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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda JY6 Q p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J(6oL   
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, 4rrSb*  
AFAAuFE"  
` Jdb;  
ooQQ-?"m  
  class filler :>=\.\  
  { ^`G}gWBx}w  
public : AnT3M.>ek  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8]LD]h)B"  
} ;  f& CBU  
r-<F5<H+K@  
4]E3c AJ  
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: %V nbmoO  
rOVVL%@QqJ  
Gh}*q|Lz  
$ , u+4h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /gG"v5]  
)vSRHE  
8e(\%bX  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?F3h)(}  
q*9!,!e  
b1( $R[  
5^x1cUB]  
二. 战前分析 8Q'0h m?  
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。 pJtex^{!:  
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 P ! _rEV  
r! MWbFw|X  
% S os  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1|jt"Hz  
  /* --------------------------------------------- */ \:UIc*S  
vector < int *> vp( 10 );  .P"D  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); B]l)++~  
/* --------------------------------------------- */ uu>Pkfo  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2_Z ? #Y  
/* --------------------------------------------- */ RtM8yar+sn  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #e$5d>j(  
  /* --------------------------------------------- */ VB*oGG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 736Jq^T  
/* --------------------------------------------- */ z.;ez}6%V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V6,H}k   
pW J Fz-  
/PSd9N*=y  
TtTj28 k7  
看了之后,我们可以思考一些问题: @/ohg0  
1._1, _2是什么? XLrwxj0  
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。 i=oU;7~zK  
2._1 = 1是在做什么? #;2n;.a  
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。 M# %a(Y3K)  
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。 HK0! P*  
IvtJ0  
EZ`te0[  
三. 动工 %2{ %Obp'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t^G"f;Ra+  
j~jV'f.:H  
(Fhs"  
gL *>[@RO  
template < typename T > GkTiDm?  
class assignment p o2!  
  { Vg>dI&O  
T value; ?!d&E ?9\  
public : '6cWS'9"  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8"8t-E#?  
template < typename T2 > 3 09hn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L>aLqQ3  
} ; %u5L!W&  
AicBSqUke  
_M`--.{\O[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2q=AEv/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qzKdQ&vO  
c|B.n]Z  
UU;(rS/  
WrxP  
  class holder v4`"1Ss,K  
  { Ybs\ES'?A  
public : 4~Vx3gEV:  
template < typename T > 6z#acE1)M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >>t@}F)  
  { t(NI-UXBp  
  return assignment < T > (t); !sQY&*  
} +eK"-u~K  
} ; d iL +:H  
5HkKurab  
(_mnB W  
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: Dwr)0nk  
%et } A93  
  static holder _1; (|:M&Cna]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -:Da&V  
!;Yg/'vD-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r ~jm`y  
而不用手动写一个函数对象。 &:9c AIe]H  
O`x;,6Vr  
dMf:h"7  
:dl]h&C^  
四. 问题分析 jnKWZ/R  
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。 n'wU;!W9  
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。 QdH\LL^8R4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 TN!j13,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @5=oeOg36  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [842&5Pd?  
5nv#+ap1 "  
五. 问题1:一致性 E4`N-3  
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?| ]qethaNy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >kj`7GA  
u)X=Qm)  
struct holder 5{|7$VqPF  
  { <k eVrCR  
  // YSr9VpqWV  
  template < typename T > 2iY3Lsna  
T &   operator ()( const T & r) const 8'r2D+Vwm  
  { NPhhD&W_  
  return (T & )r; s:>Va GC  
} q+H%)kF  
} ; Y}t \4 di  
QwNly4  
这样的话assignment也必须相应改动: BWeA@v  
/f:dv?!km  
template < typename Left, typename Right > c(3~0Yr  
class assignment ^W`<gR  
  { _GXk0Ia3`  
Left l; s>B5l2Q4  
Right r; 04LI]'  
public : %q/62f7?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 35Ij ..z0  
template < typename T2 > WK ts[Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6LOnU~l,  
} ; @oNH@a j%  
_7Rr=_1}  
同时,holder的operator=也需要改动: :By?O"LQ  
i2@VB6]?  
template < typename T > nGpXI\K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gy,ht3  
  { WQ~;;.v#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5QW=&zI`=  
} n G,A@/N  
X}=n:Ql'YY  
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。 J ][T"K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WzPTFw[  
sNj)ZWgd>  
return l(rhs) = r; _K`wG}YIE  
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。 >sfRI]OG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I!^;8Pg  
Lrta/SU*  
template < typename Tp > ,p4&g)o  
class constant_t WB?jRYp  
  { I(]}XZq  
  const Tp t; Ov};e  
public : 'z0:Ccbj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~8~aJ^[  
template < typename T > M2HomO/X)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {J{+FFsr(  
  { ~?D4[D|sB  
  return t;  W,4QzcQR  
} #Vl 0.l3  
} ; ]Uw<$!$-]s  
sc|_Q/`\.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {!.(7wV\  
下面就可以修改holder的operator=了 {HL3<2=o  
ks3`3q 7  
template < typename T > TkE 8D n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Fgkajig  
  { , `wXg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G'rxXJq  
} c|lu&}BS  
yW+yg{Gg:  
同时也要修改assignment的operator() O?NeSx 1  
3Vsc 9B"w  
template < typename T2 > }XZ'v_Ti  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } stG~AC  
现在代码看起来就很一致了。 aiQ>xen5C5  
Tu@8}C  
六. 问题2:链式操作 3b*cU}go  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 XOxr?NPQ^  
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。 `Y BC  
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。 ~u)}ScTp  
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。 /+8JCp   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~1cnE:x;V  
`D>S;[~S7  
template < typename T > `k OD[*  
struct result_1 Yb:\a/ y  
  { Q<z_/ j9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %dJX-sm@  
} ; L>MLi3{  
qgE 73.!`6  
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: x HoKo  
y@ ML/9X8q  
template < typename T > 0rh]]kj  
struct   ref pR `>b 3  
  { _=+V/=  
typedef T & reference; tDSJpW'd  
} ; =3|O %\  
template < typename T > #@^t;)|  
struct   ref < T &> Z&ZP"P4  
  { zEs>b(5u  
typedef T & reference; ~ }F{vm  
} ; 'I_Qb$  
M9EfU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8*8Zc/{  
6WV\}d:  
template < typename T > Uh7v@YMC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Sczc5FG  
  { ;epV<{e$q4  
  return l(t) = r(t); ${+ @gJ+S  
} 7.C;NT  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 i%ZW3MrY~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7G.#O}).b  
[E+$?a=  
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 +#GQ,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "5;;)\o ~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 h]og*(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GN-mrQo  
最后的布局是: v[#9+6P=  
                Add $wmvKQc{lx  
              /   \ >wb 'QzF:  
            Divide   5 .{ 44a$)  
            /   \ MxSM@3v(  
          _1     3 Atflf2K  
似乎一切都解决了?不。  $rz=6h  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 @7n/Q(  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。  -QOw8vm  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: QA2borfy  
M7+nW ; e%  
template < typename Right > :> D[n1v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Vnx,5E&  
Right & rt) const &07]LF$]  
  { D|rFu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6T+FH;h  
} -:30:oq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S|apw7C  
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。 6b%WHLUeT  
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。 'rMN=1:iu"  
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。 xqC+0{] y  
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。 Sp7ld7c  
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? B*4}GPQ  
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: Nc+,&R13m  
wNQ*t-K  
template < class Action > uHAT#\m:  
class picker : public Action c6nflk.l  
  { 2>86oP&  
public : )\6&12rj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]l'Y'z,}  
  // all the operator overloaded #ggf' QIHp  
} ; w=^`w:5X  
ZKQG: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。 9uRF nzJVx  
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: Kv.>Vf.T}_  
z;A>9vQ_J  
template < typename Right > slg ]#Dy  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OfctoPP _0  
  { }?z@rt^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  EI_  
} {e+-vl  
C8 vOE`U,J  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KN t t  
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。 H^.IY_I`U*  
$BFvF ,n  
template < typename T >   struct picker_maker <Q ?a=4  
  { E<C&Cjz:H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; IkrF/$r  
} ; 9lGOWRxR)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > AX= 1b,s  
  { *+uHQgn(  
typedef picker < T > result; cs1l~bl  
} ; W?eu!wL#p  
lu#LCG-.  
下面总的结构就有了: 94 e): jS  
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。 QHWBAGA  
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。 UTf9S>HS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3,]gEE3  
至此链式操作完美实现。 GrTulN?  
H}H7lO  
$&<uT  
七. 问题3 ,RgB$TcE  
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。 UK1_0tp]x  
++aL4:  
template < typename T1, typename T2 > T"&)&"W*U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WdZ:K,  
  { t=u  Qb=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %e`$p=m  
} rp6q?3=g  
M/q E2L[y  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: vjQb%/LWl  
u{FDdR9<  
template < typename T1, typename T2 > (`6T&>(4  
struct result_2 hUD7_arKF  
  { P%#*-zCCx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7lS#f1E  
} ; 0b/WpP  
u$D*tqxG  
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? "dROb}szn  
这个差事就留给了holder自己。 wtT}V=_  
    Dk+&X-]6x5  
s TOa  
template < int Order > uP<0WCN  
class holder; &AlJ "N|  
template <> "wlt> SU  
class holder < 1 > t=*@yQ nB  
  { n.sbr  
public : 2P]L9'N{Y  
template < typename T > qim 'dp:  
  struct result_1 .e'eE  
  { Qfky_5R\  
  typedef T & result; }U SC1J  
} ; .<z!3O&L  
template < typename T1, typename T2 > ,ZQZ}`x(  
  struct result_2 /'Pd`Nxl.  
  { _;4 [Q1  
  typedef T1 & result; _:+ KMR  
} ; U|HB=BP  
template < typename T > U`o^mtW.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xr7+$:>a  
  { h(qQsxIOhS  
  return (T & )r; ?=VOD#)  
} VdP`a(Yd;  
template < typename T1, typename T2 > {QbvR*gv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const peJKNX.!q  
  { t8+_/BXv  
  return (T1 & )r1; 0 a~HiIh  
} SxK:]Aw  
} ; k|BHnj  
BYY RoE[P  
template <> w_ {,<[#  
class holder < 2 > <xJ/y|{  
  { 4d_s%n?C  
public : Y%|@R3[Nk  
template < typename T > IScRsxFb  
  struct result_1 JlKM+UE :  
  { ]I/Vbs  
  typedef T & result; BZb]SoAL  
} ; Y~)T  
template < typename T1, typename T2 > \([WH!7  
  struct result_2 Z?J:$of*  
  { CC;! <km  
  typedef T2 & result; Qp2I[Ioz3  
} ; _MWM;f`b  
template < typename T > ^). )  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m,')&{Rd  
  { i)Lp7m z  
  return (T & )r; s cdtWA  
} *2}O-e  
template < typename T1, typename T2 > /D_+{dtE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !3oKmL5  
  { 'SLE;_TD  
  return (T2 & )r2; 7n)&FX K`  
} 7ou46v|m5  
} ; wFlvi=n/  
BIf^~jAER%  
_,6f#t  
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> >。 Sd IX-k.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qQ7w&9r.M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (#q<\`  
yB LUNIr  
return l(i, j) = r(i, j); ^*R(!P^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5&CDHc7Oj  
t ]c{c#N/  
  return ( int & )i; ]%RNA:(F'  
  return ( int & )j; JO@ Bf  
最后执行i = j; ~un%4]U  
可见,参数被正确的选择了。 ?p[O%_Xf  
92dF`sv  
,`td@Y  
r)1Z(tl  
'ul\Q `N3  
八. 中期总结 tPHS98y  
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: 7s'- +~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -%IcYzyA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YpdNX.P,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Gie@JX  
P\~{3U  
BOf1J1  
eukA[nO7G  
,:v&4x&=  
9x~-*8aw  
九. 简化 =G-N` 39  
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。 h. hjz?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Aq#/2t  
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: H5wb_yBQ+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j!#O G  
  +-*/&|^等 wpPn}[a  
2. 返回引用。 Kf7WcJ4b  
  =,各种复合赋值等 ro| vh\y  
3. 返回固定类型。 _; ]e@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Q]JX`HgPaU  
4. 原样返回。 #] KgUc5B  
  operator, |qjZ38;6  
5. 返回解引用的类型。 LhJa)jFQ  
  operator*(单目) Z/ bB h  
6. 返回地址。 T|'&K:[TJ  
  operator&(单目) L&w.j0fq  
7. 下表访问返回类型。 }HZ{(?  
  operator[] :.IN?X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sy<iKCM\  
  operator<<和operator>> mVH,HqsXa  
P{oAObP%  
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。 cqL(^R.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |'hLa  
:\}U9QfCw  
template < typename Left > z-u?s`k**  
struct value_return !s IwFv )  
  { E8[XG2ye  
template < typename T > 9Vh_[^bR  
  struct result_1 i2F(GH?p[  
  { LM,fwAX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9&jPp4qG  
} ; O*7i } \{  
eK_*q -  
template < typename T1, typename T2 > q.oLmX  
  struct result_2 M9"Sgb`g  
  { RV!<?[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v}`1)BUeF  
} ; }:#dV B+  
} ; {\We72!  
@ ^. *$E5  
t.=Oj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <aVfJd/fT  
W^R'@  
下面我们来剥离functor中的operator() !C`20,U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rWr/p^~  
J:};n@<  
return l(t) op r(t) zh?4K*>.k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) VD;j[~/Z  
return op l(t) 5faj;I{%JY  
return op l(t1, t2) >l2w::l%  
return l(t) op nEVbfNo0  
return l(t1, t2) op aL )Hv k:  
return l(t)[r(t)] WZ"W]Jyy{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TcZN %  
9.-47|-9C  
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: SsRVd^=;x  
单目: return f(l(t), r(t)); 41 'EA \V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !3x *k;0  
双目: return f(l(t)); 2FT-}w0;  
return f(l(t1, t2)); xMsGs  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?#ihJt,  
5mIXyg 0:  
struct meta_divide <ge}9pU)o^  
  { Y-~;E3(  
template < typename T1, typename T2 > `,m7xJZ?y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uN(b.5y  
  { 2fP~;\AP  
  return t1 / t2; *[ #*n n  
} O\JD,w  
} ; ^Fvr f`A'  
j!CU  
这个工作可以让宏来做: {g@A>  
oek #^:pF  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FK3Whe{KP{  
template < typename T1, typename T2 > \ w>vmF cp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z+Z%H#9e  
以后可以直接用 19w_tSg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DUo0w f#D^  
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 iP,v=pS6  
(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。。。) i :EO(`  
@Q3, bj  
|Z!@'YB  
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 uZ<%kV1B  
soxfk+ 9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gE1|lY$NL  
class unary_op : public Rettype Mb~~A5  
  { c+wuC,  
    Left l; ?4MSgu  
public : <oZ(ng@X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} n{z8Ao%  
_ Q{T';  
template < typename T > /t$*W\PL@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )kF2HF  
      { InP[yFV-z  
      return FuncType::execute(l(t)); A ^-Z)0 :  
    } x g{VP7  
&b!vWX1N  
    template < typename T1, typename T2 > / Z1Wy-Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [' ?^>jfr  
      { t(wZiK}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2c"/QT  
    } p8$\uo9YQ  
} ; t[/\KG8  
#gF2(iK6  
gj[z ka0_  
同样还可以申明一个binary_op "-28[a3q  
J-b~4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > prqyoCfq  
class binary_op : public Rettype FoQ?U=er  
  { ZMP?'0h=  
    Left l; LgO i3  
Right r; aD?# ,  
public : vwm|I7/w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4P`PmQ=GQh  
1bT' u5&  
template < typename T > sE^ns\&QP=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'lxLnX  
      { q|R+x7x  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '_k>*trV  
    } G% o7BX  
G~JC gi  
    template < typename T1, typename T2 > *iPs4Es-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {bW"~_6}  
      { Q -M rH   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ( P  
    } bta0? O #  
} ; H<v c\r  
FAH[5VD r%  
GTT5<diw  
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 >|v=Ba6R0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7^n,Ti g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) j7QBU  
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。 ( K^YD K  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LBW.*PHW  
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。。。 iSnIBs9\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ztRWIkI q  
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) e@='Q H  
下面是修改过的unary_op '=KuJ0`nE9  
l*~"5f03  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > nwZ[Ygl|  
class unary_op R tXF  
  { 3N(8| wh  
Left l; >l7eoj  
  `=_7I?  
public : cRs{=RGc  
Y9z:xE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} rU/-Wq`B  
Hj}g1"RA  
template < typename T > uYG #c(lc  
  struct result_1 TKj/6Jz|  
  { !Ei Ze.K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?K= gg<  
} ; ;`X`c  
|[lxV&SD .  
template < typename T1, typename T2 > $bF`PGR_  
  struct result_2 5#9`ROT9  
  { 842Mydom  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;XD>$t@  
} ; :X1`wBu  
; /6:lL  
template < typename T1, typename T2 > aufcd57  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bTA14&& q  
  { ex;Y n{4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `Z;B^Y0  
} jk WBw.(  
>X@.f1/5X  
template < typename T > q\{;_?a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BMtYM{S6  
  { VC_3ll]vr  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q!BkS=H30K  
} #=)?s 8T  
juve9HaW  
} ; bOnukbJ  
A_X^k|)T  
S%a}ip&  
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 B8BY3~}]  
好啦,现在才真正完美了。 B<|q{D$N/  
现在在picker里面就可以这么添加了: V.E.~<7D\  
MRxo|A{  
template < typename Right > ] BP^.N=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DI"dY ug#  
  { Q>+_W2~]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); FHnHhB[  
} Fr E/K_L  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 <iY 9cV|}3  
XQJV.SVS  
*SAcH_I2$>  
}!J/ 9WKgU  
})yb   
十. bind ' m# Ymp  
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。 @)M.u3{\  
先来分析一下一段例子 3`C3+  
`b,g2XA  
ES:p^/=*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} aX%g+6t2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s$=B~l  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 KcMzZ!d7m  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 RAXJsF^5o  
我们来写个简单的。 H"Em|LX^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %@,:RA\pm  
对于函数对象类的版本: KTS7)2ci  
9"l%tq_  
template < typename Func > F\$}8,9  
struct functor_trait /(}l[jf  
  { hF?\K^tF  
typedef typename Func::result_type result_type; {Ac3/UM/  
} ; =F; ^^VX  
对于无参数函数的版本: I[YfF  
HoQ(1e$G-  
template < typename Ret > v+, w{~7RH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X wn|.  
  { >?Y3WPB<F  
typedef Ret result_type; uc `rt"  
} ; P24    
对于单参数函数的版本: Wug?CFX+T  
sRI=TE]s  
template < typename Ret, typename V1 > JZ*?1S>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ffqn|} gb  
  { Mdq'> <ajL  
typedef Ret result_type; 3jQ$72_  
} ; PfMOc+ q  
对于双参数函数的版本: a>e 1jM[  
_O'rZ5}&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S}oF7;'Ga  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Xv;ZAa  
  { O#ajoE  
typedef Ret result_type; P) 0=@{(  
} ; !N2 n@bo  
等等。。。 T"jDq1C/,E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R yIaT  
)e$-B]>7z  
template < typename Func > ?@7|Q/  
struct func_return 2tTV5,(1  
  { MhXm-<4  
template < typename T > +]2~@=<@  
  struct result_1 iY`7\/H!L  
  { ;bu;t#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L ~' N6  
} ; q+=@kXs>+  
k{&E}:A  
template < typename T1, typename T2 > Y  .X-8  
  struct result_2 'g, x}6  
  { "h|0]y^2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ' =s*DL`0  
} ; 2G*#Czr"  
} ; mr\L q~*c  
Qpu2RfP  
:BiR6>1:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ho*RLVI0U  
`SpS?mWA  
template < typename Func, typename aPicker > `'t;BXedz/  
class binder_1 " ~hjB  
  { ?d'9TOlD  
Func fn; 6>^k9cJp  
aPicker pk; <J uJ`t  
public : 4E94W,1%,Y  
"+C\f)  
template < typename T > $CV'p/^En  
  struct result_1 !!pi\J?sk  
  { / =<u l-K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t|,Ex7  
} ; _Pm}]Y:_  
zIm!8a  
template < typename T1, typename T2 > _ o3}Ly}  
  struct result_2 u 9Tl Xn  
  { [l{eJ /W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S :|*wB  
} ; c3BL2>c  
(NlEb'~+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vG}oo  
|a\TUzq  
template < typename T > (pg9cM]NA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4(gf!U  
  { ~;s)0M  
  return fn(pk(t)); BS.6d}G4  
} VG7#6)sQoK  
template < typename T1, typename T2 > QyQ8M1m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,6L>f.V^(U  
  { tYa*%|!v  
  return fn(pk(t1, t2)); SW, Po>Y  
} {HDlv[O%  
} ; GC3L2C0)k  
R:p,Hav<q  
&9{BuBO[  
一目了然不是么? *5)!y d  
最后实现bind CxV%/ChJ#  
&o.SmkJI  
vL0Ol -Vt  
template < typename Func, typename aPicker > xx8na8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) s9>!^MzBK  
  { b<7f:drVC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _Ohq'ZgXm  
} h='=uj8o5  
!HYqM(|{.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z(qz(`eGC&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 >d\I*"C+d  
AJ u.  
十一. phoenix k"$V O+}m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZxQP,Ys_Y  
%|>i2  
for_each(v.begin(), v.end(), a$m?if=  
( uip]K{/A!e  
do_ `RRORzXoS  
[ ,d#4Ib  
  cout << _1 <<   " , " Z)%p,DiNM  
] KMZ`Wn=  
.while_( -- _1), (n\ cs$  
cout << var( " \n " ) ZtDpCl_  
) 1YxI q565  
); g:yK/1@Hk}  
p(Mv^ea  
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: g,nEiL  
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 m`~ Qr~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `Ec+i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 65v'/m!ys  
OgX."pK  
Qw:j2g2H7  
template < typename Cond, typename Actor > Er)b( Kk  
class do_while UuGv= yC^6  
  { zPe .  
Cond cd; tr Ls4o,  
Actor act; CfU )+20  
public : _PF><ODX2  
template < typename T > DVd/OU  
  struct result_1 Tb^9J7]  
  { @u^Ib33  
  typedef int result_type; PLD!BD  
} ; rYl37.QE  
>:=TS"}yS}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <IYt*vlm  
LHp s2,  
template < typename T > \ iFE,z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lk80)sTZ  
  { ag6S"IXh  
  do 7j+.H/2  
    { ee0J;pP2#  
  act(t); jVDNThm+  
  } VaB7)r  
  while (cd(t)); j[9 B,C4  
  return   0 ; eMs`t)rQ  
} x K/`XY  
} ; ]@xc9 tlG  
cMj<k8.{  
B~^\jRd "  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  m ]\L1&  
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。 zMa`olTZ  
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。 $hL0/T-m  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 .D :v0Zm}m  
下面就是产生这个functor的类: hm& ~6rB  
Y , P-@(  
4AGc2e'u  
template < typename Actor > e"v Eh  
class do_while_actor ]SQ_*$`  
  { pH4i6B*5  
Actor act; oR+Fn}mG  
public : vOqT Ld  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $1axZ~8sS  
+G?3j,a\  
template < typename Cond > 2uB.0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f~]5A%=cZ  
} ; 8'zwy d3  
B$\5=[U  
(vQShe\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CSs3l  
最后,是那个do_ zR e0z2  
"$WZd  
9Vp$A$7M  
class do_while_invoker 1r;Q5[@  
  { zNB G;\ W  
public : m8FKr/Z-  
template < typename Actor > 'HOt?lpu!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Wjj'yqBO^  
  { }+SnY8A=KZ  
  return do_while_actor < Actor > (act); l!`m}$  
} _3)~{dQ+  
} do_; ?f a/}|T  
u!t'J+:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]+J]}C]\d  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^fRA$t  
最后来说说怎么处理break和continue `AYHCn  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 y M>c**9  
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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