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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3F0:v,+;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "&/&v  
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, rj].bGQ,+  
$.@)4Nu!_  
Ea*Jl<  
M9b_Q  
  class filler 3l@={Ts  
  { BqKh&m  
public : P}QuGy[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} VFMg$qv|_  
} ; e$^O_e  
^dR5fAS  
:bgi*pR{  
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: 93d ht  
[ Q6v#I  
hQfxz,X  
|EaEdA@T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); RSY{IY  
AjZ@hid  
JtU/%s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^kMgjS}R  
F+S;u=CKx  
i-E~ZfJ  
%!HmtpS  
二. 战前分析 r,x;q  
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。 *qE[Y0Cd  
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 E:&ga}h  
%o +VZEH3  
$CVbc%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Hdh'!|w  
  /* --------------------------------------------- */ P$\vD^  
vector < int *> vp( 10 ); GIDC'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <Ep-aRI  
/* --------------------------------------------- */ b&!7(Q[ sT  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }IGr%C(3%  
/* --------------------------------------------- */ kN>AY'1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x=bAR%i~  
  /* --------------------------------------------- */ dOe|uQXyD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ts Zr n  
/* --------------------------------------------- */ J~:/,'Ea  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mYN|)QVKy  
Cj}1 )qWq  
@W^A%6"j  
6;GL>))'  
看了之后,我们可以思考一些问题: Oav^BhUO  
1._1, _2是什么? INrUvD/*  
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。 D;|4ZjM-  
2._1 = 1是在做什么? swnov[0  
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。 h"')D  
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。 R gEKs"e  
c;ELAns>  
>b0e"eGt  
三. 动工 ^6ZA2-f/<8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Q<r O5 -K  
~OEP)c\k  
g0^%X9s  
G)?O!(_  
template < typename T > Ajhrsa\~a  
class assignment R)#D{/#FW  
  { atFj Vk^  
T value; #:3E.=  
public : 59p'Ega.  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5sx-u!7  
template < typename T2 > t_WNEZW7f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } oG5JJpLT  
} ; PZR pH  
5Y)!q?#H  
VWmZ|9Ri  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \sF}NBNT@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?PSm) ~ Oa  
.)B_~tct  
yU*j{>%RsK  
lyx p:  
  class holder lvb0dOmY  
  { V D.p"F(]  
public : !w98 [BE7  
template < typename T > +tOBt("5/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s%J|r{F6  
  { abCcZ<=|b  
  return assignment < T > (t); ?4_^}B9  
} |jaUVE_2[  
} ; &|26x >  
U\ y?P:yy  
Om{[ <tL  
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: >NW /0'/  
M\8FjJ>9  
  static holder _1; +8Zt<snG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q=}Lm;r  
j 46f Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c:51In|~{C  
而不用手动写一个函数对象。 GOa](oD}  
~c :e0}  
F)Yn1&a#H  
W==HV0n  
四. 问题分析 OHqLMBW!!  
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。 o'%F*>#v  
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。 As1Er[>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aM3%Mx?w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f| 3`8JU  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =2)5_/9au  
OsAXHjX}  
五. 问题1:一致性 fh )QX  
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?| IJ o`O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?a~=CC@  
PQXyu1  
struct holder [FC7+ Ey^  
  { 7|T5N[3?l,  
  // @C7S^|eo  
  template < typename T > m^O:k"+!  
T &   operator ()( const T & r) const McxJ C<  
  { _W]2~9  
  return (T & )r; .?_wcp=  
} N*lq)@smq  
} ; :4<+)r26  
s>"=6gb  
这样的话assignment也必须相应改动: 2sy{  
vP3Fb;  
template < typename Left, typename Right > <=cj)  
class assignment 3>0/WbA:7E  
  { Xe*@`&nv@  
Left l; R?>a UFM  
Right r; -t?S:9 [w  
public : g;\zD_":l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e&7GW9FSg  
template < typename T2 > ~VUNN[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H<%7aOwO2  
} ;  rc*3k  
xh @H@Q\  
同时,holder的operator=也需要改动: Vs8os+  
hof$0Fg  
template < typename T > Rh9>iA@fd  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5 & -fX:/  
  { eOD;@4lR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }9:\#  
} }&rf'E9  
8:$kFy\A'  
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。 Q2^}NQO=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M$%aX,nk'  
vjZX8KAiZ  
return l(rhs) = r; EiP_V&\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 5xLuuKG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _myam3[W  
!;'U5[}8  
template < typename Tp > EZIMp8^  
class constant_t jLD=EJ  
  { d~S.PRg=  
  const Tp t; - CT?JB  
public : o,D>7|h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {^"c>'R  
template < typename T > 0OEyJ|g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nrwb6wj  
  { X  LA  
  return t; *u 3K8"XZ  
} 6peO9]Zy  
} ; Nh]eZ3O  
a%;$l_wVT:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *J8j_-i,R  
下面就可以修改holder的operator=了 :8E(pq|1PB  
kd|@.  
template < typename T > xlgN}M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &{x5 |$SD  
  { #?!)-Q%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n|SsV  
} \P}~ICZA  
vsqfvx  
同时也要修改assignment的operator() "]*0)h_  
S=krF yFw  
template < typename T2 > exTpy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } XdLB1H  
现在代码看起来就很一致了。 1U@qR U  
+To{Tm-  
六. 问题2:链式操作 Z\(+awv  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D gY2:&0  
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。 lb{*,S  
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。 N: d`L+tcc  
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。 GLnj& Ve  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %OfaBv&  
w;}P<K  
template < typename T > 2!7wGXm~U  
struct result_1  Cj_cu  
  { *1ku2e]z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; < I8hy$+6  
} ; {/XzIOO;b  
p!|Wp  
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: >Ah [uM  
Eae]s8ek9  
template < typename T > N=zrY`Vd  
struct   ref 3)atqM)i  
  { %:N5k+}  
typedef T & reference; L:XnW 1(Or  
} ; yGZb  
template < typename T > $khWu>b  
struct   ref < T &> oq^#mJL  
  { s$ &:F4=?  
typedef T & reference; :f 1*-y  
} ; IObGmc  
QC \8Zy  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dL |D  
1 c3gHc7{t  
template < typename T > K>lA6i7?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %^2LTK(P  
  { ^7Z)/c`"  
  return l(t) = r(t); Ad9'q!_en  
} J6n@|L!yO  
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。 -PB m@}*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 80![aj}z4G  
-% 5*c61  
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 Br`Xw^S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &h`s:Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [Sg1\UTl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i0v;mc  
最后的布局是: X4Q ?]{  
                Add ] 8+!  
              /   \ 2?z3s|+[  
            Divide   5 L'H'E,  
            /   \ 52C>f6w  
          _1     3 `rbTB3?  
似乎一切都解决了?不。 C6M|A3^T  
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。 P"XF|*^U  
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。 QuT8(s1Q!  
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: kHo0I8  
)_,*2|b  
template < typename Right > Nm\0>}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =Qsh3b&<P  
Right & rt) const vfK^^S  
  { g"`BNI]Qp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A'c0zWV2  
} _o'ii VDuD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -,uTAk0+@  
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。 qTj7mUk  
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。 1 }Tbp_  
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。 + Hc[5WL  
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。 ;;2XLkWu  
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? 5qt]~v%y  
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: zFN:C()ig  
Cf91#% :cN  
template < class Action > AT<K>&)  
class picker : public Action M`q>i B  
  { z4HIDb  
public : eY-W5TgU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Xjw> Qws  
  // all the operator overloaded d/v{I  
} ; WUvrC  
Mi%i_T^i  
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。 COH0aNp;  
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: A0m  
:"5i/Cx  
template < typename Right > ='`z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y4_/G4C  
  { F@1~aeX-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EeIV6ug  
} )D{L<.i_  
b^~ keQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  "_eHK#)  
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。 E/v.+m  
<4ccTl  
template < typename T >   struct picker_maker Q>8F&p?R  
  { "9'~6b  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GbUw:I  
} ; @%d g0F}h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'Ybd'|t{}  
  { |L}zB,  
typedef picker < T > result; $sTbFY  
} ;  0w>V![  
`O?Kftv*  
下面总的结构就有了: VUpa^R  
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。 eee77.@y-p  
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。 cY8X A6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9t:F![rg  
至此链式操作完美实现。 A'vQtlvKA  
2&MIt(\-  
Y,w'Op  
七. 问题3 'r~,~A I  
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。 IFcxyp  
8n+&tBq1  
template < typename T1, typename T2 > L.ScC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]VtVw^ir  
  { mk(O..)2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >Akrbmh5  
} c7UmR?m  
Xb?:dlu3  
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: 7?!A~Seo|  
i8iv{e2  
template < typename T1, typename T2 > \X.CYkgK  
struct result_2 K&Ner(/X`6  
  { 8mjPa^A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v%v(-, _q  
} ; rH*1bDL  
5b>-t#N,  
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? HK&Ul=^VN|  
这个差事就留给了holder自己。 .B?6  
    l/1u>'  
GKT2x '(e  
template < int Order > ~A@T_ *0  
class holder; cq lA"Eof  
template <> G&=4@pLY5  
class holder < 1 > yHhx- `  
  { 8=QOp[w   
public : /kV3[Rw+  
template < typename T > vT/e&8w  
  struct result_1 2-!OflkoM0  
  { \d"JYym  
  typedef T & result; h1}U#XV  
} ; G&,1 NjSi  
template < typename T1, typename T2 > I@Cq<:+(3  
  struct result_2 :btb|^C  
  { G"k.sRKu  
  typedef T1 & result; ha[c<e]uo[  
} ; jf&B5>-x  
template < typename T > e_RLKFv7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DrI"YX  
  { TL&`Ywy  
  return (T & )r; Vw-,G7v&E  
} z=mH\!  
template < typename T1, typename T2 > ?*DM|hzOi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F6 mc<n  
  { :rxS &5  
  return (T1 & )r1; SnIH6k0T_  
} f>*T0"\c  
} ; #b~B 0:U  
-55[3=#  
template <> Lx%*IE|c  
class holder < 2 > SeuC7!q{  
  { +cH,2^&  
public : di.yh3N$  
template < typename T > -R %T Dx  
  struct result_1 9mE6Cp.Wv  
  { LSewMj  
  typedef T & result; MoAie|MKe  
} ; jr/  
template < typename T1, typename T2 > #(@!:f1  
  struct result_2 X0:V5 e  
  { >+ ,w2m@0  
  typedef T2 & result; Z2n Jw  
} ; k+9*7y8w  
template < typename T > s!k7Wwj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \r %y^G  
  { G^r`)ND  
  return (T & )r; m(>MP/  
} x[?N[>uw  
template < typename T1, typename T2 > [U5@m]>^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JJ:pA_uX  
  { SjosbdD  
  return (T2 & )r2; rX7GVg@H  
} 5D]3I=kj  
} ; ak,KHA6u  
%x'}aTa  
e p jb  
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> >。 7eNLs  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mM9aT0_w  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [^Z)f<l  
2[!3!@.  
return l(i, j) = r(i, j); u+/Uc:XK)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) < `$svM  
J.E Bt3  
  return ( int & )i; 2[Ofa(mkkp  
  return ( int & )j; sKy3('5;  
最后执行i = j; <OH{7>V  
可见,参数被正确的选择了。 WCTmf8f  
e{Q;,jsh  
ai7R@~O:_k  
n~"qbtp}  
BGd# \2  
八. 中期总结 Bd'X~Vj<  
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: ?"F9~vx&G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ol0i^d*9F  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^ps6\>=0cW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &Fiesi!tET  
7vo8lnQ{  
4,,DA2^!  
%p48=|+  
H(hE;|q/  
i:a*6b.U@N  
九. 简化 zif&;)wV/  
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。 c"O4=[N: ;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a(J@]X>'  
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: dhX$b!DA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S j ly]  
  +-*/&|^等  /!#A'#Z  
2. 返回引用。 <ni_78  
  =,各种复合赋值等 c;?J  
3. 返回固定类型。 X-=4Z9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3F?7oMNIh  
4. 原样返回。 0BwxPD#6bv  
  operator, p4F%FS:`  
5. 返回解引用的类型。 Y\,aJL$  
  operator*(单目) ["O_ Phb|  
6. 返回地址。 ZveNe~D7C  
  operator&(单目) `q9n`h1  
7. 下表访问返回类型。 eMV{rFmT  
  operator[] k vpkWD;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZaBmH|k  
  operator<<和operator>> qzj.N$9]  
+v2)'?BS  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ^w!1QH0:/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _/czH<   
Y{Ff I+  
template < typename Left > yV~TfTJ  
struct value_return +CVB[r#hu  
  { M }! qH.W  
template < typename T > n^q%_60H   
  struct result_1 qyBC1an5,  
  { lak,lDt]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; PNz]L  
} ;  >akC  
*rgF[ :  
template < typename T1, typename T2 > y6dQ4Whv&  
  struct result_2 iT;Ld $!{f  
  { +7Uv|LZ~@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  0ij YE  
} ; %aI,K0\  
} ; i zYC0T9  
ken.#>w  
SiYH@Wma  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P L7(0b%  
QuP)j1"X  
下面我们来剥离functor中的operator() Z2L7US -  
首先operator里面的代码全是下面的形式: MQQQaD:v  
NEUr w/  
return l(t) op r(t) e^<'H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .Y|wG<E  
return op l(t) YQ@2p?4m  
return op l(t1, t2) p"FWAC!  
return l(t) op A0>r]<y  
return l(t1, t2) op Ma'#5)D  
return l(t)[r(t)] m*L5xxc!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $dxA7 `L  
%)72glB  
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: 3-=AmRxW't  
单目: return f(l(t), r(t)); +I\54PBws  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %Z+**>1J  
双目: return f(l(t)); PqIskv+  
return f(l(t1, t2)); bU/4KZ'-^  
下面就是f的实现,以operator/为例 BoQ%QV69%  
J )^F  
struct meta_divide 9[`c"Pd  
  { Lu~E5 ,  
template < typename T1, typename T2 > C;5`G *e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -%0pYB  
  { gAh#H ?MM  
  return t1 / t2; {{Qbu }/@  
} `T+w5ONn  
} ; qw*) R#=  
?yxQs=&-q~  
这个工作可以让宏来做: )@p?4XsT4J  
.R@s6}C`}=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ aZ|?i }  
template < typename T1, typename T2 > \ em95ccs'-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =W;e9 6#  
以后可以直接用 ubZJUm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bEB2q\|Je  
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 ie11syhV"  
(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。。。) Y]_$+Si:NK  
1{5t.  
) "?eug}D  
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 d&+0JI<  
UdVf/ PGx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [!>9K}z,=  
class unary_op : public Rettype n!.=05OtX  
  { Yo1]HG(kXB  
    Left l; d/T&J=  
public : (/0dtJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W"*2,R[}%  
@}19:A<'  
template < typename T > !-N!Bt8;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qe'ssX;  
      { )7]yzc  
      return FuncType::execute(l(t)); Q% d1O  
    } i6A9|G$H  
1hlU 6 =Y  
    template < typename T1, typename T2 > MRw4?HqB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y+o\?|q-E  
      { $M j\ 3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); UM#.`  
    } {NQCe0S+p  
} ; Mvue>)g~>  
' tHa5`  
 VM:|I~gJ  
同样还可以申明一个binary_op  }JWkV1  
o$Ylqb#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9pPLOXr ,  
class binary_op : public Rettype [= BMvP5  
  { WF-jy7+  
    Left l; r{t6Vv2J  
Right r; L&y"oAp<  
public : &PH:J*?C}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DRR)mQBb  
=E> P,"D  
template < typename T > zfE8=d8U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >MKj~Ud  
      { zH Z;Y^{+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n1b:Bv4"]#  
    } K9.Gjw  
'.;{"G.@'  
    template < typename T1, typename T2 > _~MX~M3MB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wPm  
      { |`Noj+T47I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (hdu+^Qj=  
    } SASLeGaV  
} ; jI0gf&v8  
c|`$ h  
}IZw6KiN  
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 ,~&HL7 v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UgK c2~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2IE\O 8b  
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。 YvcV801Go  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4xq|  
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。。。 \y:48zd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zeuj  
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) [FrLxU  
下面是修改过的unary_op czU"  
0ug&HEl_w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gpf0 -g-X  
class unary_op ;3wO1'=  
  { H<n"[u^@E  
Left l; fqY'Uq$=  
  oSmETk\  
public : '8\9@wzv  
D*[J rq,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [`qdpzUp&  
r8eJ&-Yi{Z  
template < typename T > X[r0$yuE  
  struct result_1 j*gJP !  
  { kE .4 #  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; TwI s _r:  
} ; #=S^i[K/  
c AO:fb7  
template < typename T1, typename T2 > $-Ex g*i  
  struct result_2 }zf!mlk  
  { &mmaoWR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2nC,1%kxhq  
} ; rIJPgF  
UWqD)6  
template < typename T1, typename T2 > mICEJ\`x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ni%)a  
  { d6'G 7'9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1=z[U|&R  
} %b<W]HwA  
_p%n%Oce  
template < typename T > pv sa?z;rP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 72"H#dy%U  
  { ;h+~xxu=X  
  return OpClass::execute(lt(t)); @-L]mLY  
} ltDohm?  
\>Rfa+  
} ; [%^sl>,7  
[SC6{ |  
w6cl3J&  
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 1n!:L!,`  
好啦,现在才真正完美了。 +Tu?PuT7k  
现在在picker里面就可以这么添加了: Jj+Q2D:  
V0_tk"  
template < typename Right > rG6G~ |mS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const irD5;xk([  
  { IF0!@f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bI|G %  
} o}114X4q;  
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。 Z;81 "   
'xj5R=V  
UAhWJ$(C  
kl.;E{PL  
;]Q6K9.d8  
十. bind bV&9>fC  
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。 (~zu4^9w  
先来分析一下一段例子 2<I=xWwFA  
f%@~|:G:  
=dDPQZEin  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `}#rcDK  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \8QOZjy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?l?l<`sTO  
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。 5kTs7zJ^  
我们来写个简单的。 Y06^M?}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {@)ZXg  
对于函数对象类的版本: 15Mtlb  
h Fv{?v  
template < typename Func > ga%\n!S  
struct functor_trait O8$~dzf,2  
  { w=WF$)ZU  
typedef typename Func::result_type result_type; IUv#nB3  
} ; )w M%Ul<s  
对于无参数函数的版本: McasnjC  
b-VygLN  
template < typename Ret > +|obU9M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e !jy6 t  
  { * &:_Vgu  
typedef Ret result_type; [5?Dov^j 3  
} ; MVzuE}  
对于单参数函数的版本: f1ANziC;i  
196a~xNV  
template < typename Ret, typename V1 > d'ZNp2L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }`<&l  
  { F/5G~17  
typedef Ret result_type; M@.S Q@E  
} ; %T]^,y$n  
对于双参数函数的版本: K9k!P8Rd  
Q*>)W{H&)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x5Lbe5/P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *7h~0%WR  
  { b+|Jw\k  
typedef Ret result_type; @}d;-m~  
} ; 6(`N!]e*L  
等等。。。 <N=k&\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy YJ6~P   
T[|#DMg$F  
template < typename Func > Qs,\P^n  
struct func_return BjvQ6M{Y"+  
  { z:#]P0  
template < typename T > C LaQE{  
  struct result_1 .u&xo{$'dS  
  { IHO*%3mA/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bLai@mL&a  
} ; e`qrafa  
V'XEz;Ze  
template < typename T1, typename T2 > Qi`3$<W>  
  struct result_2 [Xu8~c X  
  { <@ .e.H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gA(npsUHI  
} ; [_)`G*X(N  
} ; UGO;5!  
XMI*obS'z  
]LC4rS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hI86WP9*  
|})s0TU  
template < typename Func, typename aPicker >  lrv-[}}  
class binder_1 0#J~@1Gf  
  { _ l`F}v  
Func fn; OX;(Mg|  
aPicker pk; .pUB.l$)  
public : lw9jk`7^  
ZxnPSA@%  
template < typename T > \ =hg^j  
  struct result_1 >+dS PI  
  { et 1HbX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; kBR=a%kG  
} ; 3k)xzv%r`  
=IMmtOvJ  
template < typename T1, typename T2 > _h-agn4[i  
  struct result_2 3<r7"/5  
  { ,IPt4EH$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `Ow]@flLI  
} ; VAL? Z  
 ydzsJ+dx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F6q=W#~  
VxN#\D i&  
template < typename T > as:l1S   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~JL qh  
  { .4CDQ&B0K  
  return fn(pk(t)); F+H]{ss>  
} v8f3B<kj  
template < typename T1, typename T2 > plWNuEW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oWY3dc  
  { qB$-H' j:;  
  return fn(pk(t1, t2)); 4@0aN6Os  
} #7 O7O~  
} ; e`4mrBtz|  
cn} CI  
|M7C=z='  
一目了然不是么? cj2Smgw&>  
最后实现bind ]eGa_Ld  
n{4iW_/D  
zq</(5H  
template < typename Func, typename aPicker > ]"T157F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fYP,V0P  
  { fF0K].  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Dr.eos4 ~  
} ; pBLmm*F  
u;t<rEC2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1 Gr^,Ry  
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。 jv~#'=T'  
F `:Q  
十一. phoenix bra2xHK@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Sn-#Y(>]o0  
@:zC!dR)G  
for_each(v.begin(), v.end(), s1_Y~<y X  
( $JOz7j(  
do_ ,5c7jZ5H  
[ ZvF#J_%gE5  
  cout << _1 <<   " , " .@&FJYkLYi  
] Wmd@%K  
.while_( -- _1), 0e8  
cout << var( " \n " ) epnZGz,A  
) DIGw4g4Kt  
); 6Mc&=}bV  
_ooHB>sH  
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: t[!,puZc#  
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#^q <K %  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D/=05E%[81  
那么我们就照着这个思路来实现吧: k$%{w\?Jf  
Gk5'|s  
]#M"|iTR  
template < typename Cond, typename Actor > e2=}qE7  
class do_while jF;<9-m&  
  { jj&G[-"bv  
Cond cd; z!6_u@^-  
Actor act; -"xAeI1+  
public : hXI[FICQU{  
template < typename T > 85# 3|5n  
  struct result_1 -`q!mdA2  
  { LBG`DYR@  
  typedef int result_type; z\tY A  
} ; Q+Nnj(AQY  
zKP[]S-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mfZbo#KS#v  
s&ox%L4  
template < typename T > i%133in  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L?u {vX  
  { \)28,`  
  do auN8M.  
    { yam'LF  
  act(t); DH\Ox>b=  
  } 9'p| [?]v  
  while (cd(t)); aN"YEL>w  
  return   0 ; waC i9  
} Q% aF~  
} ; R~oY R,L;  
A(&\wd  
,'c%S|]U7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?T73BL=  
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。 > U3>I^Y  
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。 _\4r~=`HQ  
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。 _~Od G  
下面就是产生这个functor的类: aEdMZ+P.  
MkVv5C  
d >L8S L  
template < typename Actor > FsUH/Y y  
class do_while_actor  P:6K  
  { 51s\)d%l  
Actor act; rs4:jS$)  
public : >%6j-:S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _RcEfT  
* g+v*q X  
template < typename Cond > o7we'1(O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N/-(~r[  
} ; CPa+?__B  
gm]q<~eMW  
?z)2\D  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 K'8o'S_bF  
最后,是那个do_ R5MN;xG^  
Usht\<{  
o$bQ-_B`  
class do_while_invoker Y]R=z*i%  
  { 7]u_  
public : ,FYA*}[  
template < typename Actor > Q +hOW-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CNuE9|W(vI  
  { gz'{l[  
  return do_while_actor < Actor > (act); xz@*V>QT  
} ly!3~W  
} do_; K&._fG  
bg3kGt0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c5f57Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hTAc}'^$  
最后来说说怎么处理break和continue $igMk'%Nmb  
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。 dG3?(}p+  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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