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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gf;B&MM6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !9S!zRy@  
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, y7b>>|C  
,[|i^  
2j^8{Agz  
V#&S&dn  
  class filler /jc; 2  
  { ){J,Z*&  
public : uq!d8{IMu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 27JZwlzZ  
} ; (^|vN ;  
0;5qo~1  
utdus:B#0  
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: 0d,&)  
|@D%y&  
0VgsV;  
 *% ]&5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |'k7 ;UW  
jjoyMg95  
=, U~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Cj)*JZV G  
+o 6"Z)  
I&&[ ':  
|3EKK:RE  
二. 战前分析 uw&p)  
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。 ! M7727  
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 Coe%R(x5  
=6, w~|W  
DoEN`K\U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Cm6%wAzC  
  /* --------------------------------------------- */ $.Qq:(O:6  
vector < int *> vp( 10 ); VPDd*32HC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G/Yqvu,2!  
/* --------------------------------------------- */ # i|pi'I j  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .gwT?O,  
/* --------------------------------------------- */ CVgVyy^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); OYIH**?  
  /* --------------------------------------------- */ H3 |x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w2]]##J  
/* --------------------------------------------- */ $0 ~_)$i :  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^,fMs:  
u3vw[k  
mm`yu$9gbP  
@3Mp>u/  
看了之后,我们可以思考一些问题: <QRRD*\  
1._1, _2是什么? JW=P} h  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 g/z7_Aq/  
2._1 = 1是在做什么? C1(0jUz  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 J+nUxF;EE  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 V%w]HIhq  
x)2ZbIDB:"  
MM/D5g  
三. 动工 *46hw(L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: UNescZ  
U=KFbL1Q  
ARJ}h  
>~* w  
template < typename T > X=X  
class assignment dj:6c@n  
  { ,a@jg&Mb]  
T value; T oK'Pd  
public : +Ft@S(IE  
assignment( const T & v) : value(v) {} oAq<ag\qV  
template < typename T2 > =8 Jq'-da  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /HM 0p  
} ; /-C6I:  
uU`Mq8) R  
FP h1}qS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wb (quu  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kiR+ Dsl  
aL0,=g%  
<.c#l':  
8s<t* pI2  
  class holder QR{pph*zn-  
  { `Ct fe8  
public : ood,k{  
template < typename T > 2mPU /  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^yVKW5x  
  { +FlO_=Bu  
  return assignment < T > (t); -x0u}I  
} S5xum_Dq  
} ; k|F TT  
 <sC.  
]^DNzqu=@h  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ~V!gHJ5M  
<(dg^;  
  static holder _1; " midC(rTm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^q)s  
l]__!X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 222Mm/QN  
而不用手动写一个函数对象。 bZzB\FB~  
_(J/$D  
)Vnqz lI5  
9/I|oh_ G  
四. 问题分析 w4\g]\  
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。 /4#A|;d_  
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。 z(_#C s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;UDd4@3`S"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 KMogwulG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?CUGJT  
Tn 3<cO7v  
五. 问题1:一致性 qK12:  
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?| +*ZF52hy|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zDx*R3%  
};s8xGW:k3  
struct holder A1V^Gi@i  
  { kF29~  
  // 0}iND$6@a  
  template < typename T > FJ(}@U}57  
T &   operator ()( const T & r) const tw%z!u[a  
  { tg' 2 v/  
  return (T & )r; `78)|a*R.  
} ^OnZ9?C{R  
} ; UbSAyf  
ftwn<B  
这样的话assignment也必须相应改动: ,f?+QV\T.  
f{eMh47 NC  
template < typename Left, typename Right > U *']7-  
class assignment k86j& .m_  
  { 55#s/`gd)^  
Left l; B~t[Gy  
Right r; -"MB(`  
public : T?V!%AqY:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v[I,N$ :  
template < typename T2 > s2ixiv=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c&a.<e3mL  
} ; b?{\t;  
< k?jt  
同时,holder的operator=也需要改动: f15f)P  
EsKOzl[c:  
template < typename T > Hklgf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q% LQP!Kg  
  { UUaC@Rs2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ud,=O X q  
} 1^_V8dm)  
yV/A%y-P  
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。 # 8fq6z|JZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [/IN820t  
yEB1gYJB  
return l(rhs) = r; MclW!CmJ  
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。 rwSmdJ~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h k.Zn.6A'  
|;k@Zlvc  
template < typename Tp > .P5OUK  
class constant_t T?Y/0znB*  
  { 95%QF;h  
  const Tp t; }{( J *T  
public : &D*22R4{CX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %1^E;n  
template < typename T > ;;? Zd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T5b*Ia  
  { /Dk`vn2eN  
  return t; 1<TB{}b Z  
} /<-@8CC<  
} ; Qq*Ks 5   
C.Ty\@U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m6 @,J?X  
下面就可以修改holder的operator=了 z6>Rv9f  
J.^%VnrFO9  
template < typename T > _m2p>(N|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @^UnrKSd  
  { l11+sqg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $>=?'wr  
} 1}Mdo&:t  
fA{t\  
同时也要修改assignment的operator() .tH[A[/1 a  
Tj v)jD  
template < typename T2 > ]mSkjKw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t],5{UF  
现在代码看起来就很一致了。 Z/~7N9?m(  
cH>3|B*y  
六. 问题2:链式操作 YR/%0^M'0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T>qI,BEY  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 +o[- ED  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Bq4^nDK  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 g886RhCe  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {RPZq2Tpc  
ZxvBo4>tH  
template < typename T > Kdr7JQYzuz  
struct result_1 ! uX0G4  
  { .Qz412  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \6WVs>z  
} ; g r[M-U  
;2%8tV$V  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: I5mtr  
W&`{3L  
template < typename T > m(o^9R_=^9  
struct   ref NGq@x%T  
  { lz >>{  
typedef T & reference; )E>nr Z  
} ; <yxy ;o  
template < typename T > K 0Gm ?(  
struct   ref < T &> 6Ud6F t6  
  { [ 30ta<-  
typedef T & reference; l`k""f69W  
} ; pas^FT~  
|O4LR,{G.w  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %&Q9WMo  
U+2U#v=<  
template < typename T > tTcff9ee  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n1J;)VyR  
  { q-|j =  
  return l(t) = r(t); =s5g9n+7  
} <7 R+p;y  
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。 yh:Wg$qx  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !)-)*T  
g;mX{p_@  
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 A8oTcX_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f<;w1sM\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -lqsFaW  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {;-wXzv`  
最后的布局是: 8o%g2 P9.  
                Add rGIf/=G^r  
              /   \ $z48~nu@ j  
            Divide   5 TkyP_*  
            /   \ XSoHh-  
          _1     3 Kd;Iu\4hv  
似乎一切都解决了?不。 Iy8fN"I9D  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 N.D7  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^<OcbOn;O  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .4O~a  
"HwSW4a]  
template < typename Right > qayM 0i>>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7I4<Dj  
Right & rt) const ##r9/`A  
  { W:hg*0z-*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XT` 2Z=  
} rJ=r_v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +L U.QI'  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 -Wm'@4bH  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ]TX"BH"2  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 3)0z(30  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 gUWW}*\ U  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? E - +t[W  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: T:=ST3#m  
=;A >1g$  
template < class Action > oo-O>M#5  
class picker : public Action ?ytY8`PC  
  { a>8&B  
public :  U!O"f  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K'\Jnn  
  // all the operator overloaded R>T9 H0  
} ; |A,<m#C  
[MXyOE  
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。 ?DgeKA"A  
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: J?"v;.K|hU  
DI0Wk^m  
template < typename Right > V~MyX&`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gN; E}AQt  
  { tUT:v K`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Plj>+XRO  
} )<(3 .M  
}Uue}VOA  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > D%~"]WnZ\Q  
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。 sv)4e)1  
vlC$0P  
template < typename T >   struct picker_maker I3;03X<2  
  { ;pt.)5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hV}C.- 6h  
} ; lS{ ^*(a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .2V?G]u  
  { ?h)T\z  
typedef picker < T > result; WP5Vev9*+  
} ; X:mm<4  
oer3DD(  
下面总的结构就有了: I(uM`g  
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。 4w#:?Y _\[  
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。 =wznkqyhi  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !CUM*<iV  
至此链式操作完美实现。 xV"~?vD  
8lFYk`|g  
s1bb2R  
七. 问题3 uaqV)H  
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。 _0o65?F  
}poLH S/  
template < typename T1, typename T2 > 1vinO!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GG %*d]  
  { ^G14Z5.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ($Q|9>5,  
} [&pMU)   
1EWskmp  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: #xh M&X  
cb }OjM F  
template < typename T1, typename T2 > j [4l'8Ek  
struct result_2 xg;vQKS6  
  { ;sAe#b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V3<#_:;  
} ; Y^b}~t  
L cTTfb+<  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? h{: ]'/@~  
这个差事就留给了holder自己。  Y-+JDrK  
    Z5eM  
DfX~}km  
template < int Order > 5a|{ytP   
class holder; S5\KI+;PW  
template <> f h:wmc'  
class holder < 1 > #xw3a<z?u  
  { K=> j+a5$  
public : pP%9MSCi  
template < typename T > <07]w$m/  
  struct result_1 Mtc  -  
  { vi]cl=S  
  typedef T & result; 63QF1*gPH  
} ; vr4{|5M  
template < typename T1, typename T2 > CYYo+5x  
  struct result_2 O-ppR7edh  
  { QB d4ok: R  
  typedef T1 & result; YB.@zL0.(  
} ; _k#!^AJ}x  
template < typename T > K"zRj L+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gF:| j(  
  { qq"0X! w  
  return (T & )r; =1\mLI}@  
} ?8FJMFv;4%  
template < typename T1, typename T2 > fo~>y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~Rw][Ys  
  { k\Y*tY#2  
  return (T1 & )r1; HLPY%VeD  
} K^I B1U$  
} ; erOj(ce  
a,h]DkD  
template <> +zK?1llt  
class holder < 2 > EY0,Q {  
  { 84coi  
public : e?pQuF~  
template < typename T > t/@t_6m}*  
  struct result_1 i,rX. K}X  
  { +&G]\WX<  
  typedef T & result; X6=o vm  
} ; LTuT"}dT[  
template < typename T1, typename T2 > % CQv&d2  
  struct result_2 {s{+MbD  
  { vy-q<6T}:p  
  typedef T2 & result; & jm1  
} ; mV+9*or  
template < typename T > lUdk^7:M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v8zOY#?  
  { ^%0^DN  
  return (T & )r; VO~%O.>  
} *y', eB  
template < typename T1, typename T2 > $,0EV9+af  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $xis4/2  
  { E=91k.  
  return (T2 & )r2; \Nk578+AA  
} 3R)|DGql=1  
} ; )4N1EuD6  
]|u7P{Z"R  
X^rFRk  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 mY]o_\`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cPkP/3I]h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S VypR LVB  
5}a.<  
return l(i, j) = r(i, j); K+ ~1z>&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) RK p9[^/?  
ihekON":  
  return ( int & )i; +U4';[LG1C  
  return ( int & )j; \-sW>LIA  
最后执行i = j; v`S ;.iD  
可见,参数被正确的选择了。 O$N;a9g  
;.^! 7j  
DXQ]b)y+N  
c}s#!|E0v  
dH'02[;  
八. 中期总结 yYrFk^  
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(/ ^_Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [("2=Uz;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .m.Ga|;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O8Z+g{  
D5:|CMQ  
H?,Dv>.#*  
14A(ZWwq9  
?f6SKC  
F6}YM|  
九. 简化 cP\ZeG#<  
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。 !tb!%8{~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |oSqy  
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: gyegdky3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ryqu2>(   
  +-*/&|^等 qJ2Z5  
2. 返回引用。 X_!km-{  
  =,各种复合赋值等 M+%qVwp  
3. 返回固定类型。 x U"g~hT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Pz\ByD  
4. 原样返回。 4iZg2"[D  
  operator, CugZ!>;^  
5. 返回解引用的类型。 ?9>wG7cps7  
  operator*(单目) I8c:U2D  
6. 返回地址。 `\'V]9wS  
  operator&(单目) PHJHW#sv  
7. 下表访问返回类型。 C6Cr+TScH  
  operator[] Ikw.L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d[  _@l  
  operator<<和operator>> 0g HV(L?  
YV} "#  
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。 sLFZ 61rT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M8$e MS1  
H@9QEj!Y  
template < typename Left > u,{R,hTDS  
struct value_return 4S4gK   
  { pjQyN|KS  
template < typename T > ><xmw=  
  struct result_1 qz2`%8}F)  
  { k~3\0man  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  <4< y  
} ; $G{j[iLY  
y%x:~.  
template < typename T1, typename T2 > r;"D>IM\  
  struct result_2 n-{d7haOa  
  { x+ER 3wDD@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;$e)r3r`LV  
} ; mSvSdKKKlI  
} ; &#KN"uPW  
\)6bLB!  
wLb:FB2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4jGN:*kZ  
t0r0{:  
下面我们来剥离functor中的operator() _l1"X^Aa  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g-B{K "z  
g^x=y  
return l(t) op r(t) ^2{6W6=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (h@!_qi9:  
return op l(t) /y|ZAN  
return op l(t1, t2) 7U?#Xi5  
return l(t) op A{M7   
return l(t1, t2) op iOSt=-p  
return l(t)[r(t)] o`!#io  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] R eb.x_  
Q1ayd$W@<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: <mj/P|P@  
单目: return f(l(t), r(t)); lpS v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6 VuyKt  
双目: return f(l(t)); ,>za|y<n  
return f(l(t1, t2)); vLBuE  
下面就是f的实现,以operator/为例 OU}eTc(FeC  
DVMdRfA  
struct meta_divide _0FMwC#DY  
  { e6mm;@F>  
template < typename T1, typename T2 > /GM!3%'=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {2m F\A#.  
  { -84%6p2-  
  return t1 / t2; ngmC~l*,  
} d:>'c=y  
} ; uK`gveY  
>d&0a:  
这个工作可以让宏来做: D _[NzCv<-  
oylQCbT   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V6'u\Ch|  
template < typename T1, typename T2 > \ h::(b,|f7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z^jmf_  
以后可以直接用 ~d1=_p:~T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ')~V=F  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 mpCu,l+lo  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) *OdmKVw6G  
%<+uJ'pj  
]z8/S!?  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 b 9"t%R9/Q  
);_/0:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oU @!R  
class unary_op : public Rettype 2+DK:T[  
  { <|.]$QSi  
    Left l; EJMd[hMhe  
public : r<Z.J/a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} CTKw2`5u  
'q_Z dw%  
template < typename T > kX`m( N$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z 4i5,f  
      { FG+pR8aA$  
      return FuncType::execute(l(t)); db8vm4  
    } ^Y;,cLXJ  
1 gcWw, /  
    template < typename T1, typename T2 > 6-tIe _5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zPybP E8  
      { j~V $q/7S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l2YClK  
    } @mv G=:k  
} ; kksffzG  
Ejr'Yzl3_  
/kK!xe  
同样还可以申明一个binary_op q~5zv4NX  
bZ:+q1 D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *PV7s  
class binary_op : public Rettype (V&d:tW  
  { 9}a$0H h  
    Left l; K(PSGlI f  
Right r; ]!P8{xmb@  
public : S]|sK Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rc<Ix  
d4ld-y  
template < typename T > tKcC{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }CMGK{  
      { ZzTkEz >  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zh0T3U0D  
    } >o{JG(Rn  
4e.19H9  
    template < typename T1, typename T2 > E`(=n(Qu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KS$"Re$  
      { _yR_u+5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;|oft-y  
    } oqysfLJ  
} ; q+oc^FD?@  
8! !h6dQgI  
,dK)I1"C  
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 C96*,.j~'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0A~UuH0.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3(|,:"9g  
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。 Ab/JCZNn  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3h>L0  
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。。。 %,z;W-#gnY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4%8den,|  
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) ?E+f<jol  
下面是修改过的unary_op i^iu #WC  
4k3pm&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $oM>?h_ =  
class unary_op |ka/5o  
  { 1W\wIj.  
Left l; ok:L]8UN 3  
  B0)|sH  
public : f.^|2T I1g  
73 .+0x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Cd=$XJ-b  
7}~w9jK"F  
template < typename T > [ 't.x=  
  struct result_1 6)?u8K5%r  
  { 7%? bl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; FvPWS!H  
} ; +swTMR  
pg7~%E4  
template < typename T1, typename T2 > JrLh=0i9  
  struct result_2 z#PaQp5F  
  { ru9@|FgAE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .81Y/Gad_  
} ; Zr2T^p5u  
\<`oW>  
template < typename T1, typename T2 > 0&I*)Zt9x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ly^bP>2i  
  { )D/ ,QWk  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %Gyn.9\  
} l=l$9H,  
5fiWo^s}  
template < typename T > %bF157X5An  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ercXw7{  
  { ,<#Rk 'y$  
  return OpClass::execute(lt(t)); ys`oHS f  
} 3T0-RP*  
fR@Cg sw  
} ; %CvVu)tc  
*w _o8!3-  
f sh9-iY8e  
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 lkJxb~S  
好啦,现在才真正完美了。 ,K\7y2/  
现在在picker里面就可以这么添加了: %]0?vw:;j  
`|Di?4+6%  
template < typename Right > #|Lsi`]+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *'A*!=5(  
  { W]7<PL*u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i\/'w]  
} 1_f+! ns#  
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。 NNqvjM-  
}}]Lf3;  
_Y&.Nw  
Lhux~,EH  
OOXSJE1  
十. bind 2P8wvNDG  
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。 w5PscEc  
先来分析一下一段例子 %(khE-SW  
fw,,cu`YA  
g&F$hm  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nM.g8d K  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [Z:P{yr  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 inO;Uwlv  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 u1y>7,Z6W  
我们来写个简单的。 8/tB?j  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *aM7d>nG5  
对于函数对象类的版本: Zv9JkY=+@  
0%L:jq{5  
template < typename Func > @M<qz\ [  
struct functor_trait =6:9y}~  
  { Ym\<@[3+!  
typedef typename Func::result_type result_type; !\1)?&y9j  
} ; jR[c3EA ;  
对于无参数函数的版本: &a=rJvnIO&  
8+gp"!E  
template < typename Ret > (T pnJq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w8Z#]kRv  
  { `3VI9GmQ  
typedef Ret result_type; >}~[ew  
} ; 1irSI,j%z  
对于单参数函数的版本: >5kz#|@P  
F5cN F 5  
template < typename Ret, typename V1 > H^S<bZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :P2!& W  
  { <^5$))r  
typedef Ret result_type; NI,>$@{  
} ; p\;8?x  
对于双参数函数的版本: %RtL4"M2j  
zo "L9&Hzo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gvWgw7z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /LWk>[Z;  
  { ;-py h(  
typedef Ret result_type; hO.b?>3NL  
} ; Fy E#@ R  
等等。。。 xsRkO9x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Lm`-q(!7w  
rBQ<5.  
template < typename Func > U@yhFj_y  
struct func_return ~%h )G#N  
  { |?^qs nB  
template < typename T > Ieq_XF]U  
  struct result_1 }ixCbuD  
  { z{1A x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UTu~"uCR  
} ; OwNM`xSa|\  
ySiZ@i4  
template < typename T1, typename T2 > S{e3aqT#N  
  struct result_2 xL.m<XDL  
  { )ADI[+KW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;Krs*3 s  
} ; ?b(wZ-/  
} ; .,qh,m\Fo  
iVeH\a  
yZp/P%y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |gxPuAXa)  
tF/Ni*\^rV  
template < typename Func, typename aPicker > #=y)Wuo=  
class binder_1 ESoC7d&.K{  
  { U%@C<o "  
Func fn; q+8de_"]  
aPicker pk; ~Y~M}4  
public : #0h}{y E  
a)r["*bTx  
template < typename T > )XSHKPTQ1  
  struct result_1 T&6>Eb0{  
  { .Y7Kd+)s)L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SOsz=bVx  
} ; (m! kg  
=?y0fLTc  
template < typename T1, typename T2 > }L|B@fW  
  struct result_2 G+2fmVB*X  
  { 85dC6wI4K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q -$) H;,  
} ; ^vSSG5  :  
pV8tn!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -"'+#9{h  
o58c!44  
template < typename T > (m Yi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /=za m3kd  
  { K0vS  
  return fn(pk(t)); YhRy C*b  
} [ t8]'RI%  
template < typename T1, typename T2 > J{a9pr6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q{=r9&&  
  { 38X{>*  
  return fn(pk(t1, t2)); =w!9:I&a0  
} SnUR?k1  
} ; eF7I 5k4  
7y30TU  
5/ U{b5  
一目了然不是么? [8Z#HjhQ  
最后实现bind SFwY%2np)!  
|%XcI3@*  
}JQy&V%  
template < typename Func, typename aPicker > b[:m[^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7p!f+\kM  
  { C`qV+pV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); JURu>-i  
} l9j= ;h  
s"$K2k;J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8"d??3ZXJ  
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。 kQ&Q_FSO  
Z 369<  
十一. phoenix G"(aoy, co  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g#6R(  
FaWc:GsfB  
for_each(v.begin(), v.end(), #>G:6'r  
( /!>OWh*~  
do_ 4IY|<  
[ ]3 GO_tL  
  cout << _1 <<   " , " Oop6o $k  
] wmR~e  
.while_( -- _1), ^@=4HtA  
cout << var( " \n " ) lqrI*@>Tz  
) ,1CmB@  
); b$nev[`{6  
SQ+r'g  
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: 1VG]|6f  
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 dSTyx#o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~9k E.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^  ~1QA  
s%vy^x29  
qW4\t  
template < typename Cond, typename Actor > >Sw?F&  
class do_while oy[ px9Wx  
  { }z9v*C  
Cond cd; &ZFHWI(P  
Actor act; 6pC1C.  
public : Vz-q7*o $S  
template < typename T > csJ)Pt?d  
  struct result_1 ~W4SFp  
  { e9Gu`$K  
  typedef int result_type; ?+Vi !eS  
} ; H13\8Te{  
J2oh#TGp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} < 0~1   
[x=(:soEqC  
template < typename T > LN$T.r+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6'uCwAQU  
  { X$Q.A^9  
  do Vep 41\g^  
    { a\,V>}e  
  act(t); NZ8X@|N  
  } W)o*$c u  
  while (cd(t)); >PQ?|Uk  
  return   0 ; &KI|qtQ;  
} k}}'f A  
} ; CsT&}-C  
14uv[z6  
f2Xn!]o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~@@$-,}X   
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。 @6R6.i5d  
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。 k5Q1.;fW76  
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。 jxhZOLG  
下面就是产生这个functor的类: }?6;;d#  
pz/W#VN  
!v%>W< 3Q  
template < typename Actor > G8?Do+[  
class do_while_actor 8 ?y|  
  { !:esdJH  
Actor act; L0=`1q  
public : LLzxCMc9*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} UpSJ%%.n  
!5[SNr3^  
template < typename Cond > /$\8?<Pc".  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #bG6+"g{=L  
} ; {0/2Hw n  
8gt*`]I  
Bzt:9hr6BO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 qJonzFp7  
最后,是那个do_ \x4:i\Fx@  
ij3W8i9'  
^liW*F"UY  
class do_while_invoker L+@X]O W8  
  { P&: [pPG  
public : {wz_ngQ  
template < typename Actor > EDnZ/)6Gg  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const fF#Fc&B  
  { ;GOu'34j  
  return do_while_actor < Actor > (act); [C;Neslo  
} ?X\.O-=4X  
} do_; i<tJG{A=  
!SnLvW89Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? '<ZHzDW@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kou7_4oS  
最后来说说怎么处理break和continue 8s[1-l  
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。 FK-q-PKO#.  
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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