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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (uX?XX^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a~Dk@>+P>  
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, 0n:cmML )D  
OUWK  
DpggZ|J  
RP$u/x"b  
  class filler UvGxA[~2+  
  { (:8a6=xQ  
public : N.mRay,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'v^Vg  
} ; e?XFtIj$  
} E ]l4N2  
U[MeK)*  
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: xc*a(v0  
&]YyV.  
WowT!0$  
# bHkI~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (s&:D`e  
#OPEYJ;*9d  
~1;M4K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .1TuHC\mC  
Iuz_u2"C  
^"O>EY':  
=Rx4ZqTI|  
二. 战前分析 YzjRD:  
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。 Btxtu"]nJo  
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 tTBDb  
WP*}X7IS  
rO>'QZ%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >%;i@"  
  /* --------------------------------------------- */ K ,NmDc^  
vector < int *> vp( 10 ); ,r*Kxy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vYm-$KQ"o  
/* --------------------------------------------- */ L9O;K$[s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^+Nd\tp  
/* --------------------------------------------- */ Hy4;i^Ik <  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F oC $X  
  /* --------------------------------------------- */ WYb}SI(E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kr+p&|.  
/* --------------------------------------------- */ AuK$KGCI=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7YD+zd:  
~<!j]@.  
qK7:[\T|?T  
!O%!A<3  
看了之后,我们可以思考一些问题: ('J@GTe@xj  
1._1, _2是什么? k*?T^<c3  
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。 pC:YT/J  
2._1 = 1是在做什么? /V09Na,N  
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。 ;Tnid7:S  
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。 F$\Da)Y  
,93Uji[l  
d eT<)'"  
三. 动工 Xi%Og\vm5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2c]"*Pb  
oaqH@`  
]UUa/ep-  
*Z"`g %,;  
template < typename T > Lq5xp<  
class assignment )XN%pn  
  { 9no<;1+j,  
T value; pp"#pl  
public : pZ'q_Oux  
assignment( const T & v) : value(v) {} iGhvQmd(/*  
template < typename T2 > 0\:= KIY.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |Jn|GnM  
} ; Q// @5m_  
q  
^+D/59I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nQmHYOF%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kyAN O  
]S4"JcM  
N_K9H1 r  
(0.oE%B",1  
  class holder Rb:H3zh  
  { rQ{|0+l  
public : C zJ-tEO  
template < typename T > # &.syD#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FTCIfW  
  { */h(4Hz  
  return assignment < T > (t); > pb}@\;:  
} 1"Oe*@`pV  
} ; -+@N/d5  
g7]S  
x t-s"A  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +@?Q"B5u}  
m8F$h-  
  static holder _1; aeUgr !  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a%Q`R;W  
^slIR!L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^WB[uFt-  
而不用手动写一个函数对象。 ?I^$35  
0]7jb_n1  
C`[2B0  
n~6$CQ5dF(  
四. 问题分析 &mN]U<N  
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。 y_Lnk=Q ^  
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。 ]2m=lt1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z~Q5<A9Jz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \(Rj2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \@Cz 32wg  
WDghlC6g!l  
五. 问题1:一致性 @@\qso  
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?| LAc60^t1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 E|;>!MMA;  
+!u9_?Tp  
struct holder NE#`ZUr3  
  { uB"B{:Kz  
  // IrYj#,xJ  
  template < typename T > q0%QMut%  
T &   operator ()( const T & r) const >6Pe~J5,:  
  { 00;SK!+$  
  return (T & )r; q(~jP0pj%  
} ?cWwt~N9  
} ; -_9*BvS]R  
SVVEb6&  
这样的话assignment也必须相应改动: G!VEV3zT  
!j7mY9x+  
template < typename Left, typename Right > uzQj+Po  
class assignment 5GAW3j{  
  { bJPKe]spJ=  
Left l; TqN@l\  
Right r; J1(SL~e],  
public : Y!]a*==  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =k d-rIBc  
template < typename T2 > kJB:=iq/x$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } uDG>m7(}/h  
} ; 38-kl,Vw  
T0fm6 J  
同时,holder的operator=也需要改动: 9?sY!gXc  
sE]z.Po=  
template < typename T > x Y$x= )  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3BK 8{/  
  { /Cwwz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _t]Q*i0p  
} r-S%gG}~E  
XjzGtZ#6  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 PfYeV/M|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 DJdhOLx  
TPx0LDk%(  
return l(rhs) = r; SefF Ci%4  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;L76V$&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #(}{*d R  
x/]G"?Uix  
template < typename Tp > cfBl HeYE  
class constant_t Q>X1 :Zn3  
  { u*\QVOF  
  const Tp t; DI-&P3iGx  
public : d+h~4'ebv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} LhF;A~L  
template < typename T > X pK eN2=p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p;zT #%  
  { :`BG/  
  return t; }`0=\cKqn  
} b:O_PS5h  
} ; [70 _uq  
/i!/)]*-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R-iWbLD  
下面就可以修改holder的operator=了 $WW7,  
hE\gXb  
template < typename T > bjwl21;{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const b,ZBol|X  
  { lUnC+w#[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?: vB_@  
} ^5!"[RB\  
4e[ 0.2?  
同时也要修改assignment的operator() /_(l :q^  
S}/ZHo  
template < typename T2 > ~2Mcw`<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0LHge7482  
现在代码看起来就很一致了。 :Ef$[_S>  
9-=kVmT&g  
六. 问题2:链式操作 m aQDD*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]K5j(1EN  
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。 ,0,& L  
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。 sU^K5oo  
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。 y>J6)F =  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !r*JGv=  
sPX~>8}|VP  
template < typename T > RBeQT=B8~  
struct result_1 do< N+iK  
  { S: g 2V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6se[>'5  
} ; :7qJ[k{g  
}"^d<dvuz  
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: S }G3ha  
b:*( f#"q  
template < typename T > ot^$/(W  
struct   ref M1Th~W9l  
  { h4>q~&Pd  
typedef T & reference; bXWodOSN  
} ; +\B.3%\-  
template < typename T > ALR`z~1  
struct   ref < T &> AT^MQvn  
  { ]<o^Q[OL  
typedef T & reference; v kW2&  
} ; N!af1zj  
KSl@V>!_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8&y3oxA,  
E K^["_*A  
template < typename T > V34]5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }zwHUf9q1  
  {  gm@%[  
  return l(t) = r(t); }mQh^  
} l`<u\],  
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。 fK9wr@1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ( |Xc_nC  
bQ_N^[oxQ  
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 R)5zHCwOw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~_yz\;#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .:+&2#b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Iqm QQ_KH  
最后的布局是: GH6ozWA  
                Add C'//(gjQ-G  
              /   \ ! ^U!T\qDi  
            Divide   5 bp(X\:zAy  
            /   \ 5Og=`T  
          _1     3 gK"E4{y_@  
似乎一切都解决了?不。 0 8 aZU  
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。 P<gr=&  
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。 J*'#! xIa  
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: ]^@!ID$c  
y e1hcQ  
template < typename Right > 7<3eB)S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /N(Ol WEp  
Right & rt) const R4g% $}  
  { >c 5V VA8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {nlqQ.jO  
} x3?:"D2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  D^JuL6U  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 .6nNqGua1  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 FrBJv<  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 C@[f Z  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 +oMe\wYR$r  
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? =M+enSu  
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: ^ s@'nKc  
C'jE'B5b  
template < class Action > nd1%txIsr  
class picker : public Action a8!/V@a  
  { Yv[j5\:x  
public : ^qlfdf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %o9;jX  
  // all the operator overloaded Yhkn(k2  
} ; ,k5b,}tN  
c|^#v8x^/  
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。 $f^ \fa[  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: s9-aPcA  
*w;=o}`  
template < typename Right > r% ]^(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2K1odqO#   
  { 3d@$iAw1<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <n:j@a\up0  
} L=wg"$  
$5)ZaYx<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > tv1Z%Mx?Cp  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 e+5]l>3)f  
406.6jmv  
template < typename T >   struct picker_maker 3bp'UEF^k  
  { g5*Zg_G/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; iB,Nqs3 i*  
} ; {|~22UkF[V  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _,JdL'[d  
  { ]M;aVw<!  
typedef picker < T > result; s1eGItx[w  
} ; #D-L>7,jA  
-gpF%g`H  
下面总的结构就有了: BiUOjQC#  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 >=_Z\ wA  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )Ekp <2B:0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,\BGxGNAmV  
至此链式操作完美实现。 i YJzSVO  
.l->O-=  
{)QSxO  
七. 问题3 i$A0_ZJKjZ  
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。 aBO%qmtt  
;*Cu >f7  
template < typename T1, typename T2 > K 9X0/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2vit{  
  { |oSx*Gh  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j<LDJi>O  
} t(|\3$z  
kR0d]"dr  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ]~SOGAFW  
S"Dw8_y7}  
template < typename T1, typename T2 > ?{ "_9g9  
struct result_2 d+Vx:`tT  
  { tp,e:4\ 8Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xJ|3}o:,  
} ; W7a aL  
Ifm|_  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? SV4a_m?  
这个差事就留给了holder自己。 72gQ<Si  
    B!=JRf T  
APgP*,  
template < int Order > Dwq}O  
class holder; (P-Bmu!s  
template <>  0~{&  
class holder < 1 > HY,+;tf2r  
  { :h>d'+\  
public : '= _}&  
template < typename T > +@Oo)#V|.  
  struct result_1 L+}q !'8S  
  { do2~LmeW  
  typedef T & result; )|88wa(M  
} ; g9fS|T  
template < typename T1, typename T2 > ?t&sT  
  struct result_2 i9.~cnk  
  { Cc?BJ  
  typedef T1 & result; '[ZRWwhr  
} ; yB&+2  
template < typename T > ic}M)S FD;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |=7ouFl  
  { @iZ"I i&+  
  return (T & )r; GT[,[l  
} %=:*yf>}  
template < typename T1, typename T2 > 8:%=@p>$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZI  q!ee  
  { g7*ii X  
  return (T1 & )r1; Fg3VD(D^U  
} y`?{ 2#1H  
} ; { jnQoxN  
8KioL{h  
template <> %rpJZ t  
class holder < 2 > $'I+] ;  
  { x(/KHpSWK  
public : Yq;|Me{h  
template < typename T > h*_h M1*;  
  struct result_1 Y"G U"n~  
  { "p43#  
  typedef T & result; S4j`=<T,  
} ; b_&;i4[  
template < typename T1, typename T2 > LFsrqdzJ  
  struct result_2 >^#OtFHuT)  
  { ceakTAB[  
  typedef T2 & result; \bze-|C  
} ; CKShz]1  
template < typename T > as1ZLfN.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z z@;UbD"  
  { C3n_'O  
  return (T & )r; $2uZdl8Rvj  
} }QszOi\fV1  
template < typename T1, typename T2 > K-&&%Id6R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HH>"J /;c,  
  { ~Qzb<^9]  
  return (T2 & )r2; Y<U"}}  
} ?)$+W+vK  
} ; -c-#1_X5  
EG<YxNX,  
\atztC{-L>  
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> >。 \ltA&}!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: s)#8>s-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: GY@-}p~it  
4\)"Ih  
return l(i, j) = r(i, j); {EKzPr/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d\Xi1&&  
60KhwD1  
  return ( int & )i; W+3ZuAP\n  
  return ( int & )j; 9Foo8e  
最后执行i = j; G3{t{XkV  
可见,参数被正确的选择了。 SST1vzm!  
KX e/i~AS  
l0Myem v?z  
:3k&[W*  
k r0PL)$  
八. 中期总结 0GR\iw$[J  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: *={` %  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R u^v!l`!7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Qp{gV Ys  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor jk-hIl&  
d\aarhD8*  
Si,[7um  
6LUO  
w ^ v*1KA&  
OhmKjY/}  
九. 简化 W2L:  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 t^HQ=*c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7XKPC+)1ya  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: c\i`=>%b@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e0O2 >w  
  +-*/&|^等 1O bxQ_x  
2. 返回引用。 Txkmt$h  
  =,各种复合赋值等 ~~[Sz#(  
3. 返回固定类型。 K~"J<798{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) iB[>uW  
4. 原样返回。 p[BF4h{E  
  operator, %liu[6_  
5. 返回解引用的类型。 xaO9?{O  
  operator*(单目) 1JIL6w_  
6. 返回地址。 IYm~pXg^0  
  operator&(单目) /.<tC(  
7. 下表访问返回类型。 KlMrM% ;y  
  operator[] (~F{c0 \C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2j_YHv$I  
  operator<<和operator>> -.A%c(|Q  
cstSLXD  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 o:kiIZ]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %u\Oj \8U  
 :[:5^R  
template < typename Left > ^|^ek  
struct value_return t0_o .S  
  { 7a_pO1MBL  
template < typename T > aY8"Sw|4  
  struct result_1 0z) 8i P  
  {  ,lX5-1H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Rk2V[R.`S  
} ; h8;B+#f`  
_jK    
template < typename T1, typename T2 > }} cz95  
  struct result_2 ' N$hbl  
  { ~[|&)}q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T"1H%65`V  
} ; ":E^&yQ  
} ; `n%uvo}UT  
:0,q>w  
}qy,/<R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait CZB!vh0  
(Fq|hgOA>M  
下面我们来剥离functor中的operator() ,bT|:T@ny  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L3:dANG  
7'wt/9  
return l(t) op r(t) 2N_8ahc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n:JWu0,h  
return op l(t) ;h[p "  
return op l(t1, t2) K#bdb  
return l(t) op )%rGD =2~  
return l(t1, t2) op ,at"Q$)T  
return l(t)[r(t)] mdxa^#w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  L><# I  
$qkV u  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: <p"[jC2zF;  
单目: return f(l(t), r(t)); n1OxT"tD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;,T3C:S?  
双目: return f(l(t)); 6<sd6SM  
return f(l(t1, t2)); UM$\{$  
下面就是f的实现,以operator/为例 lz>YjK:  
E$5)]<p! <  
struct meta_divide N ]/ N}b  
  { ?E1<>4S8  
template < typename T1, typename T2 > M@$}Og  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #<ppiu$  
  { .?7u'%6x?{  
  return t1 / t2; \7W>3  
} , ~^0AtLv  
} ; OO?d[7Wt0  
:s8^nEK  
这个工作可以让宏来做: 6"@+Jz  
.!uXhF'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O;RsYs9  
template < typename T1, typename T2 > \ o&]b\dV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X v[5)4N  
以后可以直接用 1Rlg%G'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h LYy  
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 W[trsFP1?  
(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。。。) v{%x,K56  
qYD$_a  
 lJaR,,  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 HUF],[N  
u{#}Lo>B #  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0V*B3V<  
class unary_op : public Rettype 2'O2n]{  
  { 3m RP.<=  
    Left l; *|)a@V L  
public : <9zzjgzG{c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >b2j j+8  
;pk4Voo$  
template < typename T > uSnG=tB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y+il>.Z  
      { 0=N,y  
      return FuncType::execute(l(t)); 3r{3HaN(^'  
    } N?cvQR{r9  
W+HiH`Qb]  
    template < typename T1, typename T2 > +NML>g#F~z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XY1D<  
      { Ze `=n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sVdn>$KXk  
    } ;U7o)A;  
} ; R]{zGFnx  
!,D7L6N  
r6 k/QZT  
同样还可以申明一个binary_op :H9\nU1  
+ucj>g1(#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pib i#  
class binary_op : public Rettype ~Mk{2;x  
  { G]Rb{v,r  
    Left l; @VdkmqXz  
Right r; 9o)sSaTx=  
public : yT[CC>]l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9f UD68Nob  
Q]44A+M]  
template < typename T > m Acny$u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g]kM7,/M  
      { g.L~Z1-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?= G+L0t  
    } 0tA~Y26  
Sq#AnD6To  
    template < typename T1, typename T2 > 4XL$I*;4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uD'yzR!]+  
      { :/rl \woA>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zN3[W`q+m  
    } eBlWwUy*6f  
} ; dO?zLc0f  
/l.:GH36f  
.AB n$ml]  
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 o!6~tO=%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qV;E% XkkS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L{pz)')I  
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。 EY$Dtb+g8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [z:.52@!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 >(EC.ke  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =g.R?H8cj5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) KU]co4]8^s  
下面是修改过的unary_op W4OL{p-\/  
3(2WO^zX {  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /Pbytu);ds  
class unary_op BE0Ov{'  
  { _\/KI /  
Left l; 7pllzy  
  bEQy5AX  
public : <bSG|VqnH  
]|JQH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;C ^!T  
9f#~RY|#m  
template < typename T > 8k( zU>^  
  struct result_1 8+f{ /  
  { }n Ea9h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `Wl_yC_*G;  
} ; G_m$?0\  
0Cg}yyOz  
template < typename T1, typename T2 > }4uHT.)  
  struct result_2 C33BP}c]  
  { x5w5xw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Fe[)-_%G  
} ; T\ *#9a  
uI9eUO  
template < typename T1, typename T2 > D%`O.2T Y|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gye84C2E=  
  { aM7e?.rU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); c>|1%}"?  
} qix$ }(P  
VGY x(  
template < typename T > ndmsXls  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8t;vZ&  
  { elqm/u  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7"_m?c8  
} A`B>fI  
Af" p:;^z  
} ; +P &S0/  
*b}/fG)XZ  
3 <A?  
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 "u.'JE;j  
好啦,现在才真正完美了。 sSLV R^  
现在在picker里面就可以这么添加了: !V'~<&  
K/YXLR +  
template < typename Right > {e+}jZ[L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _v#Vf*#  
  { 9bQD"%ha=d  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &wX568o  
} %A3ci[$g  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ynZp|'b?<  
&At9@  
3v91yMx  
Zv0'OX~8i  
j].=,M<dxE  
十. bind MpVZL29)  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 /;5/7Bvj  
先来分析一下一段例子 2@6Qifxd@  
aBd>.]l?  
` t>A~.f  
int foo( int x, int y) { return x - y;} h+c9FN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 OcE,E6LD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 wX4gyr  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 dHkI9;  
我们来写个简单的。 { .j030Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: BM o2t'L  
对于函数对象类的版本: 1 )H;}%[  
.T1n"TfsGO  
template < typename Func > G@3Jw[t  
struct functor_trait z41v5rB4  
  {  /M@[ 8  
typedef typename Func::result_type result_type; *=}\cw\A  
} ; <74r  
对于无参数函数的版本: b&*)C#7/T  
K8JshF Ie  
template < typename Ret > g5;Ig  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =D`:2k~ ,  
  { >qU5(M_&L  
typedef Ret result_type; l*z+<c6$_  
} ; 8Sk$o.Gy  
对于单参数函数的版本: o3X0c6uU  
#= T^XHjQ  
template < typename Ret, typename V1 > P9o=G=i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (@Kc(>(: Y  
  { ^&lkh@Y1q  
typedef Ret result_type; 6IJH%qUx'  
} ; 6 u1|pX8  
对于双参数函数的版本: r+ usMF<'  
Mt*V-`+\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9DmFa5E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]m :Y|,:6  
  { h-]c   
typedef Ret result_type; XFv^j SF  
} ; I uC7Hx`z  
等等。。。 -br): }f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @Hl+]arUh  
< w;49 0g  
template < typename Func > RB9ZaL\  
struct func_return K 8W99:v  
  { &W}6Xg(  
template < typename T > 2v<O}   
  struct result_1 [ut[W9  
  { C[,&Y&`j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A`* l+M^z  
} ; 5 FE&  
>uxAti\  
template < typename T1, typename T2 > G0he'BR  
  struct result_2 )XDbg>  
  { 92ngSaNC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @V Sr'?7-  
} ; j XYr&F  
} ; /z )Nz2W  
p~v0pi  
lMgPwvs'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (3Z;c_N  
F#~*j  
template < typename Func, typename aPicker > w3&L 6|,  
class binder_1 FzAzAl 5  
  { =&)R2pLs*  
Func fn; yG^pND>_df  
aPicker pk; xkQT#K=i  
public : =imJ0V~RW  
pjma<^|F  
template < typename T > Fw8b^ew  
  struct result_1 \zeuvD  
  { @p@b6iLpO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z 'V$)U$f  
} ; dsg-;*%  
W^pf 1I8[  
template < typename T1, typename T2 > <`u_O!h  
  struct result_2 ByacSN  
  { kJ?AAPC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RIDl4c [  
} ; SX&Q5:  
B}J0 d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fX2OH)6U  
$}fY B/  
template < typename T > Yy;BJ_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <*9(m  
  { yY]E~  
  return fn(pk(t)); Pj_*,L`mZ  
} '.jYu7   
template < typename T1, typename T2 > @)wsHW%cjz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =mSu^q(l  
  { \uO^w J}  
  return fn(pk(t1, t2)); DG}s`'  
} y8Rq2jI;(e  
} ; c& K`t  
*m2?fP\  
T^A[m0mk  
一目了然不是么? bn7g!2  
最后实现bind M@Ti$=  
rs,'vV-2\  
,N nh$F  
template < typename Func, typename aPicker > 50`|#zF^#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %j2$ ezud  
  {  n}- _fx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); D G|v' #  
} DS_0p|2  
zZP/C   
2个以上参数的bind可以同理实现。 E^0a; |B[  
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。 xZY7X&C4  
x&r f]R  
十一. phoenix SE(c_ sX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: SM1L^M3)  
0M?zotv0#  
for_each(v.begin(), v.end(), ~=I:go  
( 0{I-x^FI  
do_ Xq<_r^  
[ 2.\"Q  
  cout << _1 <<   " , " % [~0<uO  
] X<5&R{oZ  
.while_( -- _1), UFC^ lv  
cout << var( " \n " ) MTq/  
) Yh Ow0 x  
); 5m;BL+>YE  
G:@1.H`  
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: FGhnK'  
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 t/3HX]B_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nwzyL`kF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 18p4]:L  
:D eJnE  
bAy\Sr #/  
template < typename Cond, typename Actor > s%8,'3&  
class do_while A-J#$B  
  { 4j'`,a=  
Cond cd; t<j_` %`8  
Actor act; +n$ruoRJh  
public : hc|#JS2H@y  
template < typename T > YLS*uXB&.  
  struct result_1 TKiYEh  
  { $*LBZcL  
  typedef int result_type; &0H_W xKeB  
} ; B@#vS=g  
7#Uzz"^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} jc\y{I\  
)o-mM tPj  
template < typename T > C7f*Q[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {wgq>cb  
  { KD\sU6  
  do F,Ve,7kh  
    { ]EUQMyR  
  act(t); cd=K=P}p  
  } .g?D3$|K  
  while (cd(t)); 0Wc_m;  
  return   0 ; mNEh\4ai  
} kP5G}Bp  
} ;  cV_-Bcb  
x34GRe!!  
Jr= fc*f  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^~6gkS }  
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-!3wvt)  
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。 =+I-9=  
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。 a.RYRq4o  
下面就是产生这个functor的类: %<'.c9u5  
ZLdIEBi=  
SLUQFoz}  
template < typename Actor > /Ahh6=qQY  
class do_while_actor p )]x,F  
  { Hl'AnxE  
Actor act; ^,)nuU y  
public : D;jbZ9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9\T9pjdZE  
2;J\Z=7  
template < typename Cond > euW   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^HtB!Xc  
} ; `e?~c'a@  
^4'!B +}F  
Qw }1mRv  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {`T^&b k  
最后,是那个do_ [tElt4uG  
,A)Z .OWOq  
E H%hL5(  
class do_while_invoker uPxjW"M+  
  { WwWCN N~}  
public : GCX?W`  
template < typename Actor > 45$aq~%as  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %+<1X?;,Fq  
  { H* +7{;$  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8xG"hJR  
} x5Fo?E  
} do_; hE$3l+  
x25zk4-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Df:/r%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zK{}   
最后来说说怎么处理break和continue  Zy8tI#  
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。 <h}x7y?  
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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