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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ( o(,;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &3@ {?K  
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, -[h2fqu1  
YI877T9>  
<l#|I'hP  
Lo<-;;vQ  
  class filler Fl{@B*3@w  
  { jV}tjwq  
public : *6C ]CS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} LBcnBo</v  
} ; j3W)  
xE.yh#?.k  
<6!;mb ;cX  
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: 6k4ZzQ}  
>ocDh~@aP  
zp4aiMn1F  
q=,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,$H[DX  
)\`.Ru~,  
bjR:5@"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 b6]MJ0do  
3dl#:Si  
k}0Y&cT!rU  
\ #yKCA';  
二. 战前分析 =x &"aF1  
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。 gpvzOW/  
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 hOOkf mOM  
y;GwMi $KI  
O ,9,= 2j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )R+26wZ|n*  
  /* --------------------------------------------- */ tCF,KP?  
vector < int *> vp( 10 ); aSGZF w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N I*x):bx  
/* --------------------------------------------- */ ],W/IDv  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B$\,l.h E  
/* --------------------------------------------- */ 6r]l8*3 4;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o/J2BZ<_<  
  /* --------------------------------------------- */ :j<ij]rsI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ic<J]+Xq  
/* --------------------------------------------- */ D#.N)@\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |/YwMBi  
iXgy/>qgT  
e`7dRnx&0  
@L-] %C  
看了之后,我们可以思考一些问题: K/;*.u`:  
1._1, _2是什么? MEI.wJZ  
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。 ,UveH` n-  
2._1 = 1是在做什么? Xc}~_.]  
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。 ((AsZ$[S  
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。 bTd94  
H\PY\O&cP  
*7JsmN?  
三. 动工 -(;<Q_'s{"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: iVUkM3  
=[ +)T[  
-50 Nd=1  
f|r +qe  
template < typename T > ,q".d =6  
class assignment  {F'~1qf  
  { 5ns.||%k  
T value; y@'~fI!E4  
public : ,,Ia4c  
assignment( const T & v) : value(v) {} bT8 ?(Iu  
template < typename T2 > o9JZ -biH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } iD(+\:E  
} ; #;lB5) oe  
&Sr7?u`k  
U4.- {.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;+Sc Vz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d%(4s~y  
9*ek5vPB  
>hFg,5 _l3  
tsWzM9Yf  
  class holder k@Q>(`  
  { %"gV>E_u  
public : C4h4W3w  
template < typename T >  aj|gt  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ssUm1F\  
  { \Um &  
  return assignment < T > (t); O={ ?c1i:  
} xE"QX N  
} ; FWb`F&  
P. >5`^  
},& =r= B  
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: B s{n  
SmMJ%lgA6  
  static holder _1; 713)D4y}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ixjhZki<  
V.?Oly  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m`lxQik  
而不用手动写一个函数对象。 :dML+R#Ymh  
LEgx"H=c  
na0-v-  
pN-c9n4#j  
四. 问题分析 Gc0/*8u/  
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。 j-n-2:Q  
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。 6<`tb)_2~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xU(yc}vw,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %AV[vr,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;#+Se,)  
{[tx^b  
五. 问题1:一致性 iqAME%m  
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?| AZ'"Ua  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 UPr8Q^wm  
g>&b&X&Y_  
struct holder QP={b+8  
  { yrCY-'%  
  // wS%j!|xhlV  
  template < typename T > M?3#XQDvD  
T &   operator ()( const T & r) const 7eP3pg#  
  { 7zWr5U.  
  return (T & )r; 8(kP=   
} G8hq;W4@]/  
} ; c)Ep<W<r1  
 dl;  
这样的话assignment也必须相应改动: ]*\m@lWu  
p J#<e  
template < typename Left, typename Right > 3A)Ec/;~  
class assignment # ZcFxB6)  
  { Ar iW&E  
Left l; >SSRwYIN  
Right r; cfrvx^,2&  
public : n1;y"`gHk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &LM ^,xx}  
template < typename T2 > W9A [Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } v9S1<|jN  
} ; fo$A c  
bPhbd  
同时,holder的operator=也需要改动: !3J YG  
?T\_"G  
template < typename T > xZ.c@u6:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Au[H!J  
  { c.JMeh  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Xb/^n .>  
} pU)g93  
qR>"r"Fq  
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。 f83Tl~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0X: :<N@  
Vt;!FZ  
return l(rhs) = r; $=rLs)  
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。 HLp9_Y{X.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /4_^'RB  
 %J?"ZSh  
template < typename Tp > tiHP? N U  
class constant_t D$$,T.'u  
  { -'wFaW0%I  
  const Tp t; (;1Pgh  
public : H6! <y-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} iTpU4Qsj  
template < typename T > <&Q(I+^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ljq!\D  
  { P3u,)P&  
  return t; 1~_&XNb&  
} w=K!U]  
} ; c=Y8R/G<  
" +n\0j;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @!MhVNS_<  
下面就可以修改holder的operator=了 o*}--d? S  
ZA! yw7~  
template < typename T > /N?vVp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?RI&7699+  
  { tM&;b?bJ[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); oyt#CHX  
} wNt-mgir-Q  
CTOrBl$70  
同时也要修改assignment的operator() U 2@Mxw  
KfkE'_ F  
template < typename T2 > m=.}}DcSs  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6*Y>Y&sea  
现在代码看起来就很一致了。 $hGiI  
WG\gf\=I  
六. 问题2:链式操作 V {H/>>k7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [WxRwE  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 H6Qb]H. C  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ]Y%U5\$  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ujMics(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct UC{Tmf  
M!nwcxB!  
template < typename T > leMcY6  
struct result_1 -g`3;1EV^  
  { MV.$Ay  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }?vVJm'  
} ; 0*-nVC1  
<>9zXbI  
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: erQ0fW  
$hM>%u  
template < typename T > w\PCBY=  
struct   ref O"Ua|8  
  { &GetRDr  
typedef T & reference; KE k]<b=  
} ; E 02l=M  
template < typename T > lAcXi$pF  
struct   ref < T &> R:}u(N  
  { f}_d`?K  
typedef T & reference; +&:?*(?Q  
} ; v!b 8_0~u6  
K0bh;I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i9FtS7  
u^{6U(%  
template < typename T > (b}}'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =Lyo]8>,X  
  { Nr(3!-  
  return l(t) = r(t); _/iw=-T  
} 4EB&Zmg[K  
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。 1FO T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 b5v6Y:f&fK  
Y3J;Kk#AH  
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 "Nx3_mQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: A7SE>e>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 EE<^q?[3^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^Nu0+S  
最后的布局是: 6-w'?G37  
                Add N1Pm4joH%  
              /   \ 0-9.u`)#yu  
            Divide   5 Q:#Kt@W  
            /   \ V&>\U?q:  
          _1     3 <P"4Mk7`s  
似乎一切都解决了?不。 ;& PK6G  
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。 $^1L|KgXp  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。  KOQ9K  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: DIU9Le  
S ;; Z  
template < typename Right > +uY)MExs2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7?O~3  
Right & rt) const s?2DLXv}!  
  { m@_m"1_;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lv* fK  
} V>2mz c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /#,3JU$w  
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。 C<?Huw4R0  
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。 O!c b-  
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。 Qf}^x9'  
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。 (^Q:zU  
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|uO)/v  
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: rq.S0bzH  
W"@FRWcd  
template < class Action > 3w B03\P  
class picker : public Action N%,!&\L  
  { 5}/TB_W7j  
public : -q-/0d<l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 27NhYDo  
  // all the operator overloaded F$QAWs  
} ; g+-=/Ge  
X@[)jWs  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 { fmY_T[Q8  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 08!pLE  
)38M~/ ^l  
template < typename Right > D=Pv:)*]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const a V4p0s6ZZ  
  { u*<G20~A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K^_Mt!%  
} jb~/>I^1  
H$/r{gfg^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > h]#wwJF  
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。 7fOk]Yl[  
[uh$\s7  
template < typename T >   struct picker_maker | Ts0h?"a  
  {  ThLnp@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; < Y(lRM{  
} ; V|h/a\P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t1I` n(]n  
  { >9S@:?^&q>  
typedef picker < T > result; &$vW  
} ; Wy'H4Rg8  
a^*@j:[  
下面总的结构就有了: #h 4`f  
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。 B`/c Kfg  
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。 a09]5>*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )cMW,  
至此链式操作完美实现。 c 4<~? L  
K`9ph"(Z  
oM@X)6P_  
七. 问题3 Use`E  
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。 !*?Ss  
"o*zZ;>^  
template < typename T1, typename T2 > 3KF[ v{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u,d@ oF(=  
  { r] +V:l3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <V3N!H_d  
} Z]I[?$y  
t^ =6czk  
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: }a(x L'F  
AU@XpaPWh  
template < typename T1, typename T2 > 2#n4t2 p  
struct result_2 K,>D%mJ  
  { e6n^l $'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _%)v9}D  
} ; %#.H FK  
!~{AF|2f  
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? .Jt&6N  
这个差事就留给了holder自己。 dJhT}"x  
    WheJ 7~  
b ;Vy=f  
template < int Order > *CA7 {2CX  
class holder; i6^COr  
template <> XeaO,P  
class holder < 1 > ccWz,[  
  { y s5b34JN  
public : G?Y2 b  
template < typename T > w%no6 ;  
  struct result_1 f3 lKdXnP  
  { ;P-xKRU!Xx  
  typedef T & result; yK +&1U2`  
} ; Kf XE=v{t  
template < typename T1, typename T2 > `hD\u@5Tw  
  struct result_2 QY,.|  
  { (9N75uCa  
  typedef T1 & result; wn'_;0fg  
} ; }ug|&25D  
template < typename T > {YCquoF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hi>sDU< x  
  { <}c`jN!z.  
  return (T & )r; <y(uu(c  
} Fejs9'cB  
template < typename T1, typename T2 > X*2M Nx^K~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3N?WpA768/  
  { Q?GmSeUi  
  return (T1 & )r1; $Nr :YI  
} ! K~PH  
} ; "YlN_ U  
U@<>2  
template <> Ix,`lFbH  
class holder < 2 > N#')Qz:P  
  { Go}C{(4T  
public : I$4GM  
template < typename T > _LV;q! /j  
  struct result_1 C:n55BE9  
  { Q(-:)3g[aL  
  typedef T & result; ^ ~HV`s  
} ; m8F-#?~  
template < typename T1, typename T2 > eUYd0L!  
  struct result_2 xf8C$|,  
  { l>RW&C&T  
  typedef T2 & result; g?ID}E ~<  
} ; #c V_p  
template < typename T > EPCu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nT0FonK>  
  { @0q%&v0  
  return (T & )r; Mg.xGST  
} iHo2=Cz  
template < typename T1, typename T2 > %,rUN+vW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t)74(  
  { X I\zEXO  
  return (T2 & )r2; YCwfrz  
} $X~4J  
} ; +I0?D  
-r_/b  
3&!X8Lhv  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 B Mh 949;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3u7^*$S  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /JL2dBy#z  
d18%zY>  
return l(i, j) = r(i, j); F/[vg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^'=J'Q  
I\O<XJO)_  
  return ( int & )i; NZ/>nNs  
  return ( int & )j; />(e.)f  
最后执行i = j; 1}mI zrY  
可见,参数被正确的选择了。 oc,a  
IZczHHEL`b  
)p7WU?&I  
_dY6Ip%  
~Rx[~a  
八. 中期总结 y&NO[  
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: <qs>c<Vj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 | 1H"ya  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Kw}-<y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4,kT4_&,  
08&DP^NS  
N^A&DrMF  
/#M|)V*wn  
*P&ZE   
 Hq h  
九. 简化 _NAKVzo-  
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。 GMLq3_'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -E#!`~&V  
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: O0#wM-M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 DG&14c>g  
  +-*/&|^等 >Liv].  
2. 返回引用。 U]lXw+&  
  =,各种复合赋值等 t%<nS=u  
3. 返回固定类型。 D^To:N 7U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) w? A&XB+  
4. 原样返回。 ;Y#~2eYCz  
  operator, :e:jILQ[  
5. 返回解引用的类型。 2~+_T  
  operator*(单目) , KF>PoySA  
6. 返回地址。 !']=7It{  
  operator&(单目) l9XK;0R9  
7. 下表访问返回类型。 ]?tsYXU j  
  operator[] Q*mzfsgr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2xH9O{  
  operator<<和operator>> mXT{)pU  
zlIXia5  
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。 '/kSUvd  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QA\eXnR  
>}h/$bU  
template < typename Left > L,0HX   
struct value_return Yw<K!'C  
  { &GcWv+p  
template < typename T > x]lv:m\)jT  
  struct result_1 $QmP' <  
  { ]Qe;+p9vU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  B\1F  
} ; _H(m4~ M  
|i5A F\w  
template < typename T1, typename T2 > nC^?6il  
  struct result_2 2>0[^ .;"  
  { j8 nG Gx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )nyud$9w'  
} ; $A)i}M;uK  
} ; w~QUG^0Fx  
7%L%dyN  
{.O Bcx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait o0^'x Vv  
a(s}Ec${Z  
下面我们来剥离functor中的operator() _Dl!iV05:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :-7`Lfi@%  
H[ocIw  
return l(t) op r(t) di}YHMTx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :)X?ML?  
return op l(t) q[1:h  
return op l(t1, t2) \2)a.2mAz  
return l(t) op !r$?66q/  
return l(t1, t2) op Z{7lyEzBg  
return l(t)[r(t)] ;AK;%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] g2.%x \d  
7!.%HhU0  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 7$'%*|C.  
单目: return f(l(t), r(t)); $w`QQ^\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); h7<Zkf  
双目: return f(l(t)); lG,/tMy  
return f(l(t1, t2)); IZY q  
下面就是f的实现,以operator/为例 \](IBI:  
pUki!TA  
struct meta_divide [R-4e; SRh  
  { kVE% "  
template < typename T1, typename T2 > ww82)m8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t=J\zyX!  
  { 2KMLpO&De  
  return t1 / t2; |5S/h{gq  
} a@Tn_yX  
} ; l j*ELy  
y^_ 'g2H  
这个工作可以让宏来做: ,$@nbS{Q]  
od!"?F  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |\"vHt?@G  
template < typename T1, typename T2 > \ _;",7bT80  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  `W< 7.  
以后可以直接用 &-W5 T?Sl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2f ]CnD0$  
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 w~@.&  
(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。。。) 3/mVdU?U  
QPjmIO  
:Jwc'y-]  
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 ]YYjXg}%  
(-Rh%ZHH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^^QW<  
class unary_op : public Rettype N#'+p5|>  
  { |&+g,A _w  
    Left l; U;o[>{L   
public : b}4k-hZL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]C^D5(t/cd  
q 1a}o%  
template < typename T > b;K>Q!(|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yHkZInn  
      { Yi1* o?  
      return FuncType::execute(l(t)); PI~LbDE  
    } P]gksts9f.  
BFmYbK  
    template < typename T1, typename T2 > zvB!=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tyFhp:ZB  
      { yaV=e1W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  c'?4*O  
    } Cr|v3Y#h'  
} ; QIQ }ia  
iaBy/!i  
-]"=b\Q  
同样还可以申明一个binary_op aZ^P*|_K3  
K}ACZT)Wp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Dv?'(.z  
class binary_op : public Rettype jV)!9+H#  
  { bG=CIa&@  
    Left l; s.+2[R1HF  
Right r; N+)4]ir>  
public : Y, K): ~T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^/\OS@CT\  
px5~D(N  
template < typename T > 9{@#tx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;m$F~!Y  
      { =t1.j=oC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); d (]t}  
    } 3)v6N_  
X||Z>w}v  
    template < typename T1, typename T2 > ]X~;?>#:p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E15"AO  
      { %\PnsnJ9Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6#VG,'e3  
    } :"? boA#L  
} ; GgkljF@{}  
e&Z}struE  
_KiaeVE  
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 P lJl#-BO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fo~8W`H&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q# xeu  
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。 'SF+P)Kmz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |eL&hwqzG  
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。。。 a6=mE?JTB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Vr/UbgucJ  
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) JPL8fX-w  
下面是修改过的unary_op lQQXV5NV  
x bF*4;^SI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?6.vd]oNO  
class unary_op }T%;G /W  
  { w#[Ul9=?6  
Left l; 1BQTvUAA  
  |gEA.} pY  
public : R_ J=x  
3U=q3{%1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [Z6]$$!#2  
~d6 _  
template < typename T > ;:1d<Q|  
  struct result_1 avxI\twAU  
  { K;;Q*NN-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *0M#{HQ  
} ; [^t"Hf  
*9e T#dH  
template < typename T1, typename T2 > AfW63;kH  
  struct result_2 8=ubMqr[  
  {  !J!zi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pgz3d{]ua  
} ; 1;r^QAK&  
VaZ+TE  
template < typename T1, typename T2 > hKjvD.6]%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6'ye-}vD-  
  { WmLl.Vv=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); awuUaE  
} Z y@35;r  
%Q"zU9  
template < typename T > 0?l|A1I%   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qfo'w%px  
  { H4 Y7p  
  return OpClass::execute(lt(t)); :Bp{yUgi@  
} M`\c'|i/  
'"QC^Joz  
} ; {n%-^9b1{&  
Z:aDKAboU  
ZV}BDwOFI  
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 ~jAOGo/&6  
好啦,现在才真正完美了。 =BY)>0?z  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0K7]<\)  
,S;?3?a  
template < typename Right > ! e6;@*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _=B(jJZ   
  { k6rX/ocu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); * JGm  
} iQ*JU2;7 t  
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。 d+~c$(M)  
vIG8m@-!&;  
Pgf$GXE  
f2[z)j7  
OTd=(dwh  
十. bind |s|>46E  
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。 !Jb?r SJ.h  
先来分析一下一段例子 4?M= ?K0  
O; EI&  
YD2M<.U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} //KTEAYyy#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !.iu_xJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H7G*Vg  
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。 mn\e(WoX  
我们来写个简单的。 K2nq2Gbn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1iaNb[:QX  
对于函数对象类的版本: {@g3AG%  
I%%\;Dy  
template < typename Func > x*5' 6  
struct functor_trait W5}.WFu  
  { jEklf0Z  
typedef typename Func::result_type result_type; hbR;zV|US  
} ; qfE/,L(B  
对于无参数函数的版本: %^^2  
ZA>hN3fE'  
template < typename Ret > "m})~va  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -Qo`UL.}  
  { dW;{,Q  
typedef Ret result_type; X;sl?8HG!<  
} ; `Q1T-H_  
对于单参数函数的版本: #!h:w  
^R1 nOo/  
template < typename Ret, typename V1 > T2Cdw\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +OK.[ji?  
  { R|{AIa{}  
typedef Ret result_type; kxoJL6IC  
} ; O(,Ezy x  
对于双参数函数的版本: 9?gLi!rd  
m\U@L+L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?nrd$,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^C>i(j&  
  { ;E:ra_l  
typedef Ret result_type; ?v#t{e0eQ  
} ; Cst\_j  
等等。。。 Bcrd}'no  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zF<*h~  
v[CX-CBZ?  
template < typename Func > -x3QgDno  
struct func_return B;N40d*W  
  { cg7NtY  
template < typename T > JoKD6Q1D  
  struct result_1 1mL--m'r  
  { Nol',^)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $rs7D}VNc  
} ; T{]Tb=  
p}uL%:Vr  
template < typename T1, typename T2 > t?28s/?  
  struct result_2 9/D+6hJ]:  
  { 5'\/gvxIC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a~OCo  
} ; ,nMLua\  
} ; P^v`5v  
.,l ?z  
=Z2U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Xo(K*eIN  
6 )0$UW  
template < typename Func, typename aPicker > WXNJc  
class binder_1 nfy"M),et  
  { ?Z( 6..&  
Func fn; -}2q-  
aPicker pk; CeR4's7  
public : #E5#{bra  
Vj0`*nC)/  
template < typename T > $b\Gl=YX^  
  struct result_1 S#!PDg  
  { + R])u5c'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ub}t3#  
} ; dQ`ch~HVUW  
4&K~EX"^T  
template < typename T1, typename T2 > @s2z/ h0H  
  struct result_2 fbNVmjb$)  
  { oQ8W0`bZa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~?E x?!\9R  
} ; RNcHU  
Wxb/|?,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i4'?/UPc  
-78 t0-lM  
template < typename T > Nk86Y2h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p[hA?dXn  
  { n8A*Y3~R  
  return fn(pk(t)); +_06{7@h  
} KSqWq:W+  
template < typename T1, typename T2 > pHni"i T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uV52ko,  
  { PS`v3|d}}}  
  return fn(pk(t1, t2)); (Pin9^`ALc  
} %1@+pf/  
} ; GasIOPzK  
d;:+Xd`  
b0tr)>d  
一目了然不是么? h/V0}|b  
最后实现bind ~ ${. sD\  
KxGK`'E'r  
P`Anf_  
template < typename Func, typename aPicker > f`RcfYt  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Uj0DX >I  
  { 9FX'Uws  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4ZQX YwfC|  
} P[8`]=  
p/cVQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 FX+Ra@I!  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 HMS9_#[kE  
72&xEx  
十一. phoenix M!,$i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: PD:" SfV,G  
L 2Os\  
for_each(v.begin(), v.end(), Ue^upx  
( or]8;eQ?  
do_ ?%iAkV  
[ &( b\jyf  
  cout << _1 <<   " , " wP+wA}SN  
] F4e<=R  
.while_( -- _1), d; oaG (e  
cout << var( " \n " ) H^B/ '#mO  
) hoO8s#0ED  
); $0AN5 |`g\  
S3P;@Rm  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ;I:jd")  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor v /G,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9H" u\t|?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G3OqRH  
7 H.2]X  
0{@E=}}h  
template < typename Cond, typename Actor > Hp8)-eT  
class do_while [9Q2/V;Uk%  
  { &f|LjpMCf  
Cond cd; yg5Ik{  
Actor act; Xi6XV3G  
public : |bO}|X  
template < typename T > S$=])^dur  
  struct result_1 QApil  
  { ]p `#KVW  
  typedef int result_type; =eDVgOZ)  
} ; /V2Ih  
2Af1-z^^K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -$QzbRF5R  
?r'rvu'/  
template < typename T > H`9E_[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wepa;  
  { E/Q[J.$o  
  do z$QYl*F1  
    { TF^Rh4  
  act(t); a^@6hC>sr  
  } MkRRBvk  
  while (cd(t)); f}Mc2PQ-  
  return   0 ; ss-{l+Z5  
} "/S-+Ufn  
} ; (caxl^=  
HKP<=<8/O  
DKPX_::  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ) 'j7Ra  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ]KA|};>ow  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^$FHI_  
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。 AcwLs%'sx  
下面就是产生这个functor的类: f2`[skNj  
dli?/U@hO  
Ww{bh -nyq  
template < typename Actor > uv%T0JA/  
class do_while_actor 7s4G|N[wR\  
  { ?rKewdGY  
Actor act; ,j:`yB]4,  
public : ==RYf*d  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~dkS-6q~Q  
Z]@my,+Z;  
template < typename Cond > ey_3ah3x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nVoL7ew+  
} ; QgqR93Ic  
dAh&Z:86\  
eBFsKOtu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `1=n H/E  
最后,是那个do_ H!y1&  
_rdEur C6  
FMc$?mm  
class do_while_invoker I% ivY  
  { }u5/  
public : hbl:~O&a/  
template < typename Actor > H{x'I@+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j_H9l,V  
  { )>QpR8 G-  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^RAst1q7  
} <'>c`80@\*  
} do_; v,I4ozDx  
ve49m%NQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? DI{VJ&n66  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E z?O gE{  
最后来说说怎么处理break和continue I q]+O 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。 -y|>#`T/  
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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