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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {==Q6BG*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ZO;]Zt]  
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, WYh7Y  
#15q`w  
[ wu%t8O2  
%2L9kw'  
  class filler }BfwMq4E)n  
  { aSK$#Xeu  
public : ##n\9ipD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P,%|(qB  
} ; .9ROa#7U;n  
S3=J1R,  
,2cw9?<  
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: +Rh'VZJs  
X<?;-HrS;  
@ =,J6  
ZHF@k'vm/9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T }8aj  
.K93VTzy  
0SDCo\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 AVJF[t,  
#/ 4Wcz<  
-Kc-eU-&q  
|/(5GX,X  
二. 战前分析 ^Gyl:hN  
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。 %kUJ:lg;d  
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 j=gbUXv/  
EP8LJzd"  
mb/3 #)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O^<6`ku  
  /* --------------------------------------------- */ P9'5=e@jB  
vector < int *> vp( 10 ); <T}#>xHs3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O:U@m@7  
/* --------------------------------------------- */ \vT8 )\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^ ID%pd  
/* --------------------------------------------- */ nph{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %*/[aq,#  
  /* --------------------------------------------- */ %sq=lW5R{b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K)v(Z"  
/* --------------------------------------------- */ :{AN@zC0\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); hlVP_h"z  
K l4",  
"s*{0'jo  
!kIw835U  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4v!@9.!vQ  
1._1, _2是什么? :C&?(HJ&r  
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。 af_zZf!0  
2._1 = 1是在做什么? 4R0_%x6vG  
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。 t"L:3<U7  
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。 \Dc\H )  
v_ J.M]  
tb i;X=5  
三. 动工 /qCYNwWH9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Po_9M4kU  
Z  b1v  
f"tO*/|`  
PU>;4l  
template < typename T > FFkG,XH  
class assignment jmb\eOq+~V  
  { 63f/-64?7  
T value; 2ReulL8j  
public : d}G?iX;c}  
assignment( const T & v) : value(v) {} z~BB|-kp1  
template < typename T2 > w Vof_'F1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [X I5Bu ~  
} ; Cse0!7_T  
_E%[D(  
mSzwx/3"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w iq{ Jo#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }iC~B}  
:@/fy}!  
tL5Xfd?u  
}/LYI  
  class holder I*ej_cFQ^  
  { }n.h)Oz  
public : pta%%8":  
template < typename T > Za} |Ee  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m^=, RfUUd  
  { f 4 _\F/  
  return assignment < T > (t); izKk@{Md  
} 5A)w.i&V  
} ; {)[i\=,`{  
BOWTH{KR<<  
r:q#l~;^  
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: 8iCI s=06  
sH]AB =_  
  static holder _1; *HC8kD a%$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y1~SGg7(@  
{, |"Rpd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `~}7k)F(  
而不用手动写一个函数对象。 X=hgLK^3<,  
lVFX@I=pI  
^"Y'zI L  
1Q%.-vs  
四. 问题分析 gB"Tc[l1  
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。 MT5A%|He  
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。 I%&9`ceWY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xo%iL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 PHXP1)^}S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t2:c@)  
v Y\O=TZT  
五. 问题1:一致性 |x4yPYBL  
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?| [vi4,'wm  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Po_OQJ:bd  
<7 rK  
struct holder %8tN$8P  
  { K4yYNlY  
  // =gn}_sKNE  
  template < typename T > +E:(-$"R  
T &   operator ()( const T & r) const vraU&ze\1  
  { q+z\Y?  
  return (T & )r; aC},h   
} S3'g(+S  
} ; U,M,E@  
NQJqS?^W&M  
这样的话assignment也必须相应改动: :6/OU9f/R  
[w/t  
template < typename Left, typename Right > J*Hn/m  
class assignment 5:d2q<x:{  
  { 5{a( +'  
Left l; vw]nqS~N  
Right r; ##@#:B  
public : 5%`Ul  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~ t H s+  
template < typename T2 > TxvPfU?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } kn"x[{d  
} ; jq]"6/xxb  
$ ddYH  
同时,holder的operator=也需要改动: Qzhnob#C9  
-X[[ OR9+  
template < typename T > \?^wu  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PQ]9xzOg[  
  { AL7O-D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O-5U|wA  
} h yKg=Foq  
Zsogx}i-  
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。 w2+]C&B*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #}(Df&  
|w2AB7EU  
return l(rhs) = r; }# x3IE6'  
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。 55LF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1hyah.i]Y  
mv.I.EL  
template < typename Tp > V^z;^mdd  
class constant_t )T5h\ZO`;  
  {  ;"^9L  
  const Tp t; .^S78hr]n  
public : F\R}no5C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cOZ^huK  
template < typename T > }hitU(5t0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kA;Tr4EA6  
  { T:">,* |  
  return t; Iq]6]  
} Pu*HZW3l  
} ; 8VmN? "5v  
$-?5Q~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }.cmiC  
下面就可以修改holder的operator=了 Oc9>F\]_m  
U_;J.{n  
template < typename T > 9sj W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8@KFln )[  
  { SWsv,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Mgs|*u-5  
} V8$bPVps  
u2B W]T]  
同时也要修改assignment的operator() ,M&0<k\  
Ti|++oC/&  
template < typename T2 > h&M RQno  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w00\1'-Kz  
现在代码看起来就很一致了。 F` 5/9?;|  
64']F1p0  
六. 问题2:链式操作 !TL}~D:J  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K('l H-3wS  
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。 51opP8  
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。 d 4\E  
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。 F]A~~P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d"6]?  
tW:/R@@  
template < typename T > N8YBu/  
struct result_1 j~S!!Z ]  
  { KBRg95E~]l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;3}EB cw)  
} ; H L|s pl(c  
?  < O  
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: T5jG IIa  
*tM7>  
template < typename T > {&E Z>r-  
struct   ref ^=Ct Aa2  
  { 8H#c4%by)  
typedef T & reference; Owpg]p yVD  
} ; ,PMb9 O\B  
template < typename T > B/D\gjb  
struct   ref < T &> ,V]A63J  
  { #!Cter2  
typedef T & reference; Y-3[KHD  
} ; L^Q+Q)zTh  
hRa(<ZK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #f3;}1(  
KCh  
template < typename T > Mev-M2A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zt[4_;2Y  
  { +:]Aqyc\  
  return l(t) = r(t); EPe]-C`  
} '<&EPUO  
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。 -)O kG#J@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 B.mbKntK)R  
aDl, K;GL  
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 g{W6a2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: blfE9Oy  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {p e7]P?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 HCx%_9xlm  
最后的布局是: 'ztL3(|X6  
                Add Vo 6y8@\  
              /   \ QI#*5zm  
            Divide   5 |pH* CCA  
            /   \ { 0%TMiVf  
          _1     3 /LI~o~m1)  
似乎一切都解决了?不。 N+s?ZE*  
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。 9]L!.  
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。 1t[;`iZ  
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: xZP>g  
&V#zkW  
template < typename Right > }(+=/$C"#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const " _:iK]  
Right & rt) const up &NCX  
  { XewXTd #x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Oj"pj:fB  
} "$W|/vD+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rwL=R,  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Tr+h$M1_Ja  
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。 \,l.p_<  
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。 N[,VSO&  
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。 yE.495  
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? ']IT uP8  
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: w>6"Sc7oc2  
\)^,PA3  
template < class Action > 8O8\q ;US  
class picker : public Action ~m?74^ i  
  { ~KAp\!,  
public : j<ABO")v  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FJa[ToZ4+  
  // all the operator overloaded !F+|Y"c  
} ; K0 O-WJ  
3$?9uMl#  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Lp:Nw4_  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: c<=`<!FS[  
4|> rwQ~t  
template < typename Right > YN,y0t/cQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I&TTr7  
  { ),cQUB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dGbU{#"3s  
} 2^)D .&  
c*x J=Gz6d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > QKp+;$SE'  
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。 +cz"`T`X 2  
.cg=  
template < typename T >   struct picker_maker r5MxjuOB1  
  { E-UB -"6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xm<v"><  
} ; l|08  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :y+B;qw  
  { @-'/__cgt  
typedef picker < T > result; ^M`>YOU2+  
} ; xwTijSj  
`z9)YH  
下面总的结构就有了: 2d-TU_JqX  
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。 T@;! yz}Pf  
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。 Gw ~{V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Qg'c?[~W@  
至此链式操作完美实现。 |d,F-9iw  
5f;n<EP y  
.S~@BI(|<  
七. 问题3 L;/9L[s,  
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。 LP.HS'M~u  
Sm$p\ORa  
template < typename T1, typename T2 > h5L=M^z!>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !]$V9F{K  
  { WGH%92  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;[(= kOI  
} i&'#+f4t  
zP_]  
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: E]?)FH<oP  
ppAmN0=G  
template < typename T1, typename T2 > oR*ztM  
struct result_2 $ q%mu  
  { w Y8@1>ah  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; a?5WKO  
} ; 0CPxIF&  
kUNj4xp)  
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? M{C6rm|  
这个差事就留给了holder自己。 iI3v[S  
    2>F\&  
KMUK`tbaI  
template < int Order > QB!jLlg(  
class holder; TQ; Z.)L  
template <> "yg.hK`  
class holder < 1 > *8z"^7?^=  
  { [/ AIKZM<  
public : I[}75:^Rt  
template < typename T > ?q\FLb%"7  
  struct result_1 %dEB/[  
  { 3\;v5D:  
  typedef T & result; d)N^PJ/  
} ; ZB-QABn  
template < typename T1, typename T2 > Fj S%n$  
  struct result_2 ,mBZ`X@N  
  { =v.{JV#  
  typedef T1 & result; $j57LY|r  
} ; js~tKUvg  
template < typename T > F"!agc2!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \Ke8W,)ew  
  { yH*hL0mO  
  return (T & )r; ODm&&W#*  
} %B@ !  
template < typename T1, typename T2 > >^dyQyK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $0_^=D EW  
  { &,J*_F<s2<  
  return (T1 & )r1; M|d={o9Hp  
} djW cbC=g_  
} ; )D;*DUtMVm  
)T9;6R$b  
template <> bG "H D?A_  
class holder < 2 > " jT#bIm  
  { 1@xP(XS  
public : Q8p=!K  
template < typename T > m# JI!_~!  
  struct result_1 g6WPPpqus  
  { X2qv^G,  
  typedef T & result; C\7u<2c  
} ; ~8TF*3[}[  
template < typename T1, typename T2 > sI'a1$  
  struct result_2 D}-o+6TI?  
  { %;7.9%  
  typedef T2 & result; z 5'ZN+  
} ; X/l;s  
template < typename T > o+NMA (  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mb&lCd ^-  
  { wqUQ"d  
  return (T & )r; -OrR $w|e  
} o]<jZ_|gB  
template < typename T1, typename T2 > vYdR ht\(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PY?8 [A+  
  { C}q>YRubZ  
  return (T2 & )r2; .jA\f:u#  
} Z^+rQ.%n"&  
} ; qe?Qeh(!X  
+Gow5-(  
%#u.J  
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> >。 ^-hErsK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @D~B{Hg  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,9d9_c.T  
/%!~x[BeJ>  
return l(i, j) = r(i, j); e'34Pw!m  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Pe}PH I  
u^=`%)  
  return ( int & )i; T?n -x?e  
  return ( int & )j; WWNu:,  
最后执行i = j; kx:jI^  
可见,参数被正确的选择了。 ?R|th Z  
W m . }Zh  
Fi4UaJ3K  
rFey4zzz  
pLnB)z?  
八. 中期总结 h./P\eDc  
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: yoQ\lk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C`QzT{6!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 iCP~O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Pz%~ST  
a[sKE?  
h d2'AlB  
yzR=A%V8A  
id?"PD"%  
?iv=53<c#  
九. 简化 :HRT 2I  
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。 y(5:}x&E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dY!u)M;~~  
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: 'N\&<dT>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .po>qb6  
  +-*/&|^等 o_f-GO  
2. 返回引用。 e\F} q)_  
  =,各种复合赋值等  w_Uh  
3. 返回固定类型。 T_LLJ}6M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h i|!  
4. 原样返回。 L%t@,O#,  
  operator, ;JT(3yK4>p  
5. 返回解引用的类型。 7&U&E|  
  operator*(单目) D//=m=  
6. 返回地址。 !:3.D,  
  operator&(单目) +&5' uAe  
7. 下表访问返回类型。 }Cj8  
  operator[] d(;4`kd*N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gmP9j)V6  
  operator<<和operator>> 19t{|w<  
z)-c#F@%  
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。 W2]TRO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @0NJ{  
 |yKud  
template < typename Left > z wk.bf>m  
struct value_return vWjnI*6T#  
  { X%}nFgqQ  
template < typename T > QR0(,e$Dl  
  struct result_1 h/)_) r.x  
  { asVX82<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3^,QIG  
} ; iPj~I  
^YlI>_3s  
template < typename T1, typename T2 > TQ ]dW  
  struct result_2 Z9K})47T  
  { gb" 4B%Hm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; DHw<%Z-J  
} ; Kz?#C  
} ; s{}]D{bc  
@Jn!0Y1_3  
7TX2&kMoc  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xZ.!d.rn  
np9dM  
下面我们来剥离functor中的operator() MYdO jcN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: b5a.go  
q7\Ovjs0  
return l(t) op r(t) F<|t\KOW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B^v8,;jZT  
return op l(t) 8sOQ9  
return op l(t1, t2) O;uG?.\  
return l(t) op ,$lemH1d  
return l(t1, t2) op i=S~(gp  
return l(t)[r(t)] vB0RKk}d5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L]%l51U  
kmPYx)o  
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: 646JDX[o  
单目: return f(l(t), r(t)); Fhf<T`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EGVM)ur  
双目: return f(l(t)); mtAE  
return f(l(t1, t2)); ?C-Towo=i  
下面就是f的实现,以operator/为例 78 f$6J q  
kz} R[7  
struct meta_divide GVGlVAo|@  
  { V3Z]DA  
template < typename T1, typename T2 > g}LAks  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0#_'o ,  
  { i3$$,W!  
  return t1 / t2; fyknP)21I  
} L gk   
} ; dT|vYK}\  
sD;M!K_  
这个工作可以让宏来做: a_~=#]a  
k[j90C5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U8$4 R,+  
template < typename T1, typename T2 > \ !69&Ld  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zi@]83SS#  
以后可以直接用 cVnJ^*Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /]^#b  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 GL$De,V  
(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。。。) X{xBYZv4  
#%0Bx3uM  
W~1~k{A  
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 .B2]xfo"`  
3?I;ovsM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Pe73g%  
class unary_op : public Rettype >$WQxbwM(  
  { NoE*/!Sr  
    Left l; ia@'%8  
public : (t+;O;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZBT1Y.qA  
46@{5)Tq  
template < typename T > : 18KR*;p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !9Z r;K~\  
      { DyJ.BQdk)  
      return FuncType::execute(l(t)); AlE8Xu9UB  
    } b?X.U}62_  
l e4?jQQ@L  
    template < typename T1, typename T2 > w'MGA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a' Ki;]q  
      { }je,")#W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `.jzuX  
    } b//B8^Eong  
} ; x+8_4>,>Y7  
afBE{  
Ysq'2  
同样还可以申明一个binary_op }o4N<%/+  
v{zMO:3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }/tf>?c  
class binary_op : public Rettype R0ID2:i]F  
  { 58\&/lYW  
    Left l; XR2~Q)@  
Right r; TxjYrzC  
public : nRL. ppUI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x+ncc_2n&D  
tz4 ]qOH8  
template < typename T > ^z1&8k"[^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kft #R#m  
      {  McH>"`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9EDfd NN  
    } vE@!{*  
~(!XY/0e  
    template < typename T1, typename T2 > f`9 b*wV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0sN.H=   
      { N{ Z  H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4#x5MM  
    } $3`>{3x$  
} ; ;<yd^Xs  
'o|30LzYgQ  
b2aF 'y/  
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 EVp,Q"V]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3bk|<7tl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ) [0T16  
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。 f` =CpO*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _XJ2fA )  
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。。。 Tc8 un.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  N\:. M  
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) O5$/55PI  
下面是修改过的unary_op &j(+/;A  
Ee4&g<X.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?]D"k4  
class unary_op |f~@8|MQP+  
  { .CL^BiD.D  
Left l; ee%fqVQ8P  
  ~gB>) ]  
public : 5N%93{L  
hxCvk/7sT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }|PY!O  
/}Jj  
template < typename T > ono4U.C9  
  struct result_1 PH"n{lW.T  
  { 5>BK%`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >2bKSh  
} ; PV|uPuz  
^Ge+~o?x  
template < typename T1, typename T2 > Y3Vlp/"rB"  
  struct result_2 $)3%U?AP  
  { O@p]KSfk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 311LC cRp  
} ; :Ad &$e g+  
\ [a%('}  
template < typename T1, typename T2 > sR/b$j>i3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O'Js}  
  { W6On9 3sa  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9Xx's%U  
} m(pE5B(  
EwOV;>@T?  
template < typename T > =bEda]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I\YV des#  
  { PO 6&bIr  
  return OpClass::execute(lt(t)); m0v:\?S:  
} &f&z_WU  
J_s>N  
} ; <.Nx[!'~&d  
ZDbc  
rn<PR*  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug #1>X58I^  
好啦,现在才真正完美了。 @)Ofi j  
现在在picker里面就可以这么添加了: jBegh9KHq  
fk_o@ G!0  
template < typename Right > 5nsq[Q`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _YF%V;X  
  { `FoxP  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7Hm3;P.  
} (V4 ~`i4V  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ) /z@vY  
Mn)@{^  
J~#;<e{\"  
D1__n6g[  
hWX% 66  
十. bind \Gc+WpS(  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Z)jw|T'X  
先来分析一下一段例子 {mAU3x  
HuOIFv  
66fO7OJs  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qi_Jywd:w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 D9z|VIw8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r#XT3qp$d  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 9uGrk^<t  
我们来写个简单的。 ;VWAf;U;B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fFc/ d(  
对于函数对象类的版本: Uw 47LP  
St e=&^  
template < typename Func > Y.*y9)#S6  
struct functor_trait /iX+R@  
  { )oyIe)  
typedef typename Func::result_type result_type; *8LMn   
} ; 7}X[ 4("bB  
对于无参数函数的版本: 3D2E?$dX  
U~pV)J  
template < typename Ret > P>Ez'C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?mwD*LN3o  
  { )b:7-}d  
typedef Ret result_type; p\bDY  
} ; ~$~5qwl  
对于单参数函数的版本: p\<u6v ~J  
%"P,1&\^  
template < typename Ret, typename V1 > Dc_yM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @;'o2   
  { 1PpyVf  
typedef Ret result_type; qzTuxo0B  
} ; )a-Du$kd  
对于双参数函数的版本: "sG=wjcw^  
E@ESl0a;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .FLy;_f+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qTqwPWW*  
  { %@u;5qD&  
typedef Ret result_type; Sv +IS  
} ; OVV]x{  
等等。。。 NgY =&W,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ll C#1  
:53)N v  
template < typename Func > nVi[  
struct func_return (vTtDKp@  
  { V>b\[(=s  
template < typename T > ,gS;m &!'J  
  struct result_1 m&?#;J|B$  
  { +u3=dj"[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h-%R<[  
} ; nX=$EQiH  
f`[R7Q5  
template < typename T1, typename T2 > BG<qIQd  
  struct result_2  Y*14v~\'  
  { /K(o]J0F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; THS.GvT9[  
} ; |cR;{Z8?_  
} ; ` eXaT8  
CY"/uSB  
& 9<+;*/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w'm;82V:P-  
/C6k+0ApMT  
template < typename Func, typename aPicker > N|6M P e  
class binder_1 8@tPm$  
  { @0F3$  
Func fn; *3?'4"B{8  
aPicker pk; #H :7@  
public : lMBLIB]i  
^3UGV*Ypk  
template < typename T > K2<9mDn&  
  struct result_1 >Vwc3d  
  { hK_LEwd;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <?@NRFTe  
} ; rsy'q(N[  
F 9@h|#an  
template < typename T1, typename T2 > sn)3Z A  
  struct result_2 6=fSE=]DY  
  { EUxGAj$-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @ g&ct>@y  
} ; 8/=L2fNN[  
eY|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z[3L2U~6  
+w+} b^4  
template < typename T > LRNh@g4ei  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ym =FgM\  
  { "\3B^ e,  
  return fn(pk(t)); D>LZP!  
} ])nPPf  
template < typename T1, typename T2 > |v$JCU3!A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o !vE~  
  { '7i Sp=  
  return fn(pk(t1, t2)); yc?a=6q'm  
} l=v4Fa0^jF  
} ; :R~MO&  
uLWh |   
PEW=@xj2y  
一目了然不是么? &FF"nE*  
最后实现bind LILQ\I<<'  
_t Yx~J2.Q  
C,v(:ZE$J7  
template < typename Func, typename aPicker > ;e1ku|>$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *tK\R&4,4s  
  { ~NpA".PB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s]f6/x/~  
} %3ICI  
>kW@~WDMu  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oz}+T(@O  
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。 UOxkO  
;{KV /<3  
十一. phoenix Z|lq b=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |bO"_U  
f)^_|8  
for_each(v.begin(), v.end(), 5 4L\Jx  
( ]zWon~  
do_ 4X+ifZO  
[ Y07ZB'K  
  cout << _1 <<   " , " '.81zpff  
] SAyufLEv,  
.while_( -- _1), 4*Hgv:0?kI  
cout << var( " \n " ) 0 g?z&?  
) '|Kmq5)  
); F*3j.lI  
p(/dBt[3k  
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: wfq7ob4^  
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=*&!CB  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &L,nqc\3D5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E: $P=%b  
,#L=v]  
6er-{.L=  
template < typename Cond, typename Actor > [YUv7|\  
class do_while J /f  
  { 0a-0Y&lQm  
Cond cd;  y"H*%]  
Actor act; /Z@tv .f  
public : UHTvCc  
template < typename T > *fn*h[pV&  
  struct result_1 W8KDX_vGJ  
  { 4<lRPsvgc  
  typedef int result_type; Wb?8j M  
} ; [Z}9>~m  
b"vv>Q~U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} V;:jZpG  
P8*=Ls+-F  
template < typename T > l%1!a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const woD>!r>)  
  { SU/BQ3  
  do *rIk:FehLB  
    { ;3B1_vo9  
  act(t); NqDHCI  
  } vM*($qpAy  
  while (cd(t)); q@nP}Pv&5  
  return   0 ; ~e+\k>^eN  
} ,Qe?8En[  
} ; tm#nUw  
/Q2mMSK1h  
Q=/</|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q&W[j5E  
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。 "3)4vuX@;c  
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。 k=4N.*#`y  
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。 CkdP#}f  
下面就是产生这个functor的类: Ipq"E  
2IKnhBSV3  
A.EbXo/  
template < typename Actor > TiO"xMX  
class do_while_actor jN6uT &{T  
  { ~==>pj  
Actor act; @EnuJe  
public : n=c 2K c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} P#XID 2;  
\8?Tdx=  
template < typename Cond > a6WI170^1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /iJ4{p   
} ; c%'RR?Tl  
%|oJ>+  
k|lcc^[0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :=/>Vbd: )  
最后,是那个do_ T QSzx%i2  
d [V;&U  
o8-^cP1  
class do_while_invoker LS88.w\=S@  
  { Zy(W^~NT  
public : 8$;=Uf,x  
template < typename Actor > ]2\VweV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 79xx2  
  { EodQ*{l  
  return do_while_actor < Actor > (act); pXtXjb  
} j{9D{  
} do_; +E.GLn2 /  
]A<~XIu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +(1zH-^.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  lS'-xEv?  
最后来说说怎么处理break和continue ?l^1 *Q,  
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。 }#Qc \eud  
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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