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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5Fa.X|R~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o9I=zAGjy  
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, jroR 2*  
2wR?ON=Q  
5=Cea  
r]JV !'R  
  class filler jpijnz{M  
  { BN??3F8C  
public : i+rh&,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]\DZW4?'  
} ; [t #xX59  
8NCu;s  
!R@v\Eu  
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: PM ]|S`  
WbF[4 x  
6! `^}4  
#Bu W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Egy#_ RT{  
.d mUh-  
)b AOA  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xZbiEDU  
@`"U D  
YU >NGC]}d  
<5).(MTa  
二. 战前分析 9BW"^$  
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。 p1}umDb%  
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 ]J|]IP Xy  
G,o5JL"t  
JK.<(=y\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $W}YXLFj?  
  /* --------------------------------------------- */ 4Wsp PHj  
vector < int *> vp( 10 ); 1nGpW$Gx  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2h=QJgpCG  
/* --------------------------------------------- */ n:dnBwY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Qdt4h$~V"  
/* --------------------------------------------- */ 3Lg)237&j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4^*+G]]wZ~  
  /* --------------------------------------------- */ y}aKL(AaU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /i:c!l9  
/* --------------------------------------------- */ C?OqS+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !i4/#H  
Lp1\vfU<+  
I(rZ(|^A  
+g.lLb*#  
看了之后,我们可以思考一些问题: * I)F5M  
1._1, _2是什么? eHX;*~e6)  
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。 |FED<  
2._1 = 1是在做什么? 4eD>DW  
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。 QYB66g:  
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。 T~D2rt\  
uv#."_Va  
)\O;Rt(  
三. 动工 kg/<<RO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X0FTD':f  
8%\0v?a5  
p)&Yr  
8bTE# 2+-  
template < typename T > vyS8yJUY  
class assignment b+/z,c6w  
  { PNgdWf3  
T value; S:= _o  
public : !_i;6UVG  
assignment( const T & v) : value(v) {} nNc>nB1  
template < typename T2 > V'iT>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =PM6:3aKh  
} ; [\BLb8  
B!j7vXM2  
#ULjK*)R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $R&K-;D/8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v?O6|0#x  
k`(Cwp{Oc  
Kry^ 47"  
L9} %tEP  
  class holder B'}pZOa[Wb  
  { xq@_' 3X  
public : H*KZZTKd  
template < typename T > S4O'N x  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fUKi@*^ZUa  
  { oVAY}q|wU  
  return assignment < T > (t); :iEIo7B  
} HSG7jC'_  
} ; wdMVy=SS  
OAiSE`  
v$d^>+Y#  
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: `z1E]{A  
-]~KQvIH!  
  static holder _1; *S= c0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VRQD  
hVGK%HCz&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @9AK!I8f  
而不用手动写一个函数对象。 Ljs4^vy <J  
v!WkPvU  
=6O<1<[y  
|!6<L_31%  
四. 问题分析 .~AQxsGH  
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。 7*>(C*q=  
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。 >HRL@~~Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @AfC$T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Qz4n%|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {oVoN>gp  
@Wl2E.)K;  
五. 问题1:一致性 =N^j:t  
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?| :pw6#yi8`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fN_Ilg)t?5  
A$1Gc> C  
struct holder WB|N)3-1  
  { @.8FVF  
  // oR@1/lV  
  template < typename T > u"5 hlccH  
T &   operator ()( const T & r) const aB^`3J  
  { Aa!#=V1d  
  return (T & )r; .T*89cEu  
} <(tnClAn  
} ; @g%^H)T  
u;Rm/.  
这样的话assignment也必须相应改动: ZOzwO6(_  
/VHQ!Wi  
template < typename Left, typename Right > 4NDT5sL  
class assignment }!^`%\ %\  
  { t2_pwd*B  
Left l; S]g`Ds<  
Right r; Aq,&p,m03  
public : !V27ln KP+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |y DaFv  
template < typename T2 > E HH+)mlo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #v\o@ArX  
} ; V]W-**j<  
Lgrpy  
同时,holder的operator=也需要改动: a_(fqoW  
^X| Bzz)  
template < typename T > &'"dYZj{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ZRn!z`.0  
  { PL*1-t?#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i:n1Di1~E  
} I*EHZctH  
u!TMt8+c  
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。 P*g:rg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cNG`-+U'  
=y]F cxF  
return l(rhs) = r; !f01.Tq8  
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。 +z O.|`+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |wkUnn4UB8  
a~w l D.P  
template < typename Tp > 0NMmN_Lr  
class constant_t ]EfM;'j[  
  { 9/dI 6P7  
  const Tp t; ;dqu ld+q  
public : }~!KjFbs  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k.?@qCs[  
template < typename T > qt=nN-AC(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b0aV?A}th  
  { Jl@YBzDfF  
  return t; 8fC 5O  
} D[Kq`  
} ; 0}wmBSl  
4|/=]w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 qK,PuD7i"  
下面就可以修改holder的operator=了 Ry`Y +  
6fV;V:1{  
template < typename T > ij&T \):d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const G~{#%i  
  { SGUZ'}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z ItS(o J.  
} -m_H]<lWZ  
i _YJq;(  
同时也要修改assignment的operator() 2+}hsGnp  
LLd5Z44v  
template < typename T2 > *DuP~8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (3QG  
现在代码看起来就很一致了。 HC>MCwx=r  
P$Fq62;}r4  
六. 问题2:链式操作 7"p%c`*;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <>R\lPI2  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 66l+cb  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 &b=OT%D~FU  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Z>_F:1x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9PWqoz2c  
2SJ|$VsLaE  
template < typename T > JB9s# `  
struct result_1 arb'.:[z^  
  { !b?`TUt   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gbT1d:T  
} ; H57wzG{xG  
{"hyr/SKd  
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: PGJkQsp0  
FSHC\8siS  
template < typename T > a n|bzG  
struct   ref N6w!V]b  
  { i ?]`9z  
typedef T & reference; }q=uI`  
} ; (dQsR sA  
template < typename T > ]<:qMLg  
struct   ref < T &> N&]_U%#Q  
  { +J  <<me4  
typedef T & reference; 4C`p`AQqpQ  
} ; DNGj81'c  
x?n13C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KpfQ=~'  
+.IncY8C$  
template < typename T > @9\L|O'~?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #s0Wx47~  
  { cOb ,Md  
  return l(t) = r(t); *s6(1 S  
} 7Lx =VX#]q  
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。 lzK,VZ=mM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #KwK``XC 4  
:za:gs0  
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 W ,|JocDq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]udH`{]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YV)h"u+@0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (i>bGmiN  
最后的布局是: 1MxO((k  
                Add C$7dmGjZ  
              /   \ Tu7sA.73k  
            Divide   5 -(l/.yE{X  
            /   \ p[:E$#W~;  
          _1     3 {/q4W; D  
似乎一切都解决了?不。 [Q:mLc  
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。 mE"},ksg  
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。 |\J! x|xy  
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: Gp}}M Gk  
z1m$8-4  
template < typename Right > -"/l)1ox,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #Y<(7  
Right & rt) const TRku(w1f  
  { N\W4LO6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4<q'QU#l<  
} gYW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q*d@5  
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。 Ou wEO   
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。 3#~w#Q0%  
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。 +JPHQx'W  
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。 %617f=(E?!  
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? X$9 "dL  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +=g9T`YbE  
(VB-5&b  
template < class Action > 97MbyEE8J  
class picker : public Action Iv51,0A  
  { 4=7h1qex  
public : F9 2et<y.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4NRG{FZ9  
  // all the operator overloaded ~.&2N Ur  
} ; w0Y V87  
31`Eq*Y)4  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 uYAMW{AT  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: fSw6nEXn  
B'~CFj0W%=  
template < typename Right > kqt.?iJw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const YZQF*fj  
  { ]hjA,p@Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RinaGeim  
} *k<{nj@y  
2; ~jKR[~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (sL!nRw  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 \Zmn!Gg  
}e4#Mx  
template < typename T >   struct picker_maker DY?;Z98P?  
  { ]}s'`44J9e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4A\>O?\  
} ; FiW>kTM8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ))eQZ3ap9  
  { P"ATqQG%D  
typedef picker < T > result; l_0/g^(  
} ; _p,1m[&M  
(#5TM1/A  
下面总的结构就有了: {5J: ]{p  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 y5$AAas  
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。   ]n (:X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $}z%}v  
至此链式操作完美实现。 RAi]9`*7  
w5R?9"d@  
bZd)4  
七. 问题3 z<z\)  
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。 kbKGGn4u  
X}R Q&k  
template < typename T1, typename T2 > 8w L%(p  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m5KAKpCR,  
  { O cJ(i#Q~<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); oC >l|?h,  
} ;vLg4k  
4j VFzO%.  
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: X2S:"0?7  
bbAJ5EqL  
template < typename T1, typename T2 > v]e6CZwo  
struct result_2 n s`njx}C  
  { <OA[u-ph%S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e'L$g-;>4b  
} ; sB'Z9  
&#DKB#.2  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 6Cz%i 6)  
这个差事就留给了holder自己。 )]P%=  
    Z Vj  
2%gLq  
template < int Order >  <6[P5>  
class holder; ?0VETa ~m  
template <> ~$:=hT1  
class holder < 1 > qe_59'K  
  { <WGx 6{  
public : {3R?<ET]mt  
template < typename T > v*VId l>  
  struct result_1 mmx; Vt$i  
  { f<}>*xH/k  
  typedef T & result; !K5D:x  
} ; i\94e{uty[  
template < typename T1, typename T2 > &I=F4 z  
  struct result_2 m* JbZT  
  { <[w>Mbqj_  
  typedef T1 & result; n1 kh8,  
} ; YDo Vm?  
template < typename T > 0DgEOW9H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OF/DI)j3  
  { mjXO}q7  
  return (T & )r; [lbe_G;  
} g@][h_? {  
template < typename T1, typename T2 > M<VZISu)dy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (J,^)!g7  
  { %X>P+6<=  
  return (T1 & )r1;  1@p'><\  
} M@?,nzs K  
} ; :rhh=nHgn  
g_2EH  
template <> H<wrusRg  
class holder < 2 > %.`<ud  
  { sUTh}.[5  
public : |T;NoWO+  
template < typename T > fjwUh>[ }  
  struct result_1 h:l4:{A64  
  { A57e]2_  
  typedef T & result; DC6xet{  
} ; >p,FAz>  
template < typename T1, typename T2 > W\l"_^d*  
  struct result_2 f )K(la^'  
  { Mw9;O6  
  typedef T2 & result; /C"?Y'  
} ; %jRqrICd  
template < typename T > JMIS*njq^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O~=|6#c  
  { "E/UNE6P4  
  return (T & )r; dxAP7v  
} n\G88)Dv`V  
template < typename T1, typename T2 > _hbTxyj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qsTB)RdjP%  
  { b i 8Qbo4  
  return (T2 & )r2; }6#u}^gy  
} C0. bjFT|  
} ; bX*c-r:  
^ua8Ya  
[23F0-p  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 EXD Qr'"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i!+Wv-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6l|,J`G  
;&8  
return l(i, j) = r(i, j); +K"8Q'&t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LA%t'n h  
i<uWLhgh1$  
  return ( int & )i; SB}0u=5  
  return ( int & )j;  q{*4BL'  
最后执行i = j; 6}xFE]Df-Y  
可见,参数被正确的选择了。 ^g eC?m  
%\ef Mhn  
ghu8Eg,Y  
NP_b~e6O=  
_b(y"+k  
八. 中期总结 LtIw{* 3  
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 ^qm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e+ckn   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 pg:1AAhT[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [sF z ;Py]  
oiL^$y/:;z  
~:M"JNcs  
|wYOO(!  
B^C!UWN>%X  
{:m%n-  
九. 简化 e6JT|>9A7  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 rs?"pGz;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f+o%N  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Pk 6l*+"r<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B[Gl}(E  
  +-*/&|^等 knU=#  
2. 返回引用。 ;[}<xw3):  
  =,各种复合赋值等 .o?"=Epo  
3. 返回固定类型。 \gE6KE<?p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Jfs$VGZP;  
4. 原样返回。 L@t}UC  
  operator, Kf!8PR$  
5. 返回解引用的类型。 ~=xS\@UY =  
  operator*(单目) !f^'-  
6. 返回地址。 eGi[LJ)np  
  operator&(单目) gBZ1Weu-'  
7. 下表访问返回类型。 |&hu3-(  
  operator[] u_~*)w+mS@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 },@1i<Bb  
  operator<<和operator>> 5C^oqUZ  
d l<7jM?  
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。 6I yD7PQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sMhUVc4  
b9(_bsc  
template < typename Left > q=H dGv  
struct value_return 9N kr=/I"P  
  { ^Cm9[1p  
template < typename T > Vs0T*4C=n  
  struct result_1 5u=(zg  
  { :UrS@W^B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j(*ZPo>oD  
} ; Gj%cU@2  
$B3<"  
template < typename T1, typename T2 > |9X$@R  
  struct result_2 X$<s@_#1  
  { n M?mdb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; HpD<NVu  
} ; A_mVe\(*M  
} ; $aFCe}3b<  
>#Obhs|S{C  
bQ3EBJT{P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b?~%u+'3  
O DLRzk(  
下面我们来剥离functor中的operator() PqO PRf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YgN:$+g5  
w>]?gN?8Fe  
return l(t) op r(t) eA$wJ$*   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) PDEeb.(.  
return op l(t) !&n'1gJ)kd  
return op l(t1, t2) o JLpFL  
return l(t) op {vf"`#Q9  
return l(t1, t2) op `~hB-Z5dI  
return l(t)[r(t)] /7)l22<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L/U^1=Wi*O  
i#lnSJ08  
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: dV( "g],  
单目: return f(l(t), r(t)); $z>L $,c>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2 ;z~xR  
双目: return f(l(t)); E W {vF|  
return f(l(t1, t2)); :=iP_*#  
下面就是f的实现,以operator/为例 8?> #  
vl "l  
struct meta_divide cen[|yCtOH  
  { XmK2Xi;=b  
template < typename T1, typename T2 > m@z.H;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) YA:7^-Bv  
  { %ZajM  
  return t1 / t2; {-T}"WHg7  
} C`Oc%~UkC  
} ; '>wr _ f  
x2m*0D~  
这个工作可以让宏来做: Hj>(kL9H  
W@vt6v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #c?xJ&bh  
template < typename T1, typename T2 > \ <;R}dlBASW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *" ("^_x\  
以后可以直接用 j!It1B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'F)93SwU  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 h "MiD  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) =Z3{6y}3p  
 *XlbD  
gtV^6(Y  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ?51Y&gOEZ  
!6R;fD#^s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "zn<\z$l  
class unary_op : public Rettype * 7<{Xbsj^  
  { 0I`)<o-  
    Left l; /oWn0  
public : eYN =?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2+2Gl7" s  
bI_6';hq!  
template < typename T > DxFmsjX[L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S^Lu RF]F  
      { .;1tu+S  
      return FuncType::execute(l(t)); |[RoR  
    } )tq&l>0h  
ZCT\4Llv#  
    template < typename T1, typename T2 > G`_LD+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nD8 Qeem@  
      { iB]xYfQ&@V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lhx"<kR 4  
    } e|t@"MxvC  
} ; X3bPBv  
U/W<Sa\`  
Z8X=Md8=  
同样还可以申明一个binary_op ;V=Y#|o  
z^ai *   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b6mSPH@  
class binary_op : public Rettype >o]!-46  
  { j.?c~Fh  
    Left l; al<;*n{/  
Right r; >{seaihK  
public : B=>VP-:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O3YD jas  
?F^$4:  
template < typename T > }f~:>N#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const + Z7 L&BI  
      { MsaD@JY.y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R;G"LT  
    } %M=Ob k  
P?#I9y7iP  
    template < typename T1, typename T2 > /#lqv)s'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const StuQ}  
      { y.xyr"-Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m#i5}uHHg  
    } 8NE+G.:G  
} ; >{v,H Oxl  
ho'Ihep,L  
L<}0}y  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^Uj\s /  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t-;zgW5mwF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) iFJ1}0<(x  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 R/_bk7o]H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yobcAV`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 UgVLHwkvk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x %hV5KW  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Y-&SZI4H  
下面是修改过的unary_op )U?5O$M;lE  
XY_zF F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > nQtp4  
class unary_op 2`Ojw_$W7  
  { =ObI  
Left l; 5~pQ$-  
  1 +0-VRl  
public : >8* 0"Q  
ef Moi'v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l\HLlwYO  
**D3.-0u&  
template < typename T > NMM$ m!zg  
  struct result_1 UdiogXZ  
  { ,:E*Mw:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; __3s3YG  
} ; mSg{0_:  
}Ai_peO0a  
template < typename T1, typename T2 > uZg[PS=@!X  
  struct result_2 ~l^Q~W-+  
  { I*SrK Zb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :rBPgrt  
} ; U5iyvU=UG  
C8xxR~mq  
template < typename T1, typename T2 > +sW;p?K7eO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5Al1u|;HB  
  { N4xC Zb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); SqF `xw  
} H;~Lv;,g,  
TEzMFu+V  
template < typename T > 9sgyg3fv>5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pGsk[.  
  { k6}M7 &nY  
  return OpClass::execute(lt(t)); Fad.!%[  
} mRNA,*  
mr 6~8 I  
} ; _,ki/7{  
xsO "H8  
FJ/c(K  
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 wDvG5  
好啦,现在才真正完美了。 pz hPEp;  
现在在picker里面就可以这么添加了: kA"|PtrW  
tQ@%3`  
template < typename Right > _oILZ,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <TDp8t9bU  
  { -5 Q gJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B&M-em=  
} ,\Q^[e!m~  
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。 oOAn 5t@  
l9P=1TL  
_=\J:r|Y:  
)@Vz,f\}  
0p31C7!  
十. bind }#<mK3MBe  
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。 nj (\+l5  
先来分析一下一段例子 C5F=J8pY  
%aB RL6  
jY+u OH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @~+W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 QyEGK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8k0f&Cak=  
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。 QF74'  
我们来写个简单的。 S=@bb$4-T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: TOx >Z  
对于函数对象类的版本: }<9IH%sgF  
] oMtqkiR  
template < typename Func > eJvNUBDSH  
struct functor_trait  n$u@v(I  
  { Q`B K R]/  
typedef typename Func::result_type result_type; mWP1mc:M(  
} ; '| 6ZPv&N  
对于无参数函数的版本: <Rb[0E$  
&<>NP?j}  
template < typename Ret > Dga;GYx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (X3}&aLF  
  { 9 \lSN5W  
typedef Ret result_type; ~ubcD6f  
} ; DmA~Vj!a^y  
对于单参数函数的版本: "T4buTXJ  
*De}3-e1b  
template < typename Ret, typename V1 > J/(^Z?/~P!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w~%Rxdh?8W  
  { EW~M,+?  
typedef Ret result_type; c]+uj q  
} ; ?nCo?A  
对于双参数函数的版本: w2(pgWed  
JGRL&MG4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 51Q m2,P1^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q|7$SS6$  
  { Zn{Y+ce7d  
typedef Ret result_type; {u (( y D  
} ; @r*w 84  
等等。。。 8-u #<D.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy U(rY,4'  
UID0|+%Y  
template < typename Func > lvd `_+P$  
struct func_return {y%cTuC=  
  { '5r\o8RjN  
template < typename T > 3Jh!YzI8  
  struct result_1 l8~s#:v6X  
  { r?$ V;Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QnTKo&|9  
} ; 4Nl3"@<$  
t}wwRWo2?f  
template < typename T1, typename T2 > dZ,IXA yB  
  struct result_2 L']"I^( N  
  { &`%J1[dy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bn#'o(Lp  
} ; s J{J@/5  
} ; \n>7T*iM&  
F^Y%Q(Dd7w  
@QO^3%b8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 VxAG= E  
V]5MIiNl  
template < typename Func, typename aPicker > oiTSpd-  
class binder_1 0CpE,gg  
  { ;@FCa j&  
Func fn; ]J^/`gc  
aPicker pk; { u %xc"0y  
public : %}}?Y`/W )  
0$BX8?Z  
template < typename T > 5rH?FQE  
  struct result_1 ^r@,(r6w  
  { `Fx+HIng,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; H#/Hs#  
} ; ;-Ki`x.oJ  
~Z:)Y*  
template < typename T1, typename T2 > ufn% sA  
  struct result_2 7ND4Booul  
  { L-DL)8;`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fl}! V4  
} ; ZKTY1JW_  
8.zYa(< 2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }Y!v"DO#Q*  
.(%]RSBY  
template < typename T > }1EtM/Ni{!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^O QeOTF  
  { 0WSOA[R%[b  
  return fn(pk(t)); Ke^9R-jP  
} iyv5\  
template < typename T1, typename T2 > Jbn^G7vH<6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &Lbh?C  
  { *| as-!${k  
  return fn(pk(t1, t2)); 8/<+p? 3p>  
} `Jj q5:\&  
} ; ,*.qa0E#W  
&,tj.?NCn  
DEW;0ic  
一目了然不是么? 3Dx@rW\  
最后实现bind - VdCj%r>  
9Cs/B*3)b  
g=$nNQ \6=  
template < typename Func, typename aPicker > (tCBbPW6T?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NpH9}, 1i  
  { 2 b80b50  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ny}_^3  
} :7?n)=Tx  
TF?~vS%@P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "0Z5cQjg  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Zg9VkL6Z6  
+`7!4gxwK!  
十一. phoenix E> N[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: NQcNY=  
VA @  
for_each(v.begin(), v.end(), aUi^7;R&<  
( k'NP+N<M  
do_ B9wQ;[gQB  
[ @D$ogU,#  
  cout << _1 <<   " , " ?_d3|]N  
] }.D adV  
.while_( -- _1), XZ<8M}Lg  
cout << var( " \n " ) AquO#A[,#  
) f\?1oMO\  
); bO* hmDt  
n?QglN  
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: K7t_Q8  
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 aF[#(PF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7AF6aog  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =@D H hg  
7- |N&u  
uFuP%f!yY  
template < typename Cond, typename Actor > ?CldcxM#  
class do_while 9&zQ 5L>  
  { sJMpF8   
Cond cd; :<v@xOzxx  
Actor act; YIF|8b\  
public : aTkMg  
template < typename T > CIVV"p`}  
  struct result_1 oA8A @,-L  
  { g"N&*V2  
  typedef int result_type; P?@o?  
} ; p) ?6~\F:  
Js(MzL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )"]( ?V  
a1EQ.u  
template < typename T > ';m;K (g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iO"ZtkeNr  
  { @O|`r(le  
  do :`c@&WF8  
    { f?TS#jG4}  
  act(t); ( j:eky  
  }  & [ ,*  
  while (cd(t)); dM-~Qo  
  return   0 ; !DD4Bqez  
} lQv (5hIm  
} ; c9djBUAk&  
fNV-_^,R9  
*;l[|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7=s7dYlu  
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。 -"I9`  
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。 fOdX2{7m  
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。 ^O}J',Fm%f  
下面就是产生这个functor的类: !$#5E1:\  
>>cL"m  
1Beh&pl^  
template < typename Actor > )$K\:w>  
class do_while_actor v3(0Mu0J  
  { h+S]C#X,}  
Actor act; FD[4?\W]#  
public : >DN^',FEm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3S1{r )[j  
t#%J=zF{  
template < typename Cond > `~\8fN  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZG? e%  
} ; 5RP5%U  
E,fbIyX  
qTN30(x2  
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= .clA  
最后,是那个do_ +:W?:\  
t>x!CNb'C  
)-h{0o  
class do_while_invoker 7I*rtc&Kb  
  { o6:@j#b  
public : wr~Qy4 ny  
template < typename Actor > [Fv_~F491  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const deJ/3\t  
  { I:0dz:T7*  
  return do_while_actor < Actor > (act); q\<NW%KtX  
} *$3p3-  
} do_; V{ ~~8b1E  
c7R&/JV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c=^69>w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 BU7QK_zT:  
最后来说说怎么处理break和continue h)aLq  
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。 k=G c#SD5_  
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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