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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [AA'Ko  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |Q[[WHqj2f  
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, t&*X~(Yb!  
-YPUrU[)  
:/A3l=}iV  
EA) K"C  
  class filler B=8],_  
  { h0_od/D1r  
public : oF7o"NHaWa  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,* !HN &  
} ; S&^i*R4]  
Xz4T_-X8d  
76Ho\}-U">  
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: B"P-h^oiV  
%a$ l%8j&  
-C1,$mkj  
sT ]JDC6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); { )=h  
s"gNHp.oF  
mW- 4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 AXFQd@#  
^~XsHmcQ  
}V:ZGP#!'  
SoC3)iqv/  
二. 战前分析 dTcrJ|/Y  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 C+tB$yahO  
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 RE 6d&#N  
]6#bp,  
#2{H!jr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i-Er|u; W  
  /* --------------------------------------------- */ 3V2dN )\  
vector < int *> vp( 10 ); D;nm~O%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Okxuhzn>"  
/* --------------------------------------------- */ :rR)rj'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v!~tX*q  
/* --------------------------------------------- */ AYb-BaIc  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a/p} ?!\  
  /* --------------------------------------------- */ Q#M@!&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Pr|BhX  
/* --------------------------------------------- */ $z[FL=h)?+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O1xK\ogv  
W w\M3Q`h  
bYt [/K,  
H;D 5)eJ90  
看了之后,我们可以思考一些问题: N=%4V  
1._1, _2是什么? GP<PU  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 -9)H [}.  
2._1 = 1是在做什么? :Q]P=-Y8  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 >x'R7z23  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 l|{q8i#4V  
Z8 eB5!$  
'ip2|UG  
三. 动工 (+aU,EQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !:BmDX[<n  
?5VPV9EX  
?/3'j(Gk  
oyC5M+shP9  
template < typename T > |k,M$@5s  
class assignment eICavp  
  { z.Y`"B'j`  
T value; K)DpC*j  
public : J> Z.2  
assignment( const T & v) : value(v) {} {$AwG#kt  
template < typename T2 > V$o]}|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } k7ye,_&>  
} ; j3=%J5<  
dBRK6hFC  
C!X"0]@FA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~$PY6s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C"7-lz  
r{mj[N'@  
}+] l_!v*  
X5_T?  
  class holder @y1:=["b  
  { H"5=z7w  
public : \Dlmrke  
template < typename T > X^o0t^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9@3cz_[J  
  { %r =9,IJ  
  return assignment < T > (t); 0^('hS&  
} 9Ib#A  
} ; `En>o~L;  
y?Cq{(  
,azBk`$iQr  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: v{r,Wy3  
Ah :d2*SR4  
  static holder _1; o$q})!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Gov]^?^D-  
7ILb&JQ!%{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6N< snBmd  
而不用手动写一个函数对象。 r}nz )=\Cj  
z{m%^,Cs,  
(Q(=MEar  
XP%/*am  
四. 问题分析 IoKN.#;^  
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。 _jWGwO  
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。 taBCE?{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !-AK@`i.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *e,GXU@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Gr&YzbSX  
c9O0YQ3&8  
五. 问题1:一致性 nq%GLUH   
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?| 2'U+QK@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wGLSei-s  
+wIv|zj9  
struct holder Xte"tf9(C  
  { n?mV(?N  
  // 9f #6Q*/  
  template < typename T >  ]j:aO  
T &   operator ()( const T & r) const Lj2Au_5  
  { 9 v 3%a3  
  return (T & )r; 0zc~!r~  
} HDHC9E6  
} ; ~0V,B1a  
,Pj UlcO_  
这样的话assignment也必须相应改动: I?OnEw  
2fFGS.l  
template < typename Left, typename Right > (@i2a  
class assignment ItxC}qT  
  { tlyDXB~+  
Left l; dV7~C@k6k8  
Right r; ydMfV-  
public : Nhrh>x[wJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hZtJ LY  
template < typename T2 > 1X-fiQJe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @+&QNI06S  
} ; A(1d q  
<IwfiI3y  
同时,holder的operator=也需要改动: w,VUWja  
1kczlTF  
template < typename T > d>hLnz1O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const krecUpo  
  { i p; RlO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -F&*>?I  
} lG R6S  
chszP{-@X  
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。 bM>5=Zox  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T:0#se  
F.$NYr/|y  
return l(rhs) = r; }%Vx2Q  
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。 RxUzJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <2ymfL-q  
"yf#sEabV  
template < typename Tp > !b{7gUjyI  
class constant_t &BE'~G  
  { IRK(y*6  
  const Tp t; S*'  
public : 7q@>d(xho  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b |JM4jgK  
template < typename T > ZnZ`/zNO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S r4/8BZ  
  { ~L?q.*q  
  return t; !9g >/9h  
} j6#RV@ p`  
} ; [`U9  
rssn'h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 '[`pU>9  
下面就可以修改holder的operator=了 fBZR  
A5kz(pj  
template < typename T > V[fcP;   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !A=>B=.|D  
  { Y N*"q'Yz_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Hq."_i{I  
} 'w`3( ':=  
&k@r23V7r  
同时也要修改assignment的operator() $zD}hO9  
&- 2i+KjEX  
template < typename T2 > xO<Uz"R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &\ \)x.!  
现在代码看起来就很一致了。 *Ry{}|_8  
jQi)pVT^  
六. 问题2:链式操作 W8Aii'Q8C/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 woyeKOr  
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。 Hmv@7$9s\  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 b$/ 'dnx  
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。 <}t<A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H-'~c \)  
@ZtDjxN &  
template < typename T > _su$]s  
struct result_1 ]`u_d}`  
  { #9 u2LK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m8NKuhu  
} ; :uQ~?amM  
gFAtIx4  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: +@jX|  
sY@x(qkIOc  
template < typename T > b5Vn_;V*  
struct   ref ;6/dFOZn  
  { &'A8R;b}-?  
typedef T & reference; +X4/l"|  
} ; 5/C#*%EH'  
template < typename T > xq\A TON  
struct   ref < T &> f ,WAl\  
  { Oq4J$/%  
typedef T & reference; nEbJ,#>Z  
} ; a_amO<!   
p}9bZKyf  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A i5|N  
<L>$Y#wU  
template < typename T > zqs|~W]c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 25 m!Bf  
  { > ?<C+ZHh  
  return l(t) = r(t); WJF#+)P:Y  
} k+`e0Jago  
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。 yp\s Jc`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y/Q/4+  
g!.k>  
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 |}2X|4&X  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HZEDr}RN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1@ .Eh8y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5,u'p8}.  
最后的布局是: Nlk'  
                Add BZ"+ ND9m_  
              /   \ QX >Pni  
            Divide   5 PHv0^l]B  
            /   \ u!DAeE  
          _1     3 6%t>T~x  
似乎一切都解决了?不。 eZk4 $y  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 2SlOqH1  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Z0Df~ @  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 2m0laJ3p9  
I'>r  
template < typename Right >  g1B[RSWv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K6nGC  
Right & rt) const z[bS soK`  
  { Qz9*o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /4lm=ZE/  
} aEwwK(ny  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 kCVA~ %d7  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 yx&'W_Q@  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 jk-e/C  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 CF_pIfbaf  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ncCgc5uP  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? OjRJyhzS*  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 0tyS=X;#e  
OD`?BM  
template < class Action > :qL1jnR^  
class picker : public Action ;8J+Q0V  
  { 60@]^g;$I  
public : 1Kc[ ).O1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NvU~?WN  
  // all the operator overloaded C)8>_PY[M  
} ; [6{o13mCWE  
!i77v, (#|  
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。 +8~C&K:  
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: 4g}'/  
Vi o ~2  
template < typename Right > qmWn$,ax  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const NQ"`F,T  
  { sfw lv^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #CYDh8X<i  
} d]<S/D'i  
hA!kkNqV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > NsY D~n  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 8fX<,*#I  
?OFl9%\ V  
template < typename T >   struct picker_maker =vc8u&L2  
  { !=yNj6_f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4A@77#:J5  
} ; /yn%0Wish  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !&b wFO>P  
  { .,$<waGD  
typedef picker < T > result; ]| PDsb"e  
} ; 1?j[ '~aE  
@x @*=  
下面总的结构就有了: Fo@cz"%  
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。  a }m>  
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%Df6zQ<@s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l6O8:XI  
至此链式操作完美实现。 DpZO$5.Ec+  
8BgHoQ*  
'|JBA.s|  
七. 问题3 1{pU:/_W  
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。 #y:,owo3I  
+'f+0T\)  
template < typename T1, typename T2 > ~qP_1() ?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DLP G  
  { ZI>')T<@j"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,2C{X+t  
} jQIb :\0#  
?5e]^H}  
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: ,9@JBV%_  
K,' v{wSr  
template < typename T1, typename T2 > OqcM3#  
struct result_2 E)}& p\{E  
  { 0/@ ^He8l  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zXRq) ;s  
} ; pi|P&?yw  
/suW{8A(E  
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? eKw!%97>  
这个差事就留给了holder自己。 rrL gBeQa  
    Un[ 0or  
9KgGK cy%  
template < int Order > Gi=s|vt  
class holder; t6JM%  
template <> yy*8Aw}  
class holder < 1 > CfMCc:8mL  
  { rQ*Fc~^L  
public : bh&Wy<Y  
template < typename T > 8M,AFZ>F  
  struct result_1 _b)=ERBbCo  
  { *`g'*R  
  typedef T & result; !um~P  
} ; p6Ie?Gg  
template < typename T1, typename T2 > -)Zp"  
  struct result_2 Uzzt+Iwm  
  { XHER[8l  
  typedef T1 & result; c1x{$  
} ; "xK#%eJjWd  
template < typename T > N9}27T+4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rUL_=>3  
  { *\!>22*  
  return (T & )r; RcG 1J7#i  
} xxS>O%  
template < typename T1, typename T2 > }#Gq*^w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EpsjaOmAF  
  { ,^K}_z\9f  
  return (T1 & )r1; )A1u uW (  
} ??u*qO:p  
} ; Wp2$L-T&$  
L)qDtXd4  
template <> $]`rWSYtv`  
class holder < 2 > R|u2ga ~  
  { HZJ)q`1E  
public : %UXmWXF4$  
template < typename T > C^^AN~ZD  
  struct result_1 TEN~3 Ef#  
  { }gR!]Cs)^  
  typedef T & result; 618k-  
} ; FO S5?%J  
template < typename T1, typename T2 > ]I<w;.z  
  struct result_2 bK69Rb@\A  
  { k+5l  
  typedef T2 & result; # X`t~Y'  
} ; $3'xb/3|  
template < typename T > W_bp~Wu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GnFm*L  
  { pg9 feIW1  
  return (T & )r; s,;7m  
} \0,8?S  
template < typename T1, typename T2 > aT_%G&.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w}WfQj  
  { =v:}{~M^$  
  return (T2 & )r2; vXLGdv::  
} Mc@_[q!xY?  
} ; 6F8TiR&  
vi; yT.  
_X]\#^UiO2  
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> >。 6'[gd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]VcuD05"C  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l&Cy K#B:\  
F(DM$5z[  
return l(i, j) = r(i, j); 9@^N* E+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;BmPP,  
\`oP\|Z  
  return ( int & )i; s/\<;g:u^  
  return ( int & )j; me+u"G9I;  
最后执行i = j; 8mM`v  
可见,参数被正确的选择了。 &WJ;s*  
"~:P-]`G  
uGU-MC *  
> Hwf/Gf[  
Z/e^G f#i  
八. 中期总结 %$6?em_  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: u/.# zn@9h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +k{l]-)1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q79WGW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8JojKH  
9l<}`/@}W  
}Dx5W9Ri"  
fJK;[*&Y  
;;}}uW=  
c yH=LjgJf  
九. 简化 c1M *w9o  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ZYLPk<<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 AvZO R  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: %zYTTPLZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xFA+Zj BC  
  +-*/&|^等 Pah*,  
2. 返回引用。 /:ju/ ~R}  
  =,各种复合赋值等 f64}#E|w  
3. 返回固定类型。 4K0Fc^-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?W\KIp \Kn  
4. 原样返回。 08_<G`r  
  operator, X- P%^mK  
5. 返回解引用的类型。 R@ MXwP  
  operator*(单目) 'byao03  
6. 返回地址。 *]>~lO1  
  operator&(单目) (YY!e2  
7. 下表访问返回类型。 MZ%S3'  
  operator[] %4x,^ K]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ij?Qs{V  
  operator<<和operator>> l9+)h }  
X&gXhr#dL\  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 tpQ8 m(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |[iEi  
*t bgIW+h  
template < typename Left > 7b*9 Th*a  
struct value_return L.x`Jpq(3  
  { + %H2;8{F  
template < typename T > :v%iF!+.P  
  struct result_1 Q94p*]W"  
  { ow7*HN*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |]'gd)%S\  
} ; H><! C  
6Tg'9|g  
template < typename T1, typename T2 > 5 J 7XVe>  
  struct result_2 BYZllwxwTE  
  { @N6KZn |R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J:dNV <A^  
} ; b8h6fB:2  
} ; ~EO=;a_  
ge[&og/$  
97n,^t2F\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait = /kT|  
\]qwD m/  
下面我们来剥离functor中的operator() qz }PTx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A&C?|M? M  
?jn";:  
return l(t) op r(t) ;5:3 =F>ao  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cHUj6'neO  
return op l(t) jF 6[+bW<  
return op l(t1, t2) 66'AaA;0^i  
return l(t) op IRbZ ;*3dO  
return l(t1, t2) op 7,ffY/  
return l(t)[r(t)] *]e 9/f  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `r+`vJ$  
TB#oauJm,  
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: p;rT#R&6>  
单目: return f(l(t), r(t)); EoOwu-{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;|.IUXEgcF  
双目: return f(l(t)); V&>mD"~MP  
return f(l(t1, t2)); , R $ZZ4  
下面就是f的实现,以operator/为例 7Yly^  
/S`d?AV  
struct meta_divide X`0`A2 n  
  { ktiC*|fd  
template < typename T1, typename T2 > K~ VUD(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _j?/O)M c  
  { }>?"bcJ  
  return t1 / t2; k2DBm q;  
} 4Dv42fO  
} ; ILT.yxV  
5uD'Kd$H  
这个工作可以让宏来做: J-Wphc!m  
FQw@ @  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !;.nL-NQ  
template < typename T1, typename T2 > \ xmwH~UWp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; IfpFsq:  
以后可以直接用 K Z Q `  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?OdJ t  
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 "kkZK=}Nv  
(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。。。) qW t 9Tr  
BZRC0^-C@  
r&D&xsbQ  
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 so }Kb3n  
QW6\~l 4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6Ej@;]^^-  
class unary_op : public Rettype xyRZ v]K1  
  { 2w67 >w\  
    Left l; 84YZT+TEN  
public : gf U!sYZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Hh0a\%!  
['_G1_p  
template < typename T > APY*SeI V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `"<tk1Kq"  
      { ,XmyC7y<  
      return FuncType::execute(l(t)); S`&YY89{&  
    } 4&^BcWqA*f  
l;'c6o0e  
    template < typename T1, typename T2 > +)-`$N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i>L>3]SRr{  
      { VD-2{em  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Wf:I 0  
    } O)9{qU:[b  
} ; VH5Vg We  
Dv[ 35[Yh  
l} UOg   
同样还可以申明一个binary_op K;#9: Z^+  
 XV*uu "F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .+Fh,bNYK  
class binary_op : public Rettype mLL?n)   
  { +)l6%QKcW  
    Left l; oN " /w~  
Right r; gTwxmp.,  
public : {h *Pkn1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m@^!?/as  
VJ$UpqVm  
template < typename T > Ee-yP[2 *  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PK|"+I0  
      { Ae 3:"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xk$U+8K  
    } \t 04-  
H}B%OFI\+  
    template < typename T1, typename T2 > [_?dpaTt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q/HwcX+[b  
      { mo- Y %  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iLD:}yK  
    } nnPY8pdjSD  
} ; T?'Vb  
o$-!E(p  
XB'PEvh8  
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 by8~'?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )I`Ma6bX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 01" b9`jU  
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。 Zjx:1c= b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \%+5p"Z<  
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。。。 .#ASo!O5q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _}(ej&'f  
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) b 6B5  
下面是修改过的unary_op P85@G 2  
BNe6q[ )W~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {*J{1)2  
class unary_op X,"(G}KUA  
  { mIX[HDy:V$  
Left l; Xv'5%o^i*  
  *eonXJYD  
public : Juqe%he`  
~E tW B  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vMB`TpZ  
lboi\GP|  
template < typename T > 1fzHmD  
  struct result_1 l4+Bs!i`  
  { mE}@}@(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^N\$oV$  
} ; HM(S}>  
Gn8'h TM  
template < typename T1, typename T2 > 1||\3L/  
  struct result_2 mjtmN0^SR  
  { _rU%DL?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kg^VzNX  
} ; qu:nV"~_  
^E^Cj;od@  
template < typename T1, typename T2 > - .EH?{i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .sOEqwO}>  
  { ?]]d s]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )IH|S5mG?  
} `oq][|  
~!& "b1  
template < typename T > .!pr0/9B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %!X|X,b^O  
  { #{BHH;J+  
  return OpClass::execute(lt(t)); QwSYjR:K  
} shAoib?Kw:  
P@wuk1  
} ; 2/W5E-tn  
FbWcq_  
g VPtd[r  
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 :ENdF `nC  
好啦,现在才真正完美了。 KtO|14R:  
现在在picker里面就可以这么添加了: (L3Etan4RE  
,'f^K!iA   
template < typename Right > EkvTl-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DZ7<-SFU  
  { @z-%:J/$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7(S66  
} v?=y9lEH@%  
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。 #oX8EMqs<  
XDdF7i}  
`, lry7]  
/Qnq,`z  
5SNa~ kC&  
十. bind "A]Xe[oS  
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。 %qYiE!%&  
先来分析一下一段例子 t3// U#  
Glw_<ag[  
qTuQ]*[-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} miTySY6 ^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  e#t7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <n-}z[09  
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。 'C2X9/!,  
我们来写个简单的。 s9)U",  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: OD O'!T-  
对于函数对象类的版本: O8Dav^\y?  
p-Jp/*R5  
template < typename Func > 9z$fDs}.q  
struct functor_trait P\lEfsuR  
  { T{:~v+I=  
typedef typename Func::result_type result_type; S[ln||{  
} ; 1XpG7  
对于无参数函数的版本: 'OTQiI^t=  
;[-TsX:  
template < typename Ret > HPz3"3n!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > aVvma=  
  { Id}/(Pkq  
typedef Ret result_type; A 6IrA/b  
} ; bQlvb  
对于单参数函数的版本: LN0pC }F  
[  ^S(SPL  
template < typename Ret, typename V1 > :2zga=)g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BH"OphE  
  { h%%ryQQ&<  
typedef Ret result_type; y9)w(y !  
} ; /f}!G  
对于双参数函数的版本: je`Ysben  
0;Oe&Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S T1V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > QHDR* tB:{  
  { ]T:a&DHC  
typedef Ret result_type; b$;qtfJG  
} ; _@5|r|P>  
等等。。。 -k8<LR3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K'_qi8Z  
\]8 F_K  
template < typename Func > uo8[,'  
struct func_return omMOA  
  { m!K`?P]:N  
template < typename T > ('k9XcTPP  
  struct result_1 TT@ U_^o  
  { _1,hO?TK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2z9s$tp  
} ; "P9(k>  
?Qxf~,F  
template < typename T1, typename T2 > F1)5"7f  
  struct result_2 ,r8#-~A6,A  
  { vR3\E"Zi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YO'aX  
} ; bEKhU\@=J  
} ; %b[>eIJU#  
Xwo%DZKN  
;=p3L<~c`K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ![i)_XO  
$*Kr4vh  
template < typename Func, typename aPicker > Yu$QL@  
class binder_1 `y|_hb  
  { >t_h/:JZ)  
Func fn; "2~L  
aPicker pk; _70Z1_ ;  
public : @V&c=8) 8  
g\% Z+Dc  
template < typename T > AU1U?En  
  struct result_1 '^.`mT'P  
  { 9Vru,7g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U4.$o ]58  
} ; IIG9&F$G  
f DwK5?  
template < typename T1, typename T2 > Zz1nXUZ  
  struct result_2 vSu dT  
  { KdBpfPny@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >qz#&  
} ; Q+oV? S3{  
JC MUK<CG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V3>tW,z  
h UC157  
template < typename T > |M&4[ka}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -VeC X]  
  { xg}Q~,:  
  return fn(pk(t)); bksv2@ar  
} ?I[*{}@n"  
template < typename T1, typename T2 > : eCeJ~&E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sv_Nb>  
  { o "6 2~  
  return fn(pk(t1, t2)); N=PSr4  
} EE^x34&=  
} ; kuI~lBWI  
`a%MD>R_Lg  
?P}bl_  
一目了然不是么? >J5C.hx  
最后实现bind p$t|eu  
q;}iW:r&Q  
\_  V*Cs  
template < typename Func, typename aPicker > _u+ 7>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Mj{w/'  
  { Pa6pq;4St  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r'`7}@H*  
} MkL)  
ZfH +Iqd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ua)jGif  
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。 ^v `naA(  
ftG3!}  
十一. phoenix 9QaE)wt  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?ac4GA(  
Vr|e(e.%  
for_each(v.begin(), v.end(), u&w})`+u5  
( "M, 1ElQ  
do_ $~S~pvT  
[ .faf!3d  
  cout << _1 <<   " , " Y hQ)M5  
] ruQt0q,W3%  
.while_( -- _1), pCDN9*0/  
cout << var( " \n " ) gW,hI>  
) p#CjkL  
); z&WtPSyGj  
2E?!Q I\O  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: [}YUi>NGA  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Q6W![571;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i!zFW-*5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ei<0,w[V1{  
0$]iRE;O]  
R{fJ"Q5'  
template < typename Cond, typename Actor > jQ,Vs=*H  
class do_while Kxch.$hc,  
  { *5 +GJWKN  
Cond cd; g@37t @I  
Actor act; <|3%}?  
public : P`ou:M{8  
template < typename T > . %s U)$bH  
  struct result_1 ~ney~Pz_  
  { m`9nDiV  
  typedef int result_type; f4fBUZ^ A  
} ; f-G)pHm  
#R{>@]x`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3*& Y'/!  
0:`|T jf_  
template < typename T > KW(a@X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +i!5<nn  
  { wS);KLe3  
  do CVW T >M<  
    { +rJ6DZ  
  act(t); ~W[I  
  } ~L"$(^/  
  while (cd(t)); $'%GB $.  
  return   0 ; ] \M+ju  
} @uH!n~QV  
} ; y-db CYMc  
c7jmzo  
>;^/B R=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (Kwqa"Hk4{  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~g\~x  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 rNR7}o~qo  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Rh ^(91d  
下面就是产生这个functor的类: H.m]Dm,z  
gLB(A\yG  
|ZL?Pqki  
template < typename Actor > {2h *NFp  
class do_while_actor b!P,+!<  
  { CtXbAcN2B  
Actor act; V6X )L>!xx  
public : @^<odmM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \y5lYb,*c_  
jZ |M$I3*  
template < typename Cond > B=!!R]dxA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K9lekevB  
} ; ZQ]qJDk  
mUa#sTm  
Ifn|wrx;g  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  d 2d-Mk  
最后,是那个do_ $Lr& V~  
4AS%^&ah  
>U vP/rp  
class do_while_invoker Jv8:GgSg  
  { Z0fa;%:  
public : AP=h*1udk  
template < typename Actor > =P]Z"Ok  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *O :JECKU  
  {  px<psR5  
  return do_while_actor < Actor > (act); Lw}-oE !U  
} T82 `-bZ  
} do_; :QGkYJ  
oFj_o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^e8xg=8(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -K'UXoU1  
最后来说说怎么处理break和continue UZI:st   
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。 o]q~sJVk6  
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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