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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda '8FHn~F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 TX7dwmt) N  
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, sHPj_d#  
"<f?.l\+  
[+="I &  
[.w`r>kZI  
  class filler 5Zmc3&vRl  
  { {s8g;yU5  
public : s#8T46?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K@Xj)  
} ; @ZrNV*&<  
Hs{x Z:  
tu/4  
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: j?g#8L;W\w  
2fNNdxdbT  
HrMbp  
ly6 dl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [Dmf.PUe  
e E(+  
= uepg@J  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =@q,/FR-  
hh2&FI  
Mm1>g~o  
MXjN ./  
二. 战前分析 Y kvEQ=  
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。 XqwP<5Z  
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 .F[5{XV  
d/awQXKe7  
<I0om(P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E*kZGHA  
  /* --------------------------------------------- */ DZA '0-  
vector < int *> vp( 10 ); 'pO-h,{TS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &JD^\+7U:  
/* --------------------------------------------- */ Qz_4Ms<o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s OLjT34  
/* --------------------------------------------- */ kuq&; uk$Q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 06v'!M  
  /* --------------------------------------------- */ > %slzr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .ud&$-[a  
/* --------------------------------------------- */ xsNOjHk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jj]|}G  
&PFq(4  
zAev@+.ld  
q'IMt7}  
看了之后,我们可以思考一些问题: JSaF7(a =  
1._1, _2是什么? r=p^~tuyxr  
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。 AJ3Byb=.  
2._1 = 1是在做什么? Xg\unUHa  
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。 <7zz"R  
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。 %b~ND?nn-  
/zr)9LQY0  
$vn)(zn+  
三. 动工 Bgp%hK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w'7J`n: {]  
YPO24_B  
|`fuu2W!  
c0w1 N]+Ne  
template < typename T > 4vkqe6  
class assignment  ?sR(  
  { "9N;&^ I  
T value; !1A< jL  
public : L"0?g(< 5  
assignment( const T & v) : value(v) {} fN:FD`  
template < typename T2 > jM-5aj[K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 77wod}h!:  
} ; ,DEcCHr,  
563ExibH  
N^k& 8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 QjYw^[o  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v yt|x5  
< 'BsQHI  
ZF8`= D`:R  
FPPl^  
  class holder P^U.VXY}  
  { Vock19P  
public : 4$U^)\06W  
template < typename T > /;!I.|j  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Xn>>hzj-x?  
  { K$r)^K=s  
  return assignment < T > (t); .YP&E1lNi  
} :h!'\9   
} ; Vl>KeZ+  
rfzzMV  
C@<gCMj,"  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6Ypc]ym=J  
] ;CJ6gM~  
  static holder _1; a`?Vc}&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  5PC:4  
{wDe#c{_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <(yAat$H  
而不用手动写一个函数对象。 Q("4R  
`O;4 b#!g  
! CJ*zZ*  
 3UKd=YsJ  
四. 问题分析 Q}a(vlZ  
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。 G)_Zls2 ;  
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。 1KR4Wq@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mZuLwd$0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,WM-%2z^4I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j |o&T41  
:uC9 #H"b  
五. 问题1:一致性 (Jk[%_b>_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| b)E<b{'W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  o|#F@L3i  
[,MK)7DU  
struct holder #hMkajG  
  { tF./Jx]_  
  // 9\=SG"e(  
  template < typename T > cqW(9A|8  
T &   operator ()( const T & r) const ZPz=\^  
  { !41"`D!1  
  return (T & )r; [;ZC_fD  
} GCv1x->  
} ; _>?.MUPB  
AN|f:259  
这样的话assignment也必须相应改动: %L wq.  
%Y5F@=>&  
template < typename Left, typename Right > f&RjvVP?s  
class assignment ]<r.{EJ  
  { ra_v+HR7  
Left l; j'hWhLax  
Right r; I:YgKs)[  
public : J8Vzf$t};  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  acQHqR  
template < typename T2 > jB0Ts;5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8F's9c,  
} ; } j;es(~D  
mG0_&'"YIG  
同时,holder的operator=也需要改动: m&be55M;  
"*(a2k3J  
template < typename T > ^=PY6!iW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const BglbQ'6p  
  { {y%@1q%"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5@I/+D  
} % I2JS  
gFfKK`)}D'  
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。 \ Z5160  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v-Q>I5D;:  
$+Z2q<UT  
return l(rhs) = r; )e6sg]#  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 wwJs_f\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: j#Lj<jX!xR  
FP*kA_z$  
template < typename Tp > jc#gn& 4C  
class constant_t 9RkNRB)8  
  { t)~$p#NS  
  const Tp t; 9- 24c  
public : 3a=\$x@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} LX=v _}l J  
template < typename T > o=xMaA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0<fQjXn  
  { `9P`f4x  
  return t; b@K1;A! S  
} }qZ^S9  
} ; NVB#=!S  
h]&~yuI>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @,]W  
下面就可以修改holder的operator=了 Sl% 6F!  
/;E=)(w  
template < typename T > TgJ6O,0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \$F#bIjC  
  { HMmVfGp]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [~`p~@\+  
} P.1Z@HC  
V-X Ty iv  
同时也要修改assignment的operator() G-sQL'L[U  
7m?fv Ky  
template < typename T2 > jtE'T}!d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x{Dw?6TP  
现在代码看起来就很一致了。 'SrDc'?  
4nh0bIN1  
六. 问题2:链式操作 HYY+Fv5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q|2*V1"r<2  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 t"e%'dFv  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 U^qS[HM  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Z,M2vRj"qT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :/t_5QN  
8|5+\1!#/)  
template < typename T > 6Lg#co}9  
struct result_1 3 +`,'Q9  
  { fRkx ^u P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6k<3,`VV|  
} ; IH5^M74b  
0~W6IGE~  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: UDnCHGq  
H6`zzH0"  
template < typename T > eW}-UeT  
struct   ref sN5Mm8~  
  { +~M.Vs X  
typedef T & reference; pigu]mj  
} ; ApplWa3  
template < typename T > 7;] IlR6  
struct   ref < T &> M8y|Lm}o  
  { 1(% 6X*z  
typedef T & reference; #yEkd2Vy{  
} ; vu*9(t)EC  
[lK`~MlQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /BhP`a%2Q  
SbsdunW+?  
template < typename T > ,Z7Ky*<j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^$RpP+d  
  { X?/32~\  
  return l(t) = r(t); P\z1fscnK  
} =2vZqGO30  
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。 lh!8u<yv*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Uv=)y^H~*A  
4! F$nmG)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 V!e*J,g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t^%)d7$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 54RexB o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _)4zm  
最后的布局是: BIg2`95F|  
                Add x@pzgqi3  
              /   \ #]^M/y h  
            Divide   5 s5MG#M 9  
            /   \ RK)ikLgp  
          _1     3 |I|,6*)xg  
似乎一切都解决了?不。 KxfH6:\RB  
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。 9C5F#(uY  
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。 ^W^Y"0y9`  
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: ?iHcY,  
yBv4 xKMH  
template < typename Right > u~mpZ"9$ 3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %O7?:#_  
Right & rt) const ?}u][akM  
  { [d>2F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {e0aH `me  
} !thFayq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Z0wH%o\  
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。 U2\k7I  
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;Gs0Qi;  
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。  Lu[Hz8  
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。 Lg2PP#r  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? WW7E*kc  
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: &hZ6CV{  
"39mhX2  
template < class Action > ~uB@oKMru  
class picker : public Action 4e?cW&  
  { :&E~~EUW  
public : eQqCRXx  
picker( const Action & act) : Action(act) {} VjZb\ d4  
  // all the operator overloaded uD ;T   
} ; eq9qE^[Z&  
I^D*) 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。 f&&Ao  
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: (@O,U  
>}u#KBedE  
template < typename Right > D?H|O[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Us>  
  { +|4olK$[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !&v"+ K3lU  
} 9R&.$5[W(s  
|;U3pq)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > eV0eMDY5  
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。 *;lb<uLv  
xz7CnW1  
template < typename T >   struct picker_maker F^=y+}]=  
  { jo0XOs  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /u"Iq8QA  
} ; Ie8K [ >  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _~*ba+{  
  { 7&V3f=aj6  
typedef picker < T > result; x3jjtjf  
} ; Dd$8{~h"G  
E6-~  
下面总的结构就有了: &G3$q,`H  
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。 GB6(WAmr  
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。 +>% AG&Pc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'sk M$jr  
至此链式操作完美实现。 z34+1d  
Z_T~2t  
*r6v9  
七. 问题3 ZalL}?E ?  
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。 J%E0Wd  
+bWo{   
template < typename T1, typename T2 > b}hQU~,E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S7R*R}  
  { UK[+I]I p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `_J>R  
} t*c_70|@k  
HLE%f;  
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: MA7&fNjB  
#vPk XcP  
template < typename T1, typename T2 > T 7M];@q  
struct result_2 obgO-d9l  
  { x\G<R; Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X: Be'  
} ; Maiyd  
RF\h69]:I  
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? s-l3_210  
这个差事就留给了holder自己。 SMQC/t]HT  
    $@WA}\D  
n+Ng7  
template < int Order > >vuR:4B  
class holder; g_"B:DR  
template <> UXHtmi|_:  
class holder < 1 > P;ZVv{mT  
  { Hqu?="f=  
public : 7TZ,bD_  
template < typename T > xQqZi b5I  
  struct result_1 G4uOY?0N  
  { #*}cc  
  typedef T & result; rFto1m  
} ; :~,V+2e  
template < typename T1, typename T2 > !Jaj2mS.N  
  struct result_2 ZP.~Y;Ch;-  
  { +n|@'= ]  
  typedef T1 & result; }O6E5YCm  
} ; 9;A9Q9Yr  
template < typename T > 9}d^ll&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TZObjSm_v  
  { S Fqq(K2u  
  return (T & )r; 9['>$ON  
} 70nBC  
template < typename T1, typename T2 > 2j[; M-3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Lcs?2c:%  
  { cvV8 ;  
  return (T1 & )r1; g}I{-  
} m khp@^5  
} ; ,u.A[{@py  
!\q'{x5C  
template <> B)qcu'>iy  
class holder < 2 > ;]%Syrzp  
  { 4uv*F:eo  
public : 74KR.ABd  
template < typename T > Dh9C9<Ta:  
  struct result_1 s>ZlW:jY  
  { XeAH.i<  
  typedef T & result; rX|{nb  
} ; Ys@\~?ym+  
template < typename T1, typename T2 > e~$aJO@B.R  
  struct result_2 B)&z% +  
  { j<A; i  
  typedef T2 & result; 4/&.N]  
} ; 3u= >Y^wu  
template < typename T > XC,by&nY<y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %lGg}9k'  
  { TnPx.mwK\  
  return (T & )r; 4'L.I%#tZ  
} <!~NG3KW[>  
template < typename T1, typename T2 > 4?aNJyV%&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +`.,6TNVlY  
  { pA@BW:#  
  return (T2 & )r2; va;fT+k=  
} 12bztlv  
} ; HgOrrewj  
N<aMUVm  
FC8#XZp  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 6W N(Tw  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zUJPINDb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D(">bR)1  
l>@){zxL  
return l(i, j) = r(i, j); j.29nJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gCW {$d1=  
ujbJ&p   
  return ( int & )i; ZJ |&t  
  return ( int & )j; C*Dco{ EQ>  
最后执行i = j; 8s6^!e&  
可见,参数被正确的选择了。 oBWa\N  
cb_nlG!  
IjRUL/\=  
VOrBNu  
}9Awv#+  
八. 中期总结 j$khGR!  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 6b h.5|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e|.a%,Dcy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  *l-F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ++d[YhO  
qk!,:T  
S~.%G)R  
:ZU-Vi.b  
7iH%1f  
gnZc`)z  
九. 简化 #80r?,q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 %Yny/O\e%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #(r1b'jfP  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: lC=T{rR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8"J6(KS  
  +-*/&|^等 v c b}Gk  
2. 返回引用。 u!I=|1s  
  =,各种复合赋值等 O3(H_(P  
3. 返回固定类型。 Rnk&:c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M[Mx g  
4. 原样返回。 HmRmZ3~  
  operator, ZgL]ex  
5. 返回解引用的类型。 w(R+p/RF  
  operator*(单目) ag"Nf-o/Y  
6. 返回地址。 S(hT3MAW  
  operator&(单目) O|0}m  
7. 下表访问返回类型。 Xa&0j&AH  
  operator[] m~vEandm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 78FK{Cr  
  operator<<和operator>> Cg%}=  
w:@W/e*9N  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 jg=}l1M"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UJrN+RtL  
`:EU~4s\  
template < typename Left > IFF3gh42.  
struct value_return (Z at|R.F  
  { ;%$wA5"2M  
template < typename T > G'6f6i|<I@  
  struct result_1 ^1z)\p1  
  { >twog}%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6g%~~hX  
} ; ,\0>d}eh !  
 uE3xzF  
template < typename T1, typename T2 > bODyJ7=[  
  struct result_2 zirnur1  
  { #^bn~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2p8}6y:}7  
} ; ,M$ J yda  
} ; 5*r5?ne  
h>&t``<  
%jj\w>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H.[t&VO  
@ R;o $n  
下面我们来剥离functor中的operator() hO4* X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w!m4  
Xm[Cgt_?  
return l(t) op r(t) Y .\<P*iO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) YC d  
return op l(t) !_j6\r=  
return op l(t1, t2) {A8w~3F  
return l(t) op XQ$9E?|=  
return l(t1, t2) op <5sP%Fs)  
return l(t)[r(t)] A<[X@o}92  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /3Cd P'c  
x.aqy'/`  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: uKd79[1  
单目: return f(l(t), r(t)); t%]b`ad  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rb<9/z5-  
双目: return f(l(t)); dZ'H'm;,!  
return f(l(t1, t2)); .0#{ ?R,  
下面就是f的实现,以operator/为例 Yjp*T:6  
k= oCpXq^  
struct meta_divide :V:siIDn  
  { 5D`!Tu3  
template < typename T1, typename T2 > R(<_p"9(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =fy'w3m  
  { d/xGo[?$  
  return t1 / t2; !eGUiE=  
} Ihg1%.^V\  
} ; .*g^ i`  
*|&&3&7  
这个工作可以让宏来做: o9AwW  
~M LBO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V?o%0V  
template < typename T1, typename T2 > \ Hrj@I?4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1|xo4fmV  
以后可以直接用 pJ H@v &a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~X%W2N2  
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 !vH={40]  
(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。。。) Kma-W{vGD  
;@G5s+<l  
h&m4"HBL_  
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 uPBtR  
=U+_;;F=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k2ZMDU  
class unary_op : public Rettype 2, r{zJ8  
  { ^F`\B'8MF  
    Left l; lxXIu8  
public : @[w.!GW%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} glgXSOj  
-{s9PZ3~_  
template < typename T > XT~]pOE;D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~mYCXfoc{  
      { 299uZz}Y  
      return FuncType::execute(l(t)); %n:ymc $}  
    } "c0Nv8_G  
@rt}z+JF  
    template < typename T1, typename T2 > ]{PJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H5?H{  
      { l. 0|>gj`0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x]<0Kq9K  
    } L<H6AzR+  
} ; EGJrnz8  
m00 5*>IY  
$%0A#&DVh  
同样还可以申明一个binary_op <+)B8I^  
J#*R]LU|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |n+ ` t?L^  
class binary_op : public Rettype ~ U`|+ 5  
  { 'v'=t<wgl  
    Left l; @c^g<  
Right r; <;':'sW  
public : NM&R\GI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &xMQ  
\s">trXwX  
template < typename T > W#lt_2!j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rEG!A87Zz  
      { EawtT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PHQ99&F1  
    } pm k;5 d  
37nGFH`K2m  
    template < typename T1, typename T2 > G=qT{c 8Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |FxTP&8~  
      { bd@1j`i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); HC/?o0  
    } s.9_/cFWB  
} ; rWD*DmY@"  
^)0b= (.  
+a!uS0fIJi  
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 co [  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +n&9ZC H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }ec3qZ@  
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。 <J .-fZS%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E.+BqWZ!  
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。。。 $J)2E g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O>kM2xw  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 0rj50$~$]  
下面是修改过的unary_op Xhm)K3RA*T  
RoeLf Ow  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e{7"7wn=  
class unary_op ( t59SY  
  { mVdg0  
Left l; "%]vSr  
  i!dQ Sdf  
public : d+158qQOh]  
+EE(d/ f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} i :Sih"=  
Nvj0MD{ X  
template < typename T > rX@?~(^ML  
  struct result_1 P1A5Qq  
  { C!s !j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {;E]#=|  
} ; Y!w {,\3  
^.~m4t`U  
template < typename T1, typename T2 > NB?y/v  
  struct result_2 z{ MO~d9  
  { yjj)+eJ(Q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $|pD}  
} ; jRYW3a_7  
6R+EG{`  
template < typename T1, typename T2 > wTkcR^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HA0Rv#p  
  { *zTEK:+_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); GBo'=  
} $3je+=ER  
0>)F+QC  
template < typename T > %m?$"<q_K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]iE) 8X  
  { ISALR{Aq  
  return OpClass::execute(lt(t)); Z@ZSn0  
} +[Zcz4\9  
^b@&O-&s  
} ; o0\d`0-el  
2V)qnMxAZJ  
"Iwd-#;$;  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug i*2l4  
好啦,现在才真正完美了。 (4oO8 aBB  
现在在picker里面就可以这么添加了: #xBh62yIuP  
D|Raj\R  
template < typename Right > QDpzIjJj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const q"|#KT^)  
  { p{S#>JTr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k$v8cE  
} 6;{E-y  
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。 9 Z79  
do&0m[x%  
_5&LV2  
*Ph@XkhU  
UcxMA%Pw7$  
十. bind >nOzz0,  
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。  O)?  
先来分析一下一段例子 hR(p{$-T  
unN=yeut  
.Mu]uQUF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F=l.2t*9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Xl\yOMfp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6 ~d\+aV  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1./iF>*A  
我们来写个简单的。 0V5{:mzA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: S1D;Xv@  
对于函数对象类的版本: 'e5,%"5(c  
Fb&WwGY,P  
template < typename Func > m?_@.O@]  
struct functor_trait A ^U`c'$  
  { 1G62Qu$O  
typedef typename Func::result_type result_type; 4oywP^I  
} ; #xTu {  
对于无参数函数的版本: q;#:nf"  
%;qDhAu0  
template < typename Ret > f$p7L.d<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > T$r?LIa ,Q  
  { )!jX$bK  
typedef Ret result_type; &p6^    
} ; +U= !svE  
对于单参数函数的版本: RuuXDuu:VL  
7R5!(g  
template < typename Ret, typename V1 > EGIwqci:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @(_f}S gfE  
  { |?Bb{Es  
typedef Ret result_type; A.@Af+  
} ; rJqRzF{|P6  
对于双参数函数的版本: 8jz[;.jP",  
F}dq~QCzw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7UA|G2Zr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j3yz"-53e  
  { ZK8I f?SD  
typedef Ret result_type; rN5;W  
} ; JwM Fu5@  
等等。。。 k:k!4   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy bk{.9nz2  
^":Dk5gl  
template < typename Func > +KKx\m*  
struct func_return K}1eQS&$a  
  { Sw^-@w=!U5  
template < typename T > ]`GDZw`  
  struct result_1 *, RxOz2=  
  { **L3T3$)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Imm|5-qJ  
} ; #RWHk  
rm nfyn  
template < typename T1, typename T2 > z(dX<  
  struct result_2 Zk#?.z}  
  { >HlQ+bl$xw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v'W`\MKY)  
} ; [*|QA 9  
} ; H]JVv8  
#Y'svn1H  
2*1FW v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D|rcSa.M  
<"rckPv_H  
template < typename Func, typename aPicker > &6}] v:  
class binder_1 jXALN  
  { n`af2I2  
Func fn; gdVajOAu  
aPicker pk; GtNGrJU  
public : jtF et{  
{P>%l\?  
template < typename T > XOi[[G}  
  struct result_1 m"RE[dQ  
  { >i IUS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ":upo/xN  
} ; Wy.Xx-3W  
 T24?1  
template < typename T1, typename T2 > J4;F k  
  struct result_2 #m<<]L(o8W  
  { (!9ybH;T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0;pOQF  
} ; d[Lr`=L;  
,) JSX o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2r~&+0sBP  
=-GHs$u%f  
template < typename T > en6oFPG   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const , BCo/j  
  { +m8gS;'R4  
  return fn(pk(t)); N>J"^GX  
} ~0~f  
template < typename T1, typename T2 > ,J0BG0jB^u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wRi` L7  
  { j/9Uf|z-_  
  return fn(pk(t1, t2)); K@PQLL#yJp  
} :x<'>)6  
} ; kW=GFj)L  
r+WY7'c  
>S:>_&I`I  
一目了然不是么? o>'1ct  
最后实现bind ]{<`W5 b/  
]2Q:&T  
yHL5gz@k  
template < typename Func, typename aPicker > C*I~14  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3h|:ew[  
  { bkgJz+u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P5*~ Wi`  
} \%!~pfM I  
Q/ ,j v5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 < <vE.  
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。 lV0\UySH  
NHCdf*  
十一. phoenix -OS&(7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k'K&GF1B  
M9/c8zZ  
for_each(v.begin(), v.end(), dw v(8  
( 8,,$C7"EP  
do_ 9O+><x[i  
[ 7.o:(P1??g  
  cout << _1 <<   " , " R]7-6  
] 6O>GVJbw  
.while_( -- _1), fb8t9sAI  
cout << var( " \n " ) (IXe5 55  
) Q/,bEDc&  
); a3<.F&c+c  
Q6G-`&5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 2h6<'2'o1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor v{}i`|~J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ZO2$Aan  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cv b:FK  
+hIStA  
}!i#1uHUH:  
template < typename Cond, typename Actor > w< hw>e^.  
class do_while b$f@.L  
  { Qw{LD+r(  
Cond cd; bnz2\C9^  
Actor act; ]S6`",+)<f  
public : E-\<,=bh  
template < typename T > -];/*nl  
  struct result_1 &_^t$To  
  { 4X@ <PX5  
  typedef int result_type; 0z2A!ap  
} ; <J`",h  
3+_ .I{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} K{}U[@_tS  
hy"O_Le  
template < typename T > @,<@y>m7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const swBgV,;   
  { :3s5{s   
  do cViEvS r  
    { Vs-])Q?7J  
  act(t); 3Ms ` ajJ  
  } +ou ]|  
  while (cd(t)); s:y~vd(Vi  
  return   0 ; KV Vo_9S'  
} (3DjFT3 w  
} ; "eq{_4dL  
:@:i*2=  
<6]TazW?S  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^T[8j/9o^  
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。 eC^UL5>%  
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。 +0016UgS#  
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。 NW'rqgG  
下面就是产生这个functor的类: Q2c|sK8  
ccc*"_45#  
(5s$vcK  
template < typename Actor > ieN}Ajl2  
class do_while_actor 8IYn9<L  
  { Q`"gKBN1  
Actor act; lLO|,  
public : J6eF7 fa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8\?7k  
z+K-aj w  
template < typename Cond > .5ap9li]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B \U9F5  
} ; wo($7'.@  
N02X*NC  
0j^QY6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GJ:65)KU  
最后,是那个do_ ^tS{a*Yn  
Z*EK56.b  
I%]~]a  
class do_while_invoker jN\} l|;q  
  { 'u6T^YS  
public : 3BuG_ild  
template < typename Actor > _d#1muZ?p|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const WgxGx`Y)  
  { v+.  n9  
  return do_while_actor < Actor > (act); *9#6N2J$M  
} 4l/hh|3@  
} do_; d NQ?8P-&  
Yj/aa0Ka4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *=Ko"v }  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vUEG0{8l  
最后来说说怎么处理break和continue t$NK{Mw5_  
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。 /gkHV3}fu  
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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