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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p^u:&Quac  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @gtQQxf"  
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, .}`Ix'.  
6(e>P)  
: \}(& >  
2[;_d;oB@  
  class filler QVE6We  
  { nQ L@hc  
public : S[T8T|_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q dp)cT  
} ; B~du-Z22IZ  
%!L9)(}"  
Ib0ZjX6  
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: nJLFfXWx  
8Bg;Kh6B  
\r>6`-cs]  
k: ;WtBC6j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5P$4 =z91  
Ip]KPrw p  
1>&]R=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9<)NvU^-r  
(Clkv  
4 N7^?  
eNu7~3k}  
二. 战前分析  :#~j:C|  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 + +#5  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 {GcO3G#FZ  
~| 6[j<ziL  
K}U-w:{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WSY}d Vr  
  /* --------------------------------------------- */ P A OJ\U  
vector < int *> vp( 10 ); SC])?h-Fw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9!DQ~k%  
/* --------------------------------------------- */ H]jhAf<h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vFK<J Sk!  
/* --------------------------------------------- */ j9OG\m  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d&s9t;@=  
  /* --------------------------------------------- */ O5t[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O s.4)  
/* --------------------------------------------- */ 4I?^t"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5lT*hF  
4X(H ;  
C C^'@~)?  
|qZ1|  
看了之后,我们可以思考一些问题: AZ}Xj>=  
1._1, _2是什么? Bn g@-#`/  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 y Ej^=pw  
2._1 = 1是在做什么? `I5wV/%ib  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 -8rjgB~."/  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 R+,u^;\  
KFkoS0M5|  
XNu^`Ha  
三. 动工 f:.I0 ST  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X/M4!L}\  
_OC<[A  
*GN# r11d  
?#YE`]  
template < typename T > 3gj+%%!G\  
class assignment _Z,\Vw:\F  
  { {3{"8-18  
T value; ^B 2 -)  
public : M_w<m  
assignment( const T & v) : value(v) {} fLm*1S|%\  
template < typename T2 > |WdPE@P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3J438M.ka  
} ; yD6[\'%  
gy9U2Wgf|  
_1L![-ac  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }:*]aL<7_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x*&|0n.D  
Ziu]'#  
nSAdCJ;4  
wtV#l4  
  class holder X<; f  
  { g]yBA7/S"  
public : fku<,SV$O4  
template < typename T > 4^OY C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %lGfAYEM=  
  { TSWM |#u':  
  return assignment < T > (t); cX OK)g#  
} &7wd?)s  
} ; @\P;W(m.i  
pDCeQ6?  
KX7 >^Bt&k  
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: 6,9>g0y'NG  
;<2 G  
  static holder _1; 4G>H  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U,-39mr  
h"lv7;B$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ev(>z-{F  
而不用手动写一个函数对象。 'B0{_RaTb  
Gvqxi|  
T+K):u g  
P{+T< bk|  
四. 问题分析 8j\cL'  
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。 \:ak ''  
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。 |(LZ9I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dg"3rs /?A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J 9iy  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 X;c'[q  
tX %5BTv  
五. 问题1:一致性 >!1.  
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?| Jrpx}2'9:a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 25[I=ZdS  
MsGM5(r:b  
struct holder C"T;Qp~B  
  { ,.1Psz^U  
  // Y@ksQ_u  
  template < typename T > qd)/9*|Jl  
T &   operator ()( const T & r) const krvp&+uX  
  { I\[_9  
  return (T & )r; |! E)GahM  
} :'l^kSP_*C  
} ; thM4vq   
hPePB=  
这样的话assignment也必须相应改动: 364`IC( a  
9g"2^^wD  
template < typename Left, typename Right > i||]V*5n  
class assignment wN-d'-z/rd  
  { scou%K  
Left l; m~d]a$KQ5-  
Right r; 'd$P`Vw:  
public : PFne+T!2F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $$5aUI:$~$  
template < typename T2 > T iiWp!mX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H>B&|BO_[  
} ; {U m)15K  
wlk4*4dKn  
同时,holder的operator=也需要改动: L(-b@Joh  
5Qn '  
template < typename T > b@f$nS B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E:}r5S) 4  
  { A.F738Zp{Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :~T99^$zA  
} ,\n&I(  
DBD%6o>]K  
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。 &NoS=(s,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D9 |n)f  
MET' (m  
return l(rhs) = r; $79=lEn,  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 iQ fJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0rDh}<upjk  
i/ )am9  
template < typename Tp > a\E:sPM'>  
class constant_t g/+C@_&m  
  { 1Y@Aixx  
  const Tp t; Qqvihd  
public : W!&'pg  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f@DYN!Z_m  
template < typename T > h=kh@},  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `A^"% @j  
  { C:C}5<fk x  
  return t; DB:+E|vSD  
} /.MN  
} ; ;1.,Sn+zO  
_Khc3Jo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z9 9>5\k  
下面就可以修改holder的operator=了 D.Q=]jOs  
M#VE]J  
template < typename T > /ZPyN<@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `~Zs0  
  { <|+Ex  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C/kW0V7  
} "C19b:4H  
OJ$]V,Z00x  
同时也要修改assignment的operator() -[!P!d=  
*ikc]wQr$  
template < typename T2 > -~ Mb  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5Z\#0":e  
现在代码看起来就很一致了。 ws|;  `  
L>%o[tS  
六. 问题2:链式操作 #9xd[A : N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m{uxI za  
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。 )3w@]5j  
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。 % !>I*H  
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。 fhp<oe>D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h`k"A7M  
/[)qEl2]K  
template < typename T > 5sJJGv#6  
struct result_1 rIh l.5Y  
  { i2(1ki/|O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; s,n0jix@  
} ; ^!z [t\$  
<$~mE9a6  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: F\k+[`%{  
hn=[1<#^(  
template < typename T > 5v}8org  
struct   ref Vq;A>  
  { ,7NZu0  
typedef T & reference; V8-oYwOR  
} ; Upd3-2kr&J  
template < typename T > #KXa&C  
struct   ref < T &> ;b(p=\i  
  { 8C~]yd  
typedef T & reference; MP 2~;T}~  
} ; "7V2lu  
:8+Nid)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1/-43B  
)ZqJh  
template < typename T > #w-xBM @  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tAte)/0C  
  { lh D,\3/O  
  return l(t) = r(t); 9Fm"ei  
} e9[|!/./5  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 5qoSEI-m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ANSFdc  
 KiOcu=F  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 :WL'cJ9a  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #x3ujJ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FE! lok  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sHl>$Qevz  
最后的布局是: 3?Pn6J{O  
                Add #ap9Yoyk\  
              /   \ WT`4s  
            Divide   5 ixQJ[fH10  
            /   \ aj,T)oDbt6  
          _1     3 J6G(_(d  
似乎一切都解决了?不。 E7)= `kSl  
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。 _Bp1co85MQ  
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。 _b.qkTWUB  
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: Adgc% .#  
H0SQ"?  
template < typename Right > ?Cg>h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pL%r,Y_^\x  
Right & rt) const {=-\|(Bx  
  { uDSxTz{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wqW 0v\  
} *b}lF4O?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L^4-5`gj  
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。 $N=N(^  
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。 Ox'/` Mppw  
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。 mL`5u f  
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。 Eb>78k(3I)  
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? (S`2[.j  
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: mzc 4/<th  
`o?Ph&p}  
template < class Action > (%o2jroQ#  
class picker : public Action 0`A~HH}  
  { X2i}vjkY  
public : ${nX:!)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3LTcEd  
  // all the operator overloaded n` TSu$  
} ; o9S+6@  
Kmv+1T0,  
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。 9Xo[(h)5d  
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: *[R eb %  
j>/ ,$H  
template < typename Right > [mr9(m[F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m7GR[MR  
  { u=/CRjot  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pOkLb #  
} JiU9CeD3  
?8mlZ X9C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U}l14  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 zf>5,k'x'A  
FwZ>{~?3  
template < typename T >   struct picker_maker ~/ilx#d  
  { ^F"iP7   
typedef picker < constant_t < T >   > result; D.6,VY H  
} ; -+em!g'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'EfR|7m  
  { _ _>.,gL7  
typedef picker < T > result; :4T("a5aM  
} ; gOK\%&S]  
[e4]"v`N  
下面总的结构就有了: ? j 9|5*  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 rJInj>|{=  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 %9#gB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :BGA.  
至此链式操作完美实现。 D\YE^8/  
!GQ\"Ufs>  
vuFBET,  
七. 问题3 |s)?cpb  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 2',w[I  
\S)2  
template < typename T1, typename T2 > z5X~3s\dP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q;wLa#4)J  
  { "A)( "  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xN@Pz)yo  
} R1W}dRE}  
<JwX_\?ln  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: EK$Kee}~  
vHE^"l5v  
template < typename T1, typename T2 > K!mOr  
struct result_2 &h,5:u  
  { aRJ>6Q}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N8`4veVBx'  
} ; DF{ Qw@P!  
6Ik,zQL  
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? leiW4Fj  
这个差事就留给了holder自己。 N9rBW   
    O!Z|r ?  
56Z\-=KAU  
template < int Order > a3 >zoN  
class holder; GBC*>Y  
template <> 5]1h8PW!Y  
class holder < 1 > xyE1Gw`V  
  { {A o,t+j  
public : 9lo [&^<  
template < typename T > 'snYu!`z  
  struct result_1 B,(Heg  
  { 0J8K9rP;z  
  typedef T & result; n!E2_  
} ; T=YzJyQC)  
template < typename T1, typename T2 > **[Z^$)u(  
  struct result_2 X{-9FDW  
  { 9Of FM9(:  
  typedef T1 & result; =[<m[.)i  
} ; g+C!kaC)  
template < typename T > S? 0)1O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $,hwU3RVxc  
  { ozr9>b>M  
  return (T & )r; 2`= 6%s  
} :;!\vfZbU  
template < typename T1, typename T2 > #DkD!dW(l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t=#Pya  
  { t%r :4,  
  return (T1 & )r1; ?oiKVL"7  
} '~wpP=<yyF  
} ; v}v 5  
,A5)<}  
template <> ]> Y/r-!  
class holder < 2 > L{ymI) Y^  
  { XO F1c3'H  
public : #m8sK(#lo  
template < typename T > bO/*2oau  
  struct result_1 ,goBq3[%?  
  { &(xUhX T  
  typedef T & result; r++i=SQax  
} ; :<~7y.*O{  
template < typename T1, typename T2 > ~mN% (w!^  
  struct result_2 %E27.$E_  
  { ~-F?Mc  
  typedef T2 & result; 6b Z[Kt  
} ; #rYENR[  
template < typename T > u; TvS |  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WIh@y2&R  
  { em]xtya  
  return (T & )r; &4$oudn  
} WO,xMfK  
template < typename T1, typename T2 > [ev-^[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (w2= 2$  
  { '?Iif#Z1  
  return (T2 & )r2; <V_7|)'/A  
} >AI<60/<  
} ; <2P7utdZ  
fV ZW[9[  
QlW=_Ymv{  
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> >。 <kD#SV%"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n!N\zx8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (3EUy"z-  
M'1HA  
return l(i, j) = r(i, j); Eo{EKI1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o+g4p:Mf  
DPJh5d  
  return ( int & )i; g*]E>SQ=  
  return ( int & )j; BEw{X|7  
最后执行i = j; \}inT_{g  
可见,参数被正确的选择了。 _qTpy)+  
(buw^ ,NwZ  
X_70]^XL  
IF?xnu  
WSI Xj5R  
八. 中期总结 C;sgK  
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: 6d{j0?mM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L=7rDW)aa  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 GF R!n1Hv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y5jYmP<  
+(ny|r[#  
_@ i>s,  
AQci,j"  
$ly0h W  
}~*rx7p  
九. 简化 lvufkVG|  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 )DZTB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1-$P0  
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: R[ yL _>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +?e}<#vd'?  
  +-*/&|^等 &LU'.jY  
2. 返回引用。 d1NE%hg3  
  =,各种复合赋值等 A ^B@VuK  
3. 返回固定类型。 POBpJg  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Wg1tip8s  
4. 原样返回。 uJPH~mdW   
  operator, b|E/LKa  
5. 返回解引用的类型。 YY!!<2_  
  operator*(单目) fSV5  
6. 返回地址。 MYTS3(  
  operator&(单目) f8!l7{2%q  
7. 下表访问返回类型。 ~_}4jnC  
  operator[] Z1]"[U[;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \Ut S>4w\  
  operator<<和operator>> H^v{Vo  
/'Bdq?!B&  
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。 B*Cb6'Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dP3VJ3+ %  
kGj]i@(PA4  
template < typename Left > Spc&X72I  
struct value_return 36i_D6  
  { Q=XA"R  
template < typename T > J=L`]XE  
  struct result_1 `]LODgk~  
  { z9fNk%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .9I_N G  
} ; Dtt\~m;AR  
&"O_wd[+:  
template < typename T1, typename T2 > [+7"{UvT  
  struct result_2 )x9]xqoR  
  { d'q;+ jnP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :b,o B==%  
} ; \y,; Cfl<  
} ; 5EfY9}dl  
Qq>ElQ@  
x/[8Wi,yB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @6[x%j/!bt  
Bx%=EN5.  
下面我们来剥离functor中的operator() 0. (zTJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;HT0w_,  
L<"k 7)k  
return l(t) op r(t) $;ch82UiX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]uJM6QuQ  
return op l(t) hX %s]"  
return op l(t1, t2) % M+s{ l  
return l(t) op j@_nI~7f}  
return l(t1, t2) op ;,FT&|3o  
return l(t)[r(t)] KdS eCeddW  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d[yrNB6|  
@<VG8{  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: UVnrDhd!0  
单目: return f(l(t), r(t)); *(>Jd|C  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?! _u,sT  
双目: return f(l(t)); kaV%0Of]  
return f(l(t1, t2)); AK %=DVkM  
下面就是f的实现,以operator/为例 -.^@9 a>  
|F3vRt@  
struct meta_divide {kT#o3,>w6  
  { ZyZl\\8U  
template < typename T1, typename T2 > B<rPvM7a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nz}]C04:-  
  { %+/f'6kR  
  return t1 / t2; u_h=nk  
} OE5X8DqQe  
} ; D[+|^,^>  
YAX #O\,  
这个工作可以让宏来做: YL; SxLY  
|<5J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ek_i{'hFd  
template < typename T1, typename T2 > \ ZS 7)(j$.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; J>&dWKM3  
以后可以直接用 Av[|.~g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q0xE&[C[M  
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 Phjf$\pt  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `;8u9Ff  
2{Lc^6i(t  
:EmMia-)J  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ABS BtH ?  
#0$eTdx#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |cBF-KNZ  
class unary_op : public Rettype 62KW HB9S  
  { N'W >pU  
    Left l; l.LFlwt  
public : $T0[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9NAlgET  
'z:p8"h}  
template < typename T > >kT~X ,o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]y e &#  
      { *WG}K?"/  
      return FuncType::execute(l(t)); ^DOcw@Z6HC  
    } \h4y,sl  
e^TF.D?RS  
    template < typename T1, typename T2 > ){~.jP=-#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Re<7_xt  
      { g11K?3*%Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Tc :`TE=2  
    } T~Cd=s(T"  
} ; ?9cy5z[  
ua-p^X`w  
J^cDa|j  
同样还可以申明一个binary_op ^=j$~*(LmX  
kLP^q+$u)!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Sz&`=x#  
class binary_op : public Rettype 4(]k=c1<  
  { Z"u/8  
    Left l; 5ZLH=8L  
Right r; h?sh#j6  
public : Wu(GC]lTG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =v8q  
+]X^bB[  
template < typename T > `4MPXfoBL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DWG}}vN:&  
      { vEkz 5$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *zcH3a,9"x  
    } 42M3c&@P  
apXq$wWq{D  
    template < typename T1, typename T2 > ?(z3/ "g]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'E9jv4E$n  
      { ?QgWW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o,L!F`W  
    } -9mh|&z`  
} ; ZyG528O22  
IaB A2  
O;~1M3Ii  
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 1<*-, f  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3HD=)k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N^ )OlH  
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。 &AzA0r&,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V>hy5hDpH  
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。。。 ^t"\PpmK<d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {,m!%FDL  
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 N=,>-O%  
下面是修改过的unary_op Cpl\}Qn  
8r5j~Df  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Lt)t}0  
class unary_op P)3e^~+A  
  { ppxu\a  
Left l; plca`  
  i<l)To-  
public : 5%9& 7  
JSM{|HJxh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B=f{`rM)~W  
W];4P=/  
template < typename T > E @7! :  
  struct result_1  h /on  
  { {d) +a$qj  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b3Do{1BV  
} ; :)+cI?\#  
nD!^0?  
template < typename T1, typename T2 > `H\^#Zu  
  struct result_2 -" DI,o  
  { {W0@lMrD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P/27+5(|  
} ; %f@]-  
GDk/85cv0$  
template < typename T1, typename T2 > hI"I#(*jA%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }hGbF"clqg  
  { ce@(Ct  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^CX~>j\(  
} Od!j+.OY<  
='~C$%  
template < typename T > 3o6N&bQ b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L|v1=qNH4  
  { Zf|f $1-  
  return OpClass::execute(lt(t)); (HY|0Bgr  
} }lhJt|qc  
 +&|WC2#  
} ; t.NG ]ejZ  
TN&1C8xr  
/<GygRs  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug )5B90[M|t  
好啦,现在才真正完美了。 4%B${zP(.}  
现在在picker里面就可以这么添加了: _,5(HETE2  
Ehg5u'cj  
template < typename Right > &}rh+z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D>05F,a  
  { 2&dtOyxo>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9hcZbM]  
} 2OEO b,`  
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。 1'M< {h<sP  
i4AmNRs  
HdLVXaD/  
>pr{)bp G  
koe&7\ _@  
十. bind "{|9Yis=  
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。 74QWGw`,  
先来分析一下一段例子 H=EvT'g  
pS9CtQqvgy  
6 :J @  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .BZw7 YV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W&)O i ZN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 aHS.U^2  
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。 bc%7-%  
我们来写个简单的。 yjc:+Y{5'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .BuY[,I+  
对于函数对象类的版本: |0BmEF  
mq >Ag  
template < typename Func > az\ ;D\\  
struct functor_trait @:X~^K.  
  { zAS&L%^tV  
typedef typename Func::result_type result_type; \%f4)Qb  
} ; > PfYHO  
对于无参数函数的版本: ++BVn[1  
xqX~nV#TB  
template < typename Ret > d'J))-*#UO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n"$D/XJO  
  { J8~3LE )G  
typedef Ret result_type; U5%EQc-"P  
} ; Z'hW;^e%_z  
对于单参数函数的版本: t :sKvJ  
{])F%Q_#cD  
template < typename Ret, typename V1 > 3T%WfS+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w*OZ1|  
  { R@u6mMX{N,  
typedef Ret result_type; ;VNwx(1l`  
} ; x/R|i%u-s  
对于双参数函数的版本: 52,pCyU  
xLPyV&j-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !zVuO*+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :;#Kg_bz  
  { s+$l.aIO!  
typedef Ret result_type; /k l0(='  
} ; `b+f^6SJn  
等等。。。 n(0O'nS^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1)X%n)2pr  
z ~T[%RjO  
template < typename Func > pg;agtI  
struct func_return p3qlVE  
  { |JtdCP{  
template < typename T > oOnk,U  
  struct result_1 cL7je  
  { AM#VRRTU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _A;jtS)SY  
} ; FDkRfhK  
:w_Zr5H]  
template < typename T1, typename T2 > k^:$ETW2 D  
  struct result_2 &>ii2% 4  
  { k:nr!Y<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5rr7lw WZ  
} ; u I}S9  
} ; z AacX@  
Ola>] 0l  
@(,k%84z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 F<M#T  
+^iUY%pm  
template < typename Func, typename aPicker > &HNJ '  
class binder_1 R#"kh/M  
  { NIY0f@1z-  
Func fn; 5hUYxF20h8  
aPicker pk; bjmUU6VLT  
public : b'pbf  
mqrP0/sN  
template < typename T > u-=S_e  
  struct result_1 O5CIK}A  
  { mnzamp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;cH|9m:Y  
} ; WZ"NG|  
[rC-3sGar  
template < typename T1, typename T2 > DN2K4%cM%'  
  struct result_2 9x0B9&  
  { EDcR:Dw3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4_Tx FulX.  
} ; 2 :u4~E3  
+AhR7R!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (YVl5}V  
OB)Vk  
template < typename T > MCD]n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j0B, \A  
  { .+t{o [  
  return fn(pk(t)); ?7 e|gpQ|  
} a,b ;H(em  
template < typename T1, typename T2 > ~O;!y%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @C62%fU{5  
  { c[}h( jkP  
  return fn(pk(t1, t2)); 1_%jDMYH  
} I& l1b>  
} ; L MC-1  
5V!L~#  
O+%Y1=S[WQ  
一目了然不是么? m3 C&QdjRp  
最后实现bind .'mmn5E  
"%dWBvuO  
/tM<ois*  
template < typename Func, typename aPicker > [wG?&l$.KB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) - l8n0P1+  
  { }`&#{>]2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [X0Wfb}{  
} w~y+Pv@   
VJJGTkm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?`V%[~4_I  
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。 Q%KH^<  
+Gqh  
十一. phoenix b)9bYkd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b)J(0,9`G"  
O|m-Uz"+  
for_each(v.begin(), v.end(), uNZJNrV%  
( X[_w#Hwp-  
do_ I~y[8  
[ Ay;=1g)8+f  
  cout << _1 <<   " , " ?1?D[7$  
] hPF9y@lh  
.while_( -- _1), *X+T>SKL  
cout << var( " \n " ) km,}7^?F0r  
) Pwf2dm$,+  
); \2 &)b  
\g< M\3f  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: | VPs5  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor pm$,B7Q`oO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 o7S,W?;=5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: He}qgE>Us  
Os' 7h  
pqFgi_2m  
template < typename Cond, typename Actor > w]X~I/6g  
class do_while u'M \m7  
  { b/cc\d<  
Cond cd; .9{Sr[P  
Actor act; 'qwFVP  
public : 8X!^ 2B}J  
template < typename T > f?kA,!  
  struct result_1 {r Q6IV3=  
  { Tn,'*D@l  
  typedef int result_type; .vYU4g]  
} ; Tm~a& p  
uq~$HXdc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ce!0Ws+  
?ORG<11a  
template < typename T > <x@brXA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <o,]f E[  
  { yM>:,TS  
  do Cfqgu;m  
    { F+ qRC_C>O  
  act(t); :S'P lH  
  } T(zE RWo  
  while (cd(t)); `wz@l:e  
  return   0 ; aal5d_Y  
} Rl90uF]8  
} ; {^zieP!  
/\P3UrQ&]  
unu%\f>^4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ee}&~%  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 XM o#LS  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 NF+^  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ]pr(hk  
下面就是产生这个functor的类: |2w,Np-  
``KimeA~  
N GP}Z4  
template < typename Actor > s{x{/Bp(KK  
class do_while_actor A+v6N>}*  
  { s<,[xkMB  
Actor act; :H($|$\h  
public : wh8h1I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7 -yf  
s8;/'?K  
template < typename Cond > d Bn/_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {`~uBz+dJq  
} ; ? IgM=@  
zzOc # /  
Xm,w.|dx  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 yneIY-g(p  
最后,是那个do_ 6iAHus-  
d$.t0-lC  
p2T<nP<Pt  
class do_while_invoker W$&{jr-p  
  { :f<:>"<  
public : }i,LP1R  
template < typename Actor > u.W}{-+kp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const anLSD/'4W  
  { j$v2_q  
  return do_while_actor < Actor > (act); n?uVq6c  
} s*% pNE U  
} do_; w}2;f=  
5-rG8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `-Yo$b;:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G&ZpQ)  
最后来说说怎么处理break和continue ]M2<b:yo  
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。 6,Aj5jG  
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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