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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >"zSW?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~|l>bf  
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, lYQcQ*-  
> { fX;l  
mR8&9]g&  
# ?}WQP!  
  class filler o#%2N+w  
  { 2MtaOG2l&q  
public : CIO&VK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~y B[}BPf  
} ; t)$>++i  
{{@3r5K Gl  
|M9x&(H;Hw  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: :t\PYDp1  
J]fjg%C2m  
?%oPWmj}  
W?XvVPB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5-=mtvA:  
Fc 5g~T  
uysGOyi<u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 crZ\:LeJ  
_W]3_1Lu  
mgH4)!Z*56  
Tvf]OJ9N  
二. 战前分析 6 `X#<#_&  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ug UV`5w   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 TyGXDU  
D{a{$P r  
k"GW3E;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )WKe,:C  
  /* --------------------------------------------- */ If]g6 B.=  
vector < int *> vp( 10 ); |}'}TYX0:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {,P&05iSi  
/* --------------------------------------------- */ i~ zL,/O8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QsI$4:yl  
/* --------------------------------------------- */ +de.!oY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); LLaoND6  
  /* --------------------------------------------- */ o*5|W9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0r:8ni%cL  
/* --------------------------------------------- */ ]<++w;#+x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ph^qQDA  
B-r9\fi,  
*$(9,y\  
4vE,nx=  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7<-D_$SrU  
1._1, _2是什么? b$.N8W%  
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。 Z#"6&kv  
2._1 = 1是在做什么? .`xcR]PQ  
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。 >q[Elz=dI  
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。 X$PT-~!a  
u8-)LOf(  
<t]i' D(K  
三. 动工 7&m*: J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )h>Cp,|{  
KWN0$*4  
ke)3*.Y%C  
"o=h /q5&  
template < typename T > %"+FN2nbm  
class assignment jf.ikxm  
  { D@O '8  
T value; 8l;0)`PU  
public : ;'2y6"\Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} s^3t18m&1  
template < typename T2 > o` ,&yq.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f>Bcr9]]  
} ; {*>$LlL  
YR~g&E#U^  
%Cb8vYz~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v2rXuo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <f{m=Dc  
w;r -TLf  
?ew^%1!W.  
f,`FbT  
  class holder B^{bXhDp  
  { v|QFUa`  
public : Tje =vI  
template < typename T > VY~WkSi[<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1sn!!  
  { v_)cp9d]  
  return assignment < T > (t); 6mMJ$FY+  
} q& 4Z.(  
} ; t(Iy[-  
\!z=x#!O$  
:vX;>SH$p  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8=)A ksu  
B^$l]cvZ  
  static holder _1; SZvw>=)a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )p12SGR5  
=NyzX&H6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @oYTJd(v{  
而不用手动写一个函数对象。 >:Q:+R;3o  
s( 2=E|  
|~v($c  
j!:U*}f  
四. 问题分析 #@lr$^M  
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。 -v>BeVF  
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。 iT9cw`A^%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 YN"102CK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2/?pI/W  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -aKL 78  
G}D?+MWY  
五. 问题1:一致性 >D<nfG<s Z  
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?|  fB;'U  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5 MQRb?[  
JL;H:`x  
struct holder 3=sA]j-+(  
  {  6~$ <  
  // I%{^i d@  
  template < typename T > Me5umA  
T &   operator ()( const T & r) const Pgye{{  
  { 2MB\!fh  
  return (T & )r; 8q_3*++D  
} !Me%W3  
} ; vaR0`F  
+=u*!6S  
这样的话assignment也必须相应改动: eQ9{J9)?  
fBw+Y4nCO7  
template < typename Left, typename Right > _ [XEL+.  
class assignment d'Gv\i&e  
  { z?1G J8  
Left l; '{6`n5:e  
Right r; #Yj0'bgK  
public : %z8@;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bp$8hUNYz-  
template < typename T2 > alHwN^GhP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } },[S9I`p  
} ; uvD 6uIW<  
t'm]E2/  
同时,holder的operator=也需要改动: G.B^C)guu  
$. V(_  
template < typename T > YF&SH)Y7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [ .dNX  
  { fp12-Hk ~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >SfC '*1  
} j] M)i:n  
z13"S(5D~  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 s/P\w"/fN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }})4S;j  
<|Z0|sel  
return l(rhs) = r; ,EwJg69  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -cq ~\m^6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Of([z!'Gc  
Zd~s5  
template < typename Tp > l*%voKZG  
class constant_t \Xxx5:qM  
  {  4uU(t  
  const Tp t; <w{W1*R9  
public : q. BqOa:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} EY2s${26%  
template < typename T > B#EF/\5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t*.v!   
  { du'$JtZo  
  return t; 9R.tkc|K  
} 9Cf^Q3)5o  
} ; e$F7wto  
1{";u"q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m{+lG*  
下面就可以修改holder的operator=了 ax7 M  
A=h`Z^8\B  
template < typename T > ( 7Y :3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .fD k5uo  
  { |U7{!yy%MF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3P-#NL  
} &Lq @af#  
O]{H2&k@  
同时也要修改assignment的operator() BLMcvK\9  
BKvF,f/g  
template < typename T2 > j#!J hi  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s/ZOA[Yux  
现在代码看起来就很一致了。 5l(;+#3y/  
OtQKDpJq  
六. 问题2:链式操作 *'exvY~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G ROl9xp2  
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。 b[RBp0]x  
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。 ]]d@jj  
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。 {' r(P&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8oA6'%.e  
WNL3+  
template < typename T > }[i35f[w  
struct result_1 Z|wZyt$$  
  { {MYlW0)~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4eIu@ ";!  
} ; 6e~+@S  
j&8 ~X2?*  
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: Oa@X! \  
dWm[#,Q?  
template < typename T > !4oYQB  
struct   ref D-,sF8{ i  
  { Saz+GQ G  
typedef T & reference; |h6 @hB\  
} ; Zjo9c{\  
template < typename T > eh)J'G]G  
struct   ref < T &> ,&)XhO?  
  { = b)q.2'#  
typedef T & reference; U*a!Gn7l  
} ; ={feN L  
luC',QJB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8,kbGlSD  
7g&_`(  
template < typename T > OQ[>s(`*{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const CT"0"~~  
  { %Yd}},X_E  
  return l(t) = r(t); % )|/s %W  
} k?xtZ,n{s  
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。 Bpk%,*$*)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8q tNK> D  
MX9 q )(:  
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 * =;=VUu5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ASu9c2s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Pv/P<i^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 AKAAb~{  
最后的布局是: jq =-Y  
                Add AHZ6  
              /   \ pl"|NZz 7;  
            Divide   5 W/?D}#e<4  
            /   \ L<Lu;KnY6  
          _1     3 rxDule3m  
似乎一切都解决了?不。 v3]q2*`G#  
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。 E176O[(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。 {z.}u5N  
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: A #jiCIc  
$ B$=,^)3  
template < typename Right > XU SfOf(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;#Mq=Fr-SG  
Right & rt) const q5OW1%  
  { .3HC*E.e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9qqEr~  
} jpBE| Nm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4|:{apH  
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。 8-SVgo(  
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。 9)4N2=  
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。 ;'<K}h  
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。 #lct"8  
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? SH`"o  
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: <&+l;z  
Y[x ^59  
template < class Action > crhck'?0  
class picker : public Action Zn9w1ev  
  { I1}{7-_t  
public : \XB71DUF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FG8bP  
  // all the operator overloaded Bj]0Cz  
} ; ~ Q]B}qdm  
M#|TQa N  
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。 @pG\5Jnf  
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: \8t g7Sdq  
qC3 rHT]  
template < typename Right > O-&n5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const pP".?|n  
  { `*N0 Lbl]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m,.d< **  
} '2.F-~  
@Qx;J<{+g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %b!p{p  
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。  F_I! +  
?29 KvT;#]  
template < typename T >   struct picker_maker (p2\H>pTr  
  { awC&xVf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RcHyePuF)R  
} ; PGw"\-F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WV&BZ:H  
  { H-rf?R2  
typedef picker < T > result; *2>%>qu  
} ; Stp??  
o#+!H!C.O  
下面总的结构就有了: |"@E"Za^  
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。 -)$)<k  
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。 M>v M@j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 NGxii$F  
至此链式操作完美实现。 h1Q7(8=Eg  
9#3+k/A  
^SjGNg^ 7D  
七. 问题3 [M;P:@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Ot,sMRk'  
riBT5  
template < typename T1, typename T2 > YTGup]d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vy5Q+gw  
  { a}Ov @7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WQ*$y3%  
} 0` S!+d  
=1esUO[nx  
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: qi)(\  
c?opVbJB\  
template < typename T1, typename T2 > +"SBt}1  
struct result_2 Az.Y-O<$\  
  { TVjY8L9'h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [S<DdTY9hZ  
} ; Kt^PL&A2  
M!I:$DZt  
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? ->j9(76"  
这个差事就留给了holder自己。 Lv_6Mf(  
    8XY4  
Q% dpGI  
template < int Order > (Bmjz*%M  
class holder; )v|a:'%K_  
template <> Ne#nSx5,  
class holder < 1 > S>*T&K  
  { ;bA9(:?  
public : I{RktO;1  
template < typename T > fB:M'A'  
  struct result_1 p(U'Ydl~  
  { n&Al~-Q:^  
  typedef T & result; kKjYMYT6  
} ; 3Ys|M%N  
template < typename T1, typename T2 > pw$I~3OFd  
  struct result_2 'l;?P  
  { <&x_e-;b'  
  typedef T1 & result; QOP*vH >J  
} ; tq*Q|9j7VG  
template < typename T > HSUr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fqr}tvMr=T  
  {  Et- .[  
  return (T & )r; HQE#O4  
} ,Tr12#D:  
template < typename T1, typename T2 > "jpjBH:c$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lRO8}XSI  
  { i>rn!?b  
  return (T1 & )r1; "~+K`*0r8  
} ~\oJrRYR`  
} ; SS`\,%aog  
[UI bO@e  
template <> ZPMEN,Dw  
class holder < 2 > cdh1~'q/  
  { \J13rL{<  
public : Q2NS>[  
template < typename T > >^jm7}+hb  
  struct result_1 bh_ALu^CSX  
  { .Ftml'!  
  typedef T & result; A] F K\  
} ; 2dq{n.cgs  
template < typename T1, typename T2 > d+IPa<N  
  struct result_2 l s_i)X  
  { od|pI5St  
  typedef T2 & result; 5fLCmLM`  
} ; }U(^QB  
template < typename T > ]>AW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r`&ofk1K  
  { "7aFVf  
  return (T & )r; 9u)h$VC  
} Og&2,`Jb  
template < typename T1, typename T2 > OIoAqt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /qp`xJ  
  { |4'E&(BU-  
  return (T2 & )r2; 6#K_Rg>.  
} f{)*"  
} ; ML'R[~|  
x/Ds`\  
Q7SS<'(  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 2 Sr'B;`p  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S\ li<xl  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o/[NUQSI  
g =%W"v  
return l(i, j) = r(i, j); N2~z&y8.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *i\7dJ Dj  
0qTa @y  
  return ( int & )i; 'Gc6ZSLM  
  return ( int & )j; B02~/9*Y"  
最后执行i = j; )V>FU=  
可见,参数被正确的选择了。 r|#4+'  
\UE9Ff+{  
Cr[#D$::`  
&3^40s/+  
a{8GT2h`4  
八. 中期总结 .6tz ^4  
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: F^w0TD8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j`#|z9`(pB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <W5F~K ;41  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]xS< \{og  
b&e? 6h^G  
Wm\f:|U5`  
`"bm Hs7  
ogPfz/ hw  
ud.S, 8Sy  
九. 简化 $b8>SSz  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 \twlHj4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^6`R:SV4Gx  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;m&f Vp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Jsw<,uT D  
  +-*/&|^等 bVVa5? HP  
2. 返回引用。 T JVNR_x  
  =,各种复合赋值等 9XoKOR(  
3. 返回固定类型。 1'd "O @  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )GR^V=o7,Y  
4. 原样返回。 m2V4nxw]Qp  
  operator, jK{CjfCNz  
5. 返回解引用的类型。 PEBQ|k8g&  
  operator*(单目) w|M?t{  
6. 返回地址。 S=my;M-  
  operator&(单目) z1L.  
7. 下表访问返回类型。 <oeHZD_ OR  
  operator[] T @z$g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^@)+P/&  
  operator<<和operator>> Y<|L|b6  
9sRP8Nj|  
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。 ?,Hk]Rl3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8!T^KMfz  
kg-%:;y.  
template < typename Left > YZnrGkQ  
struct value_return Vk-_v5  
  { rkzhN59;  
template < typename T > 0)84Z.k  
  struct result_1 .*,Zh2eXU  
  { ;ndg,05_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6?t5g4q*nn  
} ; E+Gea[c  
fZGKVxo"  
template < typename T1, typename T2 > ZHB'^#b  
  struct result_2 * T~sR'K+|  
  { 'N}Wo}1r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5H',Bm4-  
} ; n XQg(!  
} ; i?a]v 5  
) ejvT-  
n_w,Ew,>5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait W6*(Y  
WpvH} l r}  
下面我们来剥离functor中的operator() X!"y>J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;Lu}>.t  
9\"~G)  
return l(t) op r(t) 6 HEl1FK{@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;or> Sh7  
return op l(t) f.u{;W  
return op l(t1, t2) ,%:`Ll t]$  
return l(t) op -Pvt+I>  
return l(t1, t2) op uIba{9tM"P  
return l(t)[r(t)] RJ-CWt [LG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *}0Q S@FN  
me9RnPe:  
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: )WzCUYE1/  
单目: return f(l(t), r(t)); qVY\5`f@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w68qyG|wM  
双目: return f(l(t)); Tq?W @DM*  
return f(l(t1, t2)); J^?O] |  
下面就是f的实现,以operator/为例 >:K3y$]_  
c1z5t]d   
struct meta_divide N1SRnJu<f  
  { / )EB~|4']  
template < typename T1, typename T2 > gF:wdcO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) A^m hPBT_  
  { 0(..]\p^d  
  return t1 / t2; \myc n/e  
} ]-q:Z4rb  
} ; [F>zM  
n%O`K{86  
这个工作可以让宏来做: ^X?[zc GE  
;Joo!CXHO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .K0BK)axO  
template < typename T1, typename T2 > \ Z uE 0'9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2ru6 bIb;  
以后可以直接用 Ex Qld  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1DBzD%@Oz  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 !K@y B)9  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^8\pJg_0  
~7=,)Q  
00Rk%QV  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _%>.t  
R@EFG%|`_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Vt&I[osC  
class unary_op : public Rettype *r_.o;6  
  { Comu c  
    Left l; i<T`]g  
public : eFx*lYjA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} k{;:KW|  
44]ae~@a  
template < typename T > kj[[78  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U]P;X~$!  
      { vD*KJ3(c  
      return FuncType::execute(l(t)); [;b9'7j'  
    } a#{a{>  
;J _d%  
    template < typename T1, typename T2 > J) (pGS@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B[*i}k%i  
      { c9& 8kq5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); RXP"v-  
    } \K4m~e@!  
} ; %1lLUgf3G/  
S }|ea2  
a( qw  
同样还可以申明一个binary_op G%P]qi  
 'dg OE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C/cyqxVl}  
class binary_op : public Rettype *zx;81X=  
  { v14[G@V~\  
    Left l; x_Z~k  
Right r; 6ZM<M7(V  
public : @3G3l|~>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K>q,?x b  
$@<\$I2s  
template < typename T > U-Iwda8v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .h6h&[TEU  
      { %AJdtJ@0H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ) HmpVH  
    } }skXh_Vu4  
leiza?[  
    template < typename T1, typename T2 > {4Isz-P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SQHV gj  
      { g"!B |  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  t9=rr>8)  
    } |?0C9  
} ; ;m\(fW*ii  
uo%zfi?  
Sz . _XY^  
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 -V+fQGZe  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;<*VwXJR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aH~il!K  
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。 vu1:8j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! f{vnZ|WD  
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。。。 4f>Vg$4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qzH97<M}T  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) > vahj,CZZ  
下面是修改过的unary_op J0x)m2  
L h0<A%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5=$D~>-#  
class unary_op  /f2*J  
  { t4Z.b 5g  
Left l; cBAA32wf  
  m3,v&Z  
public : Rk'pymap  
Xh{EItk~oO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c-3? D;  
'tdjPdw  
template < typename T > >Qi2;t~G  
  struct result_1 N_T;&wibO  
  { Z$@Juv&>5^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @hCGV'4  
} ; M^bujGD  
+XQS -=  
template < typename T1, typename T2 > )cvC9gt  
  struct result_2 +Oxl1fDf  
  { P3:hGmk8|j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *v&g>Ni  
} ; Z)ObFJMG5  
N#UyAm<9  
template < typename T1, typename T2 > S |B7HS5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >Rr]e`3wG  
  { LsLsSV  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;Z8K3p  
} o|UZdGu  
Bkcs4 x  
template < typename T > 8 /\rmf\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3cs'Oz<w  
  { Xl}>mbB  
  return OpClass::execute(lt(t)); Mbi)mybM  
} .-o$ IQsS  
:_vf1>[  
} ; g{i( 4DHm(  
[WB8X,  
e}Db-7B_~  
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 +4@EJRC  
好啦,现在才真正完美了。 a|OX4  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1|Fukx<@J<  
(llg!1  
template < typename Right > H*!E*_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l.&6|   
  { 0uj3kr?cv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k<AnTboa  
} WyO10yvR  
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。 k6$.pCH6  
O* 7" Q&  
-()CgtSR  
AJj6@hi2P  
p! Hpq W  
十. bind tQ*5[F,fm  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 QupCr/Hs  
先来分析一下一段例子 eO*FoN  
cm-! 6'`  
9V\5`QXu  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &6!x;RB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -l^u1z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 oo<,hOv   
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Bl(we/r  
我们来写个简单的。 w%`7,d u|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?a(ApD\  
对于函数对象类的版本: 4D0"Y #&G  
9CxU: ;3  
template < typename Func > @ UX'(W  
struct functor_trait -MeGJX:^I  
  { {Z$Aw4a"d  
typedef typename Func::result_type result_type; dMYDB  
} ; hg |DpP  
对于无参数函数的版本: 2y,f  
yv&&x.!.Z  
template < typename Ret > Fd0R?d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O$KLQ'0"n  
  { >NK*$r8  
typedef Ret result_type; kJ{X5&,_  
} ; r IY_1  
对于单参数函数的版本: p'!cGJL  
qWy(f|:hYi  
template < typename Ret, typename V1 > (Y:5u}*Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cbNrto9  
  { 6 fL=2a  
typedef Ret result_type; )%gi gQZ+  
} ; h>q& X4-  
对于双参数函数的版本: }c$Zlb  
XZ}]H_, n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q.@9"&)t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YG$Y4h" @"  
  { jq%Qc9y  
typedef Ret result_type; #T&''a  
} ; 0)+F}SyyD  
等等。。。 gm(`SC?a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P @G2F:}  
Qv|A^%Ub!  
template < typename Func > 7$Jb"s  
struct func_return +CaPF  
  { 3Oy?_a$  
template < typename T > ]*D=^kA0[  
  struct result_1 %;~Vc{Xxt/  
  { n~@;[=o?5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5PqL#Eu`!  
} ; VMZ\9IwI  
~#C7G\R  
template < typename T1, typename T2 > 9-5H~<}fF  
  struct result_2 4v_<<l  
  { wL\OAM6R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "@#^/m)  
} ; Rq|7$O5  
} ; A_i=hj 2f  
9rf6,hF  
'H0uvvhOp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 k+t?EZ6L  
j KGfm9|zj  
template < typename Func, typename aPicker > [vrM,?X  
class binder_1 ;=fOyg  
  { I<Wp,E9G#  
Func fn; 3rBSwgRl  
aPicker pk; g Y|f[M|  
public : \!x~FVA  
oSq?. *w<  
template < typename T > ark~#<SqAr  
  struct result_1 #rD0`[pz  
  { H,u{zU')  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @y ] ek/  
} ; zk#"n&u0  
#ueWU  
template < typename T1, typename T2 > oR}cE Sr  
  struct result_2 i&=I5$  
  { <Nwqt[.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JFewOt3  
} ; I&vD >a5#  
5$$Yce=k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} y(^t&tgjS  
: 7>oFz  
template < typename T > MVP|l_2!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j*Uz.q?  
  { 69N/_V  
  return fn(pk(t)); 3CcCcZ9I  
} h}0}g]IUx  
template < typename T1, typename T2 > o^+2%S`]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2@~.FBby7@  
  { !LJEo>D  
  return fn(pk(t1, t2)); MkLXMwuQ&  
} kD;1+lNz  
} ; wIQ~a  
_@2}zT  
!>RDHu2n  
一目了然不是么? 1*U)\vK~  
最后实现bind E.LD1Pm0  
aG_@--=  
M$YU_RPl+  
template < typename Func, typename aPicker > #!?jxfsFa  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7qsu0 .[d  
  { h @AKfE!\~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (w[#h9j  
} Aqy y\G;  
3V uoDmG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 O"^3,-  
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。  R.x^  
Y=83r]%  
十一. phoenix  3-~*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _nwsIjsW  
$/p0DY  
for_each(v.begin(), v.end(), {#`O'F>  
( Y8v13"P6  
do_ (;!92ct[?  
[ {'#1do}{  
  cout << _1 <<   " , "  B_Ul&V  
] H2kib4^i  
.while_( -- _1), WwUhwY1o!L  
cout << var( " \n " ) P aD6||1F  
) (fA>@5n  
); /aTW X  
{{6D4M|s  
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: X8 $Y2?<  
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 +P! ibHfP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MpK3+4UMa  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ES}V\k*}  
2]of 4  
kz_gR;"(Z  
template < typename Cond, typename Actor > z( \4{Y  
class do_while M}fk[Yr>  
  { $-=xG&fSz  
Cond cd; YY zUg  
Actor act; b1TIVK3m  
public : }]#&U/z  
template < typename T > yopC <k  
  struct result_1 =cR"_Z[8X  
  { ej,)< *  
  typedef int result_type; &2,3R}B/  
} ; .}9Lj  
CP'b,}Dd?I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ' kOkwGf!  
%1oB!+tv  
template < typename T > X;bHlA-g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y'5`Uo?\",  
  { oyT`AYa  
  do 6o0}7T%6  
    { &t~NR$@  
  act(t); S;0z%$y  
  } PZ >(cvX&  
  while (cd(t)); n!dXjInV  
  return   0 ; yJK:4af;.  
} R 7h^ @  
} ; [I?[N.v  
G! Y l0Zr  
,&~-Sq) ~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ij>G7Q*d  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 A` ~R\j  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 nR]*RIp5  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 38 ] }+Bb  
下面就是产生这个functor的类: J@o_-\@  
7{Lp/z%r  
h2-v.Tjf  
template < typename Actor > 6:~<L!`&  
class do_while_actor Sse%~:FL  
  { 7@&mGUALO  
Actor act; g`z;:ao  
public : E~@&&d U8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ' 7Mz]@  
Ze!/b|`xI  
template < typename Cond > GbC@ |  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BG6.,'~7o  
} ; -5oYGLS$y3  
c,^W/:CQAB  
fig~z=m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (mr*Thy`@  
最后,是那个do_ kQ]4Bo  
|:.s6a#(  
6B|OKwL  
class do_while_invoker d"yJ0F  
  { 97[wz C,  
public : S{RRlR6Z  
template < typename Actor > O{7rIy  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7}I';>QH  
  { 6j8\3H~  
  return do_while_actor < Actor > (act); e*}*3kw)T  
} Sp6==(:.  
} do_; 1s~rWnhVv  
u/<ZGW(&s(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !</U"P:L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kbL7Xjk  
最后来说说怎么处理break和continue * V7bALY  
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。 ^&\pY  
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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