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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K;/f?3q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 O#tmB?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, oi Q3E  
+ o< 7*  
n}NUe`E_h  
nILUo2e~  
  class filler `mkOjsj &  
  { heF'7ezv#  
public : s,-<P1}/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z+R-}<   
} ; 34k(:]56|  
\sGJs8#v][  
j.Y!E<e4]  
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: ^N}{M$  
`iuQ.I  
L_Z`UhD3{  
-XECYwTh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 'o]}vyz;  
D6_#r=08  
2QHu8mFU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k="w EZ;Q  
)$Fw<;4  
@zR_[s  
q+YK NXI  
二. 战前分析 Xa8_kv_  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  qzD  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 w2"]%WS%  
ku v<  
:)_P7k`>e/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0} \;R5a<  
  /* --------------------------------------------- */ Iq;a!Lya-  
vector < int *> vp( 10 ); o,1Fzdh6(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {flxZ}  
/* --------------------------------------------- */ P`hg*"<V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1eqFMf  
/* --------------------------------------------- */ YWhS<}^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9 LEUj  
  /* --------------------------------------------- */ imS&N.*3m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); QZ-6aq\sgp  
/* --------------------------------------------- */ Lp||C@h~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #5kg3OO  
9NC6q-2  
l&Fx< W  
@n=FSn6 c  
看了之后,我们可以思考一些问题: Xo4K!U>TzZ  
1._1, _2是什么? 8-vNXvl  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Vzrp9&loY  
2._1 = 1是在做什么?  - zEQ/6  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 S1$&  
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。 NE$=R"<Gv  
gJn_8\,C>Q  
Y'LIk Q\  
三. 动工 tdRnRoB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'v3> "b  
tO QY./I  
R75np^  
78+PG(Q_M  
template < typename T > r`'n3#O*  
class assignment \\Huk*Jn{  
  { Hb *&&  
T value; [318Q%W&  
public : 6cOm8#  
assignment( const T & v) : value(v) {}  t"'aQr  
template < typename T2 > VJ(#FA2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5AT[1@H(_  
} ; AA,n.;zy<  
*e05{C:kS  
P\H$*6v(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /v:+ vh*mS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pEE.%U  
+lqX;*a=N  
f~? MNJ2  
`=3:*.T*  
  class holder HI30-$9  
  { toCT5E_0=  
public : Hi<5jl  
template < typename T > !N1DJd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (a i&v  
  { }A%Sx!7~  
  return assignment < T > (t); B@Q Ate7   
} anTS8b   
} ; v9OK <  
G u-#wv5@  
1yN/+Rq  
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: y++[:M  
sc^TElic  
  static holder _1; 3X&}{M:Qo  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Xo>P?^c4?  
=q( ;g]e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b}9Ry"  
而不用手动写一个函数对象。 viT/$7`AI  
@4D$Xl  
Vx^+Z,y&QP  
?y},,  
四. 问题分析 jm>3bd  
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。 cu#e38M&eE  
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。 5,+\`!g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x_@i(oQ:_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (J:dK=O@Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 OQ_stE2i  
s #:%x#  
五. 问题1:一致性 A3P9.mur  
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?| Y{Ap80'\6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ed~R>F>  
E|Bd>G  
struct holder _|c&@M  
  { 8 ?TKN~ja  
  // "#^MUQ!a  
  template < typename T > XOr fs sj  
T &   operator ()( const T & r) const 74vmt<Q  
  { $,1dQeE  
  return (T & )r; K6\` __mLf  
} /dHs &SU,  
} ; ayp b  
\,W.0#D8v4  
这样的话assignment也必须相应改动: &TN2 HZ-bJ  
f|0lj   
template < typename Left, typename Right > gzfbzt}?  
class assignment H;vZm[\0N-  
  { 9$WJ"]  
Left l; o 5Zyh26  
Right r; go|>o5!g  
public : 3_ 2hC!u!K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =DgC C|p  
template < typename T2 > ?A=b6Um  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i&tsYnP2  
} ; @h-T:$  
P[gO85  
同时,holder的operator=也需要改动: to3?$-L  
3A0_C?E  
template < typename T > W}gVIfe  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tW6#e(^l6  
  { *re 44  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A!HK~yk~Q  
} ?z.Isvn  
g{ (@uzqG  
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。 Xz1c6mX|o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Lt<oi8'N  
9]~PC Z2j  
return l(rhs) = r; ZJXqCo7O  
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。 }brr ) )  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: c cr" ep  
V9jFjc?  
template < typename Tp > &+;uZ-x  
class constant_t "Gh#`T0#a  
  { Q_lu`F|  
  const Tp t; 2ij/N%l  
public : D0%FELG05  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} mTd<2Hy  
template < typename T > ZrcPgcF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const i7v/A&Rc  
  { F ?mA1T>x  
  return t; {5x>y:v  
} ABiC9[Q0  
} ; $MT}l  
GMb!Q0I8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 59MR|Jt  
下面就可以修改holder的operator=了 }:^XX0:FK  
a(Sv,@/  
template < typename T > Q!) z)-hI  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '}zT1F* p=  
  { z|%Bh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Jk~UEqr+  
} ,lP7 ri  
Ys+N,:#R  
同时也要修改assignment的operator() Ltg-w\?]  
5=.7\#D  
template < typename T2 > z (#Xca  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Sgx+V"bkT  
现在代码看起来就很一致了。 Fj3^ #ly  
Jmy)J!ib*  
六. 问题2:链式操作 r&/D~g\"|[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5Q;dnC  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 r'PE5xqF  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 69OET_AS>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 1J+3a-0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZK!4>OuH`  
e18T(g_i  
template < typename T > ndB@J*Imu  
struct result_1 & ]%\.m  
  { M3PVixli3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (A|B@a!Y>  
} ; 7j95"mI  
O{*GW0}55  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ;]"n?uo  
ew/KZE  
template < typename T > =^"~$[z(  
struct   ref V3%Krn1'  
  { U0zW9jB  
typedef T & reference; a\Tr!Be,  
} ; Jn60i6/  
template < typename T > AwA1&mh  
struct   ref < T &> e$x4Ux7*"  
  { W3aXW,P.V  
typedef T & reference; a?l_-Fi  
} ; S]tkz*w0*  
KgL<}=S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: EOofa6f&l  
-.^=Z!=M  
template < typename T > /1H9z`qV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4$qNcMdz  
  { ,d3Q+9/  
  return l(t) = r(t); 54;l*}8Hl  
} B?!9W@  
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。 6MrZ6dz^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ttTI#Fr2  
C8! 8u?k  
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 Dg1kbO=2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p3{x<AO/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #IH<HL)t%e  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dw'<"+zO  
最后的布局是: +.XZK3  
                Add BYkVg2D(  
              /   \ 6@*5! ,  
            Divide   5 L?AM&w-cg9  
            /   \ &?}kL= h  
          _1     3 "u .)X3  
似乎一切都解决了?不。 K'a#Mg  
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。 pE$|2v  
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。 uEc0/ a :.  
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: ]J8KCjq@  
2V#c[%vI  
template < typename Right > D|u^8\'.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const } IIK~d,  
Right & rt) const H5 p}Le  
  { 3ybK6!g`[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JUe K"|fA  
} 94Kuy@0:+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /k4^&  
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。 $.suu^>^w  
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。 (M+,wW[6  
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。 HPu/. oE  
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。 CVyx lc>  
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? Bt |9%o06l  
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:  ?.4yg(  
F[o+p|nF  
template < class Action > U.zRIhA ]  
class picker : public Action XvfcPI6  
  { bQ|#_/?  
public : j?d;xj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D:ql^{~  
  // all the operator overloaded X~IRpzC  
} ; IS5.i95m  
P%<aGb4  
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。 $ uz1  
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: oP43NN~  
4U LJtM3  
template < typename Right > !:g>CDA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f<s'prF  
  { UL@5*uiX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8IT_mjj  
} H(5ui`'s  
b Q9"GO<X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,,wyydG  
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。 Fb\2df{@  
w7`@=kVx  
template < typename T >   struct picker_maker '^.=gTk  
  { om*tdG  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %xbz&'W,  
} ; B 4*X0x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KH@) +Rj  
  { gqHH Hh  
typedef picker < T > result; A Eyr_!G,  
} ; ,G!_ SZ  
L F-+5`  
下面总的结构就有了: v&CO#vK5.  
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。 T0np<l]A  
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。 43orR !.Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v^lm8/}NO  
至此链式操作完美实现。 OL mBh3&  
1 [~|  
Cn./Naq  
七. 问题3 9>$%F;JP44  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 3/SqXu  
8 *(W |J  
template < typename T1, typename T2 > ETH#IM8J  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J 1y2Qw$G  
  { Velbq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); b09#+CH?  
} yQA"T?  
-WHwz m  
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: FDGKMGZ  
Dk{nOvZu<  
template < typename T1, typename T2 > ['N#aDh.?  
struct result_2 XGrxzO|{  
  {  C>K"ZJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B=RKi\K6a  
} ; u!EulAl  
kp &XX|  
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? 8KdcLN@  
这个差事就留给了holder自己。 [Xo J7  
    7[?}kG   
$, @ rKRY  
template < int Order > ~zOU/8n ,F  
class holder; Rx"VscB6z  
template <> Y8CYkJTAD-  
class holder < 1 > ()IgSj?,  
  { 1.OXkgh  
public : RV@(&eM  
template < typename T > : w`i  
  struct result_1 v_ F?x!  
  { t-ReT_D|;  
  typedef T & result; 1nM?>j%k  
} ; nOoh2jUM  
template < typename T1, typename T2 > -){^ Q:u  
  struct result_2 %KVRiX  
  { ~s ja^  
  typedef T1 & result; $HnD|_*  
} ; "kuBjj2  
template < typename T > o>k-~v7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "lj:bxM2C  
  { R8Ei:f}  
  return (T & )r; KqIe8bi^G  
} Vblf6qaBs  
template < typename T1, typename T2 > (YH{%8 Z0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gmH0-W)=  
  { 3G0\i!*t  
  return (T1 & )r1; oM7-1O  
} g<jK^\e W  
} ; w5G34[v  
'`VO@a  
template <> )$.9Wl Q  
class holder < 2 > j{+I~|ZB,  
  { Z`h_oK#y15  
public : ;7{wa]  
template < typename T > o~N-x*   
  struct result_1 !LSWg:Ev+  
  { y,eoTmaI  
  typedef T & result; N@ tb^M  
} ; g}`CdVQ2M<  
template < typename T1, typename T2 > =7Gi4X%  
  struct result_2 Tfs9< k>G#  
  {  ]@ 0V  
  typedef T2 & result; "@bk$o=  
} ; % ieAY-<"  
template < typename T > <1K: G/!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a'.=.eDQ  
  { Xq$0% WjG  
  return (T & )r; Hd}t=6  
} PU\q.y0R  
template < typename T1, typename T2 > 438> )=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l1j   
  { eNKdub  
  return (T2 & )r2; Z.19v>-c  
} N^>g= Ub  
} ; 2Nszxvq,  
_dY}86{  
!kYmrj**  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +DDvM;31w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v:ZD}Q_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZuON@(  
z#!Cg*K(  
return l(i, j) = r(i, j); X> KsbOZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) UY^f|f&  
m)2U-3*iX  
  return ( int & )i; "@Fxfd+Ot  
  return ( int & )j; 8BdeqgU/_  
最后执行i = j; &wvv5Vd  
可见,参数被正确的选择了。 @TT[H*,  
nhxl#  
ot6 P q}  
9dv~WtH>5  
smNr%}_g  
八. 中期总结 43fA;Uc{Y`  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: [\p0eUog/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ld6@&34  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Melc -[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C <)&qx3  
p*,mwKN:  
(x!bZ,fu  
]y$C6iUY*  
djp(s$:{4  
4j{ }{  
九. 简化 "+60B0>sc  
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。 :-8u*5QK]`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 YWdvL3Bgk,  
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: +cN2 KP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `z.#O\@o  
  +-*/&|^等 '{~ ej:  
2. 返回引用。 AJ}Q,E  
  =,各种复合赋值等 Wov_jVdN\  
3. 返回固定类型。 x(~l[hT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ShP V!$0  
4. 原样返回。 ??;[`_h{bz  
  operator, 3@J wL{C  
5. 返回解引用的类型。 )*B.y|b #  
  operator*(单目) MJoC*8QxM  
6. 返回地址。 zrM|8Cu  
  operator&(单目) YVi]f2F%  
7. 下表访问返回类型。 ;'urt /  
  operator[] !k) ?H* ^@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r+2dBp3  
  operator<<和operator>> 4P5wEqU.<  
4!wfh)Z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 c"r( l~fc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mvxvX!t  
t1S\M%?  
template < typename Left > 2 Qy&V/E ?  
struct value_return .'M]cN~  
  { f32nO  
template < typename T > ;nbvn  
  struct result_1 coBxZyM 1}  
  { ;S/fe(C   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "A7tb39*  
} ; VlH9ap  
*!r8HV/<  
template < typename T1, typename T2 > mb/Y  
  struct result_2 (Y%}N(Jg  
  { sE% n=Ww  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0T*jv! q>  
} ; HDYoM  
} ; ;XjKWM;  
xM(  
'` n\YO.N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =6'A8d  
(Xx @_  
下面我们来剥离functor中的operator() TAP/gN'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y3vOb, 4  
ke0Vy(3t{h  
return l(t) op r(t)  )57OZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &A>J>b  
return op l(t) RSy1 wp4W  
return op l(t1, t2) % tpjy,  
return l(t) op r(RJ&\ !  
return l(t1, t2) op j&F&wRD%r  
return l(t)[r(t)] 3oj30L.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] FBe 1f1 sm  
Q-AN~k8+)[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 18~j>fN  
单目: return f(l(t), r(t)); -k'=s{iy  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QJxcH$  
双目: return f(l(t)); b8O:@j2  
return f(l(t1, t2)); &_ber ad  
下面就是f的实现,以operator/为例 % L]xar  
 7p{lDQ  
struct meta_divide FG?B:Zl%T  
  { P )`-cfg  
template < typename T1, typename T2 > lgU7jn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]F,5Oh :OY  
  { XBBsdldZ  
  return t1 / t2; 9+pnpaZB0  
} } ZV$_  
} ; 07n=H~yU  
S#jE1EN  
这个工作可以让宏来做: iYFM@ta  
J-=&B5"O>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M>-x\[n+  
template < typename T1, typename T2 > \ d^4!=^HN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *c.*e4uzF  
以后可以直接用 |ML|P\1&V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) pX"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 y "gYv  
(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。。。) .F |yxj;I7  
%G>*Pez %  
fAXF_wj  
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 ~r+;i,,X  
VP5_Y1e7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u`7\o~$  
class unary_op : public Rettype Iq(BH^K  
  { `N;JM3 ck  
    Left l; kowBB0  
public : WUZusW5s  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :D;BA  
KftZ ^mk+p  
template < typename T > R FWJ ZN"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K '7M\:zy  
      { sZA7)Z`7  
      return FuncType::execute(l(t)); 5V]!xi  
    } m>DBO|`  
?`lIsd  
    template < typename T1, typename T2 > :.J Ad$>P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [<rV "g  
      { W:' H&`0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Bz!SZpW(M  
    } ,'Zs")Ydp  
} ; ) 7w%\i{M  
oP!oU2eqK  
2Jm#3zFYz3  
同样还可以申明一个binary_op \  2#7B8  
,=jwQG4wq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8Q4yllv4  
class binary_op : public Rettype Qv~lH&jG  
  { 5bBY[qp  
    Left l; #%5[8~&  
Right r; zsOOx% +  
public : {_C2c{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Nz1u:D]  
}6b" JoC  
template < typename T > UXgeL2`;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %0&59q]LM  
      { |q!O~<H@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '3R o`p{  
    } K-<<s  
{0?^$R8j  
    template < typename T1, typename T2 > t[}&*2"$/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M 5c$  
      { [SJ3FZ<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C@b-)In  
    } 7G':h0i8  
} ; {?X:?M_  
zPm|$d  
6 9+Pf*  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 b=+3/-d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,)?!p_*@:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "vvv@sYxi  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 SR>(GQ,m0;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &a8%j+j  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。  hik.c3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 i4Da'Uk  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :6TLT-B  
下面是修改过的unary_op ^i[bo3  
mlLx!5h=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #u"$\[G  
class unary_op H"NBjVRU%  
  { s7?d_+O  
Left l; fL(_V/p^  
  =I8^E\O("  
public : lK Ry4~O  
Uc<BLu;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7<0oK|~c#  
]kdU]}z  
template < typename T > zX8'OoEH*9  
  struct result_1 %6Y\4Fe  
  { fA)4'7UT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P" aw--f(  
} ; vyBx|TR  
_a\$uVZ  
template < typename T1, typename T2 > nTv^][  
  struct result_2 XyYP!<].C  
  { bQ`2ll*(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~Dbu;cqR@  
} ; _ |G') 9  
&ox5eX(  
template < typename T1, typename T2 > $C t(M)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ri/D>[  
  { ;"2(e7ir  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =AP0{  
} g oZw![4l  
i4<n#]1!t  
template < typename T > vhrURY.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uCjbb  
  { PTpGZ2FZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); .2 }5Dc,eR  
} %GigRA@no  
EouI S2e;a  
} ; RY}:&vWDk  
_#yd0E  
2Uy}#n|)r  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ]t-B-(D  
好啦,现在才真正完美了。 MtG~ O;?8  
现在在picker里面就可以这么添加了: Lpk`qJ  
es1'z.UJ  
template < typename Right > `L @`l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LIh71Vg/cc  
  { ,-)ww:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6oLZH6fG  
} pAH 9  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 |DUOyQ  
G3D!ifho.#  
Fv3:J~Yf  
xHaoSs*C9  
+IM6 GeH  
十. bind xeSv+I-b  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 y*j8OA.S  
先来分析一下一段例子 GD<pqm`vVY  
tVHQ$jJY%  
QD^"cPC)mM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JT*Pm"}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2KSt4oa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~c'R7E&Bfa  
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。 PF] Vt  
我们来写个简单的。 O;RNmiVoq  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :snn-e0l  
对于函数对象类的版本:  o[>p  
$F~hL?"?  
template < typename Func > _R;+}1G/  
struct functor_trait M5l*D'GE]  
  { Yd$64d7,h  
typedef typename Func::result_type result_type; YL@d+ -\  
} ; LJBDB6  
对于无参数函数的版本: EhHW`  
"dBCS  
template < typename Ret > BXX1G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9Jp "E5Ql)  
  { et :v4^*f  
typedef Ret result_type; P8;f^3V(+/  
} ; G+l9QaFv  
对于单参数函数的版本: Mta;6<  
!d=Q@oy5  
template < typename Ret, typename V1 > Y^CbpG&-vC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > me/ae{  
  { aoS]Qp  
typedef Ret result_type; IP+1 :M  
} ; (r )fx  
对于双参数函数的版本: w\3'wD!  
dM3V2TT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sYY=MD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &_y+hV{  
  { =Pg u?WU@  
typedef Ret result_type; i*%2 e)  
} ; -Fs^^={Q  
等等。。。 =AJ I3 'x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fO{E65uA  
&t w   
template < typename Func > 7w=%aW|  
struct func_return y i/jZX  
  { rKys:is  
template < typename T > R0*+GIRA(  
  struct result_1 6">jf #pE  
  { SAGLLk07G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 84*Fal~Som  
} ; C&ivjFf  
k6 f;A  
template < typename T1, typename T2 > #/9(^6f:  
  struct result_2 W[3)B(Vq<E  
  { (N\Zz*PLz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <WGl4#(k  
} ; =}~h bPJM  
} ; "@I"0OA  
t9()?6H\  
< &'r_m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2;`"B|-T  
Tl3{)(ezx  
template < typename Func, typename aPicker > :/IcFU~)M  
class binder_1 W+~ w  
  { 5i$~1ZC  
Func fn; 8D:{05  
aPicker pk; RfB""b8]=  
public : ZCMB]bL-e  
 G?]E6R  
template < typename T > Ga%]$4u  
  struct result_1  ~Rcd  
  { QW f)5S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (;a O%  
} ; 7 v<$l  
AAdRuO{l1  
template < typename T1, typename T2 > k[ Iwxl;/  
  struct result_2 morI'6N  
  { `R ^g[0 w'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >{4pEy  
} ; As (C8C<  
IR%a+;Xs  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "=<l Pi  
B<[;rk  
template < typename T > ,/W< E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q'2PG@  
  { uPV,-rm[F_  
  return fn(pk(t)); [ylGNuy  
} }]zmp/;a  
template < typename T1, typename T2 > M Zw%s(lv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ["Q8`vV0WO  
  { `CK;,>i   
  return fn(pk(t1, t2)); <'~8mV1  
} uU.9*B=H9  
} ; 2,&lGyV#  
!Y]}& pUP  
`z` `d*_  
一目了然不是么? XU9=@y+|v  
最后实现bind Ti3BlWQH  
X_'.@q<!CV  
;$&-c/]F#  
template < typename Func, typename aPicker > BQS9q'u_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 45MK|4\Y_  
  { R|+R4'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v[a#>!;s  
} }aNiO85  
_;B!6cRLps  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7Xad2wXn  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 @L<[38  
z{#F9'\&  
十一. phoenix k)v[/#I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0"2 [I  
J82{PfQ"  
for_each(v.begin(), v.end(), (uG4W|?p  
( &YT7>z,  
do_ uAvs  
[ "j a0,%3  
  cout << _1 <<   " , " "ZyHt HAK  
] 9)l_(*F  
.while_( -- _1), AVyZ#`,  
cout << var( " \n " ) uPF yRWK  
) _yWH\5@  
); /2@%:b)  
g Go  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 68HX,t  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor m@O\Bi}=}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D@^F6am%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r0 X2cc  
1=;QWb6  
y2+a2  
template < typename Cond, typename Actor > i `>X5Da5  
class do_while li%-9Jd  
  { 4]B3C\ v  
Cond cd; nUd\4;J#  
Actor act; `5 6QX'?  
public : y:A0!75  
template < typename T > *cf"l  
  struct result_1 w//w$}v  
  { GBphab|  
  typedef int result_type; Iv<9} )2K  
} ; qXI30Yo#d  
'u3+k.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x>J3tp$2  
1}BNG,n  
template < typename T > *(`.h\+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (Z$6J Nkz  
  { x5|v# -F ^  
  do m4DH90~a8  
    { O2,g]t~C  
  act(t); :7ngVc  
  } hX_p5a1t  
  while (cd(t)); GiZ'IDV  
  return   0 ; /K!,^Xn  
} >Y+KL  
} ; O<h#|g1  
1hviT&  
^d9raYE`'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Dq?HUb^X  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 b e/1- =m  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3b 3cNYP  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ee_\_"  
下面就是产生这个functor的类: _cw ^5  
_;q-+"6L;  
GnOo+hB  
template < typename Actor > y|Y3,s  
class do_while_actor JYr7;n'!  
  { Qg>GW  
Actor act; t4k'9Y:\Q  
public : 9`v:$(I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} % 9/)  
aTh%oBrtP  
template < typename Cond > R{o*O_qX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; wDhcHB  
} ; -b)zira  
C9H11g7{  
 DiQkT 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。 % B &?D@  
最后,是那个do_ ~9 WJrRWB  
-fx88  
56Y5kxmi  
class do_while_invoker =Xjuz:9D~  
  { 70 UgKE  
public : _ 1{5~  
template < typename Actor > q7 oR9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ZU.)K>'  
  { z{3%Hq  
  return do_while_actor < Actor > (act); <Ihed |  
} :/[YY?pg-  
} do_; 6>BDA?  
01c/;B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /^33 e+j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Zc3:9   
最后来说说怎么处理break和continue `;qv}  
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。 ) .-(-6=R  
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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