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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >tm4Rg~y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GIhFOK  
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, 'u6n,yRm  
a&u!KAQ  
%uvA3N>  
$f+cd8j?o  
  class filler HJt '@t=Ak  
  { 6xx(o  
public : }H|'W[Q.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} F12$BK DH  
} ; .z^O y_S{  
$4hi D;n  
gi$'x^]#  
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: %JI*)K1WI  
V,]Fh5f  
?Cv([ ^Y.u  
Ezr q2/~Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0rxGb} b*  
WAJ KP"  
Q;GcV&f;f  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #X2wy$GTG  
IUz`\BO4  
Y~@(  
m;!X{CV  
二. 战前分析 JA4}B wn  
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。 k t+h\^g  
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 yJMo/!DZ  
GU]kgwSf i  
QWE\Ud.q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2?:'p[z"]  
  /* --------------------------------------------- */ LuVL <W  
vector < int *> vp( 10 ); $@84nR{>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); v>_83P`  
/* --------------------------------------------- */ V>c !V9w   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); J+}z*/)|#  
/* --------------------------------------------- */ oWEzzMRz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MeV*]*   
  /* --------------------------------------------- */ B qLL]%F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 03"FK"2S  
/* --------------------------------------------- */ dFmpx%+p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ay]l\d2!3  
5..YC=_20  
tl`x/   
zR )/h   
看了之后,我们可以思考一些问题: D;[%*q*  
1._1, _2是什么? /4|_A {m{m  
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。 \UZ7_\  
2._1 = 1是在做什么? @76I8r5l  
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。 zx@L sp  
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。 $i1:--~2\  
Z+=-)&L  
$:&b5=i  
三. 动工 ElKMd  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M>xT\  
@^GI :z  
taMcm}*T1  
a)I>Ns)  
template < typename T > pJuD+v  
class assignment '*^9'=  
  { "Y@q?ey[1  
T value; UhJ!7Ws$  
public : E&f/*V^  
assignment( const T & v) : value(v) {} E6M*o+Y  
template < typename T2 > <'\!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7spZe"  
} ; 4*HBCzr7[  
204"\ mv  
#qv!1$}2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =Aw`0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2sp4Mm  
-)xl?IB%  
(p] S  
m#4h5_N  
  class holder 2*a9mi  
  { 3*\hGt,ZP  
public : 8dC RSU  
template < typename T > NE4]i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #^(Yw|/K  
  { `I(ap{  
  return assignment < T > (t); |;&I$'i  
} K(HrwH`a{  
} ; 'p@m`)Z  
)0g!lCfb  
`gyk e2n  
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: .`(YCn?\  
.1z=VLKF'  
  static holder _1; .zTkOk L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 pl$wy}W-  
$wDSED -  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?bg /%o  
而不用手动写一个函数对象。 zKp R:F  
&eqqgLz  
*9aI\#}  
<$d2m6J  
四. 问题分析 vP=H 2P  
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。 2p4iir  
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。 -*O L+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VLJ]OW8cO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?@kz`BY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I!SIy&=W  
xM@s`s|n  
五. 问题1:一致性 ]9c{qm}y  
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?| 0A-yQzL|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ei"c|/pO  
Q)lD2  
struct holder _dW#[TCF  
  { #{#k;va  
  // Ro4!y:2|  
  template < typename T > e/#6qCE  
T &   operator ()( const T & r) const 1$`|$V1  
  { L\5:od[EP  
  return (T & )r; ,Q.[Lc=w  
} <0? r# }  
} ; *'tGi_2?(  
S9ic4rcd  
这样的话assignment也必须相应改动: rBi6AM/  
K\zb+  
template < typename Left, typename Right > } E[vW  
class assignment  dvz6  
  { 3\{\ al   
Left l; Zg0nsNA   
Right r; $!TMS&Wk  
public : -]{ _^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \(;u[  
template < typename T2 > )>U"WZ'<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } uH,/S4?X  
} ; R(,m!  
4'`H H  
同时,holder的operator=也需要改动: wXZ9@(^  
W~a|AU8]C  
template < typename T >  WFhppi   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9W_mSum  
  { qnnRS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 94|ZY}8|f  
} W]_a_5  
BUV4L5(  
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。 % 4t?X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N U+PG`Vb  
y>#kT  
return l(rhs) = r; \I^"^'CP  
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。 y7+n*|H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D:?"Rf{)  
!%DE(E*'(  
template < typename Tp > _n{_\/A6f  
class constant_t UEt78eN  
  { -#R`n'/  
  const Tp t; t0kZFU  
public : cfRUVe  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^:mKTiA-  
template < typename T > %M/L/_d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <|]i3_Z  
  { 'o*\ N%  
  return t; ~D`R"vzw=  
} uFhPNR2l  
} ; jTZi< Y:bB  
5w{U/v$Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9ZR"Lo>3e+  
下面就可以修改holder的operator=了 b$_qG6)IJO  
>{-rl@^H:  
template < typename T > 6ecx!uc$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )8'v@8;-  
  { 7GG`9!l]D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UH;bg}=8  
} B1s&2{L6K  
{7MY*&P$,  
同时也要修改assignment的operator() mG\9Qkom|  
/~7M @`1  
template < typename T2 > Z_<NUPE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +2}Ar<elP  
现在代码看起来就很一致了。 R>1oF]w  
2"j&_$#l5X  
六. 问题2:链式操作 i,% N#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vjh'<5w9Wi  
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。 vpOGyvI  
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。 ^k{/Yl  
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。 g>eWX*Pa|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m=/HUt3(&0  
p_e x  
template < typename T > (n_.bSI  
struct result_1 $uUyp8F  
  { 2']0c  z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6 b?K-)kL  
} ; R/Sm  
)56L`5#tS  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: e6qIC*C!  
rg#/kd<?[V  
template < typename T > zQt)>Qx_  
struct   ref !{ _:k%B  
  { AW9%E/{  
typedef T & reference; DT6 BFx  
} ; rM6S%rS  
template < typename T > {{[@ X  
struct   ref < T &> z|Xt'?9&n  
  { yp@cn(:~  
typedef T & reference; UfV { m  
} ; 9$ VdYw7D  
<Hz11 }<(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CDW| cr{  
7~ZG"^k  
template < typename T > SrOv* D3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1DL+=-  
  { cXN0D\%`  
  return l(t) = r(t); #BS!J&a  
} l^o>7 cM  
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。 R`@7f$;wG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 a8%T*mk(  
mz;ExV16  
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 ~ 7Nqwwx  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aO9\8\^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E%stFyr9`/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Do^yer~  
最后的布局是: -x J\/"A  
                Add g u' +kw  
              /   \ 7)Tix7:9S;  
            Divide   5 |8x_Av0  
            /   \ i12G\Ye  
          _1     3 j.+,c#hFo  
似乎一切都解决了?不。 Et}%sdS  
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。 ^{++h?cS)  
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。 1hV&/Qr  
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: /w2IL7}  
 x}d5 Y  
template < typename Right > $[J\sokpY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const je>gT`8  
Right & rt) const rEU1 VvE  
  { 6Q+VW_~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !ueh%V Ky  
} ?6I`$ &OA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BP4vOZ0$  
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。 ?o/p}6  
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。 ilQ\+xR{b  
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。 Yx ;j  
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。 to #2.  
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? 9{A*[.XK]  
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: 09G]t1!,  
 TLVfu4  
template < class Action > b Hy<`p0  
class picker : public Action [ei5QSL |  
  { AJRiwP|H+  
public : gKIN* Od  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (KfdN'vW  
  // all the operator overloaded H-X5A\\5  
} ; =aehhs>  
O&">%aU1I  
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。 v57Kr ,  
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: (ijO|%?  
MU N:}S  
template < typename Right > =3,Sjme  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *S Z]xrs  
  { U?(,Z$:N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J=n^&y  
} sn@)L~$V  
g|!=@9[dv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ww{-(Ktx  
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。 -r0oO~KT  
1;>RK  
template < typename T >   struct picker_maker xlW>3'uHfa  
  { FOcDBCrOe  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Mq6_Q07  
} ; `]Vn[^?D  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *I9G"R8  
  { kaCn@$  
typedef picker < T > result; W*4!A\K  
} ; <)@^TRS  
_)# ~D*3  
下面总的结构就有了: fK=vLcH  
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。 wp-3U}P2(  
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。 23q2u6.F`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3v<9 Z9O  
至此链式操作完美实现。 rO1.8KKJ  
jqoU;u`  
U(:t$SBKy  
七. 问题3 F0Z cV>j}  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 mOYXd,xd  
a6o p  
template < typename T1, typename T2 > A?c?(~9O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gs}lw'pK  
  { T9'5V@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %,)Xi  
}  R"PO@v  
Q@UY4gA '  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: xtp55"g  
KV'-^\  
template < typename T1, typename T2 > 6r,zOs-I]  
struct result_2 q.lh  
  { 'wTJX>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u #7AB>wi{  
} ; @{880 5Dp  
jbTyM"Y  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? j!`2Z@  
这个差事就留给了holder自己。 ]g9n#$|.  
    =iPQ\_ON@  
u\UI6/  
template < int Order > cuQ=bRIb  
class holder; 6[>Zy)P  
template <> 2wgdrO|B  
class holder < 1 > 2{#=Ygb0  
  { Wy$Q!R=i  
public : \G1(r=fU  
template < typename T > /M_kJe,%  
  struct result_1 oga0h'  
  { 5wMEp" YHE  
  typedef T & result; Xc]Q_70O  
} ;  Qp>Q-+e0  
template < typename T1, typename T2 > PFeK;`[  
  struct result_2 O,KlZf_B  
  { =TXc - J  
  typedef T1 & result; yAVt[+0  
} ; v y F(k3W  
template < typename T > k+cHx799  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cGjkx3l*  
  { eD 7Rv<  
  return (T & )r; W-ECmw(  
} `#N7ym;s@  
template < typename T1, typename T2 > /ec~^S8X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rkWW)h(e  
  { k\M">K0E  
  return (T1 & )r1; BH=C  oD.  
} z3-AYQ.H  
} ; u\G\KASUK%  
Jz\'%O'  
template <> NW;wy;;  
class holder < 2 > w2`j&]D6  
  { aw/5#(1R  
public : n 6|\  
template < typename T > R2[!h1nZ  
  struct result_1 Rd*/J~TK  
  { "mkTCR^]e  
  typedef T & result; Cqk6Igw  
} ; LIHf]+  
template < typename T1, typename T2 > o>Z+=&BZ@a  
  struct result_2 $(%t^8{a~G  
  { yh Ymbu  
  typedef T2 & result; \7,'o] >M-  
} ; ;rH@>VrR  
template < typename T > pF"IDC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O8ZHIs  
  { PK* $  
  return (T & )r; .{W)E  
} sWnU*Q  
template < typename T1, typename T2 > YEqWTB|w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Bhrp"l +|  
  { :!Tb/1  
  return (T2 & )r2; v4Q8RE?  
} /=qn1  
} ; >j$CM:w  
)Hy|K1  
?5 d3k%  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 5ERycC y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: C zvi':  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 07+Qai-]  
<kmn3w,vi  
return l(i, j) = r(i, j); w~g)Dz2G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `4 A%BKYB  
KmkPq]  
  return ( int & )i; ),)]gw71QW  
  return ( int & )j; [e'Ts#($A  
最后执行i = j; f/qG:yTV`  
可见,参数被正确的选择了。 Sf\mg4,  
oa|nQ`[  
fhmq O0  
Rj=xn(@d  
qzqv-{.h  
八. 中期总结 &u_f:Pog  
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: 6]^}GyM!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l8hOryB&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [?hc.COE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o3l_&?^  
O=St}B\!m  
OPwj*b:-m  
ZWSYh>"  
7m=tu?@  
puz~Rfn#*  
九. 简化 X@)5F 9  
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。 {e?D6`#x  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 PQ|kE`'  
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: }ya9 +?I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pRj1b^F5y  
  +-*/&|^等 8:,l+[\  
2. 返回引用。 LEkO#F(  
  =,各种复合赋值等 i9oi}$;J  
3. 返回固定类型。 pVt8z|p_;{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &la;Vu"dp  
4. 原样返回。 fG5U' Vw  
  operator, m$:o+IH/  
5. 返回解引用的类型。 b{t'Doe  
  operator*(单目) n-{G19?  
6. 返回地址。 p/xxoU  
  operator&(单目) Nq)=E[$  
7. 下表访问返回类型。 n ||/3-HDj  
  operator[] _}7N,Cx   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 </|IgN$w`  
  operator<<和operator>> *O|Z[>  
Llk4 =p  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 R;f!s/^)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cSBYC_LU  
n8[ sl]L  
template < typename Left > ".eD&oX{  
struct value_return QOkPliX  
  { Qd 1Q~PBla  
template < typename T > ]dc^@}1bN  
  struct result_1 A\_cGM2  
  { 2hl'mRW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5~CHj  
} ; b&Qj`j4]ZM  
jnX9] PkJ  
template < typename T1, typename T2 > )G0a72  
  struct result_2 iU\WV  
  { %J?;@ G)r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |?SK.1pW  
} ; &'UY V>  
} ; aO?(ZL  
e/E fWwqt  
 tQB+_q z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =9e( )j  
{ D1.  
下面我们来剥离functor中的operator() T2 0dZ8{y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]C-hl}iq  
]%3o"|  
return l(t) op r(t) g6k@E,cI_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) YsXP$y]g-  
return op l(t) z{cIG8z  
return op l(t1, t2) ojzO?z  
return l(t) op 2![.Kbqa%  
return l(t1, t2) op AW4N#gt8',  
return l(t)[r(t)] 'c\zW mAZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JB a:))lw  
69 R8#M  
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: :Q=Jn?Gjb  
单目: return f(l(t), r(t)); s2Ivd*=mT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); . Yg)|/  
双目: return f(l(t)); RZ9vQ\X U)  
return f(l(t1, t2)); 7E4=\vM  
下面就是f的实现,以operator/为例 `(<XdlOj  
pm,&kE  
struct meta_divide ,L^eD>|j5  
  { b;O]@kBB  
template < typename T1, typename T2 > |r!G(an1x4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *?7Ie;)  
  { [XjJsk,  
  return t1 / t2; <*~vZT i(  
} Q i#%&Jz>f  
} ; Z16G  
f7}/ {}g  
这个工作可以让宏来做: Z}TuVE  
<P7f\$o~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &C<B=T"I  
template < typename T1, typename T2 > \ |_8- 3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,2/qQD n/  
以后可以直接用 a-,!K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !-%i" a  
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 +Cl(:kfYB  
(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。。。) 4r`u@  
5zX;/n~  
/i$E|[  
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 _`|Hk2O  
|AW[4Yn>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gX5I`mm  
class unary_op : public Rettype dU\,>3tG  
  { V6?ku6k  
    Left l; $%"i|KTsv:  
public : 1 e1$x@\\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  qm&}^S  
gYfN ?A*`_  
template < typename T > v_"p)4&'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8MGtJ'.  
      { ~cVFCM  
      return FuncType::execute(l(t)); deHhl(U;  
    } DTk)Y-eQ  
*<#jr  
    template < typename T1, typename T2 > 4:=']C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h}i /u  
      { Pfu2=2Ra  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }x`W+r  
    } K?,eIZ{.S  
} ; \@vR*E  
")"VQ|$y  
V03U"eI="  
同样还可以申明一个binary_op ttuQ ,SD  
*g]q~\b/;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z;@;jQ7  
class binary_op : public Rettype  pI|Lt  
  { uuHR!  
    Left l; X90VJb]  
Right r; -z./6dQ  
public : o {Sc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \:]Clvc  
VG^*?62  
template < typename T > q3adhY9|)0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?Ko)AP  
      { j<>E Fd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #ok1qT9_  
    } A&rk5y;  
O7 %<(  
    template < typename T1, typename T2 > &duWV6Acw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XYhN;U}Z  
      { )4>M<BO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); W'u6F-$2  
    } mk8xNpk B  
} ; I?LJXo\O  
sxIvL7jl  
j+"i$ln+s  
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 ^EWkJW,Yc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :#1{c^i%3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z$$ E7i  
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。 >Lx,<sE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q  9lz  
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。。。 KSnU;B6w>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J^8(h R  
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) :0x,%V74_!  
下面是修改过的unary_op e3,TY.,Ay  
'=K [3%U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > A!\ouKyayS  
class unary_op Ppi/`X  
  { 1Y4=D  
Left l; qPGpN0M`  
  t+7h(?8L  
public : :kz*.1  
_^;+_6&[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} QPB@qx#@  
5[}3j1  
template < typename T > Osncl5PD)  
  struct result_1 s S(t }$  
  { &NZl_7P L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H6%QM}t  
} ; b9Jah  
]Ir{9EE v  
template < typename T1, typename T2 > ZDuP|" ^  
  struct result_2 (T:OZmEO.  
  { jA_w OR7$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !D6   
} ; / RU'~(  
qpzzk9ba[  
template < typename T1, typename T2 > u UXj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3fPd|F.kF  
  { r8>(ayJ,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Xmr|k:z  
} G<n(\85X  
,PC'xrEo  
template < typename T > XCr\Y`,Z@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gv)F`uRWA  
  { 4Gz5Ju  
  return OpClass::execute(lt(t)); \ldjWc<S  
} &N4Jpa}w/%  
zY_xJ"/9  
} ; "c5C0 pK0  
bW03m_<M<1  
ZS&>%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 ETU.v*HT]  
好啦,现在才真正完美了。 *FhD%><  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0kC}qru'  
`q =e<$  
template < typename Right > {6H%4n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const GP=i6I6C  
  { |m{Q_zAB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8 Z|c!QIU  
} 4#hDt^N~  
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。 _ nFsC  
\i1>/`F  
lS1-e0,h1  
$7M/rF;N5X  
~DY5`jV  
十. bind d'j8P  
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。 @;>i3?  
先来分析一下一段例子 *;^!FBT  
HqM>K*XKU  
MtE18m "z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9gjI;*(z1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _<Hx1l~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R}~p1=D  
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。 9J>b6   
我们来写个简单的。 (EZ34,k'S  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?naPti1GX  
对于函数对象类的版本: ]LGp3)T-  
lIR0jgP@z  
template < typename Func > Hgu:*iYA  
struct functor_trait H<tk/\C  
  { <eWGvIEP[  
typedef typename Func::result_type result_type; $xx5+A%,  
} ; 38Rod]\E  
对于无参数函数的版本: |GmV1hN  
#bRr|`  
template < typename Ret > ;VQFz&Q$u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > JiFy.Pf  
  { CR*9-Y93  
typedef Ret result_type; t:A,pT3  
} ; 00DWXGt20o  
对于单参数函数的版本: $#Mew:J  
"v.]s;g  
template < typename Ret, typename V1 > P<+y%g(({  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @3D8TPH  
  { e[`E-br^  
typedef Ret result_type; &uLxA w  
} ; iC U [X&  
对于双参数函数的版本: wLa^pI4p ^  
bXN-q!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >;E[XG^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c k~gB  
  { i?7%z`  
typedef Ret result_type; {HgW9N(  
} ; re.%$D@  
等等。。。 s3G\L<~mB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @ mzf(Aq  
.3;bUJ1  
template < typename Func > @G/':N   
struct func_return $}[Tj0+:  
  { P1P P#>E-2  
template < typename T > OL+!,Y  
  struct result_1 6~g:"}  
  { 7ko7)"N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *%0f^~!G<p  
} ; A<6V$e$:2  
WIwbf|\  
template < typename T1, typename T2 > ;bt@wgY  
  struct result_2 ~;ink   
  { Ru%: z>Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +mBJvrI  
} ; JOj\#!\>k0  
} ; X,- ' v[z  
Z&mV1dxR  
NJYx.TL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q:LyD!at  
~ "l a2  
template < typename Func, typename aPicker > vP G!S{4  
class binder_1 b0a'Y"oef4  
  { rT`D@ I  
Func fn; {Y5h*BD>  
aPicker pk; my#qmI  
public : Isq3YY  
9Ao0$|@b  
template < typename T > {GF>HHQb  
  struct result_1 ^qpa[6D6x  
  { 5H6GZ:hp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; l3aG#4jj  
} ; [7Nn%eZC  
W7N Hr5RC  
template < typename T1, typename T2 > 7YRDQjg  
  struct result_2 =q|fe%#  
  { uTJi }4cw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D#%J||  
} ; QN(f8t(  
6'C!Au  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ";~}"Yz?[  
]\nG1+ta  
template < typename T > K{VF_S:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  =erA.u  
  { }nE#0n  
  return fn(pk(t)); )Jx!VJ^Y  
} @ ADY?  
template < typename T1, typename T2 > l,/q# )5[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $8&HpX#h$  
  { ,8uu,,c  
  return fn(pk(t1, t2)); <.3@-z>w2,  
} /x_C  
} ; a73b/_zZ=  
| -Di/.  
w8%yX$<  
一目了然不是么? SX}GKu  
最后实现bind 1elx~5v1.=  
y_"GMw  
)EO/P+&  
template < typename Func, typename aPicker > 9\)NFZ3Mz  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8O{]ML  
  { :0T]p"y4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?HIc=  
} *DkA$Eu3u  
,WOF)   
2个以上参数的bind可以同理实现。 9[N' HpQ3  
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。 nVG\*#*]|  
NQfIY`lt'  
十一. phoenix ?l,i(I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jTw s0=F*  
wri[#D {  
for_each(v.begin(), v.end(), zJ9ZqC]  
( sSG]I%oB3  
do_ :yT~.AK}>1  
[ gb(\c:yg1R  
  cout << _1 <<   " , " v03~=(  
] F__>`Do l  
.while_( -- _1), pq5)Ug  
cout << var( " \n " ) e;3$7$n Pv  
) Lu:!vTRmw  
); |0f\>X I  
qw87B!D  
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: O8u"Y0$*w  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2|}p&~G(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8Z3+S)6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y8+?:=N.  
KvilGh10  
8gC(N3/E"  
template < typename Cond, typename Actor > MPzqw)_-v  
class do_while 3UC8iq*  
  { W \f7fVU  
Cond cd; d+T]EpQJ*  
Actor act; n]Dq  
public : L&3=5Bf9  
template < typename T > Tjs-+$P+  
  struct result_1 bT{P1nUu  
  { !W$Br\<  
  typedef int result_type; 62(WZX%b  
} ; |P?8<8p  
[RpFC4W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} p'w[5'  
[F/xU  
template < typename T > 9:~,TH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $E7yJ|p{  
  { N_0&3PUSM  
  do [q.W!l4E  
    { qE,%$0g  
  act(t); O1#rCFC|y  
  } hChM hc  
  while (cd(t)); ; wHuL\  
  return   0 ; [ z$J  
} La9@h"  
} ; 3al5Vu2:  
j|aT`UH03  
}4 $EN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -nk%He  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 tb=L+WAIw  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 D[-Ct  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 +H<%)Lk J  
下面就是产生这个functor的类: T!a8c<'V  
+^69>L2V  
JAiV7v4&R  
template < typename Actor > :m$%D]WY  
class do_while_actor ^d=Z/d[  
  { {Zseu$c  
Actor act; ,}2j Fb9z4  
public :  %ANPv=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} moo>~F _^  
+?@qu x!  
template < typename Cond > d?{2A84S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >y8Z{ALQ5  
} ; gRqz8UI  
!<X_XA  
7U7 i2 4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;C<A }  
最后,是那个do_ !Yf0y;e|:  
)gLasR.1  
Bx)&MYY}[[  
class do_while_invoker j%h Y0   
  { /Rz,2jfRx'  
public : )5v .9N 6v  
template < typename Actor > Fo=6A[J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?n+\T'f!  
  { Uwk|M?94  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;v'Y' !-J  
} <coCu0  
} do_; el%Qxak`"  
`QF|> N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qQ'@yTVN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5b'S~Qj#r$  
最后来说说怎么处理break和continue c%!wKoD  
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。 u2Obb`p S  
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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