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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Bz:&f46{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SBz/VQ  
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, 5;(0 $4I  
nzWQQra|?  
NnP.k7m)  
\imp7}N  
  class filler phmVkV2a;#  
  { P#v^"}.Wd  
public : "f<#.}8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .aJ%am/:%  
} ; 7j T#BWt  
E[ 0Sst x  
_jo$)x+'x  
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: oSmjs  
<"A#Eok|4  
wx./"m.M  
#w;;D7{@m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); CWBbSGk  
yi|:}K$  
s&0*'^'O[S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j3LNnZY  
0R*}QXph  
NN11}E6  
GZS{&w!  
二. 战前分析 RyE_|]I62u  
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。 ,8~dz  
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 Zik m?(J  
<ZV7|'^  
WSS(Bm|B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sSV^5  
  /* --------------------------------------------- */ 4rm87/u*0  
vector < int *> vp( 10 ); )%BT*)x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X~%IM1+L;  
/* --------------------------------------------- */ w0aHEvH/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); y+= \z*9  
/* --------------------------------------------- */ :/~_sJt C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  XtR`?  
  /* --------------------------------------------- */ eWw y28t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); T%w(P ^qk  
/* --------------------------------------------- */ y/H8+0sEk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gsi<S6DQ8  
A>5S]  
;2BPPZ  
f)WPOTEY  
看了之后,我们可以思考一些问题: pRmEryR(U  
1._1, _2是什么? sY_fq.Z  
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。 aC4m{F[  
2._1 = 1是在做什么? pIL`WE1'  
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。  *6'_5~G  
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。 hl}dgp((  
[-QK$~[ g  
m8p4U-*j  
三. 动工 |]I#CdO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -^0KE/  
=qan%=0"h  
,I=O"z>9  
6B /Jp  
template < typename T > f&f[La  
class assignment  eMztjN  
  { /1U,+g^O>  
T value; aQC 7V!v  
public : E|\3f(aF  
assignment( const T & v) : value(v) {} V` U/'N-ay  
template < typename T2 > ;B(;2.<"J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E#m76]vkCU  
} ; L{zamVQG  
e_\SSH @tw  
N%: D8\qx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2zwuvgiZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3$;J0{&[i  
N c9<X  
Ogn,1nm%  
oK%K+h  
  class holder #xDDh`  
  { +38Lojb}   
public : Sv~PXi^`H  
template < typename T > 4D0(Fl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?|\0)wrRf  
  { WReYF+Uen  
  return assignment < T > (t); 65 NWX8f}  
} J*/$ywI  
} ; E\W;:p,{A  
>I{4  
P^i6MZ?   
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: 9*"[pt+tA  
hn*}5!^  
  static holder _1; ':9%3Wq]j  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @w+WLeJ$40  
Z{Lmd`<w`j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YN$ndqOP  
而不用手动写一个函数对象。 Ov F8&*A  
8uD8or  
RRK^~JQI.2  
ytuWT,u  
四. 问题分析 i G?w;  
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。 q_OY sg  
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。 2X qPZ]2g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 17?NR\Q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7] R6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1==P.d(  
bgkbwE  
五. 问题1:一致性 :T8u?@ .  
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?| ZP]2/;h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 77Q4gw~2U  
.N'%hh  
struct holder 5M/%%Ox  
  { g wZ+GA  
  // ~GsH8yA_P  
  template < typename T > ZdJVs/33Vn  
T &   operator ()( const T & r) const yHV^a0e7EH  
  { E` :ZH  
  return (T & )r; !8H!Fj`|j  
} TPN:cA6[c  
} ; &VtWSq-)  
~)oWSo5ll  
这样的话assignment也必须相应改动: Jv '3](  
Fj4l %=  
template < typename Left, typename Right > 0`aHwt/F  
class assignment 8Iqk%n~(  
  { w>1l@%U o  
Left l; +?J_6Mo@X  
Right r; ,4h! "c  
public : 8VBkIYgb  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v)v{QNQp^  
template < typename T2 > a!SR"3 k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KBUAdpU8  
} ; 83p$!8]u  
s~IA},F,\  
同时,holder的operator=也需要改动: 5,G<}cd  
~Sn5;g8+\  
template < typename T > Ynk><0g6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {!:|.!-u  
  { +w_MSj#P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~0Q\Lp);  
} :c+a-Py $E  
N`L' 4v)  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 uj+.L6S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wUZ(Tin  
&j wnM  
return l(rhs) = r; *;ZW=%M  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 O#uaGziFf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: OmoplJ+  
pE YrmC  
template < typename Tp > lL(}dbT~N  
class constant_t lhW#IiX  
  { R+@sHsZ@  
  const Tp t; qU /Wg  
public : O #p)~V8~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i&SBW0)  
template < typename T > JXZ:Wg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t"!8  
  { >k&lGF<nl  
  return t; eW }jS/g`  
} JXI+k.fi  
} ; ~$TE  
gw}7%U`T9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zN 729wK  
下面就可以修改holder的operator=了 {) '" k6w  
~n]2)>6  
template < typename T > Br.$L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (fLbg,  
  { C>(M+qXL+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /i]=ndAk  
} pN^G[  
?6l,   
同时也要修改assignment的operator() 3vvFF]D5k  
_`Yvfz3  
template < typename T2 > #dn%KMo2r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $BO}D  
现在代码看起来就很一致了。 EF7|%N  
fAA@ziKg  
六. 问题2:链式操作 ss M9t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3\U,Kg  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ?U.&7yY  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Bbe/w#Z  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 X:} 5L> '  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SJ|.% gn  
vng8{Mx90*  
template < typename T > >=q!!'$:  
struct result_1 6[Pr<4J  
  { J|64b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^Ihdq89t  
} ; JcALFKLB  
URzE+8m^  
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: fN? Lz%z3  
v.8S V]  
template < typename T > ]\b1~ki!F  
struct   ref pa> 2JF*  
  { 0_xcrM  
typedef T & reference; b<8J;u<  
} ; KX`nHu;  
template < typename T > '' A[`,3  
struct   ref < T &> -r2qIt  
  { BKlc{=  
typedef T & reference; :@4>}k*  
} ; 2W-NCE%K)T  
A,CPR0g%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I`}vdX)  
!v;_@iW3e  
template < typename T > +H^V},dBp!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qFsg&<  
  { o4 OEA)k)=  
  return l(t) = r(t); vYm& AD  
} (( IBaEq  
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。 !iz vY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^Th"`Av5  
Bc@r*zb  
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 YV!V9   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: oX]1>#5UMg  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |"E9DD]{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YGO7lar  
最后的布局是: r#w_=h)  
                Add )aA9z(x  
              /   \ !5 :[XvI#  
            Divide   5 HkB<RsS$p_  
            /   \ 7;-i_&vws  
          _1     3 qN,FX#DP  
似乎一切都解决了?不。 vgp%;-p(  
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。 8}E(UsTa  
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。 (c|qX-%rC  
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: O)Dw<j)  
$U.'K!B  
template < typename Right > *t*&Q /W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const zMqEMx9  
Right & rt) const DczF0Ow  
  { tNf" X !  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A =#-u&l  
} ?{P6AF-xcf  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 KcF+!;:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Q3{&'|}^2  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 e(% Solkm?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 7?WBzo!!L  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 8t \>  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? l5nDt$Ex  
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: q _|5,_a  
?v~3zHK  
template < class Action > *pUV-^uo  
class picker : public Action xVX||rrh  
  { ^aWNtY' :  
public : nL20}"$E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O;t?@!_  
  // all the operator overloaded D)Rf  
} ; tBUQf*B  
t"vO&+x  
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。 Z6@J-<u  
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: 'yjH~F.  
!#s7 F  
template < typename Right > [t) i\ }V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const fzG1<Gem  
  { Ou,_l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <5vB{)Tq  
} RteTz_ z{  
~,-O  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^#nWgo7{7  
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。 )#Bfd(F  
}@6 %yR  
template < typename T >   struct picker_maker LbknSy C  
  { 2/N*Uk 0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F;@&uXYgc  
} ; l;kZS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g}KZL-p4\m  
  { *uM*)6O 3  
typedef picker < T > result; ]arskmB]  
} ; s4k%ty}  
fG5}'8  
下面总的结构就有了: o^6j(~  
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。 X6 :~Rjim*  
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。 SnU{ZGR>sP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  kovzB]  
至此链式操作完美实现。 @23x;x  
=6YO!B>7  
B`EgL/Wg[  
七. 问题3 M oHvXp;X  
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。 N)Kr4GC  
X;>} ;LiK  
template < typename T1, typename T2 > f`rz)C03  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3<V!y&a  
  { ^`?> Huu<w  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 83*k.]S`  
} !2Iwur u  
*4y r7~S5  
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: qNL~m'  
$c47cJO)W  
template < typename T1, typename T2 > XS/TYdXB8  
struct result_2 vn0*KIrX  
  { "ukbqdKD  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DL_\luh  
} ; o-= lHtR  
:nEV/"#F  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? }iAi`_\0;  
这个差事就留给了holder自己。 {NDP}UATw  
    i[#Tn52D  
pC8i &_A  
template < int Order > UMaKvr-C&  
class holder; 9Z 4R!Q  
template <> [K- s\  
class holder < 1 > 6'zy"UkH  
  { rOT8!"  
public : %}:J 9vra  
template < typename T > 6B{Awm@v}X  
  struct result_1 -AQX-[B  
  { 0f1#T gX  
  typedef T & result; X9HI@M]h  
} ; OpQa!  
template < typename T1, typename T2 > IIZsN*^  
  struct result_2 _I!&w!3oM  
  { kpu^:N &  
  typedef T1 & result; (C%'I  
} ; i$bBN$<b<  
template < typename T > H_FhHX.2(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sTz*tSwQv  
  { k_B^2=  
  return (T & )r; "Wp<^ssMo  
} D6WsEd>  
template < typename T1, typename T2 > Jt8 v=<@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !A o?bs'  
  { ?da3Azp  
  return (T1 & )r1; IpxjP\  
} kZNZ?A<D  
} ; b&1@rE-  
%ZK}y{u\  
template <> =qRVKz  
class holder < 2 > P'8 E8_M}  
  { Apn#o2  
public : k|5nu-B0v  
template < typename T > :*1w;>o)n  
  struct result_1 R7i*f/m  
  { ~7 Tz Ub  
  typedef T & result; u+_#qk0NfK  
} ; %`'VXR?`h=  
template < typename T1, typename T2 > :y)'qv[  
  struct result_2 KJiwM(o  
  { YaU A}0cW  
  typedef T2 & result; 6_Kz}PQ  
} ; q}jf&xUWzH  
template < typename T > &%lhov  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $H^6I8>  
  { sq_:U_tJ  
  return (T & )r; pP @#|T  
} KB5{l%>  
template < typename T1, typename T2 > |zMQe}R@%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Gu= Rf`o  
  { qU}DOL|  
  return (T2 & )r2; 4]bT O  
}  oa|0=  
} ; L*z;-,  
hk I$ow(  
A SSoKrFL  
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> >。 C N"c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G\Me%{b#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: yrjm0BM#  
;%1^k/b6t  
return l(i, j) = r(i, j); .<.qRq-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bA)Xjq)Rr  
fh~&&f}6  
  return ( int & )i; II91Ia  
  return ( int & )j; dZW:Cf 9K  
最后执行i = j; .\VjS^o&Z&  
可见,参数被正确的选择了。 =BtEduz  
wb}tN7~Y;  
0e7!_ /9  
Xk2  75Y  
L!5f*  
八. 中期总结 PT;$@q8  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ?]t8$^m,;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 JI^w1I, T  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x\jHk}Buj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3 *G=U  
6-3l6q  
g@QpqrT  
=8iM,Vl3  
ym KdRF  
{t 7 M  
九. 简化 `9ieTt  
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。 )L{\k$r!EM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R:e:B7O~0  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 2d._X$fx7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [ACYd/  
  +-*/&|^等 G2Apm`/ y  
2. 返回引用。 te|VKYN%}[  
  =,各种复合赋值等 e9 NHbq  
3. 返回固定类型。 Cpj_mMtu  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .C #}g  
4. 原样返回。 ~_raI7,  
  operator, /eI38>v  
5. 返回解引用的类型。 /nrDU*  
  operator*(单目) alG}Aw#gS  
6. 返回地址。 y|p:^41Ro  
  operator&(单目) Qu\E/T`  
7. 下表访问返回类型。 D,hl+P{^K  
  operator[] {e~d^^N5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Xm*Dh#H  
  operator<<和operator>> 1kpI?Plki  
/'I/sWEV  
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。 <W?,n%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u&qdrKx  
\z_@.Jw{  
template < typename Left > >$?Z&7Lv  
struct value_return L+,{*Uj[;  
  { WMg#pLc#  
template < typename T > R+m{nO~r  
  struct result_1 0QGl'u{F  
  {  *) wp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b#P8Je`;9  
} ; `mMD e  
/`1zkBj<&  
template < typename T1, typename T2 > 3{%/1>+x5  
  struct result_2 8\yH 7H  
  { %B~`bUHjq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Kg.E~  
} ; 9Dpmp|  
} ; Rn}+l[]jC  
9Kqr9U--v  
Fc=8Qt^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F;zmq%rK  
tHGK<rb  
下面我们来剥离functor中的operator() 7.5G4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C }!$'C|  
^)SvH  
return l(t) op r(t) GJ*AyYG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'C[gcp  
return op l(t) rGN-jb)T+  
return op l(t1, t2) nBNZ@nD  
return l(t) op BjB2YO& /  
return l(t1, t2) op tp1{)|pwY6  
return l(t)[r(t)] H fRxgA@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]Rw,5\0  
k<:!^_3H  
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: `xtN+y F  
单目: return f(l(t), r(t)); c`iSe$eS  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .D7\Hao  
双目: return f(l(t)); I($u L@$  
return f(l(t1, t2)); lFB Ka ,6  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;BI{v^()s  
@50Js3R1q  
struct meta_divide v.\&gn(  
  { qOng?(I  
template < typename T1, typename T2 > /kn t5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) xUG|@xIwc  
  { =U^B,q  
  return t1 / t2; LIR2B"3F  
} >z( 6ADq  
} ; [*1c.&%(  
o2jnmv~  
这个工作可以让宏来做: QZDGk4GG  
2bCa|HTv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "e_ED*  
template < typename T1, typename T2 > \ v+\E%H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7$^V_{ej  
以后可以直接用 N%^mR>.`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  fBQZ=zh  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 9 /9,[A  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Tp9LBF  
B[k"xs  
D$j`+`  
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 T *$uc,  
%D&FnTa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D,X$66T ^  
class unary_op : public Rettype x{+rx.  
  { 2)U3/TNe  
    Left l; B$7lL  
public : <1hwXo  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ntjUnd&v\  
+[cm  
template < typename T > oiklRf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K<V(h#(.@  
      { F2XXvxG  
      return FuncType::execute(l(t)); iA%3cpIc(Z  
    } & ??)gMM[  
t[#`%$% '  
    template < typename T1, typename T2 > PZ"xW0"-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %.Mtn%:I *  
      { 0ai4%=d-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {(t (}-:Z  
    } f(9w FT  
} ; h>\}-|Ek  
!FO92 P16  
y{kXd1,  
同样还可以申明一个binary_op hR. EZ|.  
PUa~Apj '  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |=7%Edkd  
class binary_op : public Rettype #'"h+[XY  
  { RI%* 5lM8;  
    Left l; uz*C`T0:rj  
Right r; t[3Upe%  
public : 8^M5u>=t;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q>X ;7nt0  
Phx/9Kk  
template < typename T > a8dR.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3?fya8W<  
      { tl#hCy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u D . 0?*_  
    } vnIxI a  
!vG._7lPp  
    template < typename T1, typename T2 > V @8X .R>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n)pBK>+  
      { uZ OUp8QQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); );=JoRQ{  
    } }p&aI?-B  
} ; |4dNi1{Zd  
Ef7 Kx49I  
654PW9{(  
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 K<N0%c~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 m 81\cg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) % 3FI>\3  
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。 !3Pl]S~6!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \2~.r/`1  
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。。。 's*UU:R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4u:{PN  
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) SqEO ] ~  
下面是修改过的unary_op c-gaK\u}j}  
6Q\n<&,{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1)k))w9  
class unary_op G|H\(3hHLZ  
  { Y/{Z`}  
Left l; 6#dx%TC  
  4 9#I  
public : aHb,4 wY  
sYXVSNonm  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J| 3CG;+  
bEPXNN  
template < typename T > lJq %me;4m  
  struct result_1 i++ F&r[  
  { <Qwi 0$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  eYS  
} ; 1no$|n#  
nar=\cs~g  
template < typename T1, typename T2 > cbS8~Xmj  
  struct result_2 }_u )3X.O  
  { pvcf_w`n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qf ]ax!bK  
} ; NH|v`rO  
ysvn*9h+&  
template < typename T1, typename T2 > Z^#7&Pv0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6~D:O?2  
  { C10A$=!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \7W {/v4^  
} y<B "  
pW!]  
template < typename T > x37r{$2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '\ 6.GP  
  { /GCSC8T  
  return OpClass::execute(lt(t)); Qa"R?dfr  
} ][TS|\\  
{>5c,L$  
} ; KA.@q AEB  
y*_g1q$  
X~W5Z(w(O  
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 S0kH/A  
好啦,现在才真正完美了。 gSC8qip  
现在在picker里面就可以这么添加了: mAXTO7  
a!wPBJJ  
template < typename Right > sd>#Hn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K@ W~  
  { IgSe%B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .8g&V|  
} F5)Ta?3|"<  
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。 6eQrupa  
T*'5-WV|3t  
=g?r.;OO  
Hs2L$TX  
XbG=H-|  
十. bind l$PO!JRD  
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。 Qg1LT8  
先来分析一下一段例子 2R.YHj  
4|x5-m+T  
c9DX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D*_ F@}=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x+%lNR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,ad~ 6.Z_)  
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。 0wxQ,PI1'  
我们来写个简单的。 "<bL-k*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: 8+ `cv"  
对于函数对象类的版本: vzs6YsA  
LvE|K&R|  
template < typename Func > )]rGGNF*  
struct functor_trait 4dl?US[-  
  { J6\<>5 A?  
typedef typename Func::result_type result_type; B>-Iv _  
} ; } %rF}>$A  
对于无参数函数的版本: 'g( R4deCX  
4 YI,:  
template < typename Ret > -.:1nI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %`%1W MO  
  { <@e6zQG  
typedef Ret result_type; Xdw%Hw  
} ; YjLPW@  
对于单参数函数的版本: ^> ZQ:xs@(  
qo4AQ}0 <  
template < typename Ret, typename V1 > : 8(~{<R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o"TEmZUP  
  { U{{RRK|  
typedef Ret result_type; 9OP d'f  
} ; >P+V!-%#  
对于双参数函数的版本: x7t"@Gz  
2VMau.eQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > YIt:_][*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mn4j#-  
  { h jW RU#  
typedef Ret result_type; M[HPHNsA&  
} ; ,O $F`0>9A  
等等。。。 4jO~kcad  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P?\rRB  
 m ,qU})  
template < typename Func > 2>?GD@GE  
struct func_return Vs\ )w>JF  
  { AaKILIIQZ  
template < typename T > )` '  
  struct result_1 EtN"K-X  
  { o]PSyVg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Nf1) 5  
} ; A~O 'l&KB  
5|Vb)QBv%  
template < typename T1, typename T2 > o %Pi;8  
  struct result_2 kax9RH vku  
  { <&b ~(f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +oe ~j\=  
} ; S &cH1QZ  
} ; .|x0du|  
+xFtGF)  
(f $Y0;v>}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q Gn4AW_  
?jz{fU  
template < typename Func, typename aPicker > mpK|I|-   
class binder_1 _17c}o#`5w  
  { Z37Z  
Func fn; K ,+`td#  
aPicker pk; K#+TCZ,  
public : &=@ R,  
2ggW4`"c  
template < typename T > efZdtrKgy  
  struct result_1 S7~yRIjB  
  { >Py;6K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~O |j*T  
} ; tJ2l_M^  
69O?sIk  
template < typename T1, typename T2 > 2zArAch  
  struct result_2 kd!f/'E!  
  { i|.!*/qF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^ chlAQz(  
} ; 5o rA#B  
izmL8U ?t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} + +D(P=4hi  
|I85]'K9a  
template < typename T > $N:m 9R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &{ntx~Eq  
  { =xai 7iM  
  return fn(pk(t)); B YNOgB1  
} >d#B149  
template < typename T1, typename T2 > &'T7 ~M:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LOR$d^l  
  { )<-kS  
  return fn(pk(t1, t2)); $?wX*  
} >SSF:hI"J  
} ; ~)sb\o  
B7N?"'$i  
pz.<5  
一目了然不是么? gLd3,$ Ei  
最后实现bind k NK)mE  
a+r0@eFLc  
JF24~Q4P  
template < typename Func, typename aPicker > fvN2]@:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5 F H#)  
  { 0#XZ_(@%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \>:(++g  
} vseuk@>  
\T<?=A  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .VTHZvyn  
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。 a8A8?:  
!oM 1  
十一. phoenix :mY(d6#A>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: o)Ob}j  
`Z/"Dd;F^3  
for_each(v.begin(), v.end(), 1mf|:2,  
( )CihqsA2  
do_ [A[vR7&S  
[ nJA\P1@m  
  cout << _1 <<   " , " 2Hy$SSH  
] ~(4cnD)BO  
.while_( -- _1), o`hF1*yp  
cout << var( " \n " ) R &T(S  
) Q 4_j`q  
); g%[lUxL  
E]_sl/`{od  
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:  $p}7CP  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor m|=/|Hm  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L[##w?Xf.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: U*[/F)!  
kAf2g  
WAkKbqJV  
template < typename Cond, typename Actor > )P\ec  
class do_while GP`_R  
  { q3 1swP  
Cond cd; .* V ZY  
Actor act; .P-@ !Q5*  
public : b s:E`Q  
template < typename T > "aAzG+NM  
  struct result_1 CbI[K|  
  { L[Tr"BW  
  typedef int result_type; >`8i=ZpCOS  
} ; X;ijCZb3b  
5w iU4-{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} VT;$:>! +  
0alm/or  
template < typename T > v34XcA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v7xc01x  
  { /m.6NVu7  
  do z.P) :Er  
    { mqw& SxU9  
  act(t); h-Ffs  
  } ^5j9WV  
  while (cd(t)); |c dQJW  
  return   0 ; $WrDZU 2z  
} h]vA%VuE'E  
} ; !);'Bk9o  
Ba6''?;G  
([tbFI}A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). v#nYH?+~mJ  
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。 EcBSi995dj  
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。 (A/V(.!  
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。 I>b!4?h  
下面就是产生这个functor的类: b":cj:mxL  
YM/GSSq  
Rb|\!  
template < typename Actor > 9.D'!  
class do_while_actor 2c_#q1/Z/  
  { vX/~34o]\  
Actor act; ?psvhB{O  
public : UR:cBr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1[:?oEI  
I[@}+p0  
template < typename Cond > N[ z7<$$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -:AknQq  
} ; P*)}ENY  
^)D[ W(*  
Et4gRS)\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kd9hz-*  
最后,是那个do_ bj ZcWYT  
^MKvZ DOP  
rpQB# Pz  
class do_while_invoker )&;?|X+p  
  { 4{[Df$'e>  
public : Jf YO|,  
template < typename Actor > `N]!-=o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A +e ={-*  
  { -|"mB"Dc  
  return do_while_actor < Actor > (act); Qf6Vj,~N  
} 0[H'l",~  
} do_; y4w{8;Mh  
Vf`1'GY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "U4Sn'&h@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5BN!uUkm+  
最后来说说怎么处理break和continue zdlysr#  
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。 k8Qm +r<p  
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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