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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _g6H&no[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `Wp y6o  
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, .B{:<;sa  
2D4c|R@+  
|v:fP;zc  
Wo6C0Z3g}  
  class filler _vUId?9@+e  
  { ;9hS_%ldX4  
public : 7A{,)Y/w ^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} NUX$)c  
} ; Qk].^'\  
@-XMox/  
S(G&{KG  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: bP7_QYQ6  
y~Vl0f;  
{r:5\  
[k60=$y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fn Pej?f:  
7$"n.cr :  
o= &/ ;X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'y|p)r"  
<UbLds{+Uo  
HA~BXxa/  
!uAqY\Is  
二. 战前分析 #f }ORA  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 "(vm0@8><  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 t?h\Af4Tf  
q!<n\X3]u  
Nj+g Sa9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SlD7 \X&~  
  /* --------------------------------------------- */ D()tP  
vector < int *> vp( 10 ); ~-#8j3 J;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :F?L,I,K  
/* --------------------------------------------- */ J@o$V- KK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1.z]/cx<y  
/* --------------------------------------------- */ NH!x6p]n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3W55 m@w  
  /* --------------------------------------------- */ oe{,-<yck  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H+ 7Fw'u  
/* --------------------------------------------- */ ~) vz`bD1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .CEl{fofj  
 |I s"ov  
+H "j-:E@t  
Us4#O&  
看了之后,我们可以思考一些问题: o=Ia{@   
1._1, _2是什么? 7-4S'rq+  
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。 Y9y'`}+  
2._1 = 1是在做什么? )KUEkslR:  
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。 6kdcFcV-]  
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。 7loIjT7  
m&+V@H  
n*A"}i`ix  
三. 动工 ~iU@ns|g\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -~&T0dt~  
KdLj1T  
dW Vm'd  
-H"^;37T"  
template < typename T > ^2"3h$DJfS  
class assignment I0}G, q  
  { l vfplA  
T value; f<*-;  
public : xGt>X77  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8RU91H8fE  
template < typename T2 > 7>xfQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0;2ApYks  
} ; Ex4)R2c*  
a5uBQ?  
]w~ECP(ap  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [}Y_O*C !  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1NQU96  
y:,m(P  
 u'qc=5  
jl,>0 MA  
  class holder mLH,6rO9  
  { x1`zD*{  
public : RBV*e9P%  
template < typename T > I4MZ JAYk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UiH5iZ<r;  
  { VVHL@  
  return assignment < T > (t); s+6tdBvzs  
} @~`:sa+H  
} ; -Rj3cx  
jF|LPWl  
$im6v  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: cD]#6PFA  
Z2&7HTz  
  static holder _1; Ed>n/)Sm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 30Udba+{]p  
2R~[B]2"r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (n4Uc308  
而不用手动写一个函数对象。 gCv[AIE_m  
\x=!'  
>W^)1E,Qh  
7nk3^$|  
四. 问题分析 ?io ,8  
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。 ![/ QW  
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。 YL9Tsw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 XrN]}S$N  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vfOG(EkG.?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 RKwuvVI  
e/F+Tf  
五. 问题1:一致性 zd?uMq;w  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )KcY<K  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 la 89>pF  
 h3z9}'  
struct holder hpz DQ6-Y  
  { 2 D!$x+|  
  // Vl0Y'@{  
  template < typename T > e)A{ {wD/  
T &   operator ()( const T & r) const s5u  
  { 0l~z0pvT  
  return (T & )r; fP;2qho  
} ZG1 {"J/z  
} ; 2GJp`2(%dA  
Ls{]ohP  
这样的话assignment也必须相应改动: y.?Q  
ANXN.V  
template < typename Left, typename Right > @S?D}myD  
class assignment G[\3)@I  
  { GFgh{'|  
Left l; q.v_?X<_  
Right r; ?tf<AZ=+^L  
public : |eH*Q%M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9~yp =JOV@  
template < typename T2 > og8"#%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +3o 4KB}  
} ; !l~3K(&4  
bC%}1wwh  
同时,holder的operator=也需要改动: yrV]I(Xe  
h SU|rVi  
template < typename T > f}{Oj-:"CC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |5me }!C  
  { 5g4xhYl70n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <O9.GHV1v  
} y\}<N6  
"Sd2VSLg  
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。 4Q^i"jT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <77v8=as5  
,=y8[(h  
return l(rhs) = r; UjH+BC+9`b  
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。 6|ENDd[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l&6+ykQ  
tk'3Q1L  
template < typename Tp > G?v]|wdI  
class constant_t  q{RT~,%  
  { VMV~K7%0  
  const Tp t; T``~YoIdz  
public : Fn*)!,)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <PXnR\  
template < typename T > JURJN+)z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 19;F+%no#  
  { WkK.ON^  
  return t; T.iVY5^<  
} BxHfL8$1[$  
} ; mY/x|)MmM  
#{suH7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H"%SzU  
下面就可以修改holder的operator=了 If%**o  
1}b1RKKj<  
template < typename T > ]|)M /U *  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const BZ>,Qh!J  
  { {ZD'l5jU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iM{UB=C  
} Xsv^GmP+  
=YeI,KbA)  
同时也要修改assignment的operator() `#>JRQ=  
\>(S?)6  
template < typename T2 > $_b^p=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } R9O[`~BA2  
现在代码看起来就很一致了。 S9@)4|3C|p  
h,)UB1  
六. 问题2:链式操作 n%}Vd `c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _,5)  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ?)'+l   
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 j#JE4(&  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 tCirdwmg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct DF~{i{  
lO dw H"  
template < typename T > TH#5j.uUs  
struct result_1 %<Kw  
  { Q>[GD(8k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %2`geN<  
} ; wNhtw'E8  
zHW}A `Rz  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,.PmH.zjmR  
?ZlN$h^  
template < typename T > %!QY:[   
struct   ref ;+iw?"  
  { SoJ'y6  
typedef T & reference; =9'px3:'WR  
} ; `]\:%+-  
template < typename T > I85bzzZB  
struct   ref < T &> zoI0oA  
  { 9Z;"9$+M  
typedef T & reference; M8iI e:{ c  
} ; coFQu ; i  
osW"b"_f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xyc`p[n &  
%)@3V8OI  
template < typename T > ^=gzm s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?q+^U>wy&  
  { i>n)T  
  return l(t) = r(t); n8vteGQ  
} b_xGCBC  
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。 DqTp*hI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [d/uy>z,  
E< Ini'od[  
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 &Eqa y'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $7JWA9#N!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d ,!sZ&v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YsXf+_._  
最后的布局是: NamO5(1C  
                Add -Rz%<`  
              /   \ @-F[3`HeA  
            Divide   5 0-a[[hL?  
            /   \ 3a\.s9A "  
          _1     3 v a j  
似乎一切都解决了?不。 S6pvbaMZ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 " .:b43Z  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 `SGI Qrb  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ($A0u mW1%  
5u3SP?.&  
template < typename Right >  ]6 ]Nr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E3<~C(APW  
Right & rt) const a}#Jcy!e  
  { !>Ru= $9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $2+(|VG4F  
} skR I \  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 H(k-jAO,  
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。 TB  
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。 H[KTM'n  
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。 q"sD>Yh&  
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。 8F*"z^vD=  
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? GVl TW?5  
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: `lA[-x~  
/ %:%la%  
template < class Action > 5EqC.g.  
class picker : public Action .8K ~ h  
  { ~\~K ,v  
public : xIh,UW#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KJ&~z? X  
  // all the operator overloaded rAZsVnk?  
} ; cw)'vAE  
ubvXpK:.  
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。 C-6m[W8S  
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: t<QSp6n""  
v)AadtZ0d  
template < typename Right > $IU|zda8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gcNpA?mC|u  
  { >'GQB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7w]NG`7  
}  @rT}V>2I  
vx&jI$t8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A(#4$}!n5  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 *f4BD||  
n :P5m9T  
template < typename T >   struct picker_maker jLLZZPBK  
  { kbF+aS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; NDv_@V(D  
} ; )Ap0" ?q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sF=8E8qa   
  { D+:}D*_&  
typedef picker < T > result; .oR_r1\y  
} ; BDCFToSf|  
R?K[O   
下面总的结构就有了: LG qg0 (  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Mkc|uiT   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 9/nS?>11  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \X?GzQkr  
至此链式操作完美实现。 9:l@8^_o  
R6KS&Ge_  
E5y\t_H  
七. 问题3 Z$'483<  
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。 OVE5:)$x  
aAX(M=3  
template < typename T1, typename T2 > (GNY::3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R#QcQx  
  { WO=,NQOw  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i[wEH1jR  
} ;.g <u  
2]f"(X4jp  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: (.DX</f/4  
H!+T2<F9R  
template < typename T1, typename T2 > w[V71Iej  
struct result_2 b&$sY!iU  
  { GG@&jcp7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [sT}hYh+  
} ; ETA 1\  
?H.7 WtTC  
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? [$D4U@mRp  
这个差事就留给了holder自己。 mCY+V~^~kz  
    l"-F<^ U  
MiX*PqNTM  
template < int Order > y s3&$G  
class holder; W r%E}mX-  
template <> iq!u}# x_  
class holder < 1 > 07?|"c.  
  { @6roW\'$  
public : HP /@ _qk  
template < typename T > [7:(e/&  
  struct result_1 '#fwNbD  
  { 3~%wA(|A  
  typedef T & result; 0y"Ra%Y  
} ; u=5~^ 9  
template < typename T1, typename T2 > %Z"I=;=nxI  
  struct result_2 #CaT0#v  
  { y_=},a  
  typedef T1 & result; u\JYxNj1  
} ; MJ )aY2  
template < typename T > t*&O*T+fgy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =[ $zR>o*%  
  { *:*Kdt`'G  
  return (T & )r; o y'GAc/  
} pd[?TyVK;  
template < typename T1, typename T2 > laQM*FLg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X8Xw'  
  { *k]izWsV*  
  return (T1 & )r1; PJCRvs|X  
} V_SZp8  
} ; i8tH0w/(M  
cS'|c06  
template <> iA^GA8dn  
class holder < 2 > >$.lM~k  
  { 2 P=c1;  
public : "[*W=6m0  
template < typename T > z}" Xt=G?  
  struct result_1 &mM[q 'V  
  { -I'@4\<  
  typedef T & result; oA _,jsD4  
} ; 42Gv]X  
template < typename T1, typename T2 > "t{|e6   
  struct result_2 6uU2+I  
  { TzCNY@y  
  typedef T2 & result; m),3J4(q  
} ; BAq@H8*B  
template < typename T > 22|a~"Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .!\NM&E  
  { L b'HM-d  
  return (T & )r; zdwr5k  
} nI-^   
template < typename T1, typename T2 > ;JK !dzi}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t/=xY'7  
  { Iaq7<$XU  
  return (T2 & )r2; k lRS:\dW  
} K'`N(WiL  
} ; Dt9[uyP&  
azj:Hru&t#  
jH1!'1s|  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 N* C"+2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (>OCLmV$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n 2k&yL+a  
/uc*V6Xd (  
return l(i, j) = r(i, j); ?E@ 9Nvr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,~!rn}MI<  
>l\?K8jL9  
  return ( int & )i; J&xH "U  
  return ( int & )j; G|Du/XYh  
最后执行i = j; *o/ Q#  
可见,参数被正确的选择了。 0<{+M`G/  
]yxRaW9f  
tr]=q9  
YlZe  
}NQ {S3JW  
八. 中期总结 QT;mCD=OD  
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: S z3@h"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 FQbF)K~e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +$eEZ;4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D3^Yc:[_@  
f?iQ0wv)  
| %Dh  
uqhNi!;  
7PDz ]i  
m17H#!`  
九. 简化 p+O 2 :  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 6wzTX8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +%$'( t s  
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: vGK'U*gGD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `YDe<@6'  
  +-*/&|^等 3w=OvafT:  
2. 返回引用。 ?lh `>v  
  =,各种复合赋值等 6#/Riu%  
3. 返回固定类型。 L}bS"=B[&W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -?A,N,nnX  
4. 原样返回。 o%+8.Tx6wT  
  operator, AwhXCq|k  
5. 返回解引用的类型。 `7|\Gqy  
  operator*(单目) 'V reO52  
6. 返回地址。 =R08B)yR  
  operator&(单目) Z|YiYQl[)  
7. 下表访问返回类型。 7b,5*]oZ  
  operator[] k!gft'iU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [@U2a$k+d  
  operator<<和operator>> SBBDlr^P  
Yg5m=Lis  
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。 hw?'aXK{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ('/5#^%R  
*&b~cyC  
template < typename Left > p}qNw`  
struct value_return C.r9)#G  
  { "#T3l^@  
template < typename T > 1C[j:Ly/  
  struct result_1 \vBpH'hR,'  
  { L:HJ:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *5DOTWos  
} ; ORPQ1%tu  
 g?qh  
template < typename T1, typename T2 > H7 acT  
  struct result_2 $a|DR  
  { y{~l&zrl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?@"B:#l  
} ; <<@vy{*Hg  
} ; aB9Pdu t  
ZyBNo]  
4}:a"1P"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [KIK}:  
-G<$wh9~3  
下面我们来剥离functor中的operator() KmoPFlw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Xg |_  
s 2t'jIB  
return l(t) op r(t) gf `uC0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \Uun2.K  
return op l(t) gkdd#Nrk  
return op l(t1, t2) 4qtjP8Zv[  
return l(t) op 6Sh0%F s  
return l(t1, t2) op &j}\ZD  
return l(t)[r(t)] gn&jNuGg  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w(kN0HD  
tcYbM+4e  
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: zmf`}j[  
单目: return f(l(t), r(t)); 5}3Q}o#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 38IVSK_  
双目: return f(l(t)); M{S7tMX  
return f(l(t1, t2)); 30 Vv Zb  
下面就是f的实现,以operator/为例  k~#F@_  
>W,1s  
struct meta_divide ,5jE9  
  { =/@c9QaV B  
template < typename T1, typename T2 > z= pb<Y@X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,bRvj8"M  
  { _5I" %E;S  
  return t1 / t2; Fx']kn9  
} ^E&':6(  
} ; FHVZ/ e  
q^],K'  
这个工作可以让宏来做: 8UArl3  
0Y#S2ty  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rf"%D<bb  
template < typename T1, typename T2 > \ unqX<6hu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f $MVgX  
以后可以直接用 k~WX6rEJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) AY['!&T  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 "(/ 1]EH`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ($^XF:#5  
3 }Z [d  
8M m,a  
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 yyJ4r}TE  
LGq}wxq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -[?q?w!?  
class unary_op : public Rettype ,o-BJ 069  
  { H"W%+{AR  
    Left l; $FEG0&  
public : U@v=q9'W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ` INcZr"  
|V{'W-` |[  
template < typename T > 2ul!f7#E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L- [<C/`;t  
      { ^y"Rdv  
      return FuncType::execute(l(t)); }YHoWYR  
    } !h&A^sAc  
1,fjdd8OM;  
    template < typename T1, typename T2 > afRUBjs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .3k"1I '\  
      { _@0>y MZ^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); e"^* ~'mJ  
    } IbAGnl{  
} ; ;Dg8>  
ETe,RY  
8Z%C7 "4O  
同样还可以申明一个binary_op RO,  
I3o6ym-i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S/pTFlptCa  
class binary_op : public Rettype |S#)[83*3  
  { O G#By6O  
    Left l; DzX5_ kA  
Right r; c,;-[sn  
public : z-nhL=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0hK)/!Y  
. Rxz;-VA  
template < typename T > FCU~*c8Cs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f,z_|e  
      { }./__gJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9/ R|\  
    } Qy |*[  
:WejY`}H%  
    template < typename T1, typename T2 > u(\O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qCOe,$\1/  
      { L}CjC>R!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cMxTv4|wui  
    } OL&ku &J_  
} ; !u)ve h3x  
Y( n# =  
-#= v~vE  
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 z>+@pj   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h_L-M}{OG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g83]/s+  
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。 x7 jE Ns )  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qazM@  
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。。。 \"i2E!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'cJHOd  
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) {Cnz7TVB  
下面是修改过的unary_op -sl] funRy  
7u-o7#,X2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5F$ elW  
class unary_op A?'Tigi  
  { `yJpDGh  
Left l; !]7r>NS>  
  '"Q;54S**  
public : &^^zm9{  
*?%DdVrO@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #WlIH7J8Tc  
k2muHKBlk  
template < typename T > n%? bMDS  
  struct result_1 <zH24[  
  { PvX>+y5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sF}T9 Ue  
} ; _M= \s>;G  
dX-Xzg  
template < typename T1, typename T2 > 82Dw,Cn  
  struct result_2 GL'zs8AKf  
  { yhg^1l|t,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =dz  iR _  
} ; Jj}+tQ f  
w=I8f}(  
template < typename T1, typename T2 > $NzD&b$7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wYK-YY:Q3  
  { !8M]n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F ?xbVN  
} jHq.W95+P  
>p Y0f }  
template < typename T > x;2tmof=L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ntE;*F yH  
  { Zoh[tO   
  return OpClass::execute(lt(t)); k2o98bK&;  
} Q.Tn"rE|  
I|]~f[xI  
} ; 0\84~t'[  
E'zLgU)r`  
4JSf t t  
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 IY2ca Xu  
好啦,现在才真正完美了。 < I[ Vv'x  
现在在picker里面就可以这么添加了: >AI65g  
8?AFvua}r  
template < typename Right > 'Y{fah  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |GJSAs"L@  
  { VJ;4~WgBz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1>bG]l1//  
} F1%-IBe  
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。 aaW(S K  
6tBL?'pG  
C;#vW FE  
$lmGMljF  
Hy~kHBIL  
十. bind fOs}5J  
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。 f]N2(eM  
先来分析一下一段例子 kKwb)i  
/iFtW#K+  
Cc7PhoPK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~YO99PP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X8aNl"x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *T0{ yI  
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。 57*`y'C W  
我们来写个简单的。 X}C }  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6?u9hi  
对于函数对象类的版本: ~ {OBRC  
-:]_DbF  
template < typename Func > x TEDC,B  
struct functor_trait z)N8#Y~vn  
  { |9c J O@  
typedef typename Func::result_type result_type; }_m/3*x_  
} ; fH[Yc>(oj  
对于无参数函数的版本: ^y"5pf SR  
$/sIdFZi  
template < typename Ret > uzjP!qO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =z`GC1]bL  
  { j}~3m$  
typedef Ret result_type; Ao>] ~r0  
} ; i|A0G%m]$  
对于单参数函数的版本: YJi C}.4Q  
#)hc^gIO&<  
template < typename Ret, typename V1 > H<bYm]a%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j t9fcw  
  { *m$P17/C  
typedef Ret result_type; H]2cw{2  
} ; 5{ ?J5  
对于双参数函数的版本: ;G!JKg  
oqeA15k$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %!Z9: +;B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^)|8N44O  
  { {T EF#iF  
typedef Ret result_type; eiE36+'>b  
} ; 3Q'Q %2  
等等。。。 Te&F2`vo  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fHK`u'  
.;#Wf @V  
template < typename Func > @T>\pP]o  
struct func_return (/6~*<ZGT  
  { xx[XwN;  
template < typename T > Z_^i2eJYT  
  struct result_1 K]5@bm  
  { ;la sk4|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .dqV fa  
} ; M:&g5y&  
R0|dKKzS  
template < typename T1, typename T2 > h$3o]~t  
  struct result_2 36ygI0V_  
  { Q7uhz5oZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;A^Ii>`  
} ; t2V|moG  
} ; x93t.5E6  
VHwAO:+-  
X)P;UVR0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y>4r<Y ZQ  
@ Gxnrh6  
template < typename Func, typename aPicker > KY}c}*0  
class binder_1 2Fwp\I;  
  { #6w\r&R6  
Func fn; %NH#8#';2  
aPicker pk; /Z':wu\  
public : vRp#bScc  
xw[KP [(  
template < typename T > 9eG{"0)  
  struct result_1 <:(p nw*L  
  { 0^?:Zds  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~MuD`a7#G  
} ; !h\>[O  
%9 kOl  
template < typename T1, typename T2 > RRXnj#<g  
  struct result_2 5%`fh%  
  { 'IVNqfC)u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :!',o]"4,k  
} ; K+2sq+ 3q  
0^l)9zE  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H[H+s!)"  
OAlV7cfD  
template < typename T > {Y0Uln5u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BC*)@=7fx  
  { 4gyC?#Ede  
  return fn(pk(t)); c:[z({`  
} I[P43>F3  
template < typename T1, typename T2 > Ii*tux!S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \L6kCY  
  { "e)C.#3  
  return fn(pk(t1, t2)); b-'T>1V  
} q oA?  
} ; _f^JXd,7v  
}vx+/J  
fLGZ@-qA0  
一目了然不是么? pv LA:LW2  
最后实现bind ^v5v7\!  
P|0dZHpT  
WR5@S&fU`  
template < typename Func, typename aPicker > $9~6M*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "`va_Mk  
  { F0Nl,9h('  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `B1r+uTP~  
} |"gg2p  
1]DPy+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Oq[2<ept  
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。 cu~dbv6H  
$ G\IzK  
十一. phoenix #Qir%\*V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ll2yJ .C4  
q:iB}ch5R  
for_each(v.begin(), v.end(), (SH< ]@s  
( "#ctT-g`6  
do_ M/Twtq-`H  
[ ON.1'Wk?  
  cout << _1 <<   " , " !L|}/u3v  
] lla?;^,  
.while_( -- _1), LtJl\m.th  
cout << var( " \n " ) bi01]  
) #L3heb&9  
); obRYU|T  
W{)RJ1  
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: =qg;K'M5  
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 ?.*^#>-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 k'(d$;Jgr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &"_5?7_N  
{jK:hQX  
c3L)!]kB  
template < typename Cond, typename Actor > @2X{e7+D  
class do_while o+}>E31a  
  { o.o$dg(r!  
Cond cd; w6Owfq'v  
Actor act; *_qLLJg  
public : c] '-:=  
template < typename T > 2oO&8:`tv  
  struct result_1 ?FV>[&-h#I  
  { <SPT2NyX  
  typedef int result_type; G (Ky7S Z  
} ; h?D>Dfeg%  
$vC}Fq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^8z~`he=_J  
p?6`mH  
template < typename T > EFk9G2@_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,NA _pvH)  
  { Z)Zc9SVC  
  do  K}OY!|  
    { j=],n8_i  
  act(t); zJMm=Mw^  
  } [$x&J6jF.  
  while (cd(t)); ]-2Q0wTj  
  return   0 ; ukInS:7  
} #a$k3C  
} ; lx)Bj6  
Q 1:7 9  
F5+)=P#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (q 0wV3Qv  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9f|+LN##  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?as1^~  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 U3-cH  
下面就是产生这个functor的类: CGp7 Tx#  
V_Xq&!HN[  
?l/$cO  
template < typename Actor > X+$IaLfCxD  
class do_while_actor ~BbF:DS  
  { y~r5KB6w  
Actor act; d#W>"Cqxqa  
public : wG-lR,glb  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `B%IHr  
a3wk#mH  
template < typename Cond > K|ZB!oq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #Rj&PzBe  
} ; h1U8z)D#   
X:Iam#H  
]Jum(1Bo  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >"/Sa_w  
最后,是那个do_ C25EIIdRb  
vMHJgpd&j  
sI OT6L^7  
class do_while_invoker X$0&tmum  
  { [AA*B  
public : cvk$ I"q+  
template < typename Actor > TGSkJ 1Lx  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const VJoobu1h  
  { _@/nc:)H  
  return do_while_actor < Actor > (act); I #bta  
} J+:gIszsWT  
} do_; !\hUjM+(}  
bMvHAtp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j96\({;k  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,?KN;~t#vz  
最后来说说怎么处理break和continue +>BD^[^^  
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。 MRb6O!$`C  
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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