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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda G{s ,Y^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0lBl5k e  
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, H37Z\xS  
t?{ B*  
X)|%[aX}q  
c1z5t]d   
  class filler Q/+a{m0 f  
  { (+ >n/I6  
public : *]EcjK%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G/D{K$=t~  
} ; Mu:H'$"'H  
B 51LZP  
_}\&;  
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: T<ua0;7  
 ,cB`j7p(  
\k* ]w_m-  
.3Ap+V8?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !7w-?1?D  
a@X'oV`(2b  
,`wxXU7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Obd!  
@<AIPla  
tF'67,~W  
<.AIV p  
二. 战前分析 ar{e<&Bny  
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。 NN$`n*;l  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 hVID~L$  
H1@"Yg8  
6?Wsg`9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); UC0 yrV  
  /* --------------------------------------------- */ cbIW>IbM  
vector < int *> vp( 10 ); ZzE&?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); T&h|sa(   
/* --------------------------------------------- */ |[V(u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); IEA[]eik>  
/* --------------------------------------------- */ n[clYi@e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^.4<#Qs  
  /* --------------------------------------------- */ <&NR3^Eq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 65}:2l2<  
/* --------------------------------------------- */ Xu T|vh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  {<i!Pm  
hIw*dob  
6-^+btl)#  
*zx;81X=  
看了之后,我们可以思考一些问题: i44`$ps  
1._1, _2是什么? '3xSzsDn  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 < /}[x2w?]  
2._1 = 1是在做什么? 57#:GN$EL  
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。 ,5/gNg  
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。 i7p3GBXh[  
UOwj"#  
EEaFi 8  
三. 动工 B>'\g O\2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]l\J"*"aB  
+uH1rF_&@  
g,1\Gj%y  
<;Xj4 J  
template < typename T > ;<*VwXJR  
class assignment ;^xku%u  
  { 3}vlj:L  
T value; c2i^dNp_  
public : 2 o.Mh/D0  
assignment( const T & v) : value(v) {} c1Hv^*Y  
template < typename T2 > +Gjy%JFp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5=$D~>-#  
} ; 4RK^efnp  
\;sUJr"$  
xOt|j4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m/{rmtA4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |5W u0T  
:xA'X+d/'  
>Qi2;t~G  
'Kq%t M26!  
  class holder {:"bX~<^  
  { 2yN~[, L  
public : 0)nU[CY  
template < typename T > ~+1t 17  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @-W)(9kZ|  
  { m!PN1$9V  
  return assignment < T > (t); {:? -)Xq  
} @1kA%LLK  
} ; ptsi\ 7BG  
ul:jn]S*  
;Z8K3p  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !]"T`^5,Y  
-Z#A}h  
  static holder _1; b,!h[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %II |;<  
t n}9(Oa)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .-o$ IQsS  
而不用手动写一个函数对象。 bclA+!1  
_kar5B$  
Gz kf  
+4@EJRC  
四. 问题分析 T%:}/@  
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。 1_F2{n:yp  
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。 yDHH05Yl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l.&6|   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "d{ |_Cf  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U/TF,JUI  
QYg2'`(  
五. 问题1:一致性 O* 7" Q&  
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?| O8M;q!)y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 = i `o+H  
d^,u"Z9P  
struct holder j{nL33T%  
  { 7q(RQQp  
  // [t>}M6?R:  
  template < typename T > \[Q,>{^  
T &   operator ()( const T & r) const L-q.Q  
  { k3u3X~u  
  return (T & )r; qi$6y?  
} Qxt ,@<IK  
} ; A?Uyj  
':J[KWuV  
这样的话assignment也必须相应改动: X\uN:;?#W{  
{Z$Aw4a"d  
template < typename Left, typename Right > }]/"auk  
class assignment hX<0{pXM4  
  { \]GBd~i<  
Left l; Fd0R?d  
Right r; 3!#d&  
public : Kc0KCBd8];  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1_f(;WOg  
template < typename T2 > p'!cGJL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3g)pLW  
} ; Hh,q)(Wo  
EW|bs#l  
同时,holder的operator=也需要改动: *ewE{$UpK  
K oo%mr   
template < typename T > 6> X7JMRY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const e![n$/E3R  
  { RYy_Ppn96f  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #T&''a  
} ]~GwZB'M  
`gx_+m^  
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。 ~CQsv `  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7$Jb"s  
1o V\QK&  
return l(rhs) = r; %?^IS&]Z  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 P|l62!m<   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1=}+NK!  
u%}zLwMH  
template < typename Tp > !Qy%sY  
class constant_t wL\OAM6R  
  { zT 9"B  
  const Tp t; JgEPzHgx  
public : !g'kWE[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'H0uvvhOp  
template < typename T > *?:V)!.2z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -c{O!z6sX  
  { \C#X Kk$OE  
  return t; ,( u- x!  
} p(=}Qqdr8  
} ; u $O` \=  
C8W#$a  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #rD0`[pz  
下面就可以修改holder的operator=了 JZ3CCf  
?0*,x)t  
template < typename T >  qr~P$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;SnpD)x@)  
  { ,1&Pb %}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L 7VDZCV  
} q!iS Y  
>pdWR1ox  
同时也要修改assignment的operator() <n? cRk'.  
GJS3O;2*  
template < typename T2 > |Tv}leJF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 'guXdX]Gu  
现在代码看起来就很一致了。 `1 A,sXfa  
t/%{R.1MN  
六. 问题2:链式操作 5 nF46c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F#-mseKhc  
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。 : 8h\x  
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。 [ ICFPY6  
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。 QP>tu1B|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {G.W?  
E.LD1Pm0  
template < typename T > WVZ](D8Gc]  
struct result_1 ~?#>QN\\c  
  { H?oBax:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !B|Aq- n,  
} ; 1V ,Mk#_  
4*Uzomb?q  
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: f.)z_RyGd  
;z2\ Q$  
template < typename T > Y=83r]%  
struct   ref %B}<5iO  
  { NVnId p  
typedef T & reference; {#`O'F>  
} ; *Ri\7CqU"6  
template < typename T > c~``)N  
struct   ref < T &> I-Q@v`  
  { }_mVXjF  
typedef T & reference; `^v=*&   
} ; eR3v=Q  
2NMg+Lt8v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )fy-]Ky *  
=y^`yv 3  
template < typename T > \+M6R<Qw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Xfc+0$U@  
  { d4~;!#<  
  return l(t) = r(t); W{RZ@ 3ZY  
} \+)aYP2Hu  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 dl]pdg<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R?t_tmKXC!  
y#T.w0*  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 DHq#beN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &=^YN"=Z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ko|m<;LX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u4#YZOiY)A  
最后的布局是: aP$it 6Z  
                Add I1 pnF61U  
              /   \ K/iFB  
            Divide   5 Rtu"#XcBw+  
            /   \ _`I}"`2H  
          _1     3 O=[Q >\p  
似乎一切都解决了?不。 KS'n$  
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。 ?:tk8Kgf  
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。 G! Y l0Zr  
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: DaS~bweMw  
u\{MQB{T  
template < typename Right > $l $p|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t zShds  
Right & rt) const 1=Kt.tuf  
  { x2,;ar\D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J!Q #xs  
} 5e3p9K`5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;E_Go&Vd  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 =2t=Zyp0Y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 {'Y()p3kl  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ' 7Mz]@  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 tQ *?L  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? *knN?`(x  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 0bpGPG's&  
j8oX9 Yo0=  
template < class Action > !gJTKQX4  
class picker : public Action D<hX%VJ%M  
  { =xQPg0g  
public : ^F'~|zc"C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H&8~"h6n  
  // all the operator overloaded Im?/#tX  
} ; 2$o#b .  
R$ !]z(  
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。 \QQWhwE  
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: cTW$;Fpc+  
Y<IuwS  
template < typename Right > *LMzq9n3o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^&\pY  
  { >k ==7#P  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G1-r$7\  
} b*W,8HF4,  
lN&+<>a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,PoG=W  
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。 EKO~\d  
S}fQis  
template < typename T >   struct picker_maker S\]9mHJI  
  { ])G| U A.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *<:6A&'D9  
} ; 9_?<T;]"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > pTaC$Ne  
  { /Xj{]i3{  
typedef picker < T > result; M3elog:M  
} ; yN)(MmX'1  
|)xWQ KzA  
下面总的结构就有了: P l!E$   
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。 5VpqDL~d  
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。 wpp!H<')  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :IU<AG6  
至此链式操作完美实现。 giH#t< )W  
{\`y)k 7  
e$teh` p3  
七. 问题3 p0y|pD  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 skXzck  
!4!qHJISa  
template < typename T1, typename T2 > b)x0;8<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U.V/JbXX  
  { c#CV5J\Kk3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R|^bZf^  
}  }D+ b`,  
\D k >dE&I  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: .N>*+U>>P  
g-jg;Ri  
template < typename T1, typename T2 > JU;`c>8=)  
struct result_2 x4PzP  
  { }A]e C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  j'Jb+@W?  
} ; YD@Z}NE v"  
8(&6*- 7=  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? <7>1Z 82)  
这个差事就留给了holder自己。 CJh,-w{wJ"  
    IA&V?{OE@I  
<KK.f9^o(  
template < int Order > }Xk_ xQVt{  
class holder; WtKKdL  
template <> z.\r7  
class holder < 1 > cl1ygpf(  
  { vE8BB$D  
public : Cg?Mk6i  
template < typename T > Aqmw#X  
  struct result_1 -9 .lFuI  
  { <"6\\#}VG  
  typedef T & result; 0:71Xm  
} ; x#&_/oqAk  
template < typename T1, typename T2 > $T#fCx/  
  struct result_2  *U6+b  
  { fzw:[z:%  
  typedef T1 & result; !q,7@W3i  
} ; &o7PB` (l  
template < typename T > CbW[_\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1<Mb@t  
  { |c8\alw  
  return (T & )r; JIw?]xa*  
} %o4v} mzV  
template < typename T1, typename T2 > ^n<YO=|u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h,B4Tg'  
  { !hM`Oe`S  
  return (T1 & )r1; h~]e~u V  
} R&6@*Nn  
} ; +6l#hO7h  
6M`gy|"(~  
template <> rm ;U' &{  
class holder < 2 > D!OY<?  
  { o?m1  
public : C>x)jDb?  
template < typename T > ^`i z%^  
  struct result_1 d/F^ez  
  { 4i{Xs5zk  
  typedef T & result; 4)OOj14-V  
} ; xM!9$v  
template < typename T1, typename T2 > ~XP|dn}  
  struct result_2 mjg@c|rTG  
  { pZeO dh  
  typedef T2 & result; J^CAQfcx  
} ; ilVi  
template < typename T > MZX)znO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s@iY'11  
  { Zzg zeT+bv  
  return (T & )r; eGg6wd  
} D@9 +yu=S  
template < typename T1, typename T2 > n.a2%,|v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QwpX3 k6  
  { ;` Xm?N  
  return (T2 & )r2; Y$"m*0  
} $z*"@  
} ; d>mZY66P  
fap]`P~#L  
](Wa:U}Xs  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 YaSBIq{z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S'qT+pP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _V1:'T8  
>itabG-&  
return l(i, j) = r(i, j); Ns1n|^9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4v _Hh<%  
'" %0UflJS  
  return ( int & )i; T]z(>{  
  return ( int & )j; 1Dc6v57  
最后执行i = j; =v::N\&  
可见,参数被正确的选择了。 l4+ `x[^  
CUG"2K9  
!*~QB4\2b  
^78N25RU(  
h9im S\gfr  
八. 中期总结 KWjhkRK4]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: \WTKw x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r9N?z2X  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b(R.&X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l#T %N@X  
|5dNJF8;Q  
b/m.VL  
QgYt(/S  
bcy  
X)iI]   
九. 简化 |O>e=HC#q8  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 k*6"!J%A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y7!&  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: cMT:Ij];  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }PBL  
  +-*/&|^等 'Z.C&6_  
2. 返回引用。 M\k[?i  
  =,各种复合赋值等 [kN_b<Pc,  
3. 返回固定类型。 FGP^rTP)e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 65O 8?I  
4. 原样返回。 z\UXn RL  
  operator, Pf%I6bVN9  
5. 返回解引用的类型。 ke;=Vg|  
  operator*(单目) n.'Ps+G(  
6. 返回地址。 \}.bTca  
  operator&(单目) W<#!He  
7. 下表访问返回类型。 =8`KGeP$  
  operator[] `S-l.zSZ4B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 GT] >  
  operator<<和operator>> Ut'T!RD  
{ ?jXPf  
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。 `@1e{ ?$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4OJD_  
1QD49)  
template < typename Left > zGz}.-F  
struct value_return YRBJ(v"9  
  { '-N 5F  
template < typename T > #T>?g5I  
  struct result_1 ;P juO  
  { z^tzP~nI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6A.%)whI;  
} ; 4\|Q;@f  
O#[bNLV  
template < typename T1, typename T2 > <N~9=g3  
  struct result_2 x;bA\b  
  { pT~3< ,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =$y J66e  
} ; {`M \}(E  
} ; d*6/1vyjT  
rf@47H  
w{L9-o3A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait McS]aJfrk  
/E\04Bs  
下面我们来剥离functor中的operator() $n!5JS@40  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^`SEmYb;  
Srmr`[i  
return l(t) op r(t) . IY@Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,66(*\xT  
return op l(t) p&<n_b  
return op l(t1, t2) d(RMD  
return l(t) op C:^ :^y  
return l(t1, t2) op V*2 * 5hx  
return l(t)[r(t)] 2TB'HNTFx  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DQ/rx`BG  
- (((y)!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: `\"<%CCe  
单目: return f(l(t), r(t)); 3 i>NKS  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,38M6yD  
双目: return f(l(t)); ?Q"<AL>Z  
return f(l(t1, t2)); *$R9'Yo}F  
下面就是f的实现,以operator/为例 hPG@iX|V  
o(?9vU  
struct meta_divide [) >Yp-n  
  { 8|\ -(:v  
template < typename T1, typename T2 > G;wh).jG5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ) ] Ro  
  { s.;'-oA  
  return t1 / t2; qj:[NPwaM  
} [hot,\+f  
} ; >}NnzZ  
|unvDXx-  
这个工作可以让宏来做: *5s*-^'#!  
]:2Ro:4Yv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E'mT%@M OM  
template < typename T1, typename T2 > \ c'VCCXe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @mg5vt!$`  
以后可以直接用 kxyOe[7 S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jz;{,F  
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 >f^kp8`3{Y  
(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。。。) EFI!b60mc  
Lh-Y5(c o  
reYIF*  
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 <Pe'&u  
iI'ib-d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jjEu  
class unary_op : public Rettype bcu Uej:  
  { D(|+z-}M  
    Left l; (Lh!7g/0N  
public : @44*<!da  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !h}Vz  
,+OVRc  
template < typename T > D_ej%QtB@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T:K}mLSg  
      { $ Fc}K+  
      return FuncType::execute(l(t)); 9)=bBQyr:  
    } :TKx>~`  
g%^/^<ei  
    template < typename T1, typename T2 > KkzG#'I1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (NfB+Ue}  
      { iDgc$'%?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `{yI| Wf  
    } mrKIiaU<J  
} ; 4T$jY}U  
*Ev8f11i&  
wpQp1){%Q  
同样还可以申明一个binary_op |7Z}#eP//  
h?4EVOx+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9Ou}8a?m"  
class binary_op : public Rettype &F[N$6:v  
  { 9X#]Lg?b  
    Left l; ~K|ha26W  
Right r; d%q&[<'jf  
public : f` -vnh^+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =\i%,YY  
\oGU6h<  
template < typename T > wXdt\@Qr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \7$"i5  
      { "9*MSsU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); mdmJne.  
    } bng/v  
u~'_Uqp  
    template < typename T1, typename T2 > l;aO"_E1m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aDLlL?r3  
      { ,PKUgL}w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i"DyXIrk2  
    } 6y?uH; SL  
} ; 0d~?|Nv -  
,ag* /  
M[iWWCX  
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 hHOx ]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mv$gL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /6 x[C  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 {=3'H?$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L0%W;m  
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。。。 %(\et%[]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'XYjo&w  
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) pd.pY*B<[  
下面是修改过的unary_op H:z<]Rc  
Z{F^qwne  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~Hx>yn94e  
class unary_op &RHx8zScP  
  { nU2w\(3|  
Left l; AuBBSk8($  
  RO'b)J:j9  
public : 5GJa+St?  
RW Jyd=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H:16aaMn(  
<fgf L9-  
template < typename T > Oo>Uu{{  
  struct result_1 69odE+-X.  
  { |F ~U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .=Uu{F  
} ; bK!uR&i^l  
/}d)g4\j  
template < typename T1, typename T2 > 7 3ABop  
  struct result_2 G*zhy!P  
  { TD!c+ ${w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7Mh!@Rd_V  
} ; ]qk`Yi  
JY D\VaW  
template < typename T1, typename T2 > Orlf5 {P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m='_ O+ $  
  { ,LU|WXRB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a3 t||@v!  
} 2>^jMln  
]4 \6_J&  
template < typename T > "Z-YZ>2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5N2`e3:I  
  { BGO pUy  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0A75)T=lQ  
} AnBD~h h  
[ofZ1hB4  
} ; YE-}1&8  
iis}=i7|  
[XNDYaF8  
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 [Lid%2O3ZR  
好啦,现在才真正完美了。 <EuS6Pg  
现在在picker里面就可以这么添加了: m{ rsjdnA  
2t#[$2mg\0  
template < typename Right > *adwCiB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const d!4:nvKx  
  { Y0o{@)Y:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mk3,ke8  
} ~HUO$*U4<  
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。 Fma#`{va  
[T2!,D.  
SJ&+"S&  
+!-U+W  
wG&rkg";#  
十. bind hsZ@)[/:  
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。 ded:yho   
先来分析一下一段例子 2-@z-XKn  
m]ALW0  
" 8g\UR"[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} g_(O7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }^*m0`H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 A1aN<!ehB  
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。 < _ <?p&  
我们来写个简单的。 S2~im?^21  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: eOUEhpE  
对于函数对象类的版本: XlxM.;i0H  
|h2=9\:]  
template < typename Func > 7vB6IF  
struct functor_trait pT<I!,~  
  { V`"Cd?R0Z  
typedef typename Func::result_type result_type; En YEAjX  
} ; F<Z13]|  
对于无参数函数的版本: c/-PEsk_TP  
mS &^xWPV  
template < typename Ret > aj$&~-/ R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6JE_rAab  
  { oSkvTK$ &i  
typedef Ret result_type; ~Z$Ro/;l  
} ; #i-b|J+%  
对于单参数函数的版本: ZE6W"pbjU  
V6r*fEhrT_  
template < typename Ret, typename V1 > IMHt#M`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Jr,**,wA  
  { '],G!U(  
typedef Ret result_type; l#3jJn  
} ; \S)cVp)h  
对于双参数函数的版本: Q^Q6| n  
94u~:'t>V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2%~+c|TH.)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p w=o}-P{  
  { .-.b:gdO(  
typedef Ret result_type; _*u$U  
} ; 4-W~ 1  
等等。。。 #c`/ f6z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }ZfdjF8N!  
U/>l>J5  
template < typename Func > ;^  YpQP  
struct func_return HXQ } B$V  
  { Ap!i-E,"J  
template < typename T > Fz@U\\94z  
  struct result_1 \kC'y9k  
  { lLNI5C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2mfG: ^^c  
} ; GT-ONwVDq  
hGU 3DKHT  
template < typename T1, typename T2 > NdM \RD_R  
  struct result_2 FdS'0#$  
  { D #C\| E:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'L G )78sk  
} ; (xMq(g  
} ; i6xzHfaYG  
X6n8Bi9Ik  
M8f[ck  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8k?V&J `  
Nq[-.}Z6  
template < typename Func, typename aPicker > _ IlRZ}f  
class binder_1 zTfl#%  
  { 6Q}>=R^h  
Func fn; ->J5|c#  
aPicker pk; e}2[g  
public : X9ec*x  
(FSa>  
template < typename T > sJm v{wM  
  struct result_1 (O'O #AD  
  { WM GiV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~!'T!g%C  
} ; @g1T??h   
;tfGhHpQn  
template < typename T1, typename T2 > hGo/Ve+@  
  struct result_2 X92I==-w  
  { N`7+] T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xm> y3WC  
} ; q`HK4~i,  
qmq#(%Z <W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} be>KG ZU0  
BqDOo(%1)  
template < typename T > t CQf `  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XknbcA|  
  { Q8NrbMrl  
  return fn(pk(t)); Q57Z~EsF  
} {hx=6"@  
template < typename T1, typename T2 > 7lG,.W|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1b8}TG2  
  { 7h\U}!  
  return fn(pk(t1, t2)); q5>!.v   
} h{CyYsQ  
} ; }\vw>iHPX@  
vJuL+'[i  
_>G=xKA#e  
一目了然不是么? ]9hhAT44  
最后实现bind C59H| S  
&P gk$e%>  
?cgb3^R'  
template < typename Func, typename aPicker > M[^EHa<i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |7b@w;q,D  
  { ePTN^#|W  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gHVD,Jr  
} 6jz~q~ I  
8lF:70wia  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r1.OLn?C  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 l,ra24  
@|@6pXR.  
十一. phoenix g HKA:j`c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ej'N !d.  
fs*OR2YG7  
for_each(v.begin(), v.end(), 1yjP`N  
( 1K[y)q  
do_ `B7?F$J  
[ #=I5_u  
  cout << _1 <<   " , " \7 }{\hY-  
] n;~6'f xe  
.while_( -- _1), tdn|mX#  
cout << var( " \n " ) TU?$yNE  
) 4_o+gG%HaM  
); wK  Je^7  
\w2X.2b.F  
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: 9f$3{ g{m  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ^c:I]_Ww  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d6~d)E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W";Po)YC  
8V+  
cDh\$7'b  
template < typename Cond, typename Actor > D~@lpcI  
class do_while >RKepV(X7  
  { ?^{Ey[)'(  
Cond cd; C<N7zMwT  
Actor act; tMr$N[@r  
public : NucLf6  
template < typename T > 6('xIE(R  
  struct result_1 IdciGS6 t  
  { >TS=tK  
  typedef int result_type; c.h_&~0qf  
} ; !&Us^Q^  
+!"7=?}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (t"rzH  
5!7vD|6  
template < typename T > -A1:S'aN-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N#7_)S[@0l  
  { ]H=P(Z -  
  do SW=%>XKkh  
    { 'jBtBFzP-  
  act(t); _H$Z }2g<z  
  } &%@>S.  
  while (cd(t)); Q&?B^[N*Q  
  return   0 ; &Y$)s<u8.  
} ufS0UD8%H  
} ; V-z F'KI[  
r }Nq"s<  
EtA,ow  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gEnc;qb  
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。 n|!O .+\b  
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。 ^%Fn|U\u  
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。 $EPDa?$*  
下面就是产生这个functor的类: v QDkZ  
( ALsc@K  
E1Rz<&L  
template < typename Actor > ]8EkZC  
class do_while_actor Tg6nb7@P  
  { S{ qn^\0  
Actor act; f9J]-#Iif  
public : LQ4F/[1}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rcG-V f@  
I}1<epd ,  
template < typename Cond > 60%EmX ;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Xe\,:~  
} ; K yp(dp>  
a8r+G]Z  
LZrkFkiC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pt8#cU\  
最后,是那个do_ f`_6X~ p  
'K3%@,O  
<zF/at  
class do_while_invoker &3'zG)  
  { PoRL35  
public : @!s(Zkpev  
template < typename Actor > YX 19QG%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &6@e9ff0  
  { 4L[-[{2  
  return do_while_actor < Actor > (act); B,RHFlp{  
} v9vY#W  
} do_; >)S'`e4Gu  
[LHfH3[gU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p?eQN Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 S:xG:[N@  
最后来说说怎么处理break和continue ut;KphvSH  
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。 xm}`6B^f  
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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