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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Q' {M L4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \!.B+7t=I  
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, !Dn,^  
iv J@=pd)B  
!Wntd\w  
. 1Dg s=|  
  class filler Swig;`  
  { f.KN-f8<F  
public : u04kF^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L>Fa^jq5  
} ; h-`?{k&e  
"R;U/+  
;n*.W|Uph  
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: "*e$aTZB\  
C)ERUH2i  
y51e%n$  
{k TE He  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); dO! kk"qn  
$ r@zs'N  
B9jC?I |`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <lPm1/8  
|4;Fd9q^m  
1Y\DJ@lh  
hF~n)oQ  
二. 战前分析 2lH&  
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。 #wwH m3  
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 &[?\k>  
pP&7rRhw  
U)] oO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l*Gvf_UH  
  /* --------------------------------------------- */ NX*Q F+  
vector < int *> vp( 10 ); !C ':  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); & p  
/* --------------------------------------------- */ > PRFWO  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8Z8gRcv{p  
/* --------------------------------------------- */ 24 'J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6jD=F ^jw  
  /* --------------------------------------------- */ vtg !8u4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  ?Jm^<  
/* --------------------------------------------- */ $f <(NM6?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U`(ee*}o  
'x#~'v*  
BO?%'\  
NZ:,ph  
看了之后,我们可以思考一些问题: @1roe G  
1._1, _2是什么? HAdg/3Hw  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 GY'%+\*tj  
2._1 = 1是在做什么? ,q`\\d  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2~)`N>@  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &-)N'  
AlaW=leTe  
BA:VPTZq  
三. 动工 y'.p&QH'`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Qz1E 2yJ  
Q~ w|#  
YoNDf39  
6P l<'3&  
template < typename T > Gx/Oi)&/  
class assignment 6@5+m 0`u3  
  { V~3a!-m\  
T value; L,/%f<wd  
public : b{&)6M)zo  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0Th&iA4  
template < typename T2 > }j)e6>K])  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zR:L! S  
} ; =&]g "a'  
)*J^K?!S  
oJz^|dW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r#p9x[f<Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment oLeq!K}re  
`*R:gE=  
.*Y  
|0b`fOS  
  class holder Xl#ggub?  
  { e X|m  
public : k="i;! G e  
template < typename T > O<?R)NH-P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \~$#1D1f  
  { ea 'D td  
  return assignment < T > (t); Bj;'qB>3  
} .M%}X7  
} ; 0S!K{xyR  
?k{?GtSs  
}Zn}  
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: _]H&,</  
JK5gQ3C[  
  static holder _1; ?0SJfh  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 YNF k  
iqWQ!r^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U 'bEL^Jf  
而不用手动写一个函数对象。 "+G8d' %YV  
rg!r[1c  
2E'UZ m  
)jP1or  
四. 问题分析 /*mI<[xb  
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。 |@d\S[~^G  
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。 /a4{?? #e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 UZ+<\+q3^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 x7[BK_SY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @\#td5'  
XXa|BZ1RX  
五. 问题1:一致性 37o; ;  
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?| jNk%OrP]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CLRdm ^B  
,k3FRes3  
struct holder *$g-:ILRuZ  
  { }pkzH'$HJ  
  // UJ   
  template < typename T > &tj!*k'  
T &   operator ()( const T & r) const 0L52#;?Si"  
  { cbTm'}R(G  
  return (T & )r; N~'c_l  
} 7qS)c}Q\  
} ; eJ-nKkg~a  
fz "Y CHe  
这样的话assignment也必须相应改动: c]!V'#U  
utV_W&  
template < typename Left, typename Right > 6Z"X}L,*  
class assignment {)sdiE  
  { Zj'9rXhrM1  
Left l; X"%gQ.1|{j  
Right r; X^jfuA  
public : r9?Mw06Wc5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nX8v+:&}  
template < typename T2 > AA>P`C$&M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dk^~;m#iN  
} ; KMax$  
4#Jg9o   
同时,holder的operator=也需要改动: p6S8VA  
-XG@'P_  
template < typename T > x kD6Iw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]6j{@z?{  
  { .T`%tJ-Em  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )boE/4  
} F8ulkcD  
gjlx~.0d  
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。 apn*,7ps65  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {M)Nnst"~  
);YDtGip J  
return l(rhs) = r; yB!dp;gM{  
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。 [nh>vqum  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: VIbq:U  
DHRlWQox  
template < typename Tp > /$%%s=@IL  
class constant_t %a7$QF]  
  { -nwypu  
  const Tp t; vP,n(reM  
public : !VzC&>'v^9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J .<F"r>  
template < typename T > ^ZCD ~P_=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const RM/ 0A|  
  { 1Z&(6cDY8M  
  return t; B<C&xDRZ0  
} T u'{&  
} ; 2Khv>#l  
St^5Byd<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 s#GLJl\E_P  
下面就可以修改holder的operator=了 .RL=xb|[  
#0<XNLM  
template < typename T > nr3==21Om4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const moE2G?R  
  { HbIF^LeY|R  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3(UVg!t  
} jb)ZLA;L_c  
p K$`$H  
同时也要修改assignment的operator() [-x7_=E#  
mp3s-YfRc  
template < typename T2 > & nK<:^n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dF2RH)Ud  
现在代码看起来就很一致了。 I`#JwMU;m  
ss-D(K"  
六. 问题2:链式操作 yCo.cd-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8b=_Y;  
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。 f *)Z)6E  
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。  =BrRYA  
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。 F:ELPs4"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sR8"3b<qA  
#A.@i+Zv  
template < typename T > M3Kfd  
struct result_1 &m vSiyKX  
  { WEpoBP CL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; LgYq.>Nl9  
} ; D)Dr__x  
2T`!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: nj4/#W  
\`"ht  
template < typename T > tnIX:6  
struct   ref 2?i7 UvV  
  { H)&R=s  
typedef T & reference; %>s |j'{  
} ; P|> ~_$W  
template < typename T > ?%kV?eu'  
struct   ref < T &> ]%(2hY~i  
  { jFb?b6b  
typedef T & reference; H[|~/0?K  
} ; v8D C21pb  
We z 5N  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =Runf +}  
G / 5%.Bf@  
template < typename T >  C.QO#b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B\n[.(].r  
  { L8n|m!MOD  
  return l(t) = r(t); P>6{&(  
} F&Hrk|a  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 -{_PuJ "  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1nOCQ\$l  
>i O!*&Y>  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 A(N4N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]N[ 5q=A5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c"xK`%e  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |D.ND%K&  
最后的布局是: u]gxFG "   
                Add u-C)v*#L  
              /   \ {y;n:^  
            Divide   5 Xry4 7a )  
            /   \ . [ mR M  
          _1     3 G#1GXFDO{  
似乎一切都解决了?不。 ]:\dPw`A  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 9k=3u;$v  
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。  yOKI*.}  
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: Q5_o/wk  
[trwBZ^D~  
template < typename Right > 6`-jPR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wvPk:1wD5  
Right & rt) const Ic4H#w  
  { ,v&(YOd  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k$7Jj-+~  
} o8vug$=Z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b_):MQ1{  
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。 2Wb]4-  
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。  rXU\  
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。 .GcKa024  
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。 <d_!mKw  
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? !Rt>xD  
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: 9&ids!W~yx  
1!gbTeVlY  
template < class Action > 1'\/,Es  
class picker : public Action b%5f&N  
  { tnG# IU *  
public : yvYad  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w1DV\Ap*  
  // all the operator overloaded "w.3Q96r  
} ; bY0|N[ g  
YUIi;  
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。 ;d9QAN&0}  
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: !GGkdg*-*9  
# N cK X  
template < typename Right > Z)aUt Srf  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <A'$%`6m  
  { # 4PVVu<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !I Qck8Y  
} N*&1GT#9  
5[u]E~Fl}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9 |vLwQ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ox (%5c)b|  
,nB5/Lx  
template < typename T >   struct picker_maker <3hRyG@vB  
  { N' `A?&2ru  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2('HvH]k  
} ; qm o9G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 46&/gehr  
  { v oj^pzZ  
typedef picker < T > result; <yFu*(Q  
} ; C-[eaHJ'$  
=>af@C.2  
下面总的结构就有了: :A'y+MnK<  
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。 J6FV]Gpv  
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。 b`O'1r\Y;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K&KWN]  
至此链式操作完美实现。 p2$P:!Y)  
3x'|]Ns  
UQ@L V~6{R  
七. 问题3 xx%j.zDI]  
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。 <3C*Z"aQ>|  
hNmJ!Uo  
template < typename T1, typename T2 > 'u |c  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DX K?Cv71z  
  { @'!SN\?W8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); JHTSUq  
} EGF '"L  
l3I:Q^x@  
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: zsyIV!(  
$6iX   
template < typename T1, typename T2 > 6.nCV 0xA  
struct result_2 FZslv"F  
  { 8i#2d1O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xBi' X  
} ; ]*[ 2$  
GH:jH]u!V  
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? CD ( :jM?  
这个差事就留给了holder自己。 MC.) 2B7  
    xH"/1g  
JNXq.;:`Q  
template < int Order > A1>OY^p3%  
class holder; iE^84l68  
template <> 9c,'k#k  
class holder < 1 > dufu|BL|}  
  { ++Ts  
public : ;dZZ;#k%  
template < typename T > %^GfS@t  
  struct result_1 a>I+]`g  
  { kr:^tbJ  
  typedef T & result; ""F5z,'  
} ; nIy}#MUd|q  
template < typename T1, typename T2 > '3D XPR^B6  
  struct result_2 T9_RBy;%  
  { x vl#w  
  typedef T1 & result; q"sed]  
} ; qCpp6~]Um  
template < typename T > dkBIx$t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Rmt~,cW!\  
  { *>'V1b4}  
  return (T & )r; &LZn FR  
} Wk4s reB  
template < typename T1, typename T2 > 6J6BF%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZC`wO%,  
  { a /l)qB#  
  return (T1 & )r1; uHvp;]/0\  
} _w(7u(Z  
} ; OXSmt DvJ  
q#ClnG*  
template <>  ~f1%8z  
class holder < 2 > FR4QUk  
  { NAQAU *yP  
public : 8Pn#+IvCE  
template < typename T > ith 3 =`3  
  struct result_1 [OV"}<V  
  { so)[59M7  
  typedef T & result; H*&f:mfq  
} ; AJ? r,!)  
template < typename T1, typename T2 > &(G\[RWp\  
  struct result_2 YY((V@|K  
  { Ym{tR,g7  
  typedef T2 & result; _jI,)sr4ic  
} ; T/Gz94c  
template < typename T > v/0QOp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %C'?@,7C  
  { E$:*NSXj  
  return (T & )r; H*QIB_  
} rEnQYz  
template < typename T1, typename T2 > R{3N&C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4(~L#}:r!  
  { C'+YQ]u  
  return (T2 & )r2; !M]uL&:  
} D},>mfzF  
} ; pV +|o.<C  
 |`f$tj  
C:* *;=.  
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> >。 ^ f &XQQY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `*["UER  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: yw[g!W  
eV"h0_ox  
return l(i, j) = r(i, j);  u\x}8pn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V>%rv'G8  
+L| ?~p`V  
  return ( int & )i; 0hNA1Fh{U  
  return ( int & )j; f ue(UMF~  
最后执行i = j; .E1rqBG  
可见,参数被正确的选择了。 E7 Ul;d  
BB$>h}  
-.@r#d/  
i2U{GV<K-r  
}wjw:M  
八. 中期总结 D|L9Vs`  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: R'`qKc  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  E`0?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Nk 8B_{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qQ/^@3tXL  
4 Y9`IgQ  
E *6Cw l  
UWJ8amA  
V-2(?auZd  
F>6|3bOR  
九. 简化 ,RI Gc US  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 [{,T.;'<j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m@F`!qY~Y\  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: fS:&Ak ];  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 DE8n+Rm  
  +-*/&|^等 ~i{(<.he  
2. 返回引用。 4JXeV&5Qk'  
  =,各种复合赋值等 Y;Dp3v !  
3. 返回固定类型。 &|ex`nwc0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r:'.nhe  
4. 原样返回。 {n.PF8A5X  
  operator, Z'W =\rl  
5. 返回解引用的类型。 )5JFfp)#  
  operator*(单目) vjCu4+w($Z  
6. 返回地址。 TR`U-= jH,  
  operator&(单目) t!X. |`h  
7. 下表访问返回类型。 EhvX)s  
  operator[] 7~ p@0)''  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CL;}IBd a  
  operator<<和operator>> B eo@K|3GN  
1Z2HUzqh.  
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。 }W8;=$jr  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  -p-ZzgQ  
7#a-u<HF"  
template < typename Left > F6|]4H.3Q  
struct value_return D|p9qe5%  
  { QXFo1m  
template < typename T > LEf^cM=>  
  struct result_1 5yo%$i8I  
  { 2(+2+ }  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; RJ&RTo  
} ; ^*Q ?]N  
g%I"U>!2  
template < typename T1, typename T2 > ,Vm < rK  
  struct result_2  KC6.Fr{  
  { wv1iSfW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ! E5HN :#  
} ; }C?'BRX  
} ; <2x^slx)?  
2- h{N  
#A/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U_Ptqqt%  
C2I_%nU Z1  
下面我们来剥离functor中的operator() LL|r A:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "|q& ea rc  
P|E| $)m  
return l(t) op r(t) `UaD6Mc<Mz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Lg.gfny[(t  
return op l(t) _6hQ %hv8  
return op l(t1, t2) G~[x 3L'  
return l(t) op .! 3|&V'<  
return l(t1, t2) op xm~`7~nFR  
return l(t)[r(t)] -d/ =5yxL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] s!zx} 5  
Qd{CMm x  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: L`TLgH&?R  
单目: return f(l(t), r(t)); l|[N42+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )2o?#8J  
双目: return f(l(t)); V2EUW!gn 2  
return f(l(t1, t2)); z&\a:fJ&  
下面就是f的实现,以operator/为例 Dml;#'IF3  
^z*t%<@[Q  
struct meta_divide {}przrU^c  
  { u&vf+6=9Dd  
template < typename T1, typename T2 > qInR1r<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  8dA~\a  
  { eo?bL$A[s  
  return t1 / t2; BDDlQci38  
} %wy.TN  
} ; %[TR^Th6  
rs[T=CQ  
这个工作可以让宏来做: !;A\.~-!G  
<'oQ \eB  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]%H`_8<gc  
template < typename T1, typename T2 > \ hn@08t G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K69'6?#  
以后可以直接用 =UQ3HQD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) K\r8g=U  
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 UI0VtR]   
(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。。。) 7JH6A'&  
DyQy^G'%l  
#c!lS<z  
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 ~36!?&eA8  
bI1N@=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H7n>Vx:L-  
class unary_op : public Rettype _B<X`L =  
  { !F$6-0%  
    Left l; P= NDS2  
public : "!^"[mX4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q0vQ a  
NXrlk  
template < typename T > ~$^XP.a.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &h/X ku&0  
      { m-, x<bM?  
      return FuncType::execute(l(t)); WOap+  
    } onzxx4bax  
h:|qC`}  
    template < typename T1, typename T2 > F JyT+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sO@Tf\d  
      { X \/#@T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O\ r0bUPE  
    } ^1.By^ $  
} ; 5\ nAeP  
R\[e!g*I  
a:w#s}bL  
同样还可以申明一个binary_op (GfZ*  
' `Hr}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bk[!8- b/a  
class binary_op : public Rettype WNtW|I V  
  { i/Zd8+.n$  
    Left l; 6'f;-2  
Right r; O=7CMbS3  
public : ;2QP7PrSY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &};zvo~P.  
9->if/r,o  
template < typename T > f/?P514h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f!X[c?Xy"  
      { >m\(6x8RE  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8}:nGK|kx  
    } |[8Th4*n  
Ny/MJ#Lq  
    template < typename T1, typename T2 > Nh +H9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fk-RV>yr  
      { C0Z=~Q%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @=u3ZVD  
    } W(p_.p"  
} ; Y'X%Aw;`  
HZZn'u  
GQ ;;bcj&  
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 _yR^*}xJb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \i &<s;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rytyw77t(  
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。 .=; ;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! x,' !gT: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。。。 '|=;^Z7.K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A3*!"3nU  
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) />>\IR  
下面是修改过的unary_op _@/8gPT*i  
Flb&B1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pfI&E#:5  
class unary_op 8q7b_Pq1U  
  { &)<)^.@3G^  
Left l; ,R|BG  
  w4Z'K&d=  
public : \l3h0R  
Ek}A]zC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P!k{u^$L  
akQ7K  
template < typename T > )`D:F>p*  
  struct result_1 +ck}l2&#  
  { <a+Z;>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Kc(FX%3LU  
} ; U/BR*Zn]*  
teVM*-  
template < typename T1, typename T2 > @lph)A Nk  
  struct result_2 ?bu>r=oIO]  
  { <9 ;!3xG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xId.GWY1  
} ; "zy7C*)>r  
0ZO2#>gh$  
template < typename T1, typename T2 > cN9t{.m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4X|zmr:A  
  { |^H5^k "Bv  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); W@!S%Y9  
} v*yuE5{  
Sa5G.^ XI  
template < typename T > S21,VpW\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -Y;3I00(  
  { =nHgDrA_  
  return OpClass::execute(lt(t)); G*v,GR  
} wec)Ctj+  
`@|$,2[C  
} ; ;jTN | i'  
8-6L|#J#  
tklH@'q  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug WOf 4o  
好啦,现在才真正完美了。 PnG-h~Y3N  
现在在picker里面就可以这么添加了: \5cpFj5%  
BL58] P84  
template < typename Right > L4?IHNB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !5?<% *  
  { y18Y:)DkL  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7j)8Djzp|  
} NW)1#]gg%  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 R_xRp&5  
7vj2 `+r.  
kz7(Z'pw  
'$QB$2~V  
]jRfH(i  
十. bind G<;*SYAb  
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。 Nl(Foya%)  
先来分析一下一段例子 k.15CA`  
f'3$9x  
d8x;~RA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~.lPEA %%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h3@v+Z<}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N$:8 ,9.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。 fa2kG&, _  
我们来写个简单的。 b*Q&CL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n@[O|?S  
对于函数对象类的版本: jOD?|tK&  
*s iFj CN<  
template < typename Func > Xm2z}X(%  
struct functor_trait ZWp(GC1NA  
  { QnX(V[  
typedef typename Func::result_type result_type; U\!X,a*ts{  
} ; ^D-/`d  
对于无参数函数的版本: 57'4ljvYi  
=rX>1  
template < typename Ret > @49S`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6Sn.I1Wy  
  { zT?D<XW>1  
typedef Ret result_type; P J[`|  
} ; WvZ8/T'x  
对于单参数函数的版本: URbletSBQ  
0%I=d  
template < typename Ret, typename V1 > dzrio-QU~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 07=mj%yV  
  { uOdl*|T?  
typedef Ret result_type; "|KP'<8%  
} ; YQA ,f#  
对于双参数函数的版本: PXNh&N  
|*tp16+6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {h`uV/5@`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -v|qZ'  
  { ."y1_dDql  
typedef Ret result_type; "@,}p\  
} ; /%A*aGyIc  
等等。。。 "OnGE$   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,:\|7F  
%FIE\9  
template < typename Func > /J6rv((  
struct func_return xe&i^+i  
  { ^eYVWQ'  
template < typename T >  l"]}Ts#  
  struct result_1 `$ aZ0+  
  { WlBc.kFck  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $[=%R`~w  
} ; = 6\^%  
1 Nd2{(  
template < typename T1, typename T2 > [Nbm|["q~  
  struct result_2 C#Iybg  
  { Z Sd4z:/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3y8G?LL/[7  
} ; 03S]8l  
} ; /{--+ C  
YcK|.Mq':  
"d5n \@[t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *>qp:;,DKP  
M,mvys$  
template < typename Func, typename aPicker > FZE"7ec>m  
class binder_1 ^iw'^6~  
  { 2n"V}p>8i#  
Func fn; ZlzjVU/E  
aPicker pk; 6]%sFy2  
public : T\ >a!  
gz#i.-  
template < typename T > =CVBBuVy  
  struct result_1 :mn>0jK,N  
  { ! lc[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; eu|;eP-+d  
} ; p/@smke  
/9p wZ%:<  
template < typename T1, typename T2 > Ob`d  
  struct result_2 JKmIvZ)8  
  { C-6F]2:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (uZ&V7l  
} ; .I0qGg  
s6.M\^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rJbf_]^  
Ay w ;N  
template < typename T > iq( E'`d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const % *INT  
  { =wOm}V8 N&  
  return fn(pk(t)); n'kG] Q  
} Rww{:R  
template < typename T1, typename T2 > W~9tKT4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "~7>\>UFh  
  { .|b$NM  
  return fn(pk(t1, t2)); *>2W#D)b=  
} '2nhv,|.U  
} ; sjwo/+2  
Mh/dpb\Z  
cacr=iX  
一目了然不是么? :^WKT  
最后实现bind "wn zo,  
UK O[r;  
p,>5\Zre~  
template < typename Func, typename aPicker > 6NM:DI\%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X"e5 Y!:M-  
  { [~#WG/!:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Bb^;q#S1  
} [] `&vWZ  
*4+"Lh.KS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _%!c+f7  
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。 {kCw+eXn?  
?DQsc9y  
十一. phoenix 1&)?JZhg  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: PHXZ=A+  
`YLD`(\  
for_each(v.begin(), v.end(), s{S4J'VW  
( w?wG(+X7  
do_ aM2l2  
[ ,PuL{%PXu  
  cout << _1 <<   " , " qx8fRIK%  
] P&)xz7wG  
.while_( -- _1), !^=*Jq>  
cout << var( " \n " ) A3no~)wZn  
) 57zSu3v4Y  
); G!W[8UG  
s(%oTKjt  
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: Z&4&-RCi  
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 Hh-+/sO~"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 V=qwwYz~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Lz!,kwg  
`U)hjQ~pP  
{7;8#.S72  
template < typename Cond, typename Actor > $8xl#SqH  
class do_while *:t|qgJI#+  
  { XZJ+h,f  
Cond cd; >.'*) @vQi  
Actor act; ^m"u3b4  
public : H!nr^l'+  
template < typename T > AW_(T\P:u  
  struct result_1 F\AX :  
  { ( Qcp{q  
  typedef int result_type; "@d[h,TM  
} ; ]2'na?q9  
#iWSDy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =fve/_Q~  
ZF|+W?0&%  
template < typename T > 9@52Fg ;mj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YZ7|K<   
  { I8/DR z$A  
  do K]|> Et`  
    { & )vC;$vD`  
  act(t); ;F#7Px(q  
  } Xn,v]$M!  
  while (cd(t)); NqEA4C  
  return   0 ; J-) XQDD  
} T[4<R 5}  
} ; dd%h67J2<  
no] z1D  
;D s46M-s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z$GoaS(  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 S_v'hlrrT  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 vab@-=%k  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 * Y7jl#7  
下面就是产生这个functor的类: J.dLPKU;-  
ivz>dJ?T  
rBTeb0i?  
template < typename Actor > f0<%&2ym  
class do_while_actor f<*Js)k  
  { T?1Du"d8  
Actor act; 3=$q  
public : d,tU#N{Q6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *B\H-lp?  
L%$|^T=%  
template < typename Cond > !\#_Jw%y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZA9sTc[ g  
} ; jhX[fT1m  
1q3( @D5~+  
#gaQaUjR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,i6RE  
最后,是那个do_ A@D2+fS  
+|{RE.DL  
#D9e$E(J^  
class do_while_invoker lR`'e0Lq  
  { )VK }m9Ae  
public : kR@Yl Yo  
template < typename Actor > 3bd5FsI^pU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'K*AV7>E  
  { p,<&zHb>K  
  return do_while_actor < Actor > (act); Rqy0Q8K<  
} F@!Td(r2  
} do_; 8?O>ZZtu  
Z!&Rr~i <  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 16EVl~LN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u=NS sTP&  
最后来说说怎么处理break和continue ).HDru-2  
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。 <0.$'M~E  
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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