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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ![*:.CW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |-~b$nUe  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, i{o#3  
[J a)<!]<  
_1I K$gb[  
)l`1)Ea~  
  class filler <Z{vC  
  { :PgF  
public : 7JbY}@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =nJ{$%L\x,  
} ; B$cOssl  
89hF )80  
To3^L_v"  
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: 3>RcWy;1i  
GwcI0~5  
fuq( 2&^  
R'rTE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >%-Hj6%  
,"~WkLI~\t  
TQ; Z.)L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "yg.hK`  
*8z"^7?^=  
$aB /+,  
<f%ujrX  
二. 战前分析 TqIAWbb&  
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。 "gFxfWIA  
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 s(Z(e %  
hT?6sWa  
a "R7JjH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z)}3**3'y  
  /* --------------------------------------------- */ j7K5SS_]  
vector < int *> vp( 10 ); k/%#>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ToV6lS"  
/* --------------------------------------------- */ BbFa=H.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Hal7 MP  
/* --------------------------------------------- */ Z;#%t.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "[k1D_PZ  
  /* --------------------------------------------- */ b)N[[sOt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FC6xFg^  
/* --------------------------------------------- */ x Sv-;!y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <>%,}j 9  
Nwgu P  
KacR?Al  
 Do|]eD  
看了之后,我们可以思考一些问题: t{!/#eQC  
1._1, _2是什么? )IQ*  
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。 VM7 !0  
2._1 = 1是在做什么? $H'8 #:[d_  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^7.XGWQ)-  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 C@1CanL@3  
Bp :~bHf  
=-_)$GOI'  
三. 动工 <0#^7Z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X2qv^G,  
HN{zT&  
QIQfI05  
te i`/  
template < typename T > R~)ybf{  
class assignment nP<S6:s:  
  { zxkM'8JC  
T value; K}x_nW  
public : `ruNA>M  
assignment( const T & v) : value(v) {} _3/ec]1  
template < typename T2 > Jm4#V~w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;J]25j]]  
} ; M i]I:ka  
yMb|I~k  
8!&nKy<Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $xT1 1 ^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D|l,08n"?  
r4u z} jl{  
/be=u@KV  
n#4Gv|{XMD  
  class holder P^pFqUL7#  
  { w]nX?S8  
public : # Q}_e7t  
template < typename T > )n( Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UP2}q?4  
  { obO}NF*g^  
  return assignment < T > (t); yY Y Nu`  
} T?n -x?e  
} ; WWNu:,  
~h! 13!  
xST4}Mb^f  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ~M5:=zKQ  
7NJFWz!  
  static holder _1; X P;Bhz3j  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z.'syGuV  
w~|1Wd<v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u`_*g^5q"  
而不用手动写一个函数对象。 _\\ -md:  
M(enRs3`O  
L2fZ{bgy  
)T1iN(Z  
四. 问题分析 }^Gd4[(,g  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 8YX)0i'  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3-C\2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E =AVrv5T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jZd}O C<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n *<v]1  
.po>qb6  
五. 问题1:一致性 o_f-GO  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 9 |{%i$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (?>cn_m  
9pL g+6O  
struct holder ~jN'J+_$  
  { eh(<m8I  
  // sZg6@s=  
  template < typename T > <uci9-eC  
T &   operator ()( const T & r) const &w85[zs  
  { D//=m=  
  return (T & )r; !:3.D,  
} +&5' uAe  
} ; }Cj8  
d(;4`kd*N  
这样的话assignment也必须相应改动: D."=k{r.  
19t{|w<  
template < typename Left, typename Right > z)-c#F@%  
class assignment W2]TRO  
  { @0NJ{  
Left l;  |yKud  
Right r;  &;c>O  
public :  )h_8vO2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (dqCa[  
template < typename T2 > =-#G8L%Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } MsOs{2 )2  
} ; h/)_) r.x  
asVX82<  
同时,holder的operator=也需要改动: hH>``gK  
G$bJ+  
template < typename T > !yJICjXj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wRvb8F 0  
  { 3@<zg1.9-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0N;%2=2_E  
} -SCM:j%h  
~F!,PM/  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &7>zURv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !*{q^IO9v&  
O_~7Glu  
return l(rhs) = r; Yh<WA>=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 f&KdlpxKv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ztll}  
5B4Ssrs5W~  
template < typename Tp > *ZrSiIPP  
class constant_t !t#F/C  
  { xHA0gZf  
  const Tp t; eiVC"0-c}  
public : L|j%S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3=mr "&]r:  
template < typename T > 8LzBh_J?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u<xo/=Z  
  { =r2]uW9  
  return t; I/6)3 su%  
} N2C7[z+l`  
} ; hz:pbes  
M@et6aud;K  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L%"LlS g  
下面就可以修改holder的operator=了 C[sh,  
Vvp[P >  
template < typename T > iUi>y.}"P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |{>ER,<-  
  { &@FhR#pUQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pCi#9=?N  
} !69&Ld  
<AH1i@4  
同时也要修改assignment的operator() +Vb8f["+-  
GL$De,V  
template < typename T2 > X{xBYZv4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #%0Bx3uM  
现在代码看起来就很一致了。 KLWn?`  
}_9,w;M$  
六. 问题2:链式操作 "R>FqX6FB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 CusF/>  
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。 j=RRfFg)  
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。 o\b-_E5"?  
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。 2_^aw[-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w o bgu  
: rMM4  
template < typename T > MRNNG6TUs  
struct result_1 ED>prE0  
  { k <iTjI*N  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n{*D_kM(H  
} ; "*1 f;+\  
fxaJZz$o  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Z<[<n0o1  
\JEXX4%  
template < typename T > 4`m~FNVS   
struct   ref G 2bDf-1ew  
  { x!LQxoNF  
typedef T & reference; aT!'}GjL  
} ; nfSbM3D]h  
template < typename T > d\{>TdyF  
struct   ref < T &> Hb} X-6N  
  { yZr M.%V  
typedef T & reference; IYn]U4P.  
} ; S8[=S  
Dl(3wgA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K_)eWf0a  
R0ID2:i]F  
template < typename T > 58\&/lYW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const XR2~Q)@  
  { ZYU=\  
  return l(t) = r(t); `*", <  
} 6tHO!`}1  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 M5nWVK7c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )c n+1R  
Qd}m`YW-f$  
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 9 ]US^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: DI+]D~N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d@`M CchCB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 voP7"Dl[  
最后的布局是: wN1niR'  
                Add |8> 3`w!  
              /   \ dI&!e#Y  
            Divide   5 j`^$#  
            /   \ $vC1 K5sLk  
          _1     3 QO;N9ZI  
似乎一切都解决了?不。 zJP6F.Ov!  
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。 @k[R/,#'[t  
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。 F <>!kK/c  
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: B~o\+n  
3bk|<7tl  
template < typename Right > ) [0T16  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f` =CpO*  
Right & rt) const @KX \Er  
  { (" LQll9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); + a- 6Q ~  
} ];.pK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 '!l 1=cZD  
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。 "k]CW\H6z  
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。 d ;vT ~;  
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。 6"Bic rY  
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。 il|1a8M2~  
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? ^Wxad?@  
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: H*#s }9=kZ  
]|`C uc  
template < class Action > *`ZH` V  
class picker : public Action q_-7i  
  { n6s}ww)  
public : b Q]/?cCYV  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (Qa/EkE^*w  
  // all the operator overloaded Cmc3k,t  
} ; foJdu+^  
\ [a%('}  
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。 !rqF}d  
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: FQ g~l4WX  
m(pE5B(  
template < typename Right > 7 S?4XyU/o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \[Z?&  
  { .e_cgad :  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +$oF]OO  
} ]\7]%(  
Eb=}FuV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^Z:~91Tv-_  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 jDQZQ NS  
^f# F I&  
template < typename T >   struct picker_maker  -_`>j~  
  { ,o)d3g-&g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Z!hafhcX  
} ; um9_ru~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > T49zcJf;  
  { g!-,]  
typedef picker < T > result; kF/9-[]$g,  
} ; rETRTp0HT  
cJ54s}  
下面总的结构就有了: `Od5Gh  
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)J(./  
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。 aH^RoG}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &^W|iXi#  
至此链式操作完美实现。 I1PuHf Qs  
;qrB\j"  
Dk?\)lD`  
七. 问题3 {mAU3x  
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。 HuOIFv  
66fO7OJs  
template < typename T1, typename T2 > } \ZaE~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qi_Jywd:w  
  { D9z|VIw8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &L^+BQ`O?  
} 9uGrk^<t  
qAw x2fPu  
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: {)-aSywe  
wXsmn1w9  
template < typename T1, typename T2 > ~R(%D-k  
struct result_2 9(@\&>)  
  { U\Z?taXB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qHxqQ'ks;  
} ; =5\|[NSK-  
je!-J8{  
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? daYx76yP_?  
这个差事就留给了holder自己。 WL'P)lI5  
    o LvZ   
{7)st W  
template < int Order > ub|V\M{  
class holder; Yl3n2R /U  
template <> '#k0a,<N  
class holder < 1 > |`cKD >  
  { zzxGAVu  
public : l,kUhZ@W  
template < typename T > #FNcF>3>  
  struct result_1 3g >B"t  
  { a[ex[TRKe  
  typedef T & result; ,G2TVjz  
} ; uuQ(&  
template < typename T1, typename T2 > o93`|yWl  
  struct result_2 cJrmm2.0kD  
  {  -4cXRv]  
  typedef T1 & result; qTqwPWW*  
} ;  rwI  
template < typename T > >/8yGBD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QDu2?EYZq  
  { o#skR4lwe  
  return (T & )r; Rb.SY{}C  
} uXKERzg  
template < typename T1, typename T2 > Ry'= ke  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _ A=$oVe  
  { ~m$Y$,uH  
  return (T1 & )r1; )gMG#>up@  
} ~P@Q7T*  
} ; ypy68_xyW  
PS[+~>%  
template <> mFi&YpH u3  
class holder < 2 > %T~ig[GstX  
  { tQjLOv+?=  
public : @~%r5pz6  
template < typename T > kOed ]>H  
  struct result_1 "T|PS 6R~  
  { A -b [>} _  
  typedef T & result; 4y+< dw  
} ; `5C,N!d8X  
template < typename T1, typename T2 > og kD^   
  struct result_2 uB]b}"+l  
  { 2* 2wY=  
  typedef T2 & result; *3?'4"B{8  
} ; Dp':oJC  
template < typename T > 2n|K5FR()  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !Ze5)g%H  
  { 4 XAQVq5  
  return (T & )r; `tn{ei  
} D8xmE2%  
template < typename T1, typename T2 > 1A\OC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H(Z88.OM  
  { MerFZd 1  
  return (T2 & )r2; Gy6l<:;  
} } x2DT8u  
} ; fc |GArL#}  
@CT;g\4  
FGoy8+nB1M  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 _iir<}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zlEX+=3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: j!7{|EQFcl  
 t$De/Uq  
return l(i, j) = r(i, j); ayfFVTy1d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +Nt2 +Y:O  
LRNh@g4ei  
  return ( int & )i; 9;B0Mq py  
  return ( int & )j; <x<"n t  
最后执行i = j; ;u>DNG|.  
可见,参数被正确的选择了。 8]U{;|';  
RE/~#k@a  
1fZ(l"  
u)~C;f)  
 7*?}:  
八. 中期总结 E<Q f!2s$  
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: RH&~+5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U4b0*`o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (w}H]LQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor yc?a=6q'm  
}#n;C{z2e  
orjj' +;X  
LyAn&h}  
ce7CcHQ?B  
,.}]ut/Tm  
九. 简化 w.\&9]P3~  
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。 ~,i-8jl,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `pGa~!vl  
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: lx[oaCr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,"HL~2:~  
  +-*/&|^等 Kq;8=xP[  
2. 返回引用。 _Nqt21sL  
  =,各种复合赋值等 /K. !sQ$  
3. 返回固定类型。 "-+\R}q$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4#:W.]U8  
4. 原样返回。 ;{U@qQD7  
  operator, ]3X@_NYj  
5. 返回解引用的类型。 oyYR-4m\  
  operator*(单目) R5X.^u  
6. 返回地址。 %3ICI  
  operator&(单目) 1f":HnLRM  
7. 下表访问返回类型。 3ZXQoC '  
  operator[] hMykf4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v#U"pn|M  
  operator<<和operator>> 7G/1VeVjB  
sXD1C2o  
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。 E.Jkf\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Qm Ce>+  
Yq%9M=#k  
template < typename Left > !& z(:d  
struct value_return .MP !`  
  { O vk_\On  
template < typename T > GJoS #s  
  struct result_1 x7eQ2h6O  
  { 1$p2}Bf {n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Q|D @Yd\  
} ; IVA mV!.z  
=AEBeiz  
template < typename T1, typename T2 > pQtJc*[!  
  struct result_2 wfq7ob4^  
  { /#m=*&!CB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H\0~#(z?.  
} ; f7X6fr<  
} ; K otrX  
N<IT w/@^  
$Z\.-QE\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &C "L  
Y]B)'[=h  
下面我们来剥离functor中的operator() WZ*ws[dVI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: VCD:3U 8  
8j=}u/T@F  
return l(t) op r(t) Na?!;1]_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5a hVeY  
return op l(t) &3TEfvz  
return op l(t1, t2) [Z}9>~m  
return l(t) op V;:jZpG  
return l(t1, t2) op [&#/]Ul'  
return l(t)[r(t)] 3< 2}V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aD=A^ktx  
SU/BQ3  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: *rIk:FehLB  
单目: return f(l(t), r(t)); ;3B1_vo9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NqDHCI  
双目: return f(l(t)); vM*($qpAy  
return f(l(t1, t2)); q@nP}Pv&5  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~e+\k>^eN  
>U]C/P[+  
struct meta_divide \ytJ=0r  
  { c0;t4( &8  
template < typename T1, typename T2 > 'VlDh`<W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4:dH]  
  { q&W[j5E  
  return t1 / t2; "3)4vuX@;c  
} k=4N.*#`y  
} ; CkdP#}f  
^`)) C;  
这个工作可以让宏来做: PGLplXb#[S  
~s]iy9i  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8p@Piy{p  
template < typename T1, typename T2 > \ 2E)wpgUc?e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dVi!Q@y+  
以后可以直接用 jO1r)hw N>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (tZrw5 @  
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 9Bw|(J  
(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。。。) 5 ({t4dm  
.MJofE;Jn  
^wc"&;=c|  
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 EuyXgK>g  
/q5v"iX]T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 37|&?||  
class unary_op : public Rettype ak |WW]R  
  { z2QP)150  
    Left l; g'V>_u#(  
public : -1U D0(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} D-4f >  
7zSLAHW  
template < typename T > NT+?  #0I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z^IPZF  
      { #>mr[   
      return FuncType::execute(l(t)); Qg[/%$x.  
    } bS"fkf9  
obNqsyc77R  
    template < typename T1, typename T2 > p|&Yku=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /5:bvg+  
      { 7[5.> h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); S>]pRV9rT  
    }  \V*xWS  
} ;  .5y+fL  
1r]Io gI  
;bL EL"x%  
同样还可以申明一个binary_op {yB&xj[z  
aM:nOt" S1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $l|qk  z  
class binary_op : public Rettype HLZ;8/|48m  
  { U~j ^I^  
    Left l; 0QOBL'{7)  
Right r; @)4]b+8Z  
public : .b6VQCS~9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s#tZg  
0iwZT&O  
template < typename T > ^k#P5oV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gch[Otq]%  
      { lo,$-bJ,<,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); h_T7% #0  
    } %]8qAtV^3j  
%+K<<iyR|  
    template < typename T1, typename T2 > ,H19`;Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G6FEp`  
      { Dqe^E%mc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :"I E  
    } \8 h;K>=h  
} ; iMP]W _  
^WNrGF  
[ zEUH:9D  
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 /S(zff[at  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vbD{N3p)?n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) YGPy@-,E  
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。 5wh|=**/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (C@~3!AVa  
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。。。 Oms. e  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8_6Q~  
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) ~tR~?b T  
下面是修改过的unary_op pD01,5/  
fI~Xmw+}}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > '_/Bp4i  
class unary_op fmiz,$O4?  
  { x>*Drm 7  
Left l; v!ujj5-$I  
  yzLpK;  
public : x\s|n{  
^,;z|f'% *  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Tp_L%F  
KFvQ  
template < typename T > *EZHJt9  
  struct result_1 24)(5!:"  
  { B{C??g8/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Xp8]qH|K   
} ; vL\&6n~M>  
yLdVd P  
template < typename T1, typename T2 > $} =krz:r  
  struct result_2 (s7;^)}zx  
  { lobGj8uxq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 75T7+:p  
} ; B,@c; K  
]):<ZsT  
template < typename T1, typename T2 > 5i1>I=N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mqAWL:VvQ7  
  { :xh?e N&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); kMOpi =Z1  
} &xY^OCt  
elG<k%/2  
template < typename T > Y))u&*RuT0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `9uB~LY^i  
  { k25WucQ  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1I<rXY(a`  
} {6c2{@  
r!HwXeEn/  
} ; JoN\]JL\,  
u a~CEs  
5KDGSo  
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 ""1^k2fj  
好啦,现在才真正完美了。 CFqJ/ ''  
现在在picker里面就可以这么添加了: "E8zh|m o  
J]G?Rc  
template < typename Right > 1!1 beR]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &b?LP]   
  { `(f!*Ru@/z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sM?MLB\Za  
} %T)oCjM[\  
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。 kWe{r5C7  
C_n9T{k  
2;^y4ssg  
Nv/v$Z{k  
 y7$iOR  
十. bind `KK>~T_$J  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 1Lg-.-V  
先来分析一下一段例子 y6IXdW  
g|<]B$yN#  
-x'z XvWZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 839IRM@'5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'C:>UlzLy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %ix)8+Eb  
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。 DVK)2La  
我们来写个简单的。 C#t'Y*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9XRZ$j}L  
对于函数对象类的版本: N^pJS6cJkl  
|pmZ.r  
template < typename Func > LwK+:4$  
struct functor_trait (q4),y<:[  
  { t@R ?Rgu3  
typedef typename Func::result_type result_type; -GqT7`:(H4  
} ; ltgc:&=|@  
对于无参数函数的版本: *r=:y{!Yd  
%c [F;ug  
template < typename Ret > BwBm[jtP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YQpSlCCo 3  
  { h~p>re  
typedef Ret result_type; o4%y>d)  
} ; )EL!D%<A  
对于单参数函数的版本: >layJt  
+> WM[o^I  
template < typename Ret, typename V1 > AwTJJ0>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \uXcLhXN  
  { j~+>o[c  
typedef Ret result_type; )E,\H@A  
} ; y-j\zK  
对于双参数函数的版本: 1xbK'i:-S  
w7FW^6Zl  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }yJ$SR]t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *_KFW@bC:  
  { w^#L9i'v'  
typedef Ret result_type; "7v@Rye  
} ; 2con[!U  
等等。。。 m <w "T7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ojt`^r!V  
<6fv1d+v  
template < typename Func > *0|IXGr  
struct func_return L}FO jrN  
  { HS.^y x  
template < typename T > F P>)&3>_  
  struct result_1 .'rW.'Ft  
  { S=nP[s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ec gtUb8K  
} ; Cf:#( D  
.%^]9/4  
template < typename T1, typename T2 > 4lM8\Lr  
  struct result_2 S3@ |Q\*r  
  { TU GNq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hBFP1u/E'  
} ; |<Gl91  
} ; ]Z oD'-,  
`d[1`P1i[  
*JaqTI,e  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^kgBa27  
.-IkL |M  
template < typename Func, typename aPicker > }4{fQ`HT  
class binder_1 l6~-8d+lfN  
  { b L]erYm  
Func fn; 1 I*7SkgKv  
aPicker pk; z9p05NFH  
public : 3 HIz9F(  
Rt{B(L.?<  
template < typename T > oh KCdT~  
  struct result_1 (C\hVy2X?N  
  { jC3Vbm&ZZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; P{5-Mx!{&  
} ; 6}(J6T46M[  
p<&Xd}]"^W  
template < typename T1, typename T2 > @0eHS +  
  struct result_2 <N`J`J-[  
  { #_|sgS?1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zOSs[[  
} ; rC7``#5  
2<][%> '  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F! X}(N?t  
` iJhG^w9M  
template < typename T > m "M("%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M#4QQ} F.  
  { 0UH*\<R  
  return fn(pk(t)); 3VUWX5K?  
} ^47PLLRP  
template < typename T1, typename T2 > u- o--q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RC^9HuR&  
  { 5|I[>Su  
  return fn(pk(t1, t2)); q\q=PB6r  
} Bcjx>#3?L  
} ; `xc^_781\  
7]BW[~77  
D!oc>K$B  
一目了然不是么? %&Fk4Z}M  
最后实现bind Lj"A4i_  
;=9 >MS}  
R.s^o]vT  
template < typename Func, typename aPicker > eVR5Xar  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v$)q($}p  
  { /Ux*u#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0}:2Q#  
} &I({T`=  
c\q   
2个以上参数的bind可以同理实现。 r,]#b[:.s|  
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。 QeDQ o  
?hR7<02  
十一. phoenix ~=wC wA|1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Dgql?+2$  
9M /SH$Qy  
for_each(v.begin(), v.end(), `s]4AKBO  
( =rd|0K"(r  
do_ 4#(ZNP  
[ 1TM~*<Jb  
  cout << _1 <<   " , " /R LI,.%  
] |T4kqW{  
.while_( -- _1), "0EA;S8$8  
cout << var( " \n " ) d$Y7u  
) +"ueq  
); \@~UDP]7  
>|o_wO  
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: P(SZ68  
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 =1oNZKBP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,SScf98,j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W0zbxJKjd  
UzKFf&-:;K  
_ OaRY]  
template < typename Cond, typename Actor > %>WbmpIyc  
class do_while tehUD&  
  { *zWWmxcJa  
Cond cd; 6e25V4e?I  
Actor act; #*c F8NV-  
public : &*&?0ov^"  
template < typename T > 1j\aH&)GH  
  struct result_1 =/+#PVO  
  { &s)0z)mR8&  
  typedef int result_type; -Y:ROoFOZ  
} ; !7U\J]  
^ie^VY($  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *OdX u&5  
}wSy  
template < typename T > D6Y6^eS-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |z^pL1Z]5  
  { ]v5-~E!  
  do DI&MC9j(   
    { m]IysyFFK  
  act(t); >sj bK%  
  } ^GYq#q9Q  
  while (cd(t)); hN(L@0)  
  return   0 ; T+RZ  
} "]t>ZT:OJ  
} ; 1.R kIB  
Cj&$%sO1  
135vZ:S  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .yVnw^gu  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 <]8^J}8T{D  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 &.*uc|{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 l_v*7d  
下面就是产生这个functor的类: M^H90GN)X  
#@Ujx_F  
MB* u-N0v  
template < typename Actor > >;i\v7  
class do_while_actor F@hYA  
  { viuiqs5[Bi  
Actor act; .^XH uN&  
public : _ K/swT{f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q#WE|,a  
7Qh_8M  
template < typename Cond > fr#Qz{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X&\o{w9%  
} ; 5 R*lVUix  
KzkgWMM  
g2'x#%ET  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e~Hr(O+;e6  
最后,是那个do_ j, t~  
e d;"bb  
L#j |2H|  
class do_while_invoker 6;JP76PD  
  { ozxYH],  
public : Z( #Ln  
template < typename Actor > |mj# 0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +t>XxYScx  
  { T _~KxQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); M5Wl3tZL  
} =hcPTU-QU  
} do_; 1D$::{h  
d_iY&-gq/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? J v<$*TVS0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ofm5[q=  
最后来说说怎么处理break和continue ]xR4->eix  
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。 g9qC{x d  
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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