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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Iz#h:O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S/ Y1NH  
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, 5[|MO.CB$  
8L?35[]e  
;ml;{<jI  
)up!W4h6o  
  class filler Z=Oo%lM6B  
  { 2EOt.4cP  
public : 4V7{5:oa  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \DE`tkV8  
} ; m3k}Q3&6Z  
\7}X^]UVx  
bqMoO7&c  
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: TWC^M{e  
^zv28Wq>  
TCSm#?[B  
a"{tqNc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $ #C$V>  
) tGC&l+?/  
o(. PxcD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JeJc(e  
7K`A2  
L44-: 3  
1_7}B4  
二. 战前分析 <8Qa"<4f;  
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。 _AQ :<0/#  
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 0j1I  
FxC@KZG  
qPpC)6-Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j0k"iv  
  /* --------------------------------------------- */ >Z?3dM~[  
vector < int *> vp( 10 ); AO9F.A<T5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X.,1SYG[  
/* --------------------------------------------- */ L!-@dz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4b8!LzKS  
/* --------------------------------------------- */ ,2)LH 'Xx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EM*YN=So  
  /* --------------------------------------------- */ Ftm%@S?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); YXJjqH3  
/* --------------------------------------------- */ ' hL\xf{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); p3*}!ez4  
gJ>?<F;  
O1@xF9<  
X+{4,?04+  
看了之后,我们可以思考一些问题: cT8jG ,+"}  
1._1, _2是什么? =F ZvtcCa  
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。 N`/6 By  
2._1 = 1是在做什么? W:P4XwR{  
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。 Cl]E rg  
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。 ~?dPF;.6_  
aU2O5z&  
{vAq08  
三. 动工 EpeTfD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "j9,3yJT  
JLRw`V,o7  
NrTQ}_3)  
:?{ **&=  
template < typename T > VuFH >8n  
class assignment e.i5j^5u  
  { UR?[ba_h   
T value; iwL\Ha  
public : 8@qYzSx[  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8J%^gy>m]  
template < typename T2 > ;t@zH+*}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } . #;ZM[v  
} ; 0vUX^<  
&?*M+q34  
AFl]w'=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 iy8U rgG;l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ekfD+X  
u9e A"\s  
cp2e,%o  
zHr1FxD  
  class holder 6d,jR[JP  
  { bxO8q57  
public : Tm@mk  
template < typename T > y&A*/J4P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0,nDyTS^  
  { ]xA;*b;| h  
  return assignment < T > (t); uU6+cDp  
} 7[:9vY  
} ; c0u!V+V%  
f>5{SoM  
qr(SAIX"  
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: <O>r e3s  
Se* GR"Z+  
  static holder _1; sW#6B+5_k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W=o90TwbN  
}V?SedsY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6.2_UN^<  
而不用手动写一个函数对象。 d)(61  
:Cw|BX@??U  
I* \o  
'6fMF#X4F  
四. 问题分析 Q,Hw@w<1  
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。 {Os$Uui37\  
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。 h{yqNl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 goeWZO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z![RC59 S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BM1uZJ0  
Ta%{Wa\U9z  
五. 问题1:一致性 uE-~7Q(@  
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?| J-A CV(z=q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Tl%#N"  
'i{kuTv  
struct holder _UYt  
  { "MKgU[t  
  // "o`N6@[w^  
  template < typename T > @X"p"3V  
T &   operator ()( const T & r) const a84^"GH7  
  { l[l('-f  
  return (T & )r; SPe Se/  
} S-npJh 6  
} ; sE-E\+  
[(5;jUmF@  
这样的话assignment也必须相应改动: ~9p*zC3M  
Ytc  
template < typename Left, typename Right > %:N6#;l M  
class assignment vN-#Ej. u  
  { iQZgs@  
Left l; Lcf =)GL  
Right r; Xp{+){Iu  
public : ,Zb]3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0ho+Y@8  
template < typename T2 > +%=Ao6/#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  "C B*  
} ; @/ wJW``;  
( N~[sf?&  
同时,holder的operator=也需要改动: +y>D3I  
|%g^6RN  
template < typename T > Ti!j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const QSW62]=vV  
  { pV(b>O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C+cSy'VIK!  
} DHW;*A-  
DT8|2"H  
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。 KO<Yc`Fs  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H ZIJKk(  
3lqR(Hh3  
return l(rhs) = r; Fa,a)JY>  
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。 9Y- Sqk+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mrX3/e  
bg*4Z?[dd  
template < typename Tp > G?{BVWtl}  
class constant_t @3K)VjY7  
  { 5u MP31  
  const Tp t; (!&cfabL  
public : _y#t[|}w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} h-=3 b  
template < typename T > =da_zy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const WQ<J<$$uu  
  { { ,/mQ3  
  return t; !iWPldn&]  
} iJk`{P_  
} ; t(-noy)  
GN /]^{D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YBN@{P$  
下面就可以修改holder的operator=了   _p\  
FRQ0tIp  
template < typename T > G,e>dp_cPu  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const EkgS*q_  
  { lplEQ]J|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WLQm|C,  
} r ioNP(  
.dt7b4.kd  
同时也要修改assignment的operator() 7JD jJQy  
[nJ),9$z_  
template < typename T2 > z/)HJo2#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (GJ)FWen0"  
现在代码看起来就很一致了。 fD  
YQvN;W  
六. 问题2:链式操作 $*V:; -H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <->Nex  
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。 ~&4Hc%*IB  
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。 qYBoo]}a  
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。 l Ot3^`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %g{m12  
o"->RC  
template < typename T > 6e(|t2^  
struct result_1 1hw1AJ}(F  
  { aB;syl{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Q>] iRx>MZ  
} ; \Y_2Z /  
WLd{+y5#  
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:  /L'r L  
dFFJw[$8w  
template < typename T > t&T0E.kh*X  
struct   ref $NC1>83  
  { ~^cx a%  
typedef T & reference; , \ |S BS  
} ; s]Nh9h  
template < typename T > 4d#w}  
struct   ref < T &> NJ^`vWi  
  { 9E4H`[EQ  
typedef T & reference; ` =g9Rg/<  
} ; 3zo]*6p0  
Gkv<)}G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n#[-1 (P  
sy=M#WGS  
template < typename T > 2F[smUL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const uo;aC$US  
  { :'9%~q.D4  
  return l(t) = r(t); HpSmB[WF  
} ~CgKU8  
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。 {L5!_] 6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 y.AVH`_u  
N=^{FZ  
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 r63_|~JVB<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 55MrsiW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [`nY /g:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ")'o5V  
最后的布局是: YhYcqE8  
                Add  17AJT  
              /   \ Dj}n!M`2I  
            Divide   5 .[%em9u  
            /   \ +b"RZ:tKp  
          _1     3 bwR_ uF  
似乎一切都解决了?不。 Q?-HU,RBO  
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。 +ntrp='7O7  
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。 P9= L?t.  
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: 7p%W)=v  
k nrR%e;  
template < typename Right > 6FNs4|(d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ++d(}^C;  
Right & rt) const dznHR6x  
  { -Zx hh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?K%&N99c!  
} /fC@T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  =+9.X8SP  
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。 ]#=43  
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。 H=Rqr  
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。 PPSf8-MLW  
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。 9v>BP`Mg  
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? @ c,KK~{  
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: Bf33%I~  
'2mR;APz  
template < class Action > WBD e`  
class picker : public Action Rp$t;=SMD  
  { MF:]J  
public : VN`T:!&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =!u9]3)  
  // all the operator overloaded Rj 2N+59rg  
} ; 4lhoA  
[ lZo'o  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 d MQ]=  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: B7r={P!0  
5[l9`Cn&A  
template < typename Right > 5ws|4V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4+%;eY.A  
  { 8}9|hT;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #-$\f(+<  
} S-V)!6\cK  
3Z=OUhn9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [SGt ~bRJ  
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。 Ylbh_ d~BU  
RU&,z3LEb  
template < typename T >   struct picker_maker Gh}k9-L  
  { ?&$??r^i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V?AHj<  
} ; >^}nk04  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WM$)T6M  
  { ,FR FH8p  
typedef picker < T > result; l9"4"+?j<  
} ; "8MG[$Y  
^2Sa_.  
下面总的结构就有了: qj *IKS  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 .BN~9w  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 N!Dc\d=8q]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 BzBij^h  
至此链式操作完美实现。 %\6ns  
P'f0KZL;  
~XAtt\WS  
七. 问题3 F7$x5h@  
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。 cpz'upVOZ  
:Awnj!KNCc  
template < typename T1, typename T2 > }YUUCq&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5sJi- ^  
  { '}\{4Qst  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sute%6yM  
} O%?TxzX;  
+E8 \g  
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: G8xM]'y  
;%"YA  
template < typename T1, typename T2 > i!8 o(!I  
struct result_2 *zoAD|0N  
  { iC-WQkQY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U 7mA~t2E  
} ; mNkS!(L6  
L B`=+FD  
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? ]jo^P5\h>  
这个差事就留给了holder自己。 bg.f';C  
    XE8~R5  
L~e\uP  
template < int Order > 2q}M1-^  
class holder; _4qP0LCa  
template <> |lH~nU.*  
class holder < 1 > ;0*T7l  
  { 9y=$ |"<(  
public : K07SbL7g!p  
template < typename T > _nw=^zS  
  struct result_1 {SH +lX0]{  
  { Z9-HQ5>  
  typedef T & result; Abr:UEG  
} ; GE4d=;5  
template < typename T1, typename T2 > -$Bom  
  struct result_2 tBEZ4 W>67  
  { A:Y]<jt  
  typedef T1 & result; \+OP!`  
} ; \m @8$MK  
template < typename T > O8BxXa@5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :x e/7-  
  { $47cKit|k:  
  return (T & )r; \(UEjlo  
} fdr.'aMf%  
template < typename T1, typename T2 > #PYTFB%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BNU]NcA#*,  
  { 'Y23U7 n0B  
  return (T1 & )r1; hpJ[VKe  
} HfN-WYiR  
} ; 9/Q_Jv-Q  
Bkg/A;H  
template <> U" eP>HHp  
class holder < 2 > (QQ/I;  
  { @l3L_;6a  
public : 4>]^1J7Wz  
template < typename T > lhZWL}l  
  struct result_1 1B~H*=t4h  
  { [ bv>(a_,  
  typedef T & result; |a@$KF$  
} ; (Bs0 /C  
template < typename T1, typename T2 > W]|;ZzZ=m  
  struct result_2 77/&M^0  
  { ) *:<3g!  
  typedef T2 & result; a&YD4DQ05  
} ; xR5jy|2JJ  
template < typename T > $-""=O|"   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~7PPB|XY  
  { w-Zb($_  
  return (T & )r; /7Z0|Zw]  
} #5HJW[9  
template < typename T1, typename T2 > 5A]IiX4Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?8wFT!J  
  { z,XM|-"#<K  
  return (T2 & )r2; 1G/bqIMg63  
} Ve>*KHDSt  
} ; S3nA}1R  
=L~,HS(l,  
@]lKQZ^2&  
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> >。 .E:QZH'M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?! dp0<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @Tmqw(n{  
` c~:3^?9d  
return l(i, j) = r(i, j); *LJN2;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) BBw]>*  
'qBg^c  
  return ( int & )i; :HhLc'1Jw  
  return ( int & )j; oD_'8G}  
最后执行i = j; ,X6.p  
可见,参数被正确的选择了。 DmAMr=p  
_$/(l4\T[  
k^I4z^O=-;  
Q1V4bmM  
=g' 7 xA  
八. 中期总结 @ =x=dL(  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: N(mhgC<O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3$+|nP:U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?b, eZ+t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '/ 3..3k  
#9z\Wblr  
V ea>T^  
h$|K vS  
0+IJ, ;Wx  
~]?Q'ER  
九. 简化 @TC_XU)&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 SiHZco I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 C$ cX{hV  
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: kV"';a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 dUeM+(s1  
  +-*/&|^等 q.i@Lvu#  
2. 返回引用。 7~TE=t  
  =,各种复合赋值等 esmQ\QQ^1  
3. 返回固定类型。 1g{`1[.QO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0rY<CV;fZ  
4. 原样返回。 9ZUG~d7_  
  operator, q{Hk27kt  
5. 返回解引用的类型。 uc~PKU?tO  
  operator*(单目) D8slSX`6j  
6. 返回地址。 O-:#Q(H!  
  operator&(单目) yJ8WYQQMG  
7. 下表访问返回类型。 nab:y(]$/  
  operator[] jy{T=Nb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x, a[ p\1  
  operator<<和operator>> 95^w" [}4Q  
h";G vjy  
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。 ("o <D{A  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Jis{k$4  
YMLo~j4J  
template < typename Left > 1eI >Yy>}  
struct value_return *\m 53mb  
  { AS`0.RC-  
template < typename T > Hk8:7"4Q  
  struct result_1 F6Zl#eL  
  { KbVV[ *  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7qA);N  
} ; K97lP~Hu  
z.oDH<1  
template < typename T1, typename T2 > ?qYw9XQYL  
  struct result_2 Z'<=06  
  { Wcn3\v6_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h J#U;GL  
} ; j(6:   
} ; sIdo(`8$  
l*("[?>I  
N:[m,U9a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3Gf^IV-  
A_T-]YQ  
下面我们来剥离functor中的operator() zMt"ST.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: b_cnVlN[  
J7t5 B}}  
return l(t) op r(t) #*#4vMk<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +[`N|x<  
return op l(t) )mxY]W+  
return op l(t1, t2) neJNMdv@T  
return l(t) op g}|a-  
return l(t1, t2) op fGb(=l  
return l(t)[r(t)] IV_u f  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -N^}1^gA  
Q bfm*JP~  
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: P1 =bbMk  
单目: return f(l(t), r(t)); 6tI7vLmG  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6 +^V  
双目: return f(l(t)); *RUB`tEL  
return f(l(t1, t2)); ?2OT:/I,  
下面就是f的实现,以operator/为例 ##BMh!  
1gts=g.  
struct meta_divide qqQnL[`)C  
  { FyJI@PZdI-  
template < typename T1, typename T2 > #>O,w0<qM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) UP 1Y3  
  { _)p@;vGV  
  return t1 / t2; n99:2r_  
} yEtI5Qk  
} ; r ^_8y8&l  
$$<9tqA  
这个工作可以让宏来做: SG |!wH^  
t*zve,?}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  BqP:]  
template < typename T1, typename T2 > \ Hx2UDHF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; KMhoG.$Ra  
以后可以直接用 aoz+g,1 //  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~YO')  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 rI o`n2  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) \% !]qv  
u9"b,].b  
mLPQ5`_  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 0aSN 8  
(' /S~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > djqSW9  
class unary_op : public Rettype c%>t(ce`Tl  
  { h eZJ(mR  
    Left l; KCq qwGM  
public : Lg|j0-"N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `x~k}  
N'Ywn}!js  
template < typename T > F0o7XUt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MG[?C2KA/  
      { z 4Qz9#*"^  
      return FuncType::execute(l(t)); 99G/(Z}  
    } Df||#u=n  
m/=,O_  
    template < typename T1, typename T2 > 8<0H(lj7_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E,shTh%&~  
      { K:z|1V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x^8xz5:O  
    } I?J$";A  
} ; #p&iH9c_  
91E!4t}I  
e%`gD*8  
同样还可以申明一个binary_op ruS/Yh  
})T}e7>T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]2QZ47  
class binary_op : public Rettype o B_c6]K  
  { Se*ZQtwE  
    Left l; i pjl[  
Right r; LT!.M m  
public : kGc;j8>."  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K_Y0;!W  
H&[CSc  
template < typename T > '|':W6m,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YTL [z:k}  
      { I"#jSazk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [X#bDO<t  
    } {G&K_~Vj  
YUfuS3sX}  
    template < typename T1, typename T2 > ,(N&%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 37?%xQ!  
      { ?T7`E q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Lx8 ^V7 X  
    } L:%ek3SOz  
} ; PQWo<Uet  
Ik>sd@X*|  
SLSJn))@!  
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 rs~RKTv-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,aV89"}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .ZxSJ"Rk  
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。 D}HW7Hnu^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d~g  
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。。。 [Rs5hO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 j8M}*1  
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) $ Etf'.  
下面是修改过的unary_op ([_ls8  
@,CCwiF'q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z?oFee!4  
class unary_op 4FQU$f  
  { Q5;K m1(  
Left l; r9%4q4D?>9  
  *^=`HE89S  
public : llhJ,wD  
(nbqL+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6NZ3(   
W |G(x8  
template < typename T > .oO_x>  
  struct result_1 kFHqQs aG  
  { /e|`mu%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1FjA   
} ; ]r$S{<  
Nj %!N  
template < typename T1, typename T2 > w)&]k#r  
  struct result_2 i:&Y{iPQp  
  { ZUQ1\Iw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~ I]kY%  
} ; M< *5Y43  
U.crRrN  
template < typename T1, typename T2 > 1zGEf&rv:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (toGU  
  { 8{6KWqG\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *P$5k1  
} K~+y<z E  
-/~^S]  
template < typename T > 3_J9SwtN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |5V#&e\ES  
  { +"?K00*(  
  return OpClass::execute(lt(t)); jsf=S{^2  
} O#H`/z  
YCeE?S1gk3  
} ; A*n'"+_  
TiCp2Rsz  
gA2Il8K  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug hDl& KE  
好啦,现在才真正完美了。 NjdAfgA  
现在在picker里面就可以这么添加了: -J:](p  
@H@&B`Kd  
template < typename Right > ?fnJ`^|-r  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k>K23(X  
  { b^y#.V.|k  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HOsq _)K  
} lc>nU hj.  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 67}y/C]<  
AQbbIngo  
[ \V]tpl!  
.J%}ROm  
b&*^\hY9b  
十. bind NqkRR$O  
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。 ?qHW"0Tjn  
先来分析一下一段例子 gD _tBv  
:&2RV_$>=  
.o:Pe2C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} QP7EPaW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s8WA@)L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rP2^D[uM.  
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。 MGX,JW>L  
我们来写个简单的。 (+@3Dr5o0}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Vhz?9i6|g^  
对于函数对象类的版本: *B)>5r  
}f^K}*sK$5  
template < typename Func > ;T"}dJel#  
struct functor_trait 6IPhy.8  
  { za<Ja=f9X  
typedef typename Func::result_type result_type; pk}*0Y-  
} ; T d4/3k  
对于无参数函数的版本: KVtnz  
|; $fy-  
template < typename Ret > ^-4mZXAy1|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > AcrbR&cvG  
  { Mq[;:  
typedef Ret result_type; 6[aCjW  
} ; ?j ?{} Z  
对于单参数函数的版本: %a8'6^k  
, j'=sDl  
template < typename Ret, typename V1 > b\U Q6 V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fR5 NiH  
  { ?5$\8gZ  
typedef Ret result_type; @K4} cP  
} ; J0d +q!  
对于双参数函数的版本: ,BW ^j.7  
7xwS  .|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _<pG}fmR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |ng[s6uf  
  { 9C|T/+R  
typedef Ret result_type; 9 ?MOeOV8  
} ; WB6g i2  
等等。。。 gSZ NsiH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >kz5azV0  
V/"0'H\"1  
template < typename Func > /B|#GJ\\3  
struct func_return #c+N}eX{  
  { QMy;?,  
template < typename T >  YDi_Gl$  
  struct result_1 v^[tK2&v  
  { .{5)$w>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g}ciG!0  
} ; xfkG&&  
: 60PO  
template < typename T1, typename T2 > xb8fV*RO8A  
  struct result_2 }YU#} Ip@  
  { X2dTV}~i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u-OwL1S+  
} ; "!p#8jR^  
} ; {'"A hiR/  
KOhy)h+ h  
fa\<![8LAU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o$d; Y2K  
P%' bSx1  
template < typename Func, typename aPicker > "!E(= W?  
class binder_1 n_$lRX5  
  { 9VV  
Func fn; MukPY2[Am  
aPicker pk; Z>o;Yf[  
public : |WXu;uf$.u  
>9+@oGe(E  
template < typename T > ~K:#a$!%,  
  struct result_1 b[GZ sXD-  
  { &oTSff>p}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [%P_ Y/  
} ; MA(\ r  
F =iz\O!6  
template < typename T1, typename T2 > S.t+HwVodO  
  struct result_2 %3fHitCikc  
  { n@T4z.*~lA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m`nv4i#o  
} ; u\Fq\_  
_m3PAD4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} OjJlGElw  
(mt,:hX  
template < typename T > [g=yuVXNZZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K JPB-  
  { Ln[R}qD  
  return fn(pk(t)); pA(@gisg  
} *Z|!%C  
template < typename T1, typename T2 > #OJ^[Zi<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S$BwOx3QF  
  { 2~R"3c+^  
  return fn(pk(t1, t2)); Z(/jQ=ozQ  
} vB/MnEKR  
} ; ua`2 & ;T=  
ouVR[w>V  
kn+`2-0  
一目了然不是么? jl3RE|M\<  
最后实现bind wbd>By(T1  
{-Yp~HQF  
GG(rp]rgl  
template < typename Func, typename aPicker > HxU.kcf  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) sb4r\[?  
  { b=K    
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  $Jb+}mlT  
} W zy8  
NkNw9?:#4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Wf0ui1@  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 `@?l{  
ln9MVF'!&  
十一. phoenix (d4zNYK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^tc@bsUF  
{r[ *}Bv  
for_each(v.begin(), v.end(), [K&O]s<Y  
( [g&Q_+,j  
do_ 8* >6+"w  
[ yK"U:X  
  cout << _1 <<   " , " T=;'"S  
]  <gf:QX!  
.while_( -- _1), ?v8RY,Q30  
cout << var( " \n " ) \&@Tq-o  
) #^!oP$>1  
); RX?Nv4-  
Zp- Av8  
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: 9e=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 $qg5m,1?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d /Zt}{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: lNqXx{!k  
S3)JEZi  
5T8X2fS:  
template < typename Cond, typename Actor > 1tQZyHc42;  
class do_while #3kR}Amow  
  { 2}~1poyi>  
Cond cd; CM9+h;Zm  
Actor act; &>L\unS  
public : L G{N  
template < typename T > 7lR(6ka&/  
  struct result_1 [gIStKe  
  { t8]u#bx"?  
  typedef int result_type; oo- ^BG  
} ; +;FF0_   
"Q2[A]4E  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6$fC R  
cl:*Q{(Cjk  
template < typename T > .? !{.D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  gT O%  
  { C(e!cOG  
  do P*I\FV  
    { ^row=5]E  
  act(t); 6st(s@>  
  } hLx*$Z>  
  while (cd(t)); 2r PKZ|  
  return   0 ; <(3Uu()   
} OEdp:dW|  
} ; LEyn1d  
0 I;>du  
"9kEqz4a  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c?jjY4u  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 VR*5}Qp  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 7dV^35 KP  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 asPD>jc  
下面就是产生这个functor的类: Lm-}W "7  
\ E[0KvN;O  
PCt&66F   
template < typename Actor > 8Q#&=]W$  
class do_while_actor sDJ5'ul  
  { Br \/7F  
Actor act; V&h ,v%$  
public : eA{,=, v)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6K?+adKlc  
&/=xtO/Z{  
template < typename Cond > zx#d _SVi  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; //H+S q66  
} ; _or$^.='  
-?LSw  
_I5p 7X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ' nf"u  
最后,是那个do_ >a_K:O|AJ  
1;ZEuO  
?em)om  
class do_while_invoker nez5z:7F  
  { g.F{yX]  
public : F^A1'J  
template < typename Actor > $Cc4Sggq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ; h/Y9uYn  
  { _IT,>#ba  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2R<1  ^  
} 6D0uLh  
} do_; ',juZ[]_ {  
g&_0)(a\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Sq(=Bn6E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~5p `Kg*  
最后来说说怎么处理break和continue [}P|OCW  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 EMs$~CL4  
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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