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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }qlz^s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <:&w/NjbI  
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, >nr1|2  
{g )kT_  
Vq<|DM3z<  
0q`'65 lx  
  class filler 2RE }l=h5  
  { BAKfs/N  
public : qx!IlO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &12aI |u^<  
} ; #K)HuT  
/5J! s="  
R jAeN#,?  
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: ;TW@{re  
,2kWj7H%7  
+ubO-A?  
9f"6Jw@F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +>:X4A *  
;\&7smE[  
7rr5$,Mv  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ZjI^0D8  
5SKu\ H\  
S3oU7*OZ  
2qn~A0r  
二. 战前分析 foJ|Q\Z,T  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 #o^E1cI  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 zzW^ AvR  
#Ta@A~.L  
d+^4 ;Hv4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _D+7w'8h  
  /* --------------------------------------------- */ +b{h*WWdj  
vector < int *> vp( 10 ); , 1`eH[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I}8F3_b,#  
/* --------------------------------------------- */ UHCx}LGe  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U 9 k}y  
/* --------------------------------------------- */ (sl]%RjGa  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iu1iO;q  
  /* --------------------------------------------- */ _*`AGda  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /aPq9B@  
/* --------------------------------------------- */ `/|=eQ")o@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bC@b9opD  
n1;V2k{uV  
{< wq}~  
Tw`l4S&  
看了之后,我们可以思考一些问题: Hv IN'  
1._1, _2是什么? 6>vj({,1Y*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0<Pe~i_=  
2._1 = 1是在做什么? @?%"nK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 :#|77b0  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 \NSwoP  
?=T&|pp  
j1d=$'a "  
三. 动工 $qEJO=v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -51L!x}1c  
iFDQnt [t  
+ypT"y  
~O|0.)71]  
template < typename T > gT+/CVj R  
class assignment X F40;urm  
  { `kz_ q/K  
T value; HmiwpI  
public : :c.i Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} AV&eg e  
template < typename T2 > &#)3v8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } dZYS5_wr  
} ; -+4$W{OK*0  
]v#T'<Nl  
6zI?K4o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L_A|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment TfxKvol'  
:@3d  
"vJADQ4F  
9\n}!{@i  
  class holder x Dr^&rC  
  { EgO4:8$h  
public : [+%*s3`c#  
template < typename T > uL= \t=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dGfWRqS]  
  { ^KhFBed   
  return assignment < T > (t); Fb}9cpz{  
} }@#e D  
} ; zZ wD)p?_g  
CkflEmfe  
2Hd6  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8~I>t9Q+  
h?O-13v   
  static holder _1; %Wu8RG}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MdKZH\z/  
Ay_<?F+&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gm%[@7-  
而不用手动写一个函数对象。 V{*9fB#4L  
_1hqD EM  
+Rvj]vd}&  
-y AIrvO1q  
四. 问题分析 W"0#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _Yhpj}KZ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 un\^Wmbw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 V]8fn MH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {P3,jY^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1jF}g`At  
4+~+`3;~v  
五. 问题1:一致性 yA_d${n  
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?| HWd,1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D"Xm9 (  
#}gc6T~0  
struct holder ox*Ka]  
  { |~/{lE=I  
  // p\HXE4d'  
  template < typename T > IW46-;l7  
T &   operator ()( const T & r) const &O[o;(}mFI  
  { `#UTOYx4  
  return (T & )r; N,O[pTwj  
} [J];  
} ; vxm`[s|QC  
|p+VitM7  
这样的话assignment也必须相应改动: 9X(bByEO  
8e-{S~@W  
template < typename Left, typename Right > -g>27EI5  
class assignment vJ{\67tK  
  { AD5tuY  
Left l; \}2Wd`kD  
Right r; e (f)?H  
public : JDs<1@\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Fivv#4YO  
template < typename T2 > J?]W!V7C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1zM`g_(#  
} ; t (1z+  
(PNvv/A  
同时,holder的operator=也需要改动: h%O`,iD2  
olJ9Kfc0  
template < typename T > 99eS@}RC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s)L7o)56/  
  { }Bb(wP^B.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g7H;d  
} #Q{6/{bM&J  
w_-{$8|  
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。 AV'>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q4Z \y  
J3'"-,Hv  
return l(rhs) = r; QVP $e`4  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 CeZ5Ti?F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q A%GK4F70  
|9Y9pked8  
template < typename Tp > 0I cyi#N  
class constant_t >Kr,(8rA  
  { %mq]M  
  const Tp t; e*g; +nz  
public : igp4[Hj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [W2p}4(  
template < typename T > 1{~9:U Q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o+nU{  
  { >WpPYUbH  
  return t; &3JbAJ|;X  
} A6sBObw;  
} ; tSm|U<  
+-oXW>`&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Mz06cw&  
下面就可以修改holder的operator=了 -r,J>2`l  
\\'!<Bn2d  
template < typename T > ^GbyAYEp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [$./'-I]  
  { @wg*~"d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y,8M[UIK  
} dRu@5 :BP  
E u@TCw8@  
同时也要修改assignment的operator() >GjaA1,  
hVlL"w*1  
template < typename T2 > _W!g'HP-D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qBpY3]/  
现在代码看起来就很一致了。 S<>e(x3g]  
bH= 5[  
六. 问题2:链式操作 `$i`i'S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (YR] X_  
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。 o`#;[  
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。 %xg"e O2x  
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。 [Ea5Bn;~!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7' 6m;b~F  
Yd,*LYd2EL  
template < typename T > Y, 0O&'>  
struct result_1 sFGXW  
  { [A3hrSw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; v/^2K,[0>  
} ; y/PEm)=Tt  
n3)g{K^  
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: ~U^0z|.  
# v v k7  
template < typename T > $EtZ5?qS  
struct   ref fkx 9I m4  
  { X-ml0 =M[  
typedef T & reference; <oR Nd3d  
} ; 0h; -Yg  
template < typename T > Ii"cDH9  
struct   ref < T &> rbJ-vEzo.#  
  { ./6L&?*`~;  
typedef T & reference; aMHIOA%Kh  
} ; W0?yPP=.  
J%}}( G~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }vm17`Gfy  
nmgW>U0jZh  
template < typename T > E7*]t_p"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yEz2F3[ S  
  { NfN#q:w1  
  return l(t) = r(t); $GYy[-.`  
} ufm#H#n)#X  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;%%=G;b9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C 4n5U^  
r` 3)sc  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 3)T5}_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;hKn$' '  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 MBa/-fD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PvA%c<z  
最后的布局是: +)V6"XY-(  
                Add Gd'^vqo<  
              /   \ E2\)>YF{ P  
            Divide   5 '[A>eC++  
            /   \ mB!81%f%|  
          _1     3 X/.|S57  
似乎一切都解决了?不。 A5nu`e9&  
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。 \F<]l6E  
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。 *D\nsJ*g  
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: |D^[]*cEH  
Ak1f*HGl|  
template < typename Right > V^f'4*~'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4BCZ~_  
Right & rt) const b|xz`wUH0$  
  { HL_MuyE  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B'=*92i>S  
} =,(Ba'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3kJAaI8   
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。 R!,RZ?|v  
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。 ,>Yz1P)L  
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。 ah}aL7dgO  
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。 {)Gh~~57_W  
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? jsL'O;K/  
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: [y:6vC   
OCX?U50am  
template < class Action > u2F 3>s  
class picker : public Action sGzd c  
  { K{ 0mb  
public : ))+R*k%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} inhb>zB  
  // all the operator overloaded O,DA{> *m  
} ; 6bU/IVP  
*Fq Nzly  
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。 yJgnw6>r2  
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: "3!4 hiU9  
m6JIq}CMb  
template < typename Right > \;g{qM 8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A]>0lB  
  { @ VJr0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |"ck;.)  
} lQ)8zI  
%5uuB4P&|$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )~WxNn3rx  
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。 8IVKS>  
jIEK[vJ`  
template < typename T >   struct picker_maker aeg5ij-]u@  
  { TpnkJygIm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T$k) ^'  
} ; =JEnK_@?K\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0$P40 7  
  { 3L#KHTM  
typedef picker < T > result; RJGf@am&  
} ; 9m8`4%y=  
kH{axMNc  
下面总的结构就有了: :k JSu{p  
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。 o fN|%g /  
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。 ##FN0|e&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z|3l2ucl  
至此链式操作完美实现。 bluC P|  
kR'!;}s  
C YnBZ  
七. 问题3 rYc?y  
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。 lKe aI  
f9#B(4Tgi  
template < typename T1, typename T2 > U-|g tND  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <}B]f1zX  
  { <]"aP1+C  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D?9 =q  
} %1e`R*I  
k:af  
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: F!.@1Fi1  
om@` NW  
template < typename T1, typename T2 > ydBoZ3}  
struct result_2 &?x^I{j  
  { G;, 2cu K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'e0qdY`  
} ; Mc{1Cdj  
Th@L68  
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? yzXwxi1#  
这个差事就留给了holder自己。 lK}F>6^\  
    eZf-i1lJ  
?2Bp^3ytJ  
template < int Order > !dmI}<@&k  
class holder; _Z2VS"yH  
template <> }Z2Y>raA\  
class holder < 1 > CM7j^t  
  { `Ol*"F.+I  
public : Is-Kz}4L  
template < typename T > UD"e:O_  
  struct result_1 h/PWi<R i  
  { #XNe4#  
  typedef T & result; T|oz_c\e  
} ; 9;q@;)'5  
template < typename T1, typename T2 > u\>Ed9^  
  struct result_2 ^${-^w@,%V  
  { 011 _(v  
  typedef T1 & result; ptrLnJ|%  
} ; <y~`J`-  
template < typename T > F*hs3b0Db  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AvhmN5O =  
  { u},<On  
  return (T & )r; $zDW)%nAX  
} OHe<U8iu%  
template < typename T1, typename T2 > 2D&tDX<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3/4xP|  
  { {5_*tV<I  
  return (T1 & )r1; 5P+3D{  
} H@OYtPHGR  
} ; ~I2 IgEj>]  
bCc^)o/w  
template <> QNn$`Qz.  
class holder < 2 > S1zV.]  
  { !%]]lxi  
public : MNkysB(  
template < typename T > 2}+V3/  
  struct result_1 m<r.sq&;  
  { oDA1#-  
  typedef T & result; RM QlciG  
} ; [bE9Y;  
template < typename T1, typename T2 > -s4qm)\  
  struct result_2 zn@tLLX  
  { F5&4x"c  
  typedef T2 & result; Ma wio5  
} ; { 5h6nYu  
template < typename T > %-H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Vk8:;Hj  
  { 9%iqequ  
  return (T & )r; [+>$'Du  
} v ;{s@CM m  
template < typename T1, typename T2 > oZP:}= F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HL*jRl  
  { CEZ*a 0}=  
  return (T2 & )r2; JF!!)6!2#  
}  8tLkJOu  
} ; !!dNp5h`  
}_XKO\  
Ij/c@#q.  
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> >。 P}JA"V&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \)`\F$CF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: L}x"U9'C  
Ca]vK'(  
return l(i, j) = r(i, j); aCy2 .Qn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c\"oj&>A  
t$rWE|+_z  
  return ( int & )i; L 'H1\' o  
  return ( int & )j; CKrh14ul  
最后执行i = j; J'Gn M?M  
可见,参数被正确的选择了。 3|g'1X}  
b8Y1.y"#  
D)f hk!<  
(9@6M 8A  
E#8`X  
八. 中期总结 A]ciox$AjW  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: a!xKS8-S==  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 # 1I<qK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &+ JV\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bWG}>{fj  
*>zr'Tt,W  
y}nM'$p  
S\s1}`pNm  
]p@7[8}  
B1J+`R3OX  
九. 简化 x^9W<  
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。 fHR1ku y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N] }L*o&  
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: h`?0=:Tru  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 x-(?^g  
  +-*/&|^等 LKftNSkg"  
2. 返回引用。 !#g`R?:g  
  =,各种复合赋值等 {_KuztJGA  
3. 返回固定类型。 3-~_F*%ST  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $Ob]JAf}  
4. 原样返回。 23&;28)8  
  operator, {Km|SG[-q  
5. 返回解引用的类型。 XR]]g+Z  
  operator*(单目) .lTU[(qwu  
6. 返回地址。 +TA(crD  
  operator&(单目) ,Ix7Yg[  
7. 下表访问返回类型。 JKGUg3\~  
  operator[] Q->'e-\E<"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'xvV;bi  
  operator<<和operator>> FL"IPX;S  
1m|1eAGS{  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 <`~] P$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "EQ}xj  
h$4V5V  
template < typename Left > x(}@se  
struct value_return E+UOuf*(  
  { 3zMmpeq  
template < typename T > 6D _4o&N  
  struct result_1 <o^mQq&  
  { OA&NWAm4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rXo,\zI;u^  
} ; 9O~1o?ni  
D?8t'3no  
template < typename T1, typename T2 > 5/>G)&  
  struct result_2 %[&cy'  
  { y/4 4((O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 64o`7  
} ; Td X6<fVV  
} ; >LwAG:Ud  
GVCyVt[!-  
Et# }XVCJ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /QD}_lh;,  
nU||Jg  
下面我们来剥离functor中的operator() VOp8 ,!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %U-KQI0  
73Tg{~  
return l(t) op r(t) O/iew3YF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Xj?j1R>GB  
return op l(t) %pe7[/  
return op l(t1, t2) 0ot=BlMu  
return l(t) op {;=+#QK/  
return l(t1, t2) op 6(<AuhFu  
return l(t)[r(t)] C  `k^So)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =+A8s$Pb  
I^0bEwqZ~  
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: u.1u/o1"  
单目: return f(l(t), r(t)); 5 -5qm[.;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]%"Z[R   
双目: return f(l(t)); U_Emp[  
return f(l(t1, t2)); RR*z3i`PP  
下面就是f的实现,以operator/为例 UIIunA9  
V92e#AR  
struct meta_divide m9.QGX\]  
  { sW@4r/F>:D  
template < typename T1, typename T2 > UOT~L4 G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6TlkPM$~2  
  { 'hg, W]  
  return t1 / t2; <b{Le{QJ*  
}  }m\  
} ; }eULcgRG  
f*bs{H'5  
这个工作可以让宏来做: !N?|[n1  
\CX`PZ><  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ adHHnH`,  
template < typename T1, typename T2 > \ _+.z2} M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; vEW;~FLd  
以后可以直接用 {SCwi;m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) D{PO!WzW  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /$/\$f$  
(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。。。) OB;AgE@  
LtXFGPQf  
V~NS<!+q  
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 8{epy  
fW <qp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &yp_wW-  
class unary_op : public Rettype y [.0L!C {  
  { q J@XVN4   
    Left l; 0_,V}  
public : 'FO^VJ;ha  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O`rAqO0F  
){icI <  
template < typename T > i[T!{<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "&77`R  
      { US@ak4Y6Z  
      return FuncType::execute(l(t)); p`T7Y\\#!  
    } .2Y"=|NdA  
Mp7r`A,6  
    template < typename T1, typename T2 > Y[ a$~n^:n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vdh5s292h  
      { &NB[:S =  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ag#p )  
    } W5HC7o\4  
} ; ^W3xw[{  
Nq9@^ E-{M  
83OOM;'  
同样还可以申明一个binary_op V`G)8?%Vy  
u=p([ 5]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *^}(LoPZ  
class binary_op : public Rettype xBl}=M?Qu  
  { m7~kRY514  
    Left l; ]@C&Q,~q  
Right r; Ycn*aR2  
public : n;/yo~RR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )Uo)3FAn  
wRi!eN?  
template < typename T > -]A,SBs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GbBcC#0  
      { -jFvDf,M,D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }9:d(B9;  
    } zxT&K|  
u\Tq5PYXt  
    template < typename T1, typename T2 > D)K/zh)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '\[GquK;P  
      { `G@]\)-!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); WVir[Kv%  
    } 4$@5PS#,  
} ; 118A6qyi  
rB< UOe  
EO:i+e]=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 j1_CA5V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 OU/PB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) diaLw  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :BN qr[=b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }BzV<8F  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 TMT65X!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /!P,o}l7  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) F  MHp a  
下面是修改过的unary_op K.JKE"j)d  
%f*8JUE16  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?qO_t;:0>  
class unary_op Dc}-wnga  
  { q~ T*R<S  
Left l; !Hr~B.f7  
  &?#V*-;^  
public : HX7"w   
69p>?zn  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} OtBVfA:[  
R]/3`X9!d>  
template < typename T > qa.nm4"6+  
  struct result_1 \h!%U*!7{  
  { T9}G:6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kL*  DU`  
} ; <V5(5gx  
L(fOe3 v  
template < typename T1, typename T2 > g\,pZ]0i  
  struct result_2 [?Cv^t${+  
  { h'|{@X  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kD8$ir'UYG  
} ; ^yb3L1y  
9i;%(b{  
template < typename T1, typename T2 > N>/!e787OU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;xS@-</:  
  { P\pHos  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^mv F%"g  
} W.'#pd  
64fa0j~<*M  
template < typename T > wa\Yc,R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }~DlOvsq  
  { 8iGS=M  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^<}9#q/rt  
} ;}@.E@s%'  
a`  s2 z  
} ; jAie[5  
 MX2]Q  
iVTC"v  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug P<ElH 3J`  
好啦,现在才真正完美了。 %M]%[4eC  
现在在picker里面就可以这么添加了: u!hY bCB  
gFizw:l  
template < typename Right > GL-v</2'U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MHeUh[%(  
  { HkVnTC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Tty_P,  
} o$;t  
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。 #^4p(eZ[}  
_kg<K D=P  
PV$)k>H-  
't.I YBHx  
n?!XNXb  
十. bind S81% iz.n  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Yd'Fhvo8  
先来分析一下一段例子 j)xRzImu  
lqe|1vN  
Y3=5J\d!a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n("Xa#mY[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Iv+JEuIi  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,h,OUo]LIY  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 iO 9.SF0:  
我们来写个简单的。 6?$yBu9l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: UTB]svC'  
对于函数对象类的版本: 9: N[9;('  
= >CADTU  
template < typename Func > js;p7wi  
struct functor_trait o@:${> jw  
  { QxS] 6hA  
typedef typename Func::result_type result_type; w"ZngrwBl  
} ; ndg1E;>  
对于无参数函数的版本: S52'!WTq  
~tx|C3A`d  
template < typename Ret > E)sC:oO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D+m#_'ocL  
  { _/V <iv  
typedef Ret result_type; (K xI*  
} ; C# zYZ JZ  
对于单参数函数的版本: )l?1 dR:sP  
2tD{c^ 9<  
template < typename Ret, typename V1 > ~wYGTm=(n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x3DUz  
  { ,2oFt\`.r  
typedef Ret result_type; 3r^Ls[ey  
} ; Q\Wh]=}  
对于双参数函数的版本: mxD]`F  
QiH>!Ssw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dhrh "x_?:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b3.  
  { ;>hRj!  
typedef Ret result_type; corNw+|/w  
} ; c"KN;9c,  
等等。。。 Db4(E*/pj!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t 2x2_;a  
Nm$B a.Rg  
template < typename Func > lCafsIB  
struct func_return `A\,$(q+  
  { h4p<n&)F  
template < typename T > '3<T~t  
  struct result_1 Z9wKjxu+  
  { Fi+8|/5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^AhV1rBB  
} ; d*$L$1S  
(A(j.[4a  
template < typename T1, typename T2 > s.|OdC>U =  
  struct result_2 OSoIH`t A  
  { TOT#l6yqdd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K* R  
} ; -al\* XDz  
} ; '+EtnWH s  
(aC~0 #4  
`D/<*e,#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W&~\@j]!D  
=[JstiT?E  
template < typename Func, typename aPicker > ycq+C8J+Ep  
class binder_1 n(uzqd  
  { b~$8<\  
Func fn; |j}D2q=  
aPicker pk; b:WA}x V  
public : k3(q!~a:.}  
QmgO00{  
template < typename T > h"0)g :\  
  struct result_1 .;\uh$c  
  { B4@1WZn<8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e&@;hDmIX  
} ; X9 N4  
3</W}]$)p  
template < typename T1, typename T2 > MJ"@  
  struct result_2 +D+v j|fn  
  { *82+GY]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >:Y"DX-  
} ; zMke}2  
FEH+ PKSc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |)VNf .aJZ  
B>}B{qi|  
template < typename T > ?B+]Ex(\B,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {x,d9I  
  { d\ I6Wn  
  return fn(pk(t)); |.*nq  
} GIb,y,PDB  
template < typename T1, typename T2 > ARUzEo gcf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e0<Wed  
  { u>ZH-nw O  
  return fn(pk(t1, t2)); FMX ^k  
} y(ceEV  
} ; 23d*;ri5  
redMlHM  
Sx:JuK@  
一目了然不是么? 0fGt7 "Q  
最后实现bind xX?9e3(  
d>gQgQ;g  
r>#4Sr  
template < typename Func, typename aPicker > !J&UO/q.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IG.!M@_  
  { HTLS$o;Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0"}=A,o(w  
} D&o ~4Qvc]  
+H:}1sT;n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DHg)]FQ/  
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。 Or#KF6+ut  
A vww @$  
十一. phoenix ?[]jJ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wP7 E8'  
=pZ$oTR  
for_each(v.begin(), v.end(), X2|&\G9c  
( (A )f r4  
do_ tdHeZv  
[ iCJXV'  
  cout << _1 <<   " , " 5dX /<  
] 8d?%9# p-)  
.while_( -- _1), $."D OZQ3U  
cout << var( " \n " ) -FF#+Z$  
) Yl&bv#[z  
); m*wDJEKo  
Q#F9&{'l  
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: C#V_Gb  
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 }uwZS=pw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3*T/ 7\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C|V5@O?;&  
2#   
P~#LbUP(  
template < typename Cond, typename Actor > b0sj0w/  
class do_while 7g5Pc_  
  { cA+T-A]  
Cond cd; QFK'r\3 pU  
Actor act; p//mV H%  
public : 4p7j "d5  
template < typename T > :IX,mDO  
  struct result_1 DUSQh+C  
  { ? o&goiM  
  typedef int result_type; v^J']p  
} ; ]UkqPtG;  
^6gEL~m|]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t33\f<e  
!UR3`Xk  
template < typename T > s",G w]8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @Gw.U>"!C  
  { ]XcWGQv~  
  do a ]:xsJ~  
    { TS`m&N{i")  
  act(t);  @EURp  
  } Y[|9 +T  
  while (cd(t)); ahdwoB   
  return   0 ; 2%v6h  
} p' 6h9/  
} ; 6B]i}nFH{+  
6-~ZOMlV  
G)?j(El  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <00nu'Ex1v  
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。 \x<,Ma=D  
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。 QL @SE@"  
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。 &lID6{79Z  
下面就是产生这个functor的类: g##<d(e!}  
2c51kG77E  
DxD\o+:r  
template < typename Actor > # F6<N]i  
class do_while_actor :L6%57  
  { (0l>P]"n   
Actor act; d}  5  
public : A#{I- *D[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {H>Tv,v|  
o^/ fr&,9  
template < typename Cond > W0;QufV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jd2 p~W  
} ; ]N,'3`&::  
n^rbc ;}  
5R)IL 2~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 MskO Pg  
最后,是那个do_ Lr20xm  
8QMMKO ui\  
<Qr*!-Kc6  
class do_while_invoker elR1NhB|p  
  { -]-0]*oAp  
public : t<"`gM^|  
template < typename Actor > j+>[~c;0)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9ei<ou_s  
  { [VLq/lg*  
  return do_while_actor < Actor > (act); I %sw(uoE  
} "$b{EYq6  
} do_; N A_8<B^  
c6 .j$6t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bl^pMt1fv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'K}2m  
最后来说说怎么处理break和continue 3DxgfP%n  
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。 WZjR^ 6  
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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