $9h^tP'CV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ej $.x6:  
U8{^-#(Uz  
五. 问题1:一致性 Wcbm,O4u  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| drvz [ 9;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )-m/(-  
,#bT  
struct holder j$<g8Bg=o  
  { 85q!FpuH  
  // '|}H ,I{  
  template < typename T > 5&.I9}[)j  
T &   operator ()( const T & r) const dt0(04  
  { l,5isq ;m  
  return (T & )r; n\< uT1n  
} dXPTW;w  
} ; {mY=LaS<  
LVy`U07CV  
这样的话assignment也必须相应改动: =3nA5'UZ  
vR (nd  
template < typename Left, typename Right > j )wrF@W  
class assignment 7[0<,O6Q  
  { ZFtJoGaR  
Left l; vXZ )  
Right r; \O]kf>nC  
public : %jJIR88  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q9c*I,O j  
template < typename T2 > QRx9;!~b}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3vkzN  
} ; fymmA faR  
 c& $[a%s  
同时,holder的operator=也需要改动: mKoDy`s  
i*8j|  
template < typename T > l3+G]C&<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]z]=?;ty%  
  { \TLfLqA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t>Yl= 79,  
} pq%inSY  
ol~ tfS  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Y-,S_59  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :QF`Orb!^  
Zq 'FOzs  
return l(rhs) = r; 0d$LUQ't  
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。 h*Mt{A&'.&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s`pdy$  
R2Lq??XA=  
template < typename Tp > xVrLoAw  
class constant_t )LNKJe+  
  { P`S'F_IN  
  const Tp t; l3y}nh+ 8  
public : 3BAQ2S}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7%&e4'SZO  
template < typename T > k@pEs# a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t*fH&8(  
  { 3EH@tlTl  
  return t; XjmAM/H4  
} Nrq/Pkmy  
} ; A"0Yn(awWu  
VF+g+~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8@){\.M  
下面就可以修改holder的operator=了 a p(PI?]X  
'*EKi  
template < typename T > '+GY6Ecg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O_ vH w^  
  { WqS$C;]%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /`t}5U>S_  
} /8u}VYE  
brK7|&R<  
同时也要修改assignment的operator() EztuVe  
k2.\1}\  
template < typename T2 > *^XMf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e.Jaq^Gw|  
现在代码看起来就很一致了。 1/syzHjbY  
wa!z:}]  
六. 问题2:链式操作 9Z"WV5o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ft}nG&D  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,zdK%V}  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 @:@5BCs<  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 CYsLyk  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %s;5  
s2F[v:|Wq  
template < typename T > o5YL_=7m  
struct result_1 ||fCY+x*8  
  { >>M7#hmt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,s 6lB0  
} ; B,` `2\B  
O&#>i]*V  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: -FrK'!\  
f3s4aARP  
template < typename T > crx%;R   
struct   ref |QQ(1#d  
  { jthyZZ   
typedef T & reference; V2:S 9vO'  
} ; 4F<wa s/  
template < typename T > ScQ9p379  
struct   ref < T &> 9j}Q~v\  
  { E 0OHl  
typedef T & reference; jw/@]f;N  
} ; R*lq.7   
K M[&WT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G @]n(\7Y  
'R#MH  
template < typename T > oW>e.}d!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const dnM.  
  { ZTj!ti;5  
  return l(t) = r(t); Ef3=" }AI;  
} hM&VMa[  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ? :A%$T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Tm0\Oue0  
QtcYFf g  
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 DYrci?8Ith  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7.+vp@+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ) % gU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QHsJo|.  
最后的布局是: #miG"2ea..  
                Add <p?oFD_e4  
              /   \ AmUH]+5KT  
            Divide   5 MM&qLAa"f  
            /   \ M+)ENv e  
          _1     3 K_;?Sr=  
似乎一切都解决了?不。 [<}W S} .  
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。 zFY$^Oz"_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 +x?8\  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: qWXw*d1]  
^`RMf5i1m  
template < typename Right > =tX"aCW~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0Ag2zx  
Right & rt) const D+w ?  
  { vq\L9$WJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?5EMDawt  
} qZlL6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L"uidd0(g  
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。 e5w0}/yW/  
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。 tItI^]w2s  
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。 B"`86qc  
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。 d6zq,x!cI  
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? kk OjAp{<t  
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: \ >#y*W<  
Z4{N|h?  
template < class Action > T:!H^  
class picker : public Action sdKm@p|/|  
  { fF5\\_,  
public : "y ;0}9]n1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K]^Jl0  
  // all the operator overloaded XAB/S8e  
} ; #8%~u+"N  
82 1 6_Qm  
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。 [t*-s1cq  
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: @# . a5  
roIc1Ax:  
template < typename Right > !nQoz^_`P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bkm: #K  
  { 3qDuF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D}2$n?~+  
} <AHdz/N  
"ER= c3 t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yATXN>]l  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 {axRq'=  
Re1}aLd  
template < typename T >   struct picker_maker !F2JT@6  
  { kPSi6ci  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >^v,,R8j  
} ; }To-c'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B"t4{1/  
  { z:08;}t  
typedef picker < T > result; 1NAtg*`  
} ; `R-VJR 2"  
)$O'L7In&  
下面总的结构就有了: 3)l<'~"z<  
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。 l 1BAW$  
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。 qIO)<5\[%d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R?:(~ X\  
至此链式操作完美实现。 99[v/L>F  
ei[,ug'  
=[)2DJC  
七. 问题3 <}%gZ:Z6g  
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。 {y<E_y x1  
k vt^s0T8Q  
template < typename T1, typename T2 > H$,wg!kY!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~S0T+4$  
  { l i%8X.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1Nz#,IdQ  
} $ \ I|6[P  
h|EHK!<"8  
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: x`K"1E{2  
wy""02j  
template < typename T1, typename T2 > O5JG!bGE_F  
struct result_2 p0pA|  
  { v5L#H=P  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; CSr2\ogT  
} ; y*lAmO  
9hhYyqGsO  
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? Oz=!EG|N  
这个差事就留给了holder自己。 I$f'BAw  
    .Txwp?};  
X- SR0x  
template < int Order > "gXvnl  
class holder; #aadnbf  
template <> bFfDaO<k  
class holder < 1 > V|;os  
  { D ~NWP%H  
public : %vU*4mH  
template < typename T > 3`ze<K((  
  struct result_1 _2xYDi  
  { okBaQH2lUl  
  typedef T & result; B,A\/%<  
} ; '~pZj"uy  
template < typename T1, typename T2 > "':SWKuMx  
  struct result_2 (U*Zz+ R   
  { oN(F$Nvk  
  typedef T1 & result; 8qs8QK  
} ; rU7t~DKS  
template < typename T > Hnbd<?y   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B(pHo&ox  
  { U> {CG+X  
  return (T & )r; I! ~3xZ  
} QaAMiCZFR  
template < typename T1, typename T2 > XK yW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (FOJHjtkM  
  { :;o?d&C  
  return (T1 & )r1; ?MJ5GVeH  
} w)Y}hlcq  
} ; 1 <wolTf  
L$; gf_L  
template <> d)v!U+-|'  
class holder < 2 > WZ ,t~TN  
  {  >fgV!o4  
public : w%kaM=  
template < typename T > %&4\'lE  
  struct result_1 Xgo`XsA  
  { }Q{4G  
  typedef T & result; C,5Erb/  
} ; o%v,6yv  
template < typename T1, typename T2 > [Ny'vAHOj  
  struct result_2 Q8bn|#`  
  { 6hqqZ  
  typedef T2 & result; Y67i\U>?  
} ; \LDcIK=  
template < typename T > Wu693<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P)hawH=  
  { x_x|D|@wM  
  return (T & )r; s *<T5Z  
} i$4lBy_2  
template < typename T1, typename T2 > q<A,S8'm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7x`4P|Uu  
  { H=5#cPI#(^  
  return (T2 & )r2; v0 |"[qGb  
} |( R[5q  
} ; ZRCUM"R_  
%l)~C%T  
r A9Rz^;xa  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 9!Vp-bo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b]\V~ZaXG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~Nl`Zmn(A|  
aB4L$M8x  
return l(i, j) = r(i, j); @#| R{5=+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F2["AkNM  
Rj,M|9Y)o  
  return ( int & )i; r7N% onx  
  return ( int & )j; #>qA&*+{n  
最后执行i = j; /M~rmIks  
可见,参数被正确的选择了。 p2o6 6t  
IR*:i{  
2)>Ty4*  
LY(h>`  
zy[|4Q(?  
八. 中期总结 |c!lZo/  
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: 7.xJ:r|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Px"K5c*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 pXHeUBY.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &E8fd/s= k  
Hxd ^oE  
%b`B.A  
0qD.OF)8  
^->vUf7PX  
!<MW*7P=  
九. 简化 ?C9>bKo*2H  
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。 }#U3vMx(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dLTA21b#  
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: lpeo^Y}N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >.#tNFAs  
  +-*/&|^等 'P~6_BW  
2. 返回引用。 (Zu V5|N  
  =,各种复合赋值等 T 9?!.o  
3. 返回固定类型。 VEg/x z4c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @5(HRd  
4. 原样返回。 `pd1'5Hm  
  operator, ;V3d"@R,  
5. 返回解引用的类型。 YiPp#0T[Gx  
  operator*(单目) J*O$)K%Hx  
6. 返回地址。 1Du9N[2'P  
  operator&(单目) b1qli5  
7. 下表访问返回类型。 sOW,hpNW  
  operator[] >@U lhJtW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4WV)&50  
  operator<<和operator>> ) XHcrm&  
)Z2t=&Nw  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 t ~"DQq E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Li\BRlebR{  
1_.#'U>  
template < typename Left > MOW {g\{\  
struct value_return wH[}@w  
  { - dt<w;>W  
template < typename T > oJTsrc_ -  
  struct result_1 Q CB~x2C  
  { >zAI#N4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k|T0Bly3P  
} ; kXbdR  
7%4@*  
template < typename T1, typename T2 > 1 +'HKT}  
  struct result_2 bwAL:  
  { & A<Pf.Us  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;F<)BEXC<  
} ; h8_~ OX  
} ; ' ! ls"qo  
#`H^8/!e  
wh;E\^',n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait in6iJ*E@'  
L)ry!BuHI  
下面我们来剥离functor中的operator() #FV(a~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o<-+y\J8K  
D`^9 u K  
return l(t) op r(t) ?V&[U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) d\ Z#XzI8  
return op l(t) &Wup 7  
return op l(t1, t2) ZVek`Cc2  
return l(t) op dO[w3\~  
return l(t1, t2) op lC i_G3C  
return l(t)[r(t)] oFRb+H(E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +iPS=?S  
~ Qt$)  
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: ~:srm#IX  
单目: return f(l(t), r(t)); N]sX r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v+*l|!v  
双目: return f(l(t)); +<ey Iw  
return f(l(t1, t2)); BDg6Z I<n  
下面就是f的实现,以operator/为例 o*u A+7n  
c};Qr@vpo  
struct meta_divide O({-lI  
  { :Y[r^=>  
template < typename T1, typename T2 > Yg#)@L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?%HtPm2< %  
  { qEpP%p  
  return t1 / t2; IczEddt@'  
} ?D6rFUs9;  
} ; Pz"!8b-MN  
3:Sv8csT  
这个工作可以让宏来做: r(yb%p+  
2aN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !2N#H~{  
template < typename T1, typename T2 > \ +:d))r=n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Om0S^4y]x  
以后可以直接用 {hM*h(W~3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;.h5; `&  
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 R@0ELxzA  
(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。。。) QE5 85s5  
2'J.$ h3  
-K/' }I  
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 mHox  
d}',Bl+u{$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /=\__$l)  
class unary_op : public Rettype !+H=e>Y6  
  { 8L 9;VY^Y  
    Left l; .{-8gAh  
public : UgJ^NF2w  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1p&?MxLN-a  
6#5@d^a  
template < typename T > \o@b5z ]e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9ffRY,1@  
      { nx,67u/Pb  
      return FuncType::execute(l(t)); ^\mN<z(  
    } >|7&hj$  
zT~ GBC-IX  
    template < typename T1, typename T2 > bah5 f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pwz^{*u]  
      { n@g[VR2t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H$ xSl1>E  
    } {\ziy4<II  
} ; 4!6g[[| &J  
wR/i+,K  
)11/BB\v  
同样还可以申明一个binary_op ld[]f*RuW  
NnSI=M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uW[s?  
class binary_op : public Rettype ce=6EYl  
  { miHW1h[=  
    Left l; VkhK2  
Right r; Z/uRz]Hi  
public : qg6Hk:^r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,l7ty#j  
6aQ{EO-]'=  
template < typename T > jO:<"l^+u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }+#ag:M  
      { ,-DE;l^Q=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); JEBo!9  
    } " Jnq~7]  
? *I9  
    template < typename T1, typename T2 > p|Rxy"}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hY'"^?OP  
      { dt3Vy*zL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9i|6  
    } N??<3j+Iu  
} ; T*h+"TmE  
>cM U<'&  
S^D ~A8u  
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 p7H*Ff`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >Q5E0 !]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^ad> (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。 6o A0a\G'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9R;s;2$.  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 zLXtj-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7P|(j<JX6'  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) S8,+6+_7  
下面是修改过的unary_op `O}. .N]g  
<6L$ :vT_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N{p2@_fnB  
class unary_op nI_Zk.R  
  { p-KuCobz]  
Left l; 29Q5s$YD@  
  R#\8jvv  
public : n{' [[2U  
^2^ptQj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dnIBAe  
P<4jY?.  
template < typename T > =C3l:pGMB;  
  struct result_1 LK:|~UV?  
  { 6gR=e+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [[ s k  
} ; Y?%6af+  
T. ` %1S  
template < typename T1, typename T2 > U5Ho? `<  
  struct result_2 !^"hYp`  
  { O &w$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $yFur[97C  
} ; MzG(+B  
:Dr& {3>  
template < typename T1, typename T2 > y:|7.f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bxa],inuZ  
  { ?4lAL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nM0nQ{6  
} SV\x2^Ea0  
s` 9zW,  
template < typename T > W>DpDrO4ml  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +j@|D@z  
  { M2zfN ru  
  return OpClass::execute(lt(t)); h;ShNU  
} "!Qhk3*  
)7i?8XiSZF  
} ; ?Y hua9  
3mm`8!R  
IYQYW.`ly  
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 Dh9-~}sW'  
好啦,现在才真正完美了。 9lD,aOb  
现在在picker里面就可以这么添加了: l[fNftT-  
%MjPQ  
template < typename Right > yh0|f94m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %*19S.=l  
  { \W( p)M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pKH4?F  
} \ qs6%  
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。 W#lvH=y  
.y\HQ^j  
Maa.>2v<  
rL,)Tc|"  
YwF6/JA0^  
十. bind Sm Ei _u]'  
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。 H_AV3 ;  
先来分析一下一段例子 5AjK7[<L  
|@@mq!>-  
Wig0OZj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C3b'Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y\S7oD(OR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5~44R@`  
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。 v =?V{"wk!  
我们来写个简单的。 5PPy+36<~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: eY(usK  
对于函数对象类的版本: U1"t|KW8  
@B'Mu:|f  
template < typename Func > W8P**ze4)  
struct functor_trait -DuiK:mp  
  { *g,?13Q_  
typedef typename Func::result_type result_type; ZK ?x_`w  
} ;  R_N<j  
对于无参数函数的版本: ?}]kIK}MC  
|,7J!7T(I  
template < typename Ret > @LE?XlhD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G^(&B30V  
  { (Dar6>!  
typedef Ret result_type; V?O%kd  
} ; o6y,M!p@  
对于单参数函数的版本: y(]|jRo  
aW6+Up+G*  
template < typename Ret, typename V1 > b #^aM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1`}fbX;"m)  
  { )4`Ml*7x  
typedef Ret result_type; <zf+Ii1:,  
} ; y="SzPl  
对于双参数函数的版本: V%0.%/<#5  
rgYuF,BT.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > nM; G; T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 28)TXRr-  
  { ~r!5d@f.6  
typedef Ret result_type; wr$}AX  
} ; a?Y1G3U'  
等等。。。 i]53A0l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _$'Mx'IC=  
O7dFz)$  
template < typename Func > lQsQRp  
struct func_return B![5+  
  { E&>,B81  
template < typename T > ommKf[h%i  
  struct result_1 *QG3Jz  
  { YMi(Cyja&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }]~}DHYr  
} ; NqZRS>60v  
'<0q"juXE  
template < typename T1, typename T2 >  q%k+x)  
  struct result_2 )a^Yor)o"  
  { uTU4Fn\$L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6oP{P_Pxi  
} ; h3kHI?jMWG  
} ;  (v`;ym  
#8z,'~\  
. ?p}:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2 &Byq  
R2$U K  
template < typename Func, typename aPicker > Vf?#W,5>=  
class binder_1 t>wxK ,  
  { /,Rca1W  
Func fn; nFfCw%T?  
aPicker pk; }91mQ`3  
public : Qsntf.fT  
P*PL6UQ  
template < typename T > f^)uK+:.  
  struct result_1 +2zuIW.  
  { O&,O:b:@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xplo Fw~  
} ; s3M84wz  
x ct U.)p  
template < typename T1, typename T2 > Idlu1g  
  struct result_2 | sFe:TX  
  { A(n=kx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :6u3Mj{  
} ; e9W7ke E*  
O^}v/}d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |mk}@OEf  
LO]6Xd"  
template < typename T > w"v'dU^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~9?U_ahfVt  
  { gOyY#]g  
  return fn(pk(t)); ^Q=y^fx1  
} :Nz?<3R0\  
template < typename T1, typename T2 > /Tj"Fl\h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <M,H9^&#l3  
  { r.W,-%=bL  
  return fn(pk(t1, t2)); rh`.$/^  
} Yg)V*%0n  
} ; M%{?\)s  
g`OOVaB  
c,q"}nE8w  
一目了然不是么? 0sd-s~;  
最后实现bind +V9B  
h)_Gxe"x  
dPx<Dz;  
template < typename Func, typename aPicker > DAnb.0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [tqO}D  
  { jRG\C=&(x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $W$# CTM  
} ZB[(Tv1  
T@|l@xm~L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;:Z=%R$wJ  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ^ L ^F=qx  
Ao":9r[V  
十一. phoenix 'yd@GQM&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 90T%T2K  
yIIETE  
for_each(v.begin(), v.end(), oM<!I0"gC+  
( A*;?U2  
do_ cVay=5].  
[ -@L's{J{M  
  cout << _1 <<   " , " "]m*816'  
] v'@b.R,  
.while_( -- _1), *sw-eyn(  
cout << var( " \n " ) ( f,J_  
) N\q)LM !M  
); iS"8X#[]N  
XY{:tR_al  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: VI24+h'J  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor )_8}53C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |= cCv_y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z Bt`L,^  
:,kU#eZ$-  
Vf 0fT?/K  
template < typename Cond, typename Actor > x pTDYF  
class do_while 6z3T?`}Y  
  { <jUrE[x  
Cond cd; xP/OsaxN  
Actor act; MCeu0e^)  
public : @8nLQh^  
template < typename T > qWO]s=V!  
  struct result_1 wn+j39y?ZY  
  { 's[BK/  
  typedef int result_type; t'R':+0Vf  
} ; t<sNc8x  
~o@\ n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :)p)=c8%  
JoCA{Fa}  
template < typename T > .Z=Ce!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8geek$FY x  
  { YOV :  
  do st?gA"5w  
    { 7qg<[  
  act(t); [5Fd P0  
  } i3Hz"Qs;  
  while (cd(t)); Sty! atEWT  
  return   0 ; jJ a V  
} *bA+]&dj\  
} ; u#+RUtM  
9 g Bjxqm  
?MC(}dF0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Xsd $*F@<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 \+k, :8s/  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^/>Wr'w   
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 l"J*)P  
下面就是产生这个functor的类: 6F`qi:a+  
#JA}LA"l  
5"JU?e59M  
template < typename Actor > 2{ o0@  
class do_while_actor [ -ISR7D  
  { |2)Sd[ q  
Actor act; r C_d$Jv  
public :  hq<5lE^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TDlZ!$g(  
e?V,fzg  
template < typename Cond > q2e]3{l3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; bj@xqAGl  
} ; Q,.By&  
3;*z3;#}  
/_V'DJV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dv;9QCc'  
最后,是那个do_ b5j*xZv  
XGfzEld2"  
D_d|=i  
class do_while_invoker Q|Pbt(44  
  { n]+.  
public : ; XG]Q<S\  
template < typename Actor > BhKO_wQ?:J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const L=,OZ9aA  
  { }YQ:6I  
  return do_while_actor < Actor > (act); &=6%>  
} <cYp~e%xIw  
} do_; D(Qa>B"1  
W57&\PXYn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? TPHYz>D]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |olNA*4  
最后来说说怎么处理break和continue 0p-#f|ET  
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。 Qyz>ZPu}sz  
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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