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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qwL 0~I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p .lu4  
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, (6e!09P&  
_'H2>V_  
+GRxHuW,  
h_AJI\{"  
  class filler UIO6|*ka  
  { X77A; US  
public : f:n]Exsy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Bjurmo  
} ; @=02  
'Na|#tPYI  
j@%K*Gb`  
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: <+ -V5O^  
*U( 1iv0n  
bMSD/L  
kqjxJ5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jK& Nkp  
Q,OkO?uY  
0*37D 5jH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bv.EM  
THrc H  
NvXj6U*%  
j:3A;r\  
二. 战前分析 PpX{+^z-%  
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。 ;m-6.AV  
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 gn-=##fT:i  
d)`nxnbMeM  
4U}.Skzq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .d<~a1k  
  /* --------------------------------------------- */ 8Uj68Jl?  
vector < int *> vp( 10 ); =g{_^^n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DR.3 J`?K  
/* --------------------------------------------- */ uYG #c(lc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $#6 Fnhh}  
/* --------------------------------------------- */ Y2RxD\!Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k@'?"CP\Xq  
  /* --------------------------------------------- */ `XQx$I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9+WY@du+  
/* --------------------------------------------- */ fY| @{]rx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); nOA ,x  
(H|%?F;{l  
VZ9e~){xA  
;j[q?^ b  
看了之后,我们可以思考一些问题: Hl4vLx@  
1._1, _2是什么? <8F->k1"3  
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。 *~\;&G29Y  
2._1 = 1是在做什么? I1eb31<  
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。 /NPl2\o.  
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。 ex;Y n{4  
+oxqS&$L  
]5qjK~,4b  
三. 动工 ~|$) 1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zWKrt.Dg  
HnH2u;  
Zp% ""  
bKZAJLnd  
template < typename T > =6"hj,[Q  
class assignment f"} 0j|Gg  
  { +E""8kW- Z  
T value; /_ hfjCE  
public : Yc|-sEK/  
assignment( const T & v) : value(v) {} A ydy=sj  
template < typename T2 > L@^ !(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -Y!=Iw 4  
} ; b{yH4)O  
N8/Au=De_  
6i?kkULBS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <7RkM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `gA5P %  
0zq\ j  
FHnHhB[  
;Kq<',u~  
  class holder lzQ&)7`  
  { c+\Gd}IJq  
public : =^".{h'-  
template < typename T > HjE Tinm"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H~1? MAX  
  { E!(`275s  
  return assignment < T > (t); +MZ2e^\F  
} @)M.u3{\  
} ; _oyL*Cb  
z<C~DH  
G@l|u  
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: OkO@BWL  
nG(|7x   
  static holder _1; 5D q{"@E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b "AHw?5F  
~A{[=v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0$dY;,Q.  
而不用手动写一个函数对象。 _|2";.1E  
%@,:RA\pm  
7C 6BZ$(  
)F9V=PJE  
四. 问题分析 70 D Q/b  
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。 C8%nBa /  
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。 wE=8jl*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,hcBiL/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _ d"Y6 0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 k? _$h<Y  
)-7(Hv1  
五. 问题1:一致性 8B(Q7Qj  
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?| #onfac-3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s!zr>N"  
vN[m5)aT  
struct holder ~o\]K  
  { b9!J}hto,  
  // Wug?CFX+T  
  template < typename T > Tr+Y@]"  
T &   operator ()( const T & r) const X$Qi[=L  
  { )I1V 2k$n  
  return (T & )r; 1 </t #r  
} N/SB}F j  
} ; Tlv|To  
NhaeAD $e  
这样的话assignment也必须相应改动: I5 7<0  
{Eb2<;1o{  
template < typename Left, typename Right > DL/*t.)"et  
class assignment XcW3IO  
  { >w'?DV>u|  
Left l; 5L'@WB|{4u  
Right r; z j0pP{y  
public : AI`1N%Owi  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b8xfV{3L  
template < typename T2 > 7UnO/K7oB.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~<Qxw>S#  
} ; -)c"cgx.  
5|H(N}S_  
同时,holder的operator=也需要改动: Le+8s LE`Y  
m_W.r+s~C4  
template < typename T > +R jD\6bJb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K>E!W!-PJ  
  { L ~' N6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T%xL=STJNy  
} #hiDZ>nr  
HGMH g  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 0hr)tYW,G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N1zrfn-VU  
FKTP0e7=9  
return l(rhs) = r; U\plt%2m>  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9S`b7U=P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m,"tdVo.  
iK23`@&% _  
template < typename Tp > i]Of<eQ"  
class constant_t Ho*RLVI0U  
  { 246!\zf  
  const Tp t; J;9QDrl`  
public : @Pg@ltUd  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]fmfX  
template < typename T > "!eT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~ZIRCTQ"  
  { jtJ8r5j 1  
  return t; xVo)!83+Q  
} = nN*9HRD  
} ; *y$ry]  
0p2O8>w^%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Jm^jz  
下面就可以修改holder的operator=了 tA n6pGp  
+ opN\`  
template < typename T > z-E4-\a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]@g$<&  
  { BFRSYwPr  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); lt"*y.%@b  
} $+N^ s^  
:cz]8~i\  
同时也要修改assignment的operator() L-TVe  
(NlEb'~+  
template < typename T2 > )eyxAg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oVgNG!/c0  
现在代码看起来就很一致了。 cC]1D*Bn  
2C&%UZim;P  
六. 问题2:链式操作 +Enff0 =+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 32/P(-  
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。 _QCI< |A  
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。 w#b2iE+Bw  
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。 QQcj"s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %05a>Rf&  
pdu  
template < typename T > I'YotV7  
struct result_1 '1nU[,Wj  
  { K>6p5*&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U]$3NIe  
} ; %tLq&tyeY  
C_)>VPD  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: R:p,Hav<q  
#+\G- =-  
template < typename T > r/f;\w7  
struct   ref  (La  
  { '_Oprx  
typedef T & reference; tsD^8~ t|h  
} ; I-"{m/PEdg  
template < typename T > s9>!^MzBK  
struct   ref < T &> W@=ilW3RD  
  { //|Vj | =  
typedef T & reference; A@r,A?(  
} ; J>35q'nN]F  
eo[^ij  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?YO%]mTP  
\eCdGx?  
template < typename T > !NjE5USi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \9^@,kfP  
  { N%+M+zEJ  
  return l(t) = r(t); r MlNp?{_  
} wxxC&!  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 6np wu5!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <5%We(3  
(WvA9s{/  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 3}+ \&[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ><~hOK?v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mr? ii  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rB]/N,R   
最后的布局是: 0sa EcJ-  
                Add T*m_rDDt  
              /   \ @$]h[   
            Divide   5 Pl4d(2 7  
            /   \ ; ]!  
          _1     3 ;f Gi5=-  
似乎一切都解决了?不。 XJ9>a-{  
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。 gN%R-e0  
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。 26A#X  
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: , utFCZW  
<>TBM^  
template < typename Right > $.Ni'U  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =[kv@ p  
Right & rt) const 9}N*(PI  
  { _17"T0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P;34Rd  
} dq2v[? *R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 XJ"9D#"a>  
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。 Ad`IgZ  
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。 aO1cd_d6x_  
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。 eR CGr?e4  
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。 C;` fOCz^  
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? 9YKEME+:  
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: sdLFBiR  
ctGjqHo  
template < class Action > B}W^s;h  
class picker : public Action e(Ve rd:c  
  { qF ?S[Z;  
public : L<: ya  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'py k  
  // all the operator overloaded (\j<`"n  
} ; /bWV `*  
]zO]*d=m  
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。 Vr'Z5F*@  
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: 99 [ "I:  
;(V=disU/  
template < typename Right > &("?6%GC  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const MmX42;Pw  
  { aD4ln]sFxG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sEoS|"  
} HN:{rAIfc  
` F)Iv:;y,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m2;%|QE(  
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。 X_h+\ 7N>  
+wmfl:\^{H  
template < typename T >   struct picker_maker HV}NT~  
  { [-l^,,E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f:TW<  
} ; G 5)?!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P5N"7/PfW  
  { _2|,j\f;L  
typedef picker < T > result; 5+U~ZW0|+  
} ; 8w{V[@QLn  
?}W:DGudZ  
下面总的结构就有了: ?f%@8%px  
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。 VR'w$mp  
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。 @-hy:th#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lB-Njr  
至此链式操作完美实现。  9( m^^  
Iv{}U\ u  
iB\d `NUf  
七. 问题3 '8dqJ`Gj  
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。 w'UP#vT5&  
O". #B  
template < typename T1, typename T2 > C ZJW`c/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R8ZW1  
  { m8FKr/Z-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); UOa{J|k>h  
} &R 0BuFL8  
aUd6 33  
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: (j2]:B Vu  
uz%rWN`{  
template < typename T1, typename T2 > f1Rm9``  
struct result_2 f5'+F-`N  
  { jML}{>Gy8S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r> NgJf,  
} ; ~V(WD;Mk  
HIF.;ImG^  
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? %R}}1  
这个差事就留给了holder自己。 $[IuEdc/  
    >ztv3^w  
T,k`WR  
template < int Order > 3Y>!e#  
class holder;  M7hff4c  
template <> *`|F?wF  
class holder < 1 > y%43w4  
  { ni9/7  
public : ZVeY`o(uE  
template < typename T > ~]}7|VN.}  
  struct result_1 K4y4!zz  
  { x#'# ~EO-G  
  typedef T & result; Uh*V>HA#  
} ; vX&Nh"0H&  
template < typename T1, typename T2 > 0&Zm3(}  
  struct result_2 o ;.j_  
  { \  VJ3  
  typedef T1 & result; "(/.3`g  
} ; YMC*<wXN  
template < typename T > Ow<=K:^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e;!si>N  
  { 98G>I(Cw%  
  return (T & )r; Hcuvu[)T"  
} Q!MS_ #O  
template < typename T1, typename T2 > 0zetOlFbO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lkOugjI  
  { A@+pvC&  
  return (T1 & )r1; a*! wiTGf  
}  GVe[)R  
} ; X& pK#=  
Z_Hc":4i  
template <> ~[t%g9  
class holder < 2 > Bk*AO?3p  
  { o{lR_  
public : d A[I  
template < typename T > `VwZDU~6  
  struct result_1 {IJ,y27  
  { ):31!IC  
  typedef T & result; 5_9mA4gs@  
} ; ilHZx2 k  
template < typename T1, typename T2 > cE$7CSR  
  struct result_2 h%9#~gJ})  
  { iG^o@*}a  
  typedef T2 & result; S2'./!3yv  
} ; ?v p' /l"  
template < typename T > ^giseWR(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7='lu;=,  
  { 4f:B2x{  
  return (T & )r; HM /2/ /  
} R<I)}<g(A3  
template < typename T1, typename T2 > ozy~`$;c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]nY,%XE  
  { 9@/ X;zO  
  return (T2 & )r2; aSkH<5i`v  
} Ru9QQaHE  
} ; YzNSZJPD  
-<h4I aM  
<F{EZ Ii  
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> >。 T{<riJ`O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n** W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V(3^ev/  
 Wa7-N4  
return l(i, j) = r(i, j); LX2rg\a+%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) WdI9))J2S  
H]As2$[  
  return ( int & )i; %38HGjS  
  return ( int & )j; 0N>NX?r  
最后执行i = j; lLhvpvT  
可见,参数被正确的选择了。 j1D 1tn  
1k"<T7K  
]wb^5H  
c_wvuKa  
7vZtEwC)n  
八. 中期总结 [}:;B$,  
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: HueGARS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 AH-B/c5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 m#w1?y)Z@X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor W'lejOiw  
&GYnGrw?@  
&Z'3n9zl  
!y_4.&C{  
Hw29V //  
:`Kv\w.  
九. 简化 [~_)]"pU  
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。 -J &y]'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kA/4W^]Ws  
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: +q*WY*gX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Uzh#z eZ`<  
  +-*/&|^等 -So$ f-y  
2. 返回引用。 F-R5Ib-F*A  
  =,各种复合赋值等 L;RHs hTy  
3. 返回固定类型。 <8)cr0~zy>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t?Ku6Z'  
4. 原样返回。 JsP<etX  
  operator, ^k J>4  
5. 返回解引用的类型。 d)>b/0CZ  
  operator*(单目) -XASS%  
6. 返回地址。 ~#MXhhqB  
  operator&(单目) 5nV IC3N+1  
7. 下表访问返回类型。 Phq"A[4=O  
  operator[] Q6PaT@gs  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Kj53"eW  
  operator<<和operator>> ,tTq25~H\  
=0t<:-?.-  
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。 XgI;2Be+&a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t1`.M$  
[_HY6gr  
template < typename Left > '[Zgwz;z  
struct value_return *Z8qd{.$q  
  { mV'-1  
template < typename T > sEymwpm9  
  struct result_1 A Xpg_JC  
  { *$]50 \W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ni$;"R GC  
} ; HT:V;?"  
NR3h|'eC  
template < typename T1, typename T2 > &>f]  
  struct result_2 t i&!_  
  { icK$W2<8mg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;#bDz}|\AN  
} ; eC3 ~|G_O  
} ; j=dGNi)R  
i@`qam   
w2SN=X~#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !o`riQLs>  
S3UJ)@ E  
下面我们来剥离functor中的operator() Q7#t#XM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3a?|}zr4  
R=2"5Hy=  
return l(t) op r(t) "+M0lGTB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 704_ehrlE  
return op l(t) a9u2Wlz  
return op l(t1, t2) |%oI,d=ycv  
return l(t) op ^[&,MQU{7  
return l(t1, t2) op V x{   
return l(t)[r(t)] sd%m{P2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J4x|Afp  
9;Q|" T  
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: iR"6VO  
单目: return f(l(t), r(t)); h1H$3TpP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); F`La_]f?b\  
双目: return f(l(t)); GExr] 2r  
return f(l(t1, t2)); vb| d  
下面就是f的实现,以operator/为例 7p- RPC  
Ih N^*P:Fo  
struct meta_divide R.?PD$;_M  
  { 0(>3L:  
template < typename T1, typename T2 > nu)YN1 *  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) g^}C/~b[  
  { f@gvDo]Y  
  return t1 / t2; S['cX ~  
} CH#K0hi  
} ; .4ZOm'ko{  
(xE |T f  
这个工作可以让宏来做: bU[_YuJbM  
a`8]TD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ artn _  
template < typename T1, typename T2 > \ F9Af{*Jw?x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; FQ> kTm`d  
以后可以直接用 :+ mULUi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1]9w9! j  
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 (S4HU_,88  
(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。。。) E%( s=YhW  
]28j$)6  
`!spi=f  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 I:HrBhI)wP  
2;j<{'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hs5>Gx  
class unary_op : public Rettype in5e *  
  { 8;L;R ~Q  
    Left l; ?68~g<d,  
public : [V>s]c<4`o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }n "5r(*^@  
a#{"3Z2|  
template < typename T > :|$cG~'J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F+GX{e7E\  
      { q)f_!N  
      return FuncType::execute(l(t)); j!y9E~Zz  
    } }*U|^$FEU  
1Y&W>p  
    template < typename T1, typename T2 > j RcE241  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E p;i],}  
      { &F/-%l!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /a<UKh:A[  
    } o[}Dj6e\t  
} ; -KV,l  
FZO&r60$E  
%8 D>aS U  
同样还可以申明一个binary_op e[?,'Mp9  
N mXRA(m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J5HN*Wd  
class binary_op : public Rettype ]{q=9DczG(  
  { vBOY[>=  
    Left l; Il9xNVos#  
Right r;  ?O+.  
public : \O4s0*gw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {hJCn*m_   
<8;~4"'a  
template < typename T > VBQAkl?(}4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _B#x{ii  
      { qD4s?j-9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1;1;-4k7I  
    } as]M%|/-I  
#^r-D[/m  
    template < typename T1, typename T2 > wM4{\  f\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <W!nlh  
      { <Vk}U   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Wz=& 0>Mm_  
    } .:f ao'  
} ; ;l _b.z0^6  
Jk-WD"J6  
=DfI^$Lr:  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |9%~z0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sZCK?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |f @A-d X  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 1t^y?<)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }=)u_q  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 d@g29rs  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 MymsDdQ]  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) -k7b# +T  
下面是修改过的unary_op Ewp2 1  
uP%VL}% 0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v5L+B`~  
class unary_op Z2m^yRQ(  
  {  ..E_M$}  
Left l; k^8;3#xG  
  L!l?tM o  
public : Yg '(  
B=K<k+{6"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^|.T \  
'l<$H=ZUVG  
template < typename T > VnSO>O  
  struct result_1 BM:p)%Pv#P  
  { 53:u6bb;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; g]HWaFjc5  
} ; ,"`3N2!Y}  
9ThsR&h3  
template < typename T1, typename T2 > Bf00&PE;  
  struct result_2 O4f9n  
  { 5)S;R,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @HMH>;haE  
} ; 6wB !dl  
V.u^;gr3  
template < typename T1, typename T2 > 89D`!`Ah]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nt|n[-}  
  { \R@}X cqZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9-m_ e=jk6  
} ,/Gp>Yqx  
3=ME$%f  
template < typename T > p%>!1_'(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {`2 0'  
  { E#m^.B-}  
  return OpClass::execute(lt(t)); w/o8R3 F  
} /rD9)  
:%mls Nw  
} ; 9mMQ  
Fczia0@z  
#Qz 9{1\G  
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 #oEtLb@O  
好啦,现在才真正完美了。 i`CNgScF>  
现在在picker里面就可以这么添加了: w\d1  
MJe/ \  
template < typename Right > rS\mFt X  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const H/x 9w[\+[  
  { lp$,`Uz`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^v;8 (eF  
} L~|_)4  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 /8_x]Es/  
ZyC[w 7$I2  
T^|6{ S\  
tJ d/u QJ  
uh)f/)6  
十. bind -t`KCf,0  
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。 GF<SQHL,  
先来分析一下一段例子 P1TTaYu  
Jn?ZJZ  
m7> )p]]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pDr/8HEh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6 ;\>,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W}(xE?9&  
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。 $Ovq}Rexc  
我们来写个简单的。 9Kz }  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: QE;,mC>  
对于函数对象类的版本: &s.-p_4w^D  
`$;%%/tx  
template < typename Func > G @L `[Wu  
struct functor_trait { zalB" i  
  { A:sP%c;  
typedef typename Func::result_type result_type; Y-DHW/Z~  
} ; 7&|&y SCu  
对于无参数函数的版本: ?y*yl  
G"<} s mB  
template < typename Ret > _B==S4^/yU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '! ;Xxe5  
  { !| GD8i  
typedef Ret result_type; >Cr'dKZ}  
} ; 1NlpOVq:)  
对于单参数函数的版本: -S $Y0FDV  
c30 kb  
template < typename Ret, typename V1 > LCpS}L;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +^aM(4K\  
  { h4M>k{  
typedef Ret result_type; 6k\8ulHw  
} ; 7bam`)n  
对于双参数函数的版本: 7}e{&\0=l  
pe`&zI_`?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > u@[JX1&3"n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =G/`r!r*0I  
  { tj!~7lo  
typedef Ret result_type; O#D N3yu?  
} ; @z.HyQ_v  
等等。。。 Je~Ybh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0',-V2  
L)Ru]X`  
template < typename Func > ..ht)Gex  
struct func_return o{ \r1<D  
  { ApAHa]Ccp  
template < typename T > F1zsGlObu}  
  struct result_1 {W#VUB  
  { iX'#~eK*<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v4x1=E  
} ; baM@HpMhM  
K~>ESMZ5  
template < typename T1, typename T2 > wS1zd?  
  struct result_2 wTY8={p]  
  { PP)-g0^@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1{X ;&y  
} ; nqyB,vv0  
} ; a)Ca:p  
q--;5"=S  
];o[Yn'>o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 h wfKgsm  
Vnq&lz%QqC  
template < typename Func, typename aPicker > iPPW_Q9x  
class binder_1 UDz#?ZWnd  
  { PG/xX H  
Func fn; n~NOqvT <  
aPicker pk; #\fxU:z~r  
public : 07L 1 "  
=m?x|Zc_v  
template < typename T > ?5g0#wqI  
  struct result_1 2aUy1*aM  
  { <);Nc1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; k9<P]%  
} ; }[OOkYF#r  
wfxg@<WR  
template < typename T1, typename T2 > xui.63/  
  struct result_2 gjVKk  
  { <X_I`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Xr@]7: ,  
} ; n^ AQ!wC  
' 4nR^,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} CcHf1 _CI  
KGsH3{r  
template < typename T > 1c} %_Z/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kf$%C"  
  { @sAT#[j  
  return fn(pk(t)); Ok=RhoZZ  
} !V6O~#  
template < typename T1, typename T2 > #FBq8iJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X;I;CZ={  
  { .'y]Ea  
  return fn(pk(t1, t2)); (gv1f  
} Ck|3DiRQ  
} ; x05yU  
jQp7TdvLE$  
 4_E{  
一目了然不是么? pk*cc h#  
最后实现bind 9oK#n'hjb  
",c(cYVW  
#l6L7u0~wC  
template < typename Func, typename aPicker > 8()L}@y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5m`@ 4%)zp  
  { 4{h?!Z*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  G.3 qg%  
} @"9^U_Qf1z  
<(YmkOS+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Y7yh0r_  
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。 meHAa`  
Z^w}: {  
十一. phoenix .`OyC'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P~V0<$C  
OKU9v{  
for_each(v.begin(), v.end(), z:hY{/-  
( 7.n/W|\  
do_ li4rK <O  
[ $z!o&3c'x  
  cout << _1 <<   " , " GoI3hp(  
] Kf<-PA  
.while_( -- _1), `c^ _5:euX  
cout << var( " \n " ) uFM]4v3  
) U5; D'G  
); t> J 43  
4#$~gTc@  
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: m L#-U)?F  
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 [-)N}rL>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }[P1Va[!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: iV!o)WvG,F  
}Z MbTsm  
>5{Z'UWxh  
template < typename Cond, typename Actor > A2{u("^[6  
class do_while zkXG%I4h  
  { seh1(q?Va4  
Cond cd; b[<zT[.:  
Actor act; \$Xo5f<  
public : 6b9 oSY-8  
template < typename T > Om%{fq&  
  struct result_1 yUF<qB  
  { wu5]S)?*  
  typedef int result_type; 8=rD'*  
} ; ;/$=!9^sZ  
QMoh<[3qu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A)/ 8FYc  
<]6])f,y\  
template < typename T > UPs*{m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .lVC>UT  
  { 0?} ),8v>  
  do jm1f,=R  
    { (9r\YNK  
  act(t); p\]Mf#B  
  } T8& kxp  
  while (cd(t)); 9ALE6  
  return   0 ; tMxa:h;/x  
} p._BG80  
} ; OOy]:t4 /  
|~b.rKQt[  
 LAG*H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &kKopJH  
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。 (| DmYn!  
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。 E/mp.f2!  
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。 tz&'!n}  
下面就是产生这个functor的类: )N`a4p  
xc[Lb aBG  
tu}AJ  
template < typename Actor > s`W\`w}  
class do_while_actor s&MfC\  
  { u_[^gS7  
Actor act; 8&g|iG  
public : R7: >'*F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BgLW!|T[  
qdoJIP{  
template < typename Cond > 7=yC*]BH-=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?4%'6R  
} ; [ t@  
BX :77?9,+  
c,%9Fh?(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 EgO=7?(pW  
最后,是那个do_ <fq?{z  
c e`3&  
'EFSr!+  
class do_while_invoker >%jQw.  
  { r8\"'4B1  
public : pC 5J '@  
template < typename Actor > :7&#ej6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eekp&H$'s  
  { rb_ cm  
  return do_while_actor < Actor > (act); t5dk}sRF  
} =KfV;.&  
} do_; :#8#tLv  
_,V 9^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d<mj=V@bd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n_5m+ 1N  
最后来说说怎么处理break和continue 1 FTxbw@  
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。 L}O_1+b  
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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