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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b3>`%?A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5uVSbo.  
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, 7K 8tz}  
"sM 3NY  
*J ]2"~_.  
i]>)'i  
  class filler ?)8OC(B8q  
  { F5hOKUjv  
public : Pjs L{,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bJ~@ k,'  
} ; l,I[r$TCf  
p\"WX  
H=_ Wio  
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: p41TSALq  
mbij& 0  
$CgJ+ua\8  
a2'si}'3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aSN"MTw.  
d x/NY1  
Z=L~W,0'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c" |4'#S  
4Jf6uhaE  
4iDlBs+  
.L#xX1qr  
二. 战前分析 l8$7N=Y  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 bv%A;  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 *0*1.>Vg  
zqDG#}3f^  
S)$)AN<O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p$qpC$F  
  /* --------------------------------------------- */ Id<3'ky<N  
vector < int *> vp( 10 ); 'S[&-D%(3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L~WC9xguDl  
/* --------------------------------------------- */ \-Oq/g{j  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^lt;K{  
/* --------------------------------------------- */ <b5J"i&m  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4v=NmO }  
  /* --------------------------------------------- */ F!LVyY"w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =;) M+"  
/* --------------------------------------------- */ ogOUrJ}P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <0P7NC:Ci  
wDL dmrB  
g9rsw7  
Po~u-5  
看了之后,我们可以思考一些问题: &!adW@y  
1._1, _2是什么? fsA-}Qc  
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。 nVO|*Bnf)  
2._1 = 1是在做什么? @CxXkR  
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。 lT<4c5 %  
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。 Zi!6dl ev  
"K!9^!4&  
p^E}%0#  
三. 动工 T%opkyP>=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }Q=@$YIesD  
MFHc>O DA  
A.5N<$l  
|%i|P)]  
template < typename T > #S*@RKSE|7  
class assignment NV[_XXTv7  
  { Tej&1'G  
T value; 4!I;U>b b  
public : F+lsza  
assignment( const T & v) : value(v) {} S~Z`?qHWh  
template < typename T2 > jRCf!RO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "G(^v?x:P  
} ; 8|*=p4_fn  
1]yjhw9g  
kOQq+_Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "F$0NYb]I  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tW=,o&C=  
`;:zZ8*  
jP{W|9@ (  
@S-p[u  
  class holder _6"YWR  
  { Y!+q3`-%T  
public : P+h p'YK1  
template < typename T > #nzVgV]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  .L vg $d  
  { <+/:}S4w)  
  return assignment < T > (t); dV:vM9+x  
} f<Co&^A  
} ;  w`77E=  
%.zcE@7*  
WX2w7O'R  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: opQ d ym  
u`Sg'ro  
  static holder _1; 7p!w(N?s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VkD8h+)  
? eU=xO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gmU0/z3&  
而不用手动写一个函数对象。 LHS^[}x^1  
#Is/j =  
0VA$ Ige  
4;_<CB  
四. 问题分析 o|FY-+  
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。 h|DKD.  
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。 (I) e-1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 OFyZY@B-C~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =>_k;x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e@GR[0~  
\N?,6;%xB  
五. 问题1:一致性 fFBD5q(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?| jDaWmy<ha  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m V U(b,  
M[Kk43;QY!  
struct holder //ZYN2lT4  
  { s*XwU  
  // itp$c|{  
  template < typename T > 6z(eW]p  
T &   operator ()( const T & r) const XQH wu  
  { tSZd0G<A<o  
  return (T & )r; 5GwXZ;(G  
} x;G~c5  
} ; |PI]v`[  
ub#>kCL9  
这样的话assignment也必须相应改动: l5 FM>q  
Je5UVf3>2&  
template < typename Left, typename Right > +yh-HYo`  
class assignment z@_ 9.n]  
  { 6*cY[R|q!  
Left l; T\Zq/Z\  
Right r; ?;//%c8,.  
public : bay7%[BLB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1e0O-aT#Q  
template < typename T2 > !.(%"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +&T;jad2  
} ; X+: >&&9  
`D#3  
同时,holder的operator=也需要改动: 77:s=)   
Q]?Lg  
template < typename T > wl*"Vagb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const sbZ^BFqp  
  { x+L G4++  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); XyS|7#o  
} lF=l|.c  
D>YbL0K>X~  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 @\!9dK-W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 icX$<lD  
Sb9In_* 0  
return l(rhs) = r; iTt#%Fs)4M  
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。 WLb *\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #*g.hL<  
 `#m>3  
template < typename Tp > zeXMi:X  
class constant_t )ny,vcU]  
  { Tath9wlv6;  
  const Tp t; fO4e[g;G  
public : w84 ] s%y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Mohy;#8Wk  
template < typename T > dXe. 5XC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,r,~1oV<"  
  { 7jb{E+DrG  
  return t; &I[ITp6y 0  
} Qe~2'Hw#9  
} ; Qoj}]jve  
8Jz/'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /$IF!q+C  
下面就可以修改holder的operator=了 is3nLm(  
%Ps DS  
template < typename T > eBK s-2r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4E Hb  
  { gAx8r-` `  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U2tsHm.O  
} `q ;79t  
I) $of9   
同时也要修改assignment的operator() ^GXy:S$  
.>(?c92  
template < typename T2 > 4LCgQS6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?|i6]y=D  
现在代码看起来就很一致了。 /f_c?|  
J.`z;0]op  
六. 问题2:链式操作 -zeodv7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j15TavjGh  
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。 ^UF]%qqOn  
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。 0I.9m[<Fc  
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。 a{lDHk`Wf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !lSxBr[dQ  
c=YJ:&/5&  
template < typename T > b&$ ?.z  
struct result_1 =A6/D    
  { u@`)u#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cx]O#b6B.  
} ; ZKG S?z  
$z7[RLu0!  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:  c|N!ZYJI  
(8!#<$  
template < typename T > 67I6]3[ Z  
struct   ref 7k<4/|CQ{  
  { 6 ~b~[gA  
typedef T & reference; I#Q Tmg.  
} ; o:\RJig<  
template < typename T > TtL2}Wdd.%  
struct   ref < T &> Jmb [d\ /D  
  { ,w.`(?I/  
typedef T & reference; LE_1H >  
} ; $*| :A  
:<%q9)aPf`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n2bL-  
mm3goIi; Y  
template < typename T > )Oq N\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {cF7h)j  
  { PmtBu`OkV  
  return l(t) = r(t); _tfZg /+)  
} Fj9/@pe1  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 @<]xbWhuw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XpzdvR1  
r)|X?   
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &jgpeFiiC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]P TTI\n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 PN{l)&K2.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u7u8cVF  
最后的布局是: 1#AdEd[  
                Add K\&A}R  
              /   \ H/_R!G8 \  
            Divide   5 r}i<cyL  
            /   \ %$j)?e  
          _1     3 EXDtVa Ot  
似乎一切都解决了?不。 j%iz>  
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。 dbkccO}WB  
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。 9i)E<.6  
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: LxkToO{  
XD`QU m  
template < typename Right > 4BG6C'`%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'sJ=h0d_[V  
Right & rt) const 9&}`.Py  
  { R@``MC0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?;.j)  
} V *=To  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 X75>C<  
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。 uROt h_/  
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。 ze Qgg|;  
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。 c,KT1me  
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。 YzU(U_g$  
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? ;YxQo 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: *=L3bBu?  
E%\iNU!  
template < class Action > 0SV#M6`GX  
class picker : public Action cgsM]2ZYs  
  { -@%*~^~z'  
public : (veGztt  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'v4#mf  
  // all the operator overloaded euM7> $`  
} ; $}<+~JpGfP  
wJJ4F$"b  
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。 BQv+9(:fQB  
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: FG7}MUu  
|,bsMJh0  
template < typename Right > ]]$s"F<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *L8Pj`zR  
  { Q44Pg$jp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ks7g*; 3{@  
} 38! $9)  
k,M%/AXd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 693J?Yah[  
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。 I#Ay)+D  
B:5( sK  
template < typename T >   struct picker_maker w!)B\l^+c  
  { 6\)61o_1|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; zF%CFqQ  
} ; x^}kG[s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i]*W t8~!  
  {  (7x5  
typedef picker < T > result; 6%NX|4_  
} ; ,FX;-nP%  
DF'-dh</*  
下面总的结构就有了: $b\`N2J-_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 bL (g$Yi  
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。 sTdD=>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jcQ{,9 H`l  
至此链式操作完美实现。 l2>G +t(,  
9g+/^j^>?f  
_{&znXf>?6  
七. 问题3 _n_lO8mK  
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。 -;'8#"{`^  
QJp _>K  
template < typename T1, typename T2 > 6}  !n0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aT[Z#Zd, N  
  { =?T\zLN=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?"PUw3V3lB  
} 8 s!0Z1Roc  
]y@8mb&  
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: K8doYN  
B2VC:TG>  
template < typename T1, typename T2 > dlN(_6>b  
struct result_2 aOfL;I  
  { #gi0FXL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -W wFUm  
} ; < i*v  
-_.)~ )P  
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? *PE 1)bF  
这个差事就留给了holder自己。 X>EwJ"q#  
    j]}A"8=1  
XodA(73`i  
template < int Order > cu(2BDfiL  
class holder; %TxFdF{A  
template <> Y$!K<c k  
class holder < 1 > `h_,I R<  
  { >>=lh  
public : ]K0<DO9  
template < typename T > UA/Q3)  
  struct result_1 m v%fX2.  
  { G>&=rmK"  
  typedef T & result; pj&vnX6O^  
} ; B:)9hF?o@  
template < typename T1, typename T2 > fLL_{o0T  
  struct result_2 |{+D65R  
  { v9INZ1# v  
  typedef T1 & result; 9=pG$+01OR  
} ; ! lgsV..R  
template < typename T > dON 4r2-yC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qI\qpWS\  
  { IBb3A  
  return (T & )r; [jve |-v=  
} [sp=nG7i&  
template < typename T1, typename T2 > Rv ?G o2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ji4c8*&Jpc  
  { z+FhWze  
  return (T1 & )r1; ~T>_}Q[M2p  
} r^-3( 77n  
} ; q.FgX  
T j9;".  
template <> /]2-I_WB  
class holder < 2 > 16)@<7b]J  
  { |_8 ::kir:  
public : g<{/mxv/  
template < typename T > S9}P 5;u  
  struct result_1 FiJJe  
  { :.f =>s]  
  typedef T & result; pa Uh+"y>  
} ; F.ryeOJ  
template < typename T1, typename T2 > PcC9)x  
  struct result_2 5WgdgDb@L  
  { DtG><g}[]  
  typedef T2 & result; |1X^@  
} ; ~Y@(  
template < typename T > e4u$+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qCOv4b`  
  { &e@2zfl7  
  return (T & )r; mza1Q~<  
} r<cyxR~  
template < typename T1, typename T2 > Lw\ANku  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "12.Bi.O"[  
  { @4Z>;  
  return (T2 & )r2; rBa <s  
} kc^ Q ?-?  
} ; ,,S5 8\x  
'W usEME  
I \zM\^S>]  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7g}4gX's  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: FYR%>Em  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~{iBm"4  
EMzJJe{Cv  
return l(i, j) = r(i, j); p8hF`D~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X+;Ivx  
sy+1xnz  
  return ( int & )i; )(TaVHJR  
  return ( int & )j; ~?m';  
最后执行i = j; 'm}K$h(U  
可见,参数被正确的选择了。 ZW}*]rg  
zM"OateA  
R8P7JY[h  
&G7JGar  
?Z {4iF  
八. 中期总结 B-ReBtN  
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: )+RTA y[k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1O*5>dkX;%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $wH{snX  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b>=MG8  
^ '!]|^  
.x5Y fe  
.pNWpWL.  
xK9"t;!C&  
uS<7X7|!0  
九. 简化 =z'- B~  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 _HX 1E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z0g3> iItM  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ]N_(M   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f1(V~{N,+  
  +-*/&|^等 c<L^ 1,G2  
2. 返回引用。 {[hH: \  
  =,各种复合赋值等 j*n Z   
3. 返回固定类型。 8PB(<|}u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _'0HkT{I  
4. 原样返回。 r-v ;A  
  operator, wV-1B\m  
5. 返回解引用的类型。 ;E>5<[aa  
  operator*(单目) wx n D3  
6. 返回地址。 Wk"4mq  
  operator&(单目) /"+YE&>\  
7. 下表访问返回类型。 e  p~3e5  
  operator[] V$%%nG uE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Pj>r(Cv  
  operator<<和operator>> _ fha9`  
B~QX{  
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。 EQ'iyXhEe  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fu'iG7U M  
2ikY.Xi6  
template < typename Left > #Mw|h^ Wm  
struct value_return E</Um M+ R  
  { MO&QR-OY  
template < typename T > w~+5FSdH  
  struct result_1 {%5k1,/(  
  { h 92\1,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5A/8G}'XZ  
} ; Y~EKMowI&e  
< gB>j\:  
template < typename T1, typename T2 > h\".TySz  
  struct result_2 4wh_ iO  
  { sE@t$'=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; EM!#FJh  
} ; h~haA8i?{  
} ; 0KO_bF#EB=  
 {I+   
La9v97H:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8aZuI|z  
i <0H W  
下面我们来剥离functor中的operator() |@? B%sY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a3e<< <Z>R  
|6w.m<p  
return l(t) op r(t) c9imfA+e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~L(=-B`Ow  
return op l(t) BoZ])Y6=  
return op l(t1, t2) RFd.L@-]  
return l(t) op ,g2|8>sJP  
return l(t1, t2) op Z3?,r[   
return l(t)[r(t)] V{@ xhW0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :Y/i%#*1  
:=vB|Ch:~  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: HSGM&!5mW  
单目: return f(l(t), r(t)); c=]qUhnH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EM]~yn!+  
双目: return f(l(t)); 48dIh\TH"  
return f(l(t1, t2)); Kk+IUs  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;ZZ%(P=-  
\~!9T5/*  
struct meta_divide Z*S 9pkWcF  
  { e@'rY#:u  
template < typename T1, typename T2 > }YJ(|z""  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3"=% [  
  { 0jCYOl  
  return t1 / t2; &EKP93  
} WF\ hXO  
} ; +shT}$cb1  
;@p2s'(  
这个工作可以让宏来做: `3+yu' Q'  
G0Zq:kJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #k2&2W=x  
template < typename T1, typename T2 > \ j~,7JJ (y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; CqX2R:#  
以后可以直接用 7uG@ hL36  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) nB"r<?n<  
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 {wMw$Fvf  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) y;A<R[|Ve  
WmU4~.  
pFi.?|6"  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 & V :q}Q  
Y: &?xR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [^xLK  
class unary_op : public Rettype xcdy/J&  
  { {[WEA^C~Q  
    Left l; hZ|*=/3k  
public : eq.K77El{J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #g[jwl'  
N),bhYS]  
template < typename T > UMR0S5`}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a@`15O:  
      { f`'?2  
      return FuncType::execute(l(t)); K=Z~$)Og)  
    } ULc oti=,  
^$qr6+  
    template < typename T1, typename T2 > z-fP #.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [uK*=K/v  
      { H~%HTl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %,f|H :+>u  
    } RM\it"g  
} ; z =1 J{]  
v}p'vh^8B  
h|OqM:J;  
同样还可以申明一个binary_op -1).'aJ^  
N*z_rZE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ']1\nJP[=X  
class binary_op : public Rettype q[p+OpA  
  { q<(yNqMKP  
    Left l; [uCW8:e  
Right r; O="# yE)  
public : E!<w t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qN((Xz+AZE  
.),ql_sXr  
template < typename T > 19-|.9m(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sv`+?hjG  
      { S@i*+&Ot  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M mH[ 7R  
    } L rV`P)$T  
kBolDPvBG  
    template < typename T1, typename T2 > 0'y9HE'e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,E,oz{,i(  
      { *,q W9z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $YuVM  
    } c{4C4'GD  
} ; D?;8bI%"  
2)}ic2]pn  
{n9]ej^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 SXX6EIJr|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /V@~Vlww  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ny|2Fcs  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ,ErJUv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \49LgN@\  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 R3+y*< <e  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2q V.`d  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5dc24GB>_  
下面是修改过的unary_op :SFcnYv0  
UjLZ!-}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > uk%C:4T  
class unary_op *Y !'3|T  
  { ;M{@|z[Nv  
Left l; j2O?]M  
   d(PS  
public : !Ra.DSL  
EfA*w/y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dx['7l;I  
R'R LF =  
template < typename T > Hq9yu*!u  
  struct result_1 ;xF5P'T?|  
  { ~=HrD?-99p  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4+&4  
} ; Q/[|/uNw?  
<P&~k\BuF{  
template < typename T1, typename T2 > I2G4j/c=z  
  struct result_2 ^8dd  
  { !Ld0c4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pzcV[E1  
} ; L ;5R*)t  
q{D_p[q  
template < typename T1, typename T2 > b0W~*s [4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )Los\6PRn  
  { r|!w,>.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9MfBsp}c  
} E?%SOU<  
.xJW=G{/  
template < typename T > 951"0S`Lo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x3ds{Z$,>(  
  { GFM $1}  
  return OpClass::execute(lt(t)); >q+o MrU  
} &k'J5YHm8H  
>y&Db  
} ; f-6hcd@Ca  
E`vCYhf{  
nNuv 0  
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 Ay?;0w0  
好啦,现在才真正完美了。 T}DP35dBzE  
现在在picker里面就可以这么添加了: r9!jIkILz  
E"LSM]^^<f  
template < typename Right > 3Z?"M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &)F8i# M  
  { OcR6\t'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !uaV6K  
} 6ww4ZH?j  
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。 k.Tu#7  
 P%#WeQ+  
Yphru"\$  
1rs`|iX5  
nNbOq[  
十. bind RmXC ^VQ  
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。 E]G#"EV!Y  
先来分析一下一段例子 RU} M&&  
SQ*dC  
7A7=~:l\G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} l| 1O9I0Gd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #"tHT<8u  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 JNY;;9o  
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。 lPcp 17U  
我们来写个简单的。 [x}]sT`#a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 34Q;& z\e  
对于函数对象类的版本: c\2+f7o@  
jKFypIZ4  
template < typename Func > N}ur0 'J0  
struct functor_trait ! Jh/M^  
  { k-;%/:Om  
typedef typename Func::result_type result_type; pqaQ%|<  
} ; 63hOK  
对于无参数函数的版本: 5nq0#0O c  
AvW2)+6G  
template < typename Ret > M%dJqwH5{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > s>}ScJZK  
  { oU }eAZj{  
typedef Ret result_type; #qL?;Zh0S  
} ; 4F_*,_Y  
对于单参数函数的版本: 1.7tXjRd+  
|&JCf =  
template < typename Ret, typename V1 > <b0;Nf   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]{- >/.oB  
  { EdQ:8h  
typedef Ret result_type; nAc02lJh|  
} ; 7^Y"K  
对于双参数函数的版本: 3+6s}u)  
pk&kJ307  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A?l.(qG C_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _g+^jR4  
  { 2[WH8l+  
typedef Ret result_type; -Y]ue*k{  
} ; <~:Lp:6 J  
等等。。。 F Qtlo+3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1r6>.&p  
Uj!3H]d  
template < typename Func > ?L=@Zs  
struct func_return U1pL `P1  
  { o(~QuHOp8>  
template < typename T > q,k/@@Qd9  
  struct result_1 qTM,'7Rwn  
  { KPGo*mY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SrMg=a  
} ; BMlnzi  
Lf+M +^l  
template < typename T1, typename T2 > md`PRZzj@  
  struct result_2 0(A(Vb5J.T  
  { an+`>}]F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lq2P10j@  
} ; GX4HW \>a  
} ; &A=>x  
i7h!,vaK  
L"Y_:l3"7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 56i9V9{2  
s7RAui  
template < typename Func, typename aPicker > H38ODWO3  
class binder_1 y8T%g(  
  { m`(5B  
Func fn; fp^!?u  
aPicker pk; ve|:z  
public : ${"+bWG2G!  
Y.M^tH:  
template < typename T > zyNg?_SM  
  struct result_1 N*.JQvbnr  
  { zZ3Ko3L%g_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; V+7x_>!&)  
} ; GC(:}e|  
eil"1$k  
template < typename T1, typename T2 > 83,ATQg  
  struct result_2 &Q7vY  
  { yLfb'Ba  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P]*,955*)  
} ; L\L/+yNv:G  
T;(k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'bN\8t\S  
BbA7X  
template < typename T > x:bJ1%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^6=y4t=%F  
  { Y*-#yG9  
  return fn(pk(t)); SH# -3&$[  
} 8r@_b  
template < typename T1, typename T2 > #Z8=z*4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o#V}l^uU=  
  { Gni<@;}  
  return fn(pk(t1, t2)); #QdBI{2  
} @y,pf Wh`  
} ; E0XfM B]+  
b(8#*S!U  
Yj+p^@{S2P  
一目了然不是么? OZ2gIK  
最后实现bind n_[;2XQQ  
d+ P<nI/|  
s)HLFdis@  
template < typename Func, typename aPicker > V4]t=3>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) gzS6{570  
  { ?[#nh@mI  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); X-$~j+YC  
} {j%'EJ5  
 Dh=?Hzw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m44Ab6gpsb  
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。 Bi7QYi/  
'8+<^%c  
十一. phoenix 1m$:Rn^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: I5[HD_g:  
=<ngtN  
for_each(v.begin(), v.end(), x9UF  
( +Tnn'^4  
do_ Gh3b*O_,  
[ d>j`|(\  
  cout << _1 <<   " , " :q_(=EA  
] "8{#R*p  
.while_( -- _1), z;? 3 2K  
cout << var( " \n " ) #*QnO\.  
) rPf<8oH  
); 9ohaU  
]"Y? ZS;H  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 9r,)Bw!RP  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor r(g:b ^S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %fY\vd 2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y.9s-g  
CmyCne   
d~NvS-u7  
template < typename Cond, typename Actor > @edx]H1~^  
class do_while k/MrNiC  
  { =+{SZh@  
Cond cd; X6lkz*M.  
Actor act; (* WO<V  
public : ~ ;CnwG   
template < typename T > V\U,PNkZQ  
  struct result_1 7noxUGmFw  
  { wxy. &a]  
  typedef int result_type; pY75S5h:  
} ; Gt >*y.]  
n#F:(MSOp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E0 ~\ A;  
g\;&Z  
template < typename T > !Zf< j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J]|Zh  
  { oC"1{ybyl  
  do :m~R<BQ"  
    { Pc"g  
  act(t); 8UY[$lc  
  } |Nx7jGd:i  
  while (cd(t)); Tf [o'=2  
  return   0 ; #^|"dIZ_M  
} vumA W*  
} ; #9Src\V  
o Ho@rGU  
9|y?jb5im  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pP JhF8Dt  
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。 h+,Eu7\88  
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。 :Kc9k(3&r  
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。 8R G U^&  
下面就是产生这个functor的类: JL[xrK0  
WS17DsWW  
Y 6B7qp  
template < typename Actor > QU&LC  
class do_while_actor >"}z % #  
  { i@Vi.oc4[  
Actor act; Qf HJZ7K.4  
public : >x /;'Y.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s/' ]* n  
v[P $c$Xi  
template < typename Cond > &w4~0J>v!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; bq+ Q$#F2X  
} ; (RhGBgp  
QzV Q}  
VV'K$v3'N8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x=Ef0v  
最后,是那个do_ ?g7O([*[  
E@uxEF  
6S`J7[  
class do_while_invoker ~hx__^]d  
  { mpcO-%a  
public : 6 07"Z\  
template < typename Actor > 0+H4sz%.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aaa6R|>0  
  { Z4@%0mFll  
  return do_while_actor < Actor > (act); &\w:jI44Bs  
} Pl2ZA)[g  
} do_; $G $147z  
x(r>iy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? TOH!vQP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 h3.6<vM  
最后来说说怎么处理break和continue 57nSyd] PR  
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。 Y*}xD;c k  
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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