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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda CjEzsjqe<I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5uV_Pkb?8  
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, #pyFIUr=w  
RL[F 9g  
xo4lM  
>7r%k,`  
  class filler #/5eQTBD  
  { vdigw.=z  
public : qHvU4v  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i-?mghe8  
} ; { <1uV']x  
4 !m'9  
4I9Yr  
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: 2Bi?^kQ#  
@?RaU4e  
}$[@*  
 T\#Gc4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7yjun|Lt}X  
I>q!co9n  
H^dw=kS  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J#5V>7G  
m6'9Id-:L  
b7'l3mQjk  
%{rPA3Xoy  
二. 战前分析 _SkiO }c8  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 9Vl}f^Gn  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 {|@}xrB  
x3sX=jIW_  
wR,}#m,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ' 6)Yf}I  
  /* --------------------------------------------- */ O{\%{XrW  
vector < int *> vp( 10 ); W>qu~ak?x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j3H_g ^  
/* --------------------------------------------- */ yo8mfH_,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s>W :vV@  
/* --------------------------------------------- */ *U}-Y*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #U4 f9.FY*  
  /* --------------------------------------------- */ N3zZ>#{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7rYBFSp  
/* --------------------------------------------- */ maa$kg8U*!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e1y#p3 @d  
(BngwLVDK  
)CHXfO w  
=k,?+h~  
看了之后,我们可以思考一些问题: X,Rl&K\b"  
1._1, _2是什么? #;5Q d'  
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。 hk$I-  
2._1 = 1是在做什么? O hRf&5u$  
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。 g7^|(!Y%  
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。 !D?(}nag  
YQtq?&0Ct  
]')y(_{  
三. 动工 lr[T+nQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: mnBTZ/ZjS  
}%AfZ 2g;h  
A6J:!sY4A  
-ssmj8:Q\|  
template < typename T > L8H:, } 2  
class assignment 1wH6 hN,  
  { ^>>9?  
T value; T 1R~^x1  
public : ~]].i~EV(  
assignment( const T & v) : value(v) {} <lNNT6[/r  
template < typename T2 > aOd|;Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zbr^ulr  
} ; <6s@eare8  
@2mWNYHR*>  
w{u,YM(Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f$9|qfW'$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +>%51#2.Q  
8'_MCx(  
Om;aE1sW  
N8k=c3|  
  class holder V#|/\-@  
  { GY.iCub  
public : &}0QnO_mj  
template < typename T > 4)>UTMF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dh.{lvlX|  
  { j l]3B  
  return assignment < T > (t); Yyd]s\W  
} {:b~^yW  
} ; Ju&FwY+  
j%D{z5,nKm  
iq?T&44&  
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: ~wF3$H.@;  
+> d;%K  
  static holder _1; >8x)\'w  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4mKH |\g  
SSTn |  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *M*WjEOA  
而不用手动写一个函数对象。 YJ-<t6  
T31F8K3x  
a7uL {*ZR  
jIwN,H1$-  
四. 问题分析 ){z#Y#]dP  
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。 tw =A] a*  
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。 k.2GIc:5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9;uH}j8sE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u 8<[Q]5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8~yP?#p  
UjLq[,_!  
五. 问题1:一致性 BOR$R}q  
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?| g kV`ZT9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [s\8@5?E  
c0HPS9N\  
struct holder tCoE4Ed  
  { :VWN/m  
  // |(TEG.<g  
  template < typename T > Y2'HP)tfIw  
T &   operator ()( const T & r) const rBU)@IpDG  
  { .qKfhHJ  
  return (T & )r; o8H\l\(  
} 98| v.d  
} ; FGie*t  
>R_m@$`  
这样的话assignment也必须相应改动: \ykA7Y%  
oM^vJ3  
template < typename Left, typename Right > Q4*{+$A  
class assignment &/2+'wCp5  
  { "L`BuAB  
Left l; {O).!  
Right r; 2L[!~h2  
public : 2<h~: L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `QRXQ c  
template < typename T2 > auX(d -m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8z7eL>)  
} ; PhV/WjCZ  
X8}\m%gCU  
同时,holder的operator=也需要改动: *GY8#Az  
=Ti@Y  
template < typename T > z_'!?K{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t^>P,%$  
  { V2AsZc0U(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rZ5xQ#IA  
} \,n X/f  
EE|c@M^  
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。 ;$1x_ Cb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2A =Y  
X[dH*PV  
return l(rhs) = r; ^!i4d))  
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。 -{J0~1'#-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?~T(Cue>  
/*BK6hc  
template < typename Tp > %Ie,J5g5  
class constant_t ]q4LN o  
  { ZREy I(_  
  const Tp t; {Y=k`t,  
public : q4Bw5 ~n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *?C8,;=2r  
template < typename T > 4M|C>My  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {06ClI  
  { fF>hca>  
  return t; i92Z`jiR  
} ]B8iQr-!  
} ; 8''1H<f  
E BoC,{R#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mA%}ijR6y  
下面就可以修改holder的operator=了 ,' t&L]  
d8R|0RZ  
template < typename T > #*lDKn[vO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q[W@.[2y)  
  { f\=,_AQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \fSruhD  
} vN@04a\h  
N+5f.c+S-  
同时也要修改assignment的operator() {R[V  
RhT:]  
template < typename T2 > =h=-&DSA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `1Md1e:J  
现在代码看起来就很一致了。 sh0x<_  
Q%!xw(  
六. 问题2:链式操作 7<(U`9W/q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -kP2Brm  
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。 9-&@Y  
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。 TNeL%s?B3  
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。 @"98u$5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $AvaOI.l  
p`Tl)[*  
template < typename T > Y#-c<o}f  
struct result_1 BT;1"l<  
  { '4 3U v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <nV3`L&]  
} ; mr_NArF  
;}KJ[5i-V  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 4AvIU!0w  
Z\QN n  
template < typename T > =>Z4vWX*  
struct   ref Sx Bo%  
  { Uvi@HB HJ  
typedef T & reference; *Sbc 8Y  
} ; SX =^C  
template < typename T > =%>E8)Jb  
struct   ref < T &> jJ@@W~/)B  
  { Rf>V]R  
typedef T & reference; rTJU)4I^h  
} ; `'mRGz7t  
v$q\3#5|'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^ yF Wvfh4  
:x3DuQP  
template < typename T > tpeMq -  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {- MhhRa5  
  { @Xh8kvc81  
  return l(t) = r(t); -cZuP7oA  
} z5<&}Vh;P  
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。 %wu,c e]*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V1G5Kph  
" ;8kKR  
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 )liNjY@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =KnHa.%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  s-&i!d  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (tzAUrC  
最后的布局是: K7(GdKZe  
                Add eISHV.QV  
              /   \ AGVipI #  
            Divide   5 %)^0NQv  
            /   \ 1. Q"<[M  
          _1     3 bZQ_j#{$  
似乎一切都解决了?不。 i !SN"SY  
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。 *>o@EUArN  
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。 u+jx3aP:  
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: $m+Pl[s  
*_Pkb.3R  
template < typename Right > t)(>E'X x  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8jLO-^X<<  
Right & rt) const s>>lf&7  
  { ,d=Dicaz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b+CvA(*  
} Z%r8oj\n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 : 9zEne4  
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。 k9\n='OI  
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。  M[R'  
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。 1JI7P?\B  
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。 $"=0{H.?  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? w %6 L"  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Fy_~~nI0  
d+8|aS<A  
template < class Action > [t5 Dd  
class picker : public Action L>57eF)7  
  { UC00zW<Z@"  
public :  3+M+5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} XR#?gx.}  
  // all the operator overloaded >Y:veEa6v6  
} ; (1Jc-`  
:{Iv ]d  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 3);W gh6  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Ftu d6  
'sI @e s  
template < typename Right > f_QZ ql  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const HNfd[#gV  
  { J'lqHf$T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l~*d0E-$  
} fEyc3K'5V  
kAoh#8=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r`:dUCFE  
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。 u$x'P <b  
@=l.J+lh  
template < typename T >   struct picker_maker 6wyhL-{:  
  { k)fLJ9R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Jqt|' G3  
} ; +n<;);h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S'AS,'EnY  
  { Yb>A?@S  
typedef picker < T > result; 7{ QjE  
} ; AiV1 vD`  
UTuOean ]'  
下面总的结构就有了: 3:!5 ]  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 {_J1m&/  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ]-u>HO g\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 TJ(vq]|&  
至此链式操作完美实现。 +r__>V,  
,V=]QHcg  
IeE6?!,)  
七. 问题3 th|TwD&mO  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 p!cNn7{;  
LGC3"z\=  
template < typename T1, typename T2 > ' C1yqkIa`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d7L|yeb"  
  { +}!FP3KgT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [Z+E_Lbz  
} ,6^V)F  
1|#j/  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ]=0$-ImQ@x  
k|_LF[*Z  
template < typename T1, typename T2 > * n>YS  
struct result_2 nA XWbavY  
  { P;l D ri  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =:v5` :  
} ;  EoHrXv  
QU^?a~r  
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? =doOt 7Rj  
这个差事就留给了holder自己。 l#%G~c8x  
    @RVj~J.A  
]AdL   
template < int Order > F%e5j9X`  
class holder; U~[ tp1Z)  
template <> WEB enGQ  
class holder < 1 > V']1j  
  { 6ALUd^  
public : /7XVr"R  
template < typename T > '9q:gFO  
  struct result_1 }h`ddo  
  { *v9 {f?  
  typedef T & result; I r;Z+}4>Y  
} ; :l?/]K  
template < typename T1, typename T2 > dRnO5 7+{  
  struct result_2 /s~&$(d59o  
  { Fo[=Dh*AqU  
  typedef T1 & result; !mRDzr7  
} ; I=Xj;\b  
template < typename T > v?(9ZY]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^G]H9qY- e  
  { cvl1 X"  
  return (T & )r; qx\P(dOUf  
} w?zY9Fs=s  
template < typename T1, typename T2 > rA#Ji~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 14;lB.$p  
  { piKR*|F  
  return (T1 & )r1; y@Q? guB  
} b_j8g{/9  
} ; "jG-)k`a  
x$\w^h\F  
template <> '2.11cM3  
class holder < 2 > \mp5G&+/Q  
  { ac??lHtH9  
public : 4Z<  
template < typename T > 0vm}[a4+i;  
  struct result_1 G@;I^_gN  
  { uA2-&smw  
  typedef T & result; 4 Gm(P~N  
} ; i@ XFnt  
template < typename T1, typename T2 > t.E3Fh!o  
  struct result_2 b5Pakz=jNM  
  { !u=,bfyH  
  typedef T2 & result; a2N4Jg@  
} ; Kp_^ 2V?  
template < typename T > :Y;\1J<b1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const trC+Etc   
  { ,HM~Zs  
  return (T & )r; PofHe  
} .JkF{&=B  
template < typename T1, typename T2 > HfgK0wIi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,dIo\Lm  
  { Z6vm!#\  
  return (T2 & )r2; `Gp!Y  
} ~ U,a?LR/  
} ; j L[ hB  
Yi+~}YP.E(  
j,/t<@S>  
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> >。 HGjGV]N5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a \PvRW*I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SZ m)`r\A  
@0>3))  
return l(i, j) = r(i, j); K2GcU_*t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N%.Dj H  
.5~W3v <  
  return ( int & )i; axW4 cS ?  
  return ( int & )j; *jF VYg  
最后执行i = j; g6. =(je  
可见,参数被正确的选择了。 aab?hR  
=':,oz^|  
q;V1fogqI)  
4U*uH  
20t</lq.  
八. 中期总结 xf.2Ig  
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: wCb%{iowH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7o4 vf~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Pyx$$cj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *G{Zo*2< i  
,T|%vqbmw  
]3E':JM@  
KrFV4J[  
S0ct;CS  
[[[QBplJ  
九. 简化 |UO1vA@  
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。 ZREAEGi{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dIo|i,-  
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: d.7Xvx0Yww  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @Yq!  
  +-*/&|^等 _5nQe !  
2. 返回引用。 d\ &jl`8*  
  =,各种复合赋值等 S"=o U}'|  
3. 返回固定类型。 Ik#>6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A/U tf0{3"  
4. 原样返回。 Wb4%=2Qn  
  operator, [^gSWU  
5. 返回解引用的类型。 !HXdUAKu  
  operator*(单目) 7<=7RPWmD  
6. 返回地址。 V#TA%>  
  operator&(单目) e;=G|E  
7. 下表访问返回类型。 Hc@Z7eQ3^  
  operator[] 2#A u6BvX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Pc]c8~  
  operator<<和operator>> A&5$eGe9  
qvOBvUR}  
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。 +{/zP{jH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: tE{7S/?h  
q\[31$i$  
template < typename Left > is}Fy>9i  
struct value_return |k'I?:'  
  { e<^tY0rR&  
template < typename T > $gZ|=(y&r  
  struct result_1 ,Z%!38gGsu  
  { 2597#O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U gB  
} ; r _r$nl  
|y%pP/;&!  
template < typename T1, typename T2 > #%e`OA(b  
  struct result_2 )m[!HE`cZ  
  { %!rsu-W:Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T6H"ER$  
} ; )K2n!Fbd  
} ; $)@zlnU  
V!KtF  
]?)zH:2)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ecf7g)+C  
v%aD:%wlY@  
下面我们来剥离functor中的operator() @V:b Co  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xs &vgel>  
n?,fF(  
return l(t) op r(t) <R{\pz2w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Mdwh-Cis/  
return op l(t) l:@.D|(o3  
return op l(t1, t2) +[2lS54"W4  
return l(t) op NHc+QMbou(  
return l(t1, t2) op n? s4"N6  
return l(t)[r(t)] f\(Kou$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "Pys3=h  
?qK:P  
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: r9vC&pWZ  
单目: return f(l(t), r(t)); DTIy/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _F3vC#  
双目: return f(l(t)); R1q04Zj{2  
return f(l(t1, t2)); */8\Z46z  
下面就是f的实现,以operator/为例 -`?V8OwY]  
i&LbSxUh9  
struct meta_divide BLJ-' 8G  
  { Hh@mIusj  
template < typename T1, typename T2 > alu`T c~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wOk:Q4OjL  
  { Vk_L*lcN  
  return t1 / t2; w|5}V6WD  
} aVtwpkgZ  
} ; fg1 zT~  
|]]fcJOBP  
这个工作可以让宏来做: H+0 *  
JqZ%*^O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Lq&xlW j  
template < typename T1, typename T2 > \ QnGJ4F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tIvtiN6[|l  
以后可以直接用 ]JM9 ^F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "M*\,IH  
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 0bd.ess  
(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。。。) igQyn|  
G37_ `C  
FQ4rA 4  
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 ~|!lC}!IKL  
<=`@`rm{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [j/-(?+  
class unary_op : public Rettype ~gAx  
  { r:o!w7C:a  
    Left l; N,1wfOE  
public : lk'RWy"pw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f Gfv{4R  
%$}iM<  
template < typename T > F`N*{at  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4q~E\l|.5  
      { D *tBbV  
      return FuncType::execute(l(t)); @GV^B'}*  
    } YJ0[ BcZ  
["7}u^z@<+  
    template < typename T1, typename T2 > n#R!`*[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GQQ!3LwP\O  
      { WV% KoM,%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {J]|mxo  
    } -_}EQ9Q  
} ; WZr~Pb9  
t&oNJq{  
I@B7uFj  
同样还可以申明一个binary_op ,)RdXgCs  
ibq@0CR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jL8zH  
class binary_op : public Rettype GB=q}@&8p  
  { F, "x~C  
    Left l; O<hHo]jLF  
Right r; x<l1s  
public : y{N9.H2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U!5@$Fu  
(X9V-4  
template < typename T > w9FI*30  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UdGoPzN  
      { %L/=heBBd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7I|%GA_  
    } JVkawkeX  
Rc4EFHL  
    template < typename T1, typename T2 > qkIU>b,B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w.8~A,5}Dh  
      { AUC< m.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d}ZH Y[  
    } "|.(yN  
} ; >=V+X"\Z  
fo.m&mKgo  
`T70FsSJ  
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 +RkYW*|$S  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 '!R,)5l0h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :m d3@r']  
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。 Al|7Y/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! HhL%iy1  
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。。。 +2SX4Kxu  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W%1S:2+Kl  
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) R*X2Z{n  
下面是修改过的unary_op G)&'8W F5o  
0R& U18)y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Nj0)/)<r+  
class unary_op u3vmC:bV  
  { >|?T|  
Left l; Y9;Mey*oW  
  C~qhwwh  
public : .jp]S4~  
0Mg8{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8-:k@W  
0?SLRz8  
template < typename T > prtxE&-  
  struct result_1 $]kg_l)  
  { s3{s.55{m  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Yys~p2  
} ; bSf(DSqx  
/BM1AV{s6  
template < typename T1, typename T2 > cA? x(  
  struct result_2 Wq(l :W'  
  { n*Vd<m;w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [+g@@\X4  
} ; N-`;\  
v9U(sEDq  
template < typename T1, typename T2 > |QLX..  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wy {>gvqK  
  { -j_I_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V:BX"$ J1  
} .dT;T%3fO  
ex \W]5  
template < typename T > ( 'n8=J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U5!f++  
  { `8;,&<U'`  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]TgP!M&q  
} TE%#$q  
t3t0vWE<,  
} ; _i[)$EgFm  
cEc,eq|  
=5~F6to  
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 +RV-VrV  
好啦,现在才真正完美了。 {Y91vXTz7  
现在在picker里面就可以这么添加了: RR!!hY3 K  
tx5T^K7[  
template < typename Right > `E5"Pmg  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const EB5_;  
  { }{xN`pZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g'ZMV6b?K  
} [W$Z60?RR  
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。 ncattp   
^2^|AXNES  
rN1U.FRe/  
96pk[5lj{?  
:e]9T3Q  
十. bind $tCcjBK\  
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。 q{cp|#m#G  
先来分析一下一段例子 ~r^5-\[hZ  
o}MzqKfu  
.S!>9X,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xN3 [Kp  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .L7Yf+yFg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l>D-Aan  
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。 ;wXY3|@  
我们来写个简单的。 (+UmUx=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?orhJS  
对于函数对象类的版本: N pXgyD  
5BHOHw D{  
template < typename Func > jefNiEE[  
struct functor_trait z0 2}&^Zzk  
  { H 5U x.]y  
typedef typename Func::result_type result_type; Jf?S9r5Q  
} ; kxm:g)`=[  
对于无参数函数的版本: `M?v!]o  
&^&$!Xmu9  
template < typename Ret > jQ_dw\ {0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 19F ;oFp  
  { {jOzap|  
typedef Ret result_type; %9T~8L @.  
} ; j9URl$T:  
对于单参数函数的版本: ?aFr8i:)M  
&_9YLXtMi;  
template < typename Ret, typename V1 > v Zb|!#I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5=Kq@[(4  
  { jq57C}X}2  
typedef Ret result_type; X!o[RJY  
} ; HKTeqH_:  
对于双参数函数的版本: -uA3Y  
#y=ZP:{:t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <.,RBo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 17>5#JLP  
  { 5/B#)gm  
typedef Ret result_type; {ExII<=6  
} ; 0 kf(g156  
等等。。。 vG]GQ#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ePp[m zg6  
*8$>Whr  
template < typename Func > lSH ZV Fd  
struct func_return 8P,l>HA  
  { w4\BD&7V  
template < typename T > Hf VHI1f  
  struct result_1 4|[<e-W  
  { ,~(|p`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (y1$MYZ Q  
} ; i[$-_  
Hm>-LOCcl  
template < typename T1, typename T2 > ~?#~Ar  
  struct result_2 f:]u`ziM  
  { JC=dYP}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /"=29sWB  
} ; ,09DBxQq,  
} ; ?-e7e %  
*kP;{Cb`  
"tqnx?pM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M~uMY+>   
& x`&03X  
template < typename Func, typename aPicker > 6DB0ni  
class binder_1 C 8N%X2R  
  { _ w/_(k  
Func fn; \.o=icOx  
aPicker pk; jh[ #p?:  
public : `19qq]  
alFNSRY  
template < typename T > {@3z\wMK$  
  struct result_1 Oukd_Ryf   
  { kVd5,Qd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +p9- .YM  
} ; "# !D|[h0  
D&/I1=\(  
template < typename T1, typename T2 > oB p3JX9_f  
  struct result_2 ?\ZL#)hr"p  
  { ioxbf6{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k0JW[04j  
} ; 6ZcXS  
* r;xw  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m^<p8KZ  
RND9D\7  
template < typename T > =_l)gx+Y+y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >TY6O.]  
  { zEj#arSE4  
  return fn(pk(t)); nq1 'F  
} 7\Co`J>p2  
template < typename T1, typename T2 > KFU%DU G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tg0CE60"  
  { L_Q S0_1  
  return fn(pk(t1, t2)); -\4zwIH  
} k=$AhT=e}n  
} ; _|A+ ) K  
L0L2Ns  
DN_W.o  
一目了然不是么? Od##U6e`  
最后实现bind BJk Z2=  
:QPf~\w?  
MLr-, "gs  
template < typename Func, typename aPicker > ; b*i3*!g  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y%@hbUc}x9  
  { eVJ^\z:4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @}&_Dvf  
} ml0*1Dw  
Z.1> kZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 du_4eB  
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。 G69GoT  
XogVpkA  
十一. phoenix MjD75hIZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P6\6?am  
3TS_-l  
for_each(v.begin(), v.end(), XKS8K4"  
( 2' ] KTHm  
do_ /TV= $gB`  
[ Dvc&RG  
  cout << _1 <<   " , " e2cP *J  
] 5)UQWnd5  
.while_( -- _1), ;wHCj$q  
cout << var( " \n " ) l1'6cLT`  
) 3I  $>uR  
); Z"y=sDO{  
bm# (?  
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: AXPMnbUS  
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 ~Lz%.a;o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /?*]lH.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $n!K6fkX%  
cBXWfv4  
G8J*Wnwu[K  
template < typename Cond, typename Actor > [0y$! f4  
class do_while {<=#*qx[Y!  
  { />44]A<  
Cond cd; ,|h)bg7.  
Actor act; 2VGg 6%  
public : U*)m' ,  
template < typename T > \r {W  
  struct result_1 _S`o1^Ad  
  { CU)|-*uiK  
  typedef int result_type; 3\:y8|  
} ; C\*4q8(  
,xfO;yd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B*3Y !!  
!mMpb/&&S  
template < typename T > IzLQhDJ1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X3%Ic`Lq#  
  { Ul+Mo&y-  
  do 6"f}O<M 5H  
    { 5d\q-d  
  act(t); aZ|=(]  
  } 5ZY<JA3  
  while (cd(t)); ye}p~&  
  return   0 ; >e,mg8u6$  
} Zd:Taieh@  
} ; 0#*Lw }qi  
c>"cX&  
ZJ*g)) k7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). '#/G,%m<!i  
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。 kgi>} %  
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。 [U/(<?F{(  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。  ._O  
下面就是产生这个functor的类: 3?n>yS  
w= P 9FxB  
L+}n@B  
template < typename Actor > $*R/tJ.  
class do_while_actor {0"YOS`3AX  
  { *%/~mSx  
Actor act; ({WyDu&=  
public : A:l@_*C..  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^ BQrbY  
P [Uy  
template < typename Cond > 9ZXlR?GA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uocHa5J  
} ; ??60,m:]  
={>Lrig:l  
$37 g]ZD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xg_D f,  
最后,是那个do_ 6 GP p>X  
 Q6'x\  
<Z}SKR"U%  
class do_while_invoker XxIHoX&  
  { 3jB$2:#  
public : #n0Y6Pr  
template < typename Actor > 3I\n_V<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3"n\8#X{  
  { ,L bBpi=TJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); +l3=3  
} . \   
} do_; X4l@woh%  
^j#rZ;uc   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YQJ==C1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yeDsJ/L  
最后来说说怎么处理break和continue LI2&&Mw  
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。 JM1R ;i6  
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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