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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }GCt)i_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }X3SjNd q  
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, vO2o/   
?q <"!U|e  
+`x8[A)-  
Osdw\NNH~M  
  class filler QMfa~TH#p  
  { j[h4F"`-  
public : _azg 0.)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} l*]*.?m/5  
} ; +BRmqJ3  
B&`hvR  
B{SzC=4f}  
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: G8lR_gD"!  
8JUUK(&Z  
!RnO{FL  
p_jDnb#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t "J"G@1)  
zZ|Si  
r c7"sIkV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  wNW9xmS  
mlY0G w_e  
J..>ApX  
Ogf myYMtc  
二. 战前分析 Fr)G h>  
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。 +QIM~tt)  
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 |wZ8O}O{E  
z1ltc{~Z  
s45Y8!c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 78\:{i->ta  
  /* --------------------------------------------- */ (@dh"=Lt\  
vector < int *> vp( 10 ); Z2WAVSw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m[C-/f^u|  
/* --------------------------------------------- */ */n)_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +!V*{<K  
/* --------------------------------------------- */ /)xG%J7H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [BHf>  
  /* --------------------------------------------- */ Mrp'wF D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +'?p $@d  
/* --------------------------------------------- */ H>[1D H#b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E {d Mdz  
oQ 5g0(J~  
s&p*.I]@>  
0}c *u) ,  
看了之后,我们可以思考一些问题: l/_3H\iM  
1._1, _2是什么? Xz0jjO,  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0CxQ@~ttl  
2._1 = 1是在做什么? ky#d`   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 d^IOB|6Q  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :QsGwhB  
dfe 9)m>  
hq/\'Z&!+P  
三. 动工 pK#Ze/!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d+%1q  
hNXPm~OK\  
@YP\!#"8  
f8)D|  
template < typename T > \@Gyl_6^  
class assignment UHz*Tfjb  
  { . x~tEe  
T value; E) >~0jv  
public : +}X?+Epm  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0,(U_+ n  
template < typename T2 > -@G |i$!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]6</{b  
} ; V{fYMgv  
0b=OK0n!%  
3Qe:d_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @dcT8 YC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9tXLC|yl?  
(^Xp\dyZL  
pK4I?=A'  
{!xPq%  
  class holder &~U8S^os  
  { 4-=>># P  
public : \w^iSK-  
template < typename T > X",fp  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %WCA?W0:4  
  { tuK"}HepB  
  return assignment < T > (t); =R!=uml(  
} t/_w}  
} ; -c%GlpZw  
UKQ ,]VC  
f!*b8ND^R  
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: qI<6% ^i  
,v$gQU2  
  static holder _1; M'W@K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q$W0>bUP  
LDW":k|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A7 .C  
而不用手动写一个函数对象。 t qbS!r  
=lS~2C  
'+Dn~8Y+9  
FJv=5L  
四. 问题分析 (zBa2Vmmv  
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。 ._=Pa)T  
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。 0kpRvdEr-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {LY$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :HRJ49a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zrE ~%YR  
on(F8%]zE  
五. 问题1:一致性 6CLrP} u  
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?| 95aa  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J:'cj5@  
WO)rJr!C  
struct holder !~m)_Q5?~  
  { tk<dp7y7  
  // HLAWx/c,j"  
  template < typename T > ,$mnD@)  
T &   operator ()( const T & r) const \S}&QV  
  { &m`1lxT  
  return (T & )r; -Uq I=#  
} LCRreIIgZ  
} ; @W=#gRqQPy  
> z h  
这样的话assignment也必须相应改动: S,lJ&Rsu  
?@(_GrE-  
template < typename Left, typename Right > #DwTm~V0"  
class assignment cuBOE2vB.  
  { R"Hhc(H  
Left l; W cPDPu~/  
Right r; ,JN2q]QPP  
public : g[44YrRD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kG &.|  
template < typename T2 > 4s^5t6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -wC;pA#o  
} ; z6B/H2  
}/B  
同时,holder的operator=也需要改动:  <G{m=  
.Hl]xI$;+  
template < typename T > -B9C2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const yW^[{)V 3%  
  { #c'yAa  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); F5gL-\6  
} V? w;YTg  
8uM>UpX  
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。 :f ybH)*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KFdV_e5lU  
nyi}~sB  
return l(rhs) = r; b~Op1p  
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。 f`.8.1Rd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O>w Gc8Of\  
vJ7I [Z  
template < typename Tp > LgjL+w19  
class constant_t IwKhun  
  { X~sl5?  
  const Tp t; ,_r"=>?@  
public : wW1aG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gV):3mWC  
template < typename T > KIC5U50J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d `>M-:dF  
  {  &xgMqv2/  
  return t; s-}|_g.Pt  
} JWr:/?  
} ; bA@!0,m  
KF|+# qCN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n&D<l '4  
下面就可以修改holder的operator=了 Z%y>q|:  
!Sy._NE`z  
template < typename T > _Buwz_[&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const P \tP0+at  
  { dD?1te  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ';hU&D;s  
} 8E&}+DR?  
o=_:g >5  
同时也要修改assignment的operator() Sf B+;i'D  
Yew n  
template < typename T2 > cNtGjLpx;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ah;2\0|t  
现在代码看起来就很一致了。 ^G[xQcM73  
& 1p\.Y  
六. 问题2:链式操作 UZi^ &  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -ZlBg~E  
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。 zIi|z}WJ  
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。 TUIj-HSe  
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。 &W-L`aFd0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wOOBW0tj  
7cr@;%#  
template < typename T > V8ZE(0&II}  
struct result_1 $HF. 02{|  
  { +wXrQV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,=O`'l >K  
} ; AV Gu*  
+(x^5~QX  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: O%H_._#N`  
l9lBhltOH  
template < typename T > MIo<sJuv  
struct   ref k*(c8/<.d  
  { q&Y'zyHLP  
typedef T & reference; gS_)(  
} ; ;n%SjQ'%  
template < typename T > 8>x!n/z)  
struct   ref < T &> '3 w=D )  
  { V%8?f,  
typedef T & reference; +D[|L1{xb  
} ; R  5-q{  
<k<K"{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KtchK pv  
=dx!R ,Bw  
template < typename T > E0!}~Z)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vH%AXz IA  
  { MP(R2y  
  return l(t) = r(t); btHN  
} seC]=UJh#>  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Umjt~K^Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0vuL(W8)  
RbzSQr>a\  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 I|9(*tq)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HS XS%v/Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 f]`#BE)V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  n0F.Um  
最后的布局是: ^q5~;_z|  
                Add 3('=+d[}Vw  
              /   \ \ T/i]z  
            Divide   5 nDu f<mw  
            /   \ ^E\{&kaUp  
          _1     3 :K>v F`SM  
似乎一切都解决了?不。 ( NWT/yBx  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 L`;p.L Bs_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 3XF.$=@  
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: 4e~^G  
u.sF/T=6f  
template < typename Right > R*a5bKr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const s:3 altv  
Right & rt) const #"-?+F=rk  
  { "[2CV!_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l*>t@:2J  
} 'KB\K)cD=3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6w(Mb~[n  
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。 +KgoLa  
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。 ZUP\)[~  
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。 Ko_Sx.  
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。 '?=SnjMX  
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? L9Sd4L_e  
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: BZq_om6  
0T7(c-  
template < class Action > ! Ob  
class picker : public Action tvXoF;Yq  
  { I$/*Pt];  
public : J ^gtSn^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HM57b>6  
  // all the operator overloaded 1+6:K._C(m  
} ; ~\kJir  
s7.2EkGl=  
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。 W&CQ87b  
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: <k?ofE1o  
b~fX=!M  
template < typename Right > A<P3X/i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bwo-9B  
  { KiYO,nD;\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $2B _a  
} ^ CVhV  
xxkU u6x#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /WlK*8C  
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。 Atsi}zTR\  
jXA!9_L7  
template < typename T >   struct picker_maker W9n0Jv  
  { b ?9c\-}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i{[=N9U5o  
} ; y_EkW f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > uw!  
  { IN=pki |.  
typedef picker < T > result; VH[r@Pn  
} ; |T?wM/  
sqTBlP  
下面总的结构就有了: ,K9\;{C  
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。 3D_Ky Z~M+  
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。 KilgeN:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 CvfX m  
至此链式操作完美实现。 >2h|$6iWP  
X8~dFjhX  
+v4P9V|s  
七. 问题3 j_N><_Jc  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 =OfU#i"c  
7pMl:\  
template < typename T1, typename T2 > 3 i<,#FaL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r>73IpJI  
  { #p& &w1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h'VN& T,  
} ?_mcg8A@@*  
4w,=6|#  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: _G s*4:  
uD4=1g6[s  
template < typename T1, typename T2 > ! `5[(lm  
struct result_2 Td#D\d\R  
  { V.zKjoky@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @sQ^6FK0G  
} ; lyGQ6zlSn  
79 zFF  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 272j$T  
这个差事就留给了holder自己。 C yg e  
    m|q?gX9R  
+./c=o/v  
template < int Order > n8<o*f&&9>  
class holder; dFY]~_P472  
template <> 3TUW+#[Gu  
class holder < 1 > i`[5%6\"&  
  { [MSLVTR  
public : 'J^ M`/  
template < typename T > bwh7.lDAl  
  struct result_1 s ^NO(  
  { mF!/8qk   
  typedef T & result; FTM(y CN  
} ; Jf\lnJTyU8  
template < typename T1, typename T2 > dw %aoe  
  struct result_2 f[,9WkC  
  { %Q]u_0P*  
  typedef T1 & result; lfjY45=  
} ; XL[/)lX{  
template < typename T > (vte8uQe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hUirvDvX  
  { ;>^oe:@  
  return (T & )r; G| 7\[!R  
} a<X8l^Ln  
template < typename T1, typename T2 > blxAy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .G[y^w)w}  
  { ,#3}TDC  
  return (T1 & )r1; kp3(/`xP  
} y*2R#jTA  
} ; /dTy%hZC}  
`5 py6,  
template <> (]7*Kq  
class holder < 2 > 3wXmX  
  { ""Ul6hRgv  
public : EtN@ 6xP  
template < typename T > bc}X.IC  
  struct result_1 vW4~\]  
  { -r/G)Rs  
  typedef T & result; <>aBmJs4  
} ; 5 e:Urv77  
template < typename T1, typename T2 > )6|7L)Dk  
  struct result_2 B{|g+c%  
  { /CpUq;^  
  typedef T2 & result; 3/I Q]8g"  
} ; $ tf;\R  
template < typename T > `abQlBb*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j]7|5mC78  
  { [vki^M5i|Z  
  return (T & )r; c>fLSf  
} F-}-/N]o q  
template < typename T1, typename T2 > :LRR\v0HM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TJ(PTB;  
  { _'&N01  
  return (T2 & )r2; '!`%!Xg  
} e;b,7Qw  
} ; ~82[pY  
o?\)!_Z|  
Ore$yI}!m  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 t}-[^|)7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]D^dQ%{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <*L=u;  
7L)1mB.  
return l(i, j) = r(i, j); tB.;T0n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mhTpR0  
ZK5(_qW&i  
  return ( int & )i; 3oX%tx  
  return ( int & )j; 4X7y}F.J  
最后执行i = j; 9@AGx<S1  
可见,参数被正确的选择了。 %VYQz)yW  
G)gf +)W  
A(duUl~  
`}o4&$  
!mFo:nQ)}  
八. 中期总结 f uojf+i  
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: ja$>>5<q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WujIaJt-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }_XW?^/8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sh.xp8^)^>  
:1u>T3L.z  
ga#,42)H  
tb,.f3;  
o D;  
,2S <#p!  
九. 简化 ZCPK{Ru QE  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 bHlG(1uf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qG"|,bA  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: j`Lf/S!}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iHjo3_g)n  
  +-*/&|^等 eux _tyC  
2. 返回引用。 w?ssV  
  =,各种复合赋值等 IV^LYu  
3. 返回固定类型。 dsDoPo0!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5_Yv>tx  
4. 原样返回。 BOJ h-(>I  
  operator, ~WuElns  
5. 返回解引用的类型。 "@B! 5s0  
  operator*(单目) <[C 9F1]Ya  
6. 返回地址。 "_+X#P x  
  operator&(单目) Ku LZg  
7. 下表访问返回类型。 >`*iM  
  operator[] ^vm[`M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 cJA0$)JP&  
  operator<<和operator>> x( w <U1  
O%9Cq}*  
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。 'R*gSqx~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ($(6]?J(?7  
T(+F6d=1  
template < typename Left > V5rnI\:7  
struct value_return $gDp-7  
  { 0kgK~\^,.O  
template < typename T > yp5*8g5  
  struct result_1 3M{!yPlj  
  { rP ;~<IxEr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (Wr;:3i  
} ; Y^LFJB|b4  
->wY|7  
template < typename T1, typename T2 > ;]fpdu{  
  struct result_2 hgj#VY$B  
  { 3sGrX"0D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o0-e,F>u  
} ; XBhWj\`(T  
} ; QOuy(GY  
V$ 38  
*wt yyP@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qh$D;t1=  
{#QFDA  
下面我们来剥离functor中的operator() 2`5(XpYe  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7tAWPSwf  
*" <tFQ  
return l(t) op r(t) 7g ]]>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ulfpop*2  
return op l(t) .u7d  
return op l(t1, t2) S !c/"~X+  
return l(t) op d!8q+FI  
return l(t1, t2) op 1ISA^< M  
return l(t)[r(t)] ?y<n^`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &Wd,l$P<O  
QZ{&7mc>  
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: NJqALm!(  
单目: return f(l(t), r(t)); (m;P,*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !qrF=a  
双目: return f(l(t)); 4NR,"l)  
return f(l(t1, t2)); miS+MK"  
下面就是f的实现,以operator/为例 CcY.8|HT  
md$[Bs9  
struct meta_divide } Q1$v~  
  {  p<*-B  
template < typename T1, typename T2 > 1)_f9GR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TG?;o/  
  { ?P`wLS^;  
  return t1 / t2; 5[l3]HOO  
} 1+eC'&@Xjt  
} ; -D:J$d 6R<  
W}L =JJo},  
这个工作可以让宏来做: eE7 R d>  
jLr8?Hyf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4L!{U@ '  
template < typename T1, typename T2 > \ h>mQ; L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A!^K:S:@  
以后可以直接用 KXw \N!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) wT*N{).  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 .6O>P2m]a_  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Va=0R   
AN: ,t(w  
f~Kln^  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ! FHNKh  
9k7|B>LT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "6Dz~5  
class unary_op : public Rettype nt;A7pI`  
  { yE"hgdL  
    Left l; )W57n)]  
public : d1y(Jt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8.k"kXU@n  
IR/0gP  
template < typename T > wCmwH=O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,?&hqM\  
      { (3]7[h7  
      return FuncType::execute(l(t)); WDzov9ot  
    } NmB0CbB  
!Z=`Wk5  
    template < typename T1, typename T2 >  g<,v2A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Eq.c;3  
      { 1Za\T?V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); I">z#@CT  
    } P:*'x9`  
} ; boN)C?"^h  
*[.\ S3K`  
6Ir ?@O1'!  
同样还可以申明一个binary_op T$}<So|  
42m`7uQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8 6L&u:o:  
class binary_op : public Rettype 6 Dg[ b  
  { /_}v|E0  
    Left l; QyHUuG|g  
Right r; +!_^MBkk  
public : ;U20g:K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !5A nr  
W{-N,?z  
template < typename T > f2{4Y)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }WCz*v1Wq  
      { 2o\\qEYg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); up:e0di{  
    } o.Cj+`0}5  
-q+Fj;El  
    template < typename T1, typename T2 > 0A1l"$_|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kN}.[enI~  
      { l>=c]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @F,HyCSN  
    } ,YkQJ$  
} ; @L0wd>  
t#P)KcWOt  
HvTi^Fb\a  
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 <M$hj6.tn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 QT|mN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) CS"p[-0  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 &UzZE17R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Upv2s:wa}z  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 C62<pLJf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aB'<#X$x  
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) sL\|y38'  
下面是修改过的unary_op pnqjAT GU  
&rNXn?>b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I) Y$?"  
class unary_op @EZXPU  
  { jM7}LV1Ck  
Left l; + u)'  
  l|&|+u#  
public : o_5|L9  
0 \h2&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qA"?5j32  
B' :ZX-Q)  
template < typename T > P{}Oe *9"  
  struct result_1 5:s]z#8)  
  { Pu9.Uwx  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; XkK16aLE  
} ; &[Sw:{&*jv  
KX9ZwsC0  
template < typename T1, typename T2 > /4T%&#6s  
  struct result_2 ?v")Z 0 ~  
  { 94a _ W9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,]cd%w9  
} ; D:F!;n9  
AVcZ.+?  
template < typename T1, typename T2 > SU#|&_wtr!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const { j/w3  
  { {K|{a  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~(&xBtg:}  
} jWoo{+=D  
P{qn@:  
template < typename T > Zv-6H*zM6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k,@1rOf  
  { ZO;]Zt]  
  return OpClass::execute(lt(t)); WYh7Y  
} 5o72X k  
>)5vsqGZaK  
} ; | 'z)RFqj  
I+<;D sp  
=k8A7P  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Qy$QOtrv  
好啦,现在才真正完美了。 PAc~p8S  
现在在picker里面就可以这么添加了: MRC5c:(  
e1IuobT  
template < typename Right > /0\pPc*kA{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  (&gCVf  
  { !l\pwfXP&%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UbYKiLDF)  
} ,J~1~fg89  
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。 Bo0y"W[+  
$`5DGy?RU  
xj~6,;83xR  
Z6*RIdD>  
utTek5/  
十. bind r;'!qwr  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 s=d?}.E$  
先来分析一下一段例子 j=gbUXv/  
S_QDYnF)`  
2`},;i~[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bc"{ZL!C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  z7K?rgH  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "ulaF+  
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。 JBYQ7SsAS0  
我们来写个简单的。 dKMuo'H'%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @V-ZV  
对于函数对象类的版本: Wu}Co  
._R82 gy  
template < typename Func > "d#s|_n,d)  
struct functor_trait #zQkQvAT9  
  { rvG qUmSUs  
typedef typename Func::result_type result_type; F0!r9U((  
} ; ]6aM %r=c  
对于无参数函数的版本: t #AQD]h  
Iq5F^rH`[  
template < typename Ret > U-k;kmaj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > UkYQ<MNO  
  { i3~!ofTb  
typedef Ret result_type; iIT<{m&`  
} ; "2h#i nS  
对于单参数函数的版本: lfKknp#B/O  
! of7]s  
template < typename Ret, typename V1 > jab]!eY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X-duG*~  
  { H{V-C_  
typedef Ret result_type; z6!X+`&  
} ; 'l}3Iua6qk  
对于双参数函数的版本: vIREvj#U  
m=K XMX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5bAXa2Vt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WDX?|q9rCt  
  { ;e{2?}#8&  
typedef Ret result_type; kj8zWG4KH  
} ; q[#\qT&QU  
等等。。。 u1"e+4f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9@j~1G%^  
<V, ?!}V  
template < typename Func > l&rDa=m.J  
struct func_return lz*PNT{E  
  { :X!(^ a;]  
template < typename T > b^xf ,`D  
  struct result_1 ~ U1iB  
  { pqs)ueu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W@G[ gS\T  
} ; i~,k2*o  
Zu$f[U)X  
template < typename T1, typename T2 > pta%%8":  
  struct result_2 |B n=$T]  
  { .$yw;go3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q\oUZnD$=  
} ; }}2 kA  
} ; 5A)w.i&V  
GBQb({  
`%=Jsi0.Nq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 r:q#l~;^  
8iCI s=06  
template < typename Func, typename aPicker > sH]AB =_  
class binder_1 *HC8kD a%$  
  { e%P;Jj476  
Func fn; 7^; OjO@8  
aPicker pk; ~L1O\V i  
public : <H p"ZCN  
fH.W kAE1  
template < typename T > miKi$jC}vq  
  struct result_1 d5%*^nMpY  
  { 1^;h:,e6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rEf\|x=st:  
} ; "tark'  
=6dKC_Q  
template < typename T1, typename T2 > xsvs3y|  
  struct result_2 7L]?)2=  
  { Gh pd k;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A)#sh) }Q  
} ; !$?@;}=  
c>R(Fs|6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (w- u"1&  
@r43F$bcqo  
template < typename T > ~Qsj)9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jysV%q 3  
  { oL@ou{iQ  
  return fn(pk(t)); >SJ$41"E  
} ]~zJ7I  
template < typename T1, typename T2 > h=tu +pn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 16y$;kf8  
  { c-T ^ aR  
  return fn(pk(t1, t2)); gh}AD1TN]  
} z|<oxF.  
} ; -FR;:  
{XXNl)%  
;40m goN  
一目了然不是么? 9O Q4\  
最后实现bind Ib\G{$r  
WK}+f4tdW[  
=QfKDA  
template < typename Func, typename aPicker > aX%Zuyny  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9/M!S[N9  
  { ?>8zU;Aj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #[W[ |m  
} UT~2}B9fc  
E, fp=.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h yKg=Foq  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Q75^7Ga_  
?<?C*W_  
十一. phoenix KUutC :  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W~F/ZrT3A  
UK>=y_FYO  
for_each(v.begin(), v.end(), N^]>R :Stu  
( xUpb1 R  
do_ \#jDQ  
[ }?J5!X  
  cout << _1 <<   " , " RM1uYFs<  
] kV3j}C"  
.while_( -- _1), uW~ ,H}E  
cout << var( " \n " ) x2sOEkcQ  
) bJF/daC5  
); !O6Is'%B  
ls\E%d  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 6a7iLQA  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor {l&2Kd*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %QgAilj,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: b DS1'Ce  
^(JHRH~=h  
.GN$H>')  
template < typename Cond, typename Actor > "EYj Y->  
class do_while Mgs|*u-5  
  { V8$bPVps  
Cond cd; u2B W]T]  
Actor act; ,M&0<k\  
public : zlztF$Bo  
template < typename T > >Mz|e(6  
  struct result_1 J<#`IaV  
  { SzlfA%4+GR  
  typedef int result_type; F6c[v|3  
} ; ONq/JW$?LV  
o;>3z*9?3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0,$-)SkT  
;T{/;  
template < typename T > /)?P>!#;\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K_|~3g  
  { yLO &(Mb  
  do {kl{mJ*  
    { w1#jVcUQ  
  act(t); kr`BUW3  
  } , ."(Gp  
  while (cd(t)); nl9Cdi]o  
  return   0 ; : KP'xf.  
} B=bI'S8\  
} ; F2`htM@,  
UX'NJ1f  
-0o6*?[Z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0 ;_wAk  
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。 JX/4=..  
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。 _#D\*0J  
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。 LL[#b2CKa  
下面就是产生这个functor的类: EY&C [=  
tP Efz+1N  
hJo^Wo  
template < typename Actor > Y-3[KHD  
class do_while_actor L^Q+Q)zTh  
  { ,Q=)$ `%  
Actor act; #f3;}1(  
public : KCh  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Mev-M2A  
zt[4_;2Y  
template < typename Cond > G(OT"+O,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nN`Z0?  
} ; '<&EPUO  
-)O kG#J@  
B.mbKntK)R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]6B mCh  
最后,是那个do_ 8yWu{'G  
TjUZv1(L  
.5!sOOs$P  
class do_while_invoker %-ZR~*  
  { Z&]+A,  
public : v*H &F   
template < typename Actor > h*#2bS~nl-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,t%\0[{/B  
  { 8PoHBOxpc  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'lN*Ys iDi  
} Z cTL#OTP  
} do_; MLt'YW^  
U+*oI*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z6R: rq  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N* ] i G~  
最后来说说怎么处理break和continue B)"#/@!bHH  
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。 6L8tz 8  
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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