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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^=Up U B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Z.VVY\  
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, Fc42TH p  
[nYwJ  
IXX^C}\,  
H}JH339  
  class filler Gl}=Q7  
  { js7J#b7  
public : CWt,cwFW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} UZ&bT'>;9g  
} ; O,:ent|  
o_os;  
&|Z:8]'P  
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: T4qbyui{  
ugucq},[  
6}{2W<  
Uj6R?E{Jt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F]SexP4:A  
E}\^GNT  
QT\S>}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sStaT R{  
$eRxCX?b2  
=^=9z'u"=  
xdp{y =,[  
二. 战前分析 +<@7x16  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 c?b?x 6 2  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 3(6i6 vV  
[0F+t,`  
"YHe]R>3s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >MS}7Hk\  
  /* --------------------------------------------- */ )#i]exZ  
vector < int *> vp( 10 ); #Rjm3#gc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )N`ia%p_]  
/* --------------------------------------------- */ QQ1+uY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;STO!^9~  
/* --------------------------------------------- */ |~rDEv3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3"!2C,3c#  
  /* --------------------------------------------- */ )!p=0&z@{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <k/'mBDk  
/* --------------------------------------------- */ kB"Sh_:m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g8!!:fdu  
QBY7ZT05Gt  
d*8 c,x  
kn`KU.J.  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8uS1HE\%  
1._1, _2是什么? NzNAhlXj3  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 xg\M9&J  
2._1 = 1是在做什么? S #&HB  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 h'w9=Pk~6y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8~\Fpz|Og  
qs 52)$  
Zdj~B1  
三. 动工 `H ^Nc\P#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DQH _@-q  
aztP`S$h  
4D9l Za}  
XC0G5rtB  
template < typename T > lb`P9mbr+  
class assignment x-CY G?-x  
  { W&BwBp]K  
T value; %w6> 3#e  
public :  CG$S?  
assignment( const T & v) : value(v) {} M1Od%nz3  
template < typename T2 > )Qb1$%r.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @l>\vs<  
} ; M+)%gnq`u  
G-bG}9vc]  
Nr3td`;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %v : a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pRUN [[L  
c{rX7+bN  
zO9|s}J8q  
WO^sm Ck  
  class holder ./J.OU1  
  { OQ W#BBet@  
public : 1\kOjF)l  
template < typename T > J A4'e@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5|S|HZ8G  
  { Q gDjc '  
  return assignment < T > (t); PFUb\AY  
} ~ E>D0o  
} ; k;;?3)!  
wC'KI8-  
UQ`%,D  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: &FkKnz4IZ  
n*@^c$&P  
  static holder _1; /o+, =7hY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J>] ' {!+  
+7N6]pK|"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HBo^8wN  
而不用手动写一个函数对象。 !+9H=u  
. I {X  
Ai(M06P:h  
IP&En8W+  
四. 问题分析 >OZ+k(saL  
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。 &Vvy`JE  
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 "62+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4h:Oo  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G/2@ Mn-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m*CIbkDsZ  
VGWqy4m  
五. 问题1:一致性 ,'={/)c<  
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?| ~;wSe[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1K0 9iB  
8T$:^HW  
struct holder 3f eI   
  { OtY.s\m y  
  // }1z= C<  
  template < typename T > <)?H98S  
T &   operator ()( const T & r) const 7{8!IcR #  
  { eem.lVVD  
  return (T & )r; @bfaAh~   
} tvf"w`H  
} ; "&Q-'L!M'/  
Dn<2.!ZKQ  
这样的话assignment也必须相应改动: v-42_}  
ZJ=-cE2n  
template < typename Left, typename Right > |K aXek  
class assignment 2Z7smDJ  
  { JNuo+Pq  
Left l; y !47!Dn  
Right r; ;T-i+_  
public : ,Xo9gn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @UkcvhH  
template < typename T2 > e0(loWq]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } PPPRO.y  
} ; }Jh!B|  
7s<v06Wo  
同时,holder的operator=也需要改动: f!xIMIl)+  
1PjSa4  
template < typename T > zu*0uL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const AG/nX?u7)t  
  { w+2:eFi=/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7.8ukAud  
} RTHdL  
[^1;8Tbk  
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。 kxTh tjgv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wf6ZzG:  
9n |H%AC  
return l(rhs) = r; xqmJPbA  
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。 %}+j4n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b0m1O.&I_  
YAC=V?U-#  
template < typename Tp > xO"5bj  
class constant_t tG^Oj:  
  { Ds&)0Iwf  
  const Tp t; `(W V pP?  
public : Fm*n>^P@Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7:mM`0g!  
template < typename T > ib/&8)Y+J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5p U(A6RtS  
  { O0WzDD  
  return t; &nZ=w#_  
} F3,hx  
} ; Ndx.SOj  
M\e%GJ0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [<`xAh_,  
下面就可以修改holder的operator=了 v;?t=}NwF  
YpL{c*M  
template < typename T > |+cyb<(V J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const < ynm A  
  { 7 82NiVed  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 76zi)f1f  
} &q``CCOF&  
%mtW-drv>  
同时也要修改assignment的operator() )nQpO"+M  
@6h=O`X>  
template < typename T2 > Yt0 l'B%[u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9p>3k&S  
现在代码看起来就很一致了。 *2=:(OK  
vRRi"bo  
六. 问题2:链式操作 8'Z9Z*^h#x  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x8b w#  
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。 /bfsC& 3  
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。 ^[\F uSL  
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。 /_26D0}UuF  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Eq~&d.j  
4K[U*-\"  
template < typename T > ,Z&"@g  
struct result_1 j= ]WAjT  
  { ~?[%uGI0h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y5|`B(  
} ; WvUe44&^$  
NrNbNFfo  
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: %$!}MxUM  
?G0=\U< o,  
template < typename T > 1UyI.U]  
struct   ref A;Xn#t ,(K  
  { `Qaw]&O  
typedef T & reference; :HMnU37m W  
} ; A5!f#  
template < typename T > /3'-+bp^=  
struct   ref < T &> uDQ d48>  
  { uJF,:}qA  
typedef T & reference; HMrS::  
} ; _4xX}Z;  
Tx`;y|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sJw3o7@pg  
9_5Fl,u z  
template < typename T > Tj<W4+p{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ko>pwhR}  
  { {p yo  
  return l(t) = r(t); $@}6P,mg  
} |a3)U%rUEQ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 )z2Tm4>iql  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \96?OC dr  
D0lgKQ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 `:-{8Vo7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L*D-RYW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z"=#<C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C;G~_if4PR  
最后的布局是: WnvuB.(@3  
                Add efl6U/'Ij  
              /   \ Q$iv27  
            Divide   5 )O#>ONm^  
            /   \ [0Z r z+q  
          _1     3 g=o)=sQd  
似乎一切都解决了?不。 BqCBH!^x  
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。 j:O=9  
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。 ~ NK w}6  
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: 2\CFt;fk  
~ 9^1m  
template < typename Right > !@W1d|{lu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~BDVmQa  
Right & rt) const 'fy1'^VPAV  
  { ;oH%d;H  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u6awcn  
} z )a8 ^]`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]y2(ZTNTs  
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。 R1 hb-  
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。 7t0\}e  
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。 R1{ "  
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。 sn}U4=u  
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? -KCm#!  
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: bo0m/hVU  
_udH(NC  
template < class Action > Hh$x8ADf  
class picker : public Action g$EjIHb  
  { 5ok3q@1_]{  
public : VkRvmKYl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} UF|v=|*{#  
  // all the operator overloaded Jc-0.^]E}  
} ; r2M._}bF  
h<$Vry}  
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。 ,*bI0mFZ  
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: n/=&?#m}d  
(SkI9[1\@3  
template < typename Right > *G.6\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g(;t,Vy,I  
  { zYbSv~)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K0g<11}(Yg  
} HulN84  
Hhx<k{B@7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,fT5I6l  
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。 S^c5  
RI')iz?  
template < typename T >   struct picker_maker vaxNF%^~yN  
  { _$9<N5F.,o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 13'tsM&  
} ; N|h`}*:x=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y9=/kFPRm  
  { vMRM/.  
typedef picker < T > result; |F iL1_  
} ; i(a2FKLy  
z5=&qo|f9l  
下面总的结构就有了: Yih^ZTf]O?  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 H8`K?SXU  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 @j K7bab:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \XCs(lNh  
至此链式操作完美实现。 Fm#4;'x5E  
V2u^sy  
Y(m/E.h.~  
七. 问题3 Y@Lv>p  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 BikmAa  
6*A S4l  
template < typename T1, typename T2 > "c\ZUx_i6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !BIq>pO%Ui  
  { Qx>S>f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /E2/3z  
} :y"Zc1_E  
{[m %1O1  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: erdWGUfQOe  
|0vY'A)]  
template < typename T1, typename T2 > 2w$o;zz1  
struct result_2 S =U*is  
  { j I_TN5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l-Xxur5M'  
} ; `jSxq66L p  
`9(TqcE  
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? B+ud-M0  
这个差事就留给了holder自己。 $-|`#|CBd  
    $*Njvr7  
&DYHkG  
template < int Order > 4l@*x^F  
class holder; G[)Ll=  
template <> )Jz L  
class holder < 1 > f[6;)ZA  
  { N32!*TsWs  
public : ?i>.<IPOq  
template < typename T > )|~pocXt<  
  struct result_1 %4Y/-xF}9,  
  { SaH0YxnY+  
  typedef T & result; RC sQLKqF  
} ; Hq?-e?Nc  
template < typename T1, typename T2 > z:ue]7(.  
  struct result_2 nr Jl>H  
  { C:"Al-  
  typedef T1 & result; y[UTuFv~Q  
} ; <T>C}DGw  
template < typename T > ,P3nZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @SF*Kvb&  
  { ^%@(> :)0  
  return (T & )r; ZxlQyr`~a(  
} f]tc$`vb  
template < typename T1, typename T2 > }oIA*:5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZZL.&Ho  
  { EJ`JN|,M  
  return (T1 & )r1; YLVIn_\}  
} @/@#,+  
} ; @MWrUx  
6 D_3Hwrs  
template <> c:.k2u  
class holder < 2 > 3fgVvt-2  
  { h2# G  
public : \{ r%.G  
template < typename T > #eD@s En  
  struct result_1 `f,SY  
  { Ob$| IH8.  
  typedef T & result; ftw\oGrS  
} ; hF"yxucj$  
template < typename T1, typename T2 > 8_US.52V  
  struct result_2 dE=4tqv-r  
  { ]R~K-cN`  
  typedef T2 & result; k_ 9gMO  
} ; -/*-e /+b  
template < typename T > R#eY@N}\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7%) F]  
  { ~4S@kYe{3K  
  return (T & )r; v_3r8My-  
} GD<xmuo  
template < typename T1, typename T2 > &k*sxW'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wWB-P6  
  { yANk(  
  return (T2 & )r2; k\8]fh)J\7  
} Squ'd  
} ; N2[EdOJT_  
*~~ >?  
u )cc  
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> >。 g)c<\%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: J8>y2rAi  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 59A@~;.F  
-\O%f)R  
return l(i, j) = r(i, j); H3"90^|,@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B~K@o.%  
1|_jV7`Mz  
  return ( int & )i; jHBzZ!<  
  return ( int & )j; r8x<- u4  
最后执行i = j; x?v/|  
可见,参数被正确的选择了。 Z+! ._uA  
=:OS"qD3l  
s 4uZ;  
` 1aEV#;  
@2ZE8O#I  
八. 中期总结 lArYlR }  
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: FGY4u4y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 = s^KZV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =oz$uD}?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]f#1G$  
Loo48  
c `C /U7j  
>|Ps23J#  
BM9J/24  
y ,e# e`  
九. 简化 / qp)n">  
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。 O}5mDx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4d~Sn81xW  
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: ^GMM%   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `IL''eJug_  
  +-*/&|^等 \@8j&],dl  
2. 返回引用。 8D7 = ]  
  =,各种复合赋值等 ',`GdfAsH  
3. 返回固定类型。 Y~@@{zP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) EF1aw2  
4. 原样返回。 -wJ/j~ +m+  
  operator, yzJ VU0s  
5. 返回解引用的类型。 \1x<bx/1  
  operator*(单目) M_asf7|v  
6. 返回地址。 kH:! 7L_=  
  operator&(单目) F} d>pK9fn  
7. 下表访问返回类型。 ,ND}T#yTR  
  operator[] +72[*_ <  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x aiA2  
  operator<<和operator>> gbF^m`A>%+  
}@JPvI E  
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。 4mNg(w=NF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v53qpqc  
Ovu!G q  
template < typename Left > [AgS@^"sf5  
struct value_return 6bj.z  
  { GddP)l{uCF  
template < typename T > gYb}<[O!  
  struct result_1 kex4U6&OQB  
  { ?VVtEmIN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7S+_eL^  
} ; _4H 9rPhf  
Reci:T(_  
template < typename T1, typename T2 > a?&{eMEe}  
  struct result_2 }s i{  
  { &,~0*&r0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <*I%U]  
} ; ?}<4LK]  
} ; HjG!pO{  
l!U F`C0g  
hbfTv;=z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +JQ/DNv  
24;F~y8H  
下面我们来剥离functor中的operator() ]!l]^/ .  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0V:7pSC{P  
R Ptc \4  
return l(t) op r(t) zg)-RCG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Cbw@:+%J{  
return op l(t) aH@GhI^@  
return op l(t1, t2) Z*,Nt6;e  
return l(t) op mWhQds6  
return l(t1, t2) op y"5>O|`  
return l(t)[r(t)] c*iZ6j"iI  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w,uyN  
.7lDJ2  
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: rDr3)*H?0  
单目: return f(l(t), r(t)); ^eu={0k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =2-!ay:  
双目: return f(l(t)); wLX:~]<xl  
return f(l(t1, t2)); e6O+hC]:  
下面就是f的实现,以operator/为例 !yxb=>A  
k;aV4 0N9  
struct meta_divide ++b1VBP  
  { +-8S,Rg@   
template < typename T1, typename T2 > T_T@0`7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !{hC99q6  
  { |/Q7 o1i  
  return t1 / t2; CVo2?ZQ  
} zB,Vi-)vH  
} ; vE4ce  
8cN[t.S  
这个工作可以让宏来做: 4rpx  
mBb;:-5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Yfro^}f  
template < typename T1, typename T2 > \ Q:U^):~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^P)W/2  
以后可以直接用 _T[7N|'O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) a g=,oYn  
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 G.ag$KF  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 0[ (Z48  
(7v]bqfw  
LI`L!6^l  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 x}acxu 2H7  
}ZPO^4H;-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HfQZRDH  
class unary_op : public Rettype >b6!*Lrhs  
  { T ~=r*4  
    Left l; ui _nvD:  
public : Q7<_> )e^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5X8GR5P  
Io8h 8N-  
template < typename T > d#Hl3]wT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dS+/G9X^  
      { =1/d>kke  
      return FuncType::execute(l(t)); 6.uyY@Yx  
    } /Mac:;W`  
4<P=wK=a8X  
    template < typename T1, typename T2 > u1@&o9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HLD8W8  
      { -o\o{?t,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xbZx&`(  
    } 16;r+.FB'  
} ; n2e#rn  
r8]y1 Om<  
V5]}b[X  
同样还可以申明一个binary_op j=&]=0F  
Wc6Jgpl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uv&??F]/  
class binary_op : public Rettype k PuY[~i%  
  { pQ:7%+Om  
    Left l; y;'yob  
Right r; i. O670D  
public : A>C&`A=-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _zuaImJ0o  
`a$c6^a  
template < typename T > . 5cL+G1k#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )sONfn  
      { Nft~UggK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G=1&:nW'  
    } >M2~BDZ  
7yUtG^'b  
    template < typename T1, typename T2 > U,;a+z4\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wW. V>$q  
      { 1=*QMEv1G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ! 06 !`LT  
    } %A]?5J)Bi  
} ; E.ugr])  
bSG}I|  
//x^[fkNq)  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 eUY/H1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 { :^;byd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~2HlAU))<&  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 R]LRgfi9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5o v F$qn  
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。。。 D7X8yv1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6}(; ~/L  
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) 9A7LDHst7  
下面是修改过的unary_op ){D6E9  
JY5)^<.d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~!t#M2Sk  
class unary_op E~4d6~s  
  { +n'-%?LD&  
Left l; FZk=-.Hk  
  4V6^@   
public : '<$!?="  
[Yi;k,F:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} IasWm/  
Rhfx  
template < typename T > d ynq)lf  
  struct result_1 5{PT  
  { /i[1$/*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b6]MJ0do  
} ; 3dl#:Si  
?3duW$`  
template < typename T1, typename T2 > k}0Y&cT!rU  
  struct result_2 3QD+&9{D  
  { qcmf*Yl:v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [. rULQl  
} ; 6d# 7  
2#i*'.  
template < typename T1, typename T2 > j\LJ{?;jC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B(eC|:w[z  
  { *wfb~&: }  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Y<ZaW{%  
} g"KH~bN  
I:l/U-b7h  
template < typename T > C6 PlO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5s7C;+  
  { z1AYXW6F  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1Zr J7a7=  
} #M)S Ae2  
9%^IMUWA  
} ; ji&%'h  
~;QzV?%  
q{c/TRp7  
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 }hm "49,O  
好啦,现在才真正完美了。 X2 PyFe  
现在在picker里面就可以这么添加了: +";<Kd-  
pXE'5IIN  
template < typename Right > c}-WK*v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (O(X k+L  
  { Vm"{m/K0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `mt x+C  
} "0V8i%a  
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。 *7JsmN?  
J ,s9,("  
iVUkM3  
=[ +)T[  
-50 Nd=1  
十. bind f|r +qe  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,q".d =6  
先来分析一下一段例子 eoGGWW@[  
yGs:3KI  
jE#&u DfI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E*W|>2nx]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 JYesk  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (Qp53g  
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。 (c\i.z  
我们来写个简单的。 &OXWD]5$6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [ U`})  
对于函数对象类的版本: TIIwq H+h.  
A`I;m0<  
template < typename Func > 4e!>A  
struct functor_trait !iHJ!  
  { Z37%jdr  
typedef typename Func::result_type result_type; l`b%imX  
} ; aSEzh7 8  
对于无参数函数的版本: xU LcS :Q  
Y@#rGV>  
template < typename Ret > DxvD 1u   
struct functor_trait < Ret ( * )() > wRCv?D`vV  
  { M~O$ ,dof  
typedef Ret result_type; +8zC ol?j  
} ; 5;:964Et  
对于单参数函数的版本: G,-x+e"  
66Tx>c"H  
template < typename Ret, typename V1 > x9qoS)@CM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $%Kyz\;7/  
  { h+ggrwg'  
typedef Ret result_type; }~bx==SF6!  
} ; U8]BhJr$Q  
对于双参数函数的版本: %gbvX^E?  
Od?b(bE.]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R]xXG0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > CW . O"_  
  { B4/\RC2  
typedef Ret result_type; Z]\IQDC  
} ; ?>}&,:U}   
等等。。。 MVYf-'\^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Pf?zszvs  
h;RKF\U:"  
template < typename Func > E!6Nf[  
struct func_return M!Wjfq ^~  
  { ?c0@A*:o  
template < typename T > e"u89acp  
  struct result_1 ,b!]gsds  
  { F8En )#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;R4qE$u2^  
} ; 7eP3pg#  
JXNfE,_  
template < typename T1, typename T2 >  #-^y9B  
  struct result_2 l6y*SW5+  
  { Uoqt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =e!o  
} ;  o8h1  
} ; /q\{OsrX  
iO2%$Jw9\  
/t;Kn m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >"%}x{|  
BSc5@;  
template < typename Func, typename aPicker > Z^l!#"\4m  
class binder_1 863PVce",}  
  { =zX A0%  
Func fn; I7@g,~s  
aPicker pk; kM o7mkV  
public : meM61ue_2  
KU5|~1t 4  
template < typename T > mvV5X al  
  struct result_1 o?]g  
  { \4FKZ>1+R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W4V !7_  
} ;  1(*Pa  
lRr={ >s  
template < typename T1, typename T2 > YLAGTH0.]  
  struct result_2 r!WXD9#  
  { etD8S KD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $ri'tJ+  
} ; E2xcd#ZD  
h}@)oSX }  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7O^'?L<C'  
)gb gsQZ  
template < typename T > N8K @ch3=P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |d0,54!  
  { [pgld9To  
  return fn(pk(t)); mO~A}/je  
} O%R*1 P9  
template < typename T1, typename T2 > "<LVA2v;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |8<P%:*N  
  { 0//B+.#  
  return fn(pk(t1, t2));  uZA^o  
} }+3IM1VTW{  
} ; #5a'Z+  
l;'#!hC)  
p#6V|5~8  
一目了然不是么? d%C :%d  
最后实现bind Ad'b{C%  
RbA.%~jjx*  
SeX:A)*ez%  
template < typename Func, typename aPicker > ?RI&7699+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tM&;b?bJ[  
  { @b,&b6V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wNt-mgir-Q  
} CTOrBl$70  
&8^ch,+pD  
2个以上参数的bind可以同理实现。 KfkE'_ F  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 m=.}}DcSs  
r|!r!V8j  
十一. phoenix zJCm0HLJ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: FY(C<fDRo{  
Wgr`)D  
for_each(v.begin(), v.end(), 3.vQ~Fvl  
( (}:n#|,{M  
do_ o 2Okc><z  
[ Y#[>j4<T  
  cout << _1 <<   " , " 7x ?2((   
] Bx&F*a;5  
.while_( -- _1), fj,]dQ T  
cout << var( " \n " ) D3i`ehh  
) 5lp};  
); Z/hk)GI  
7Rix=*  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ctB(c`zcY  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor YR$ )yl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j^&{5s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Il&}4#:  
#FL\9RXy  
Q*h%'oc`  
template < typename Cond, typename Actor > jh|4Y(  
class do_while <F7g;s'q9  
  { X8Ld\vZYn  
Cond cd; X|3l*FL  
Actor act; K0bh;I  
public : <GthJr>1D  
template < typename T > u^{6U(%  
  struct result_1 (b}}'  
  { =Lyo]8>,X  
  typedef int result_type; Nr(3!-  
} ; _/iw=-T  
/Wqx@#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} jj&4Sv#>  
FID4@--  
template < typename T > O{F)|<L(G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7:>VH>?D  
  { -Ze{d$  
  do RaNz)]+7`  
    { O*d4zBT  
  act(t); NX5A{  
  } ag \d4y6  
  while (cd(t)); Y=-ILN("  
  return   0 ; rW&# Xw/a  
} ZO!  
} ; QV@NA@;XZ  
B,Gt6c Uq  
*~0Ko{Avc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !^ /Mn  
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。 ZX Sl+k .  
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。 p>c`GDU  
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。 8!c#XMHV  
下面就是产生这个functor的类: W6>SYa  
.;'3Roi  
;C+g)BW  
template < typename Actor > nHB=*Mj DV  
class do_while_actor qK9\oB%s7  
  { ~^GY(J'  
Actor act; ydyGPZ t  
public : L`!M3c@u  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} i47xF7y\  
  ps*dO  
template < typename Cond > 1`X- O>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {ta0dS;1  
} ; j+>#.22+  
sMikTwR/^  
>nnjL rI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c T!L+z g  
最后,是那个do_ S24wv2Uw i  
ZPISclSA+  
\\WIu?  
class do_while_invoker p`i_s(u  
  { N{$'-[  
public : 5*d  
template < typename Actor > JvZNr?_w%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Jrkj foN  
  { $m:4'r  
  return do_while_actor < Actor > (act); D<m+M@u  
} D=Pv:)*]  
} do_; a V4p0s6ZZ  
(xJZeY)-b^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L,XWX8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jb~/>I^1  
最后来说说怎么处理break和continue H$/r{gfg^  
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。 h]#wwJF  
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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