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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda yx|iZhK0:}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .@)vJtH)  
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, ^ l#6Es  
GV0@We~  
w|&lRo@1  
i+O7,"(@  
  class filler  'l5  
  { &6 s&nx  
public : )$S=iL8(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ![B|Nxq}@  
} ; rNV3-#kU  
5c::U=  
*90dkJZ.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: _33 b %  
b_TI_  
F62 uDyY  
RWR{jM]V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5?$MZaT  
_R ]s1  
&7\}S qp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wIi(\]Q  
Dazm8_x  
s\ C ,5  
NC~?4F[  
二. 战前分析 =i  vlS  
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。 B<EqzP*#  
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  ]+Whv%M  
~!Sd|e:4  
2*75*EQCH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ) Z3KO  
  /* --------------------------------------------- */ EmT_T 3v  
vector < int *> vp( 10 ); |c0^7vrC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); fd *XK/h  
/* --------------------------------------------- */ R-m5(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %/I:r7UR{  
/* --------------------------------------------- */ By@65KmR"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3=n6N TL  
  /* --------------------------------------------- */ V$hL\`e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CsZm8oL$  
/* --------------------------------------------- */ Mbxl{M >  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d;dT4vx$[M  
eQuw uT  
%mss{p!d6  
j.]]VA  
看了之后,我们可以思考一些问题: [w<_Wj  
1._1, _2是什么? %WU=Vy4  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 zlEI_th:~  
2._1 = 1是在做什么? -sA&1n"W&5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 O=bkq}  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2gO@   
GkU_01C  
'sI ne>  
三. 动工 4eB'mPor  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L[2N zw O  
w` +,  
+H&/C1u  
[c=W p  
template < typename T > c!\T 0XtT  
class assignment 3?j: M]fR  
  { # l9VTzi  
T value; m^XO77"  
public : yn!;Z ._  
assignment( const T & v) : value(v) {} #+D][LH4  
template < typename T2 > M <JX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /#T{0GBXe  
} ; kHr-UJ!  
r4P%.YO+X  
(.=Y_g.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >8{w0hh;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~"%'(j_4  
Ry}4MEq]  
2fky z  
4RDY_HgF6  
  class holder *-=/"m  
  { kO}%Y?9d  
public : ZgEV-.>P  
template < typename T > e~ OrZhJ=_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3q`f|r  
  { MD$W;rk(Hn  
  return assignment < T > (t); mRAt5a#is  
} k(RKAFjY  
} ; ;R0LJApey  
B ZU@W%E  
+)yoQRekX  
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: [nHN@ p|  
v\bWQs1  
  static holder _1; xkFa  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O-7)"   
TI8\qIW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5yt=~  
而不用手动写一个函数对象。 i Ehc<  
[ p,]/ ^ N  
|e!Y C iU  
8Kl&_-l{b  
四. 问题分析 O9N!SQs80  
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。 @BLB.=  
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。 &iu]M=Y b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4 ;_g9]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }=f\WWJf0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L44|/~  
~6t<`&f  
五. 问题1:一致性 7l-MV n_8  
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?| =U~53Tg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 hwUb(pZ  
,k_ b-/  
struct holder <= _!8A  
  { BYdG K@ouk  
  // 8aHE=x/TL  
  template < typename T > [L-wAk:Fb  
T &   operator ()( const T & r) const Kn$t_7AF^  
  { ?`Z:vqp>Z  
  return (T & )r; {Pe&J2 +  
} 7_3 PM 3C  
} ; 8>j&) @q  
oMAUR "  
这样的话assignment也必须相应改动: 6@lZVM)E  
VTR4uT-  
template < typename Left, typename Right > v(0ujfSR0  
class assignment ;yqHt!N  
  { cg^~P-i@*  
Left l; c/.s`hz  
Right r; =#4>c8MM  
public : %x,HQNRDU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1O,5bi>t7  
template < typename T2 > 4E=QO!pVv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Chl^LEN:  
} ; dY. X/f  
eN5F@isy  
同时,holder的operator=也需要改动: VWt=9D;  
|g \ _xl  
template < typename T >   +fM8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G"3KYBN>  
  { \nyqW4nTm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %I`'it2d  
} m["e7>9G  
;uc3_J]  
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。 ?#<'w(^%#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \H>Psv{  
MV3K'<Y  
return l(rhs) = r; kz}Bc F  
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。 )$1j"mV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #ZPF&u"  
78:x{1nUM[  
template < typename Tp > UxB3/!<5g3  
class constant_t 9G6ZKqum  
  { ^PE|BCs  
  const Tp t; (bsywM  
public : yz,_\{}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '`gnJX JO  
template < typename T > S['%>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]qZj@0#7n  
  { V/DMkO#a  
  return t; };}N1[D   
} R-W.$-rF  
} ; r/':^Ex  
.P T7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F@ |(  
下面就可以修改holder的operator=了 @6|0H`kv  
[oBRH]9cq  
template < typename T > Ivcy=W=Jk  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hN0h'JJ[7  
  { T ;84Sv  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); " +{2!  
} ?HOnDw.v1  
U7/ =| Z  
同时也要修改assignment的operator() SR.xI:}4  
Nf* .r  
template < typename T2 > K5bR7f:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [giw(4m#y  
现在代码看起来就很一致了。 "WmsBdO  
'-~J.8-</  
六. 问题2:链式操作 w AdaP9h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 N`,,sw  
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。 w(S&X"~  
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。 `'r~3kP*NT  
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。 1x/R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -f:PgBj  
I)jAdd  
template < typename T > 8?'=Aeo  
struct result_1 ;){ZM,Ox  
  { ]fh(b)8_,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I5[@C<b  
} ; Je"XIhBr  
:qR8 e J  
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: dR>$vbjh1Z  
gyy}-^`F  
template < typename T > =d~pr:.F  
struct   ref ub1~+T'O  
  { 1)~9Eku6K  
typedef T & reference; n/BoK6g  
} ;  xi<}n#  
template < typename T > &.yX41R  
struct   ref < T &> dpge:Qhr  
  { Zn*W2s^^{  
typedef T & reference; (}T},ygQ  
} ; |V}tTx1  
?qHQ#0 @y]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =<#++;!I  
S}Z@g  
template < typename T > tNqSCjQ~_c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J.g6<n  
  { x6\VIP"9L  
  return l(t) = r(t); v13\y^t  
} Mw+ l>92  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  Hi\z-P-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c":2<:D&  
.W;cz8te  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 `x#}co  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: kDR5kDiS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y fuH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 it>l?h7I  
最后的布局是: H8@z/  
                Add *U\`HUW  
              /   \ (<H@W/0$  
            Divide   5 tK+JmbB\  
            /   \ ?hp,h3s;n$  
          _1     3 DtS7)/<T  
似乎一切都解决了?不。 I+^iOa  
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。 o?= &kx  
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。 Jfv'M<I  
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: qM Qu!%o  
"~Kph0-  
template < typename Right > >wYmx4W>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UT 7'-  
Right & rt) const S5L0[SZ$!  
  { #+h#b%8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Mbly-l{|  
} D#Mz#\4o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <O-R  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Sy*p6DP  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 eAQ-r\h'2  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Z)3oiLmD  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 |hDN$By  
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? 0x&L'&SpN  
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: ]gA2.,)}D  
#c/K.?  
template < class Action > BOdlz#&s  
class picker : public Action WkpHe  
  { NP!LBB)=Y  
public : bVZA f  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p ]s)Xys  
  // all the operator overloaded ]}&HvrOld  
} ; .M[t5I'\  
x A*6Z)Y  
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。 AS4oz:B  
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: )T slI  
v`qXb$YW  
template < typename Right > 5VVU%STP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >B$ IrM7J  
  { lEQj62zIQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (2 hI  
} -" r4  
NQOf\.#g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fCO<-L9k$  
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。 5@W63!N  
@6;ZP1  
template < typename T >   struct picker_maker 0uGTc[^^M  
  { cp`ZeLz2^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BuitM|k'  
} ; y<BG-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Xoq -  
  { I34 1s0  
typedef picker < T > result; 1:|o7`  
} ; ! bwy/A  
:;]O;RXt  
下面总的结构就有了: r'*#i>PkQD  
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。  Oo~   
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。 [*H h6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g\49[U}[~F  
至此链式操作完美实现。 SHnMqaq  
 z_(4  
>@-BZJg/k  
七. 问题3  z' 5  
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。 ?cK67|%W  
x.I?)x!C'  
template < typename T1, typename T2 > ij}{H#0S-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {"N:2  
  { |*8X80<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y"_rDj`  
} dD 6jMl  
P|;v>  
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: R3#| *)q  
ZxCXru1  
template < typename T1, typename T2 > ]4FAbY2'h  
struct result_2 |uM=pm;H  
  { :prx:7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W6u(+P]("  
} ; ?. L]QU  
TyR@3H  
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? &TN.6Hm3  
这个差事就留给了holder自己。 $/E{3aT@F2  
    s`]SK^j0  
G2=d q  
template < int Order > ,nUovWN07  
class holder; Q[T)jo,j%  
template <> D~2n8h"2ye  
class holder < 1 > g6][N{xW0  
  { S} &1_I  
public : T7?z0DKi  
template < typename T > 5m>f1`4JS  
  struct result_1 t<^7s9r;I  
  { 3)(uC+?[  
  typedef T & result; 7G Jhc  
} ; 1 a%1C`d  
template < typename T1, typename T2 > #A< |qd  
  struct result_2 !H9zd\wc  
  { LZJFp@  
  typedef T1 & result; <yw=+hz[u  
} ; ,GtN6?  
template < typename T > JUq7R%"h6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T IyHM1+  
  {  Ozsvsa  
  return (T & )r; AG G xx?I  
} MJn=  
template < typename T1, typename T2 > NMN&mJsmh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2Fbg"de3-  
  { ~KxK+ 6[ :  
  return (T1 & )r1; 9G[t &r  
} g(o^'f  
} ; @[TSJi  
!]8QOn7=  
template <> 0.U- tg0  
class holder < 2 > (J j'kW6G6  
  { qM d4awB R  
public : @A-E  
template < typename T > z;&J9r $`  
  struct result_1 b>& 3 XDz  
  { /~/nhKm  
  typedef T & result; l% {<+N  
} ; d @b ]/  
template < typename T1, typename T2 > e,*@+E\4  
  struct result_2 aL8Z|*  
  { 7aHP;X~0  
  typedef T2 & result; )s ?Hkn  
} ; |tFg9RT  
template < typename T > ~#=70  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ece=loV*l  
  { hz-^9U  
  return (T & )r; T7(U6yN  
} jGDuKb@:  
template < typename T1, typename T2 > PJ)d5D%T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %^iBTfq2hc  
  { aM\Ph&c7e'  
  return (T2 & )r2; "OrF81  
} ?Elt;wL(  
} ; yM?jiy  
\?$kpV  
FMl_I26]  
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> >。 v;s^j  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: C]krJse@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6'.CW4L  
<07~EP  
return l(i, j) = r(i, j); KP gzB^>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) S6{y%K2y&  
cu4|!s`#  
  return ( int & )i; 3nx*M=  
  return ( int & )j; 58PL@H~@0  
最后执行i = j; yDi'@Z9R?  
可见,参数被正确的选择了。 +"VXw2R_e  
rpL]5e!  
d.y-R#F_]  
KN.WTaO  
v;Rm42k  
八. 中期总结 y6>fK@K~  
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: "iuNYM5 P  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %)y-BdSp.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fLuOxYQbf  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6KX/Yj~B  
2))p B/  
1HeE$  
JiX-t\V~  
q=26($  
U)_x(B3d/  
九. 简化 I:] Pd  
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。 -g4 {:!*D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S"R(6:hkgu  
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: KY9@2JG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &hIr@Gi@ch  
  +-*/&|^等 -8sB\E  
2. 返回引用。 JzkI!5c<j  
  =,各种复合赋值等 nO8e'&|  
3. 返回固定类型。 {fn1sGA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N. 0~4H %U  
4. 原样返回。 \WM"VT  
  operator, +VO(6Jn  
5. 返回解引用的类型。 ?b?YiK&yz  
  operator*(单目) AN+S6t  
6. 返回地址。 o_.`&Q6n  
  operator&(单目) vk3C&!M<a  
7. 下表访问返回类型。 Bv^5L>JZ/  
  operator[] .Q DeS|l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P5Pb2|\*  
  operator<<和operator>> #$u7:p [t  
^dKtUH/78G  
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。 lR5k1J1n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'CvV Ktk  
=la~D]T*g  
template < typename Left > 1*OZu.NdK  
struct value_return A7aW]  
  { ]J.|XRp/  
template < typename T > $6/CTQ  
  struct result_1 k1HCPj  
  { ,UW!?}@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |G P1[Q{  
} ; +LaR_n[  
(CY#B%*  
template < typename T1, typename T2 > g 4lk  
  struct result_2 p9~$}!ua  
  { dU|&- .rG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #9q ]jjH E  
} ; nZ# 0L`@"Y  
} ; _O`s;oc  
' -rRD\"q  
]=(PtzVa  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .\"8H1I\T  
?PU7xO;_  
下面我们来剥离functor中的operator() .-cx9&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1W{t?1[s  
 1"RC!  
return l(t) op r(t) (A~w IKY,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XM:\N$tg  
return op l(t) _i2k$Nr  
return op l(t1, t2) "IRF^1 p  
return l(t) op RFLw)IWkL_  
return l(t1, t2) op G`,M?l mL  
return l(t)[r(t)] A{ . A1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `~2I  
ed$w5dv  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Ev0=m;@_  
单目: return f(l(t), r(t)); u56WB9Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dg@'5.ApPu  
双目: return f(l(t)); Ypx"<CKP}  
return f(l(t1, t2)); 4.q^r]m*  
下面就是f的实现,以operator/为例 __,F_9M  
Eb9n6Fg  
struct meta_divide |L(h+/>aWX  
  { *JiI>[  
template < typename T1, typename T2 > m[Cp G=32B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f^G-ba  
  { Er<!8;{?  
  return t1 / t2; *fQn!2}=(  
} +RyV"&v  
} ; a[NR%Xq  
z#/"5 l   
这个工作可以让宏来做: 3?<LWrhV3  
V6fJaZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ LMI7Ih;  
template < typename T1, typename T2 > \ 5GDg_9Bz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8Bx58$xRq  
以后可以直接用 b-YmS=*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) > QG@P  
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 pLtK:Z  
(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。。。) O-qpB;|  
P5&8^YV`N  
ricL.[v9S  
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 ) RNB;K~s9  
ma@!"Z8 S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JHg y&/  
class unary_op : public Rettype [rReBgV  
  { \/R $p  
    Left l; 0t6DD  
public : Te7xj8<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C(2kx4n  
Q 6dqFnz  
template < typename T > pg{cZ1/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oH(=T/{  
      { P 4+}<5  
      return FuncType::execute(l(t)); }gKJ~9Jg  
    } 2Wr^#PY60  
$aHHXd}@t2  
    template < typename T1, typename T2 > Oe lf^&m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <yw56{w,  
      { XCyrr 2^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); zE i\#Zg$  
    } aq - |  
} ; B{>x  
4++pK;I  
=-/sB>-C  
同样还可以申明一个binary_op ;3+_aoY  
@x_0AkZU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gpogv -  
class binary_op : public Rettype c"/Hv  
  { "b\@.7".  
    Left l; u4ZOHy_O^  
Right r; 2W }j bOy  
public : u=7 #_ZC9L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} piXL6V@c  
>~L0M  
template < typename T >  ?Zc(Zy6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3zMaHh)mj  
      { )C0d*T0i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); J>1%* Tz  
    } ':]Hj8t_  
M"yOWD~s~  
    template < typename T1, typename T2 > o,{]<Sm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const me$nP}%C&  
      { okTqq=xd`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r`Dm;@JU  
    } P<=1O WC  
} ; :-oMkBS  
XT1P. w[aA  
AYfL}X<Ig  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 f9vitFkb+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g-4ab|F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'l_F@ZO{(  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 12tk$FcY8*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $4hi D;n  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 NKl`IiGv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 pRA%07?W  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) v1=N?8Hz1  
下面是修改过的unary_op W=Mdh}u_I  
? 0+N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > svtqX-Vj"  
class unary_op ?%$~Bb _  
  { ~Gl5O`w(  
Left l; FT!Xr  
  :"cKxd  
public : 8y;gs1d;A  
iqKs:v@+x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _%(.OR  
*0'< DnGW  
template < typename T > yJMo/!DZ  
  struct result_1 g @NwW&  
  { Xh}G=1}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6VLo4bq 5  
} ; *'@ sm*  
QwL*A `@  
template < typename T1, typename T2 > tTT :r),}$  
  struct result_2 e@iz`~[  
  { V>c !V9w   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J+}z*/)|#  
} ; oWEzzMRz  
m]c1DvQb  
template < typename T1, typename T2 > ()5X<=i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =]1cVnPI  
  { =,8nfJ+x  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,P=.x%  
} rp|A88Q/!  
35L\  
template < typename T > 7MsJ*E n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HubK  
  { tJA"BP3f  
  return OpClass::execute(lt(t)); p!DOc8a.\e  
} <r m)c.  
y{ 2\T  
} ; TeFi[1  
4gZ)9ya   
\["I.gQ  
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 Wl }J=  
好啦,现在才真正完美了。 4'Y a-x x  
现在在picker里面就可以这么添加了: taMcm}*T1  
a)I>Ns)  
template < typename Right > pJuD+v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [3x},KM  
  { i*@ZIw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %,e,KcP'  
} _7~q|  
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。 x=kJl GT  
f,ZJFb98  
.o]9 HbIk5  
6C\WX(@4  
A (H2Gt D  
十. bind U>@AE  
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。 u"m TS&  
先来分析一下一段例子 BCtKxtbS  
f?> ?jf  
&.qLE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P)LOAe1'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 C_yNSD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 oDayfyy4y)  
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。 .&I!2F  
我们来写个简单的。 b_7LSp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: A4Q{(z-?  
对于函数对象类的版本: 5rmQ:8_5  
0.2stBw  
template < typename Func > {rn^  
struct functor_trait N-q6_  
  { q$"?P  
typedef typename Func::result_type result_type; /F6"uZSt4  
} ; 5K-,k^T}  
对于无参数函数的版本: *Uy;P>8  
WD! " $  
template < typename Ret > RxNLn/?d@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YL78cWOs  
  { &3 Ki  
typedef Ret result_type; <{@D^L6h  
} ; piqh7u3~  
对于单参数函数的版本: Ya(3Z_f+VZ  
vU(fd!V ?  
template < typename Ret, typename V1 > v*c"SI=@M=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lJ,\^\q  
  { (:\L@j  
typedef Ret result_type; h<8c{RuoZC  
} ; f1sp6S0V\  
对于双参数函数的版本: $4qM\3x0,  
reM~q-M~o@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > OR37  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > J :O&2g"g  
  { DLD9  
typedef Ret result_type; rhZ p  
} ; <4~SFTWY  
等等。。。 u%Mo.<PI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q)lD2  
6']G HDK  
template < typename Func > k'+y  
struct func_return d_ x jW  
  { MZxU)QW1  
template < typename T > '=xO?2U-Z  
  struct result_1 RCoDdtMo  
  { At !:d3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g"kET]KP"  
} ; U#Iwe=  
f2&6NC;  
template < typename T1, typename T2 > 5.DmMG[T^=  
  struct result_2 2%J] })  
  { [:q J1^UU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f6nuh&!-  
} ; UZmo?&y  
} ; d|)ARRW  
#p]V?  
Z9q4W:jyS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .mcohfR  
S%B56|'  
template < typename Func, typename aPicker > Ye$; d ~  
class binder_1 7G*rxn"d  
  { j}`ku9S~  
Func fn; E1dhj3+3  
aPicker pk; U<>@)0~7g!  
public : ZS=;)  
q&_\A0  
template < typename T > @&%/<|4P5  
  struct result_1 :UAcS^n7h"  
  { />pAZa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; k\9kOZW  
} ; QDVSFGwr  
X.FoX  
template < typename T1, typename T2 > y7+n*|H  
  struct result_2 D:?"Rf{)  
  { !%DE(E*'(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _n{_\/A6f  
} ; UEt78eN  
-#R`n'/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t0kZFU  
Fy!s$!\C0  
template < typename T > z`I%3U5(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *5?Qam3  
  { |T/s>OW  
  return fn(pk(t)); p$= 3$I  
} S3$C#mHX  
template < typename T1, typename T2 > Om>?"=yDE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }_}    
  { bj0<A  
  return fn(pk(t1, t2)); Ciz,1IV  
} ShvC4Xb 0  
} ; o|c&$)m  
[O|c3;  
Qh6 vH9(D  
一目了然不是么? j 9GKz1  
最后实现bind e'c3.sQ|?  
'HCRi Z<  
;l<Hen*  
template < typename Func, typename aPicker > tFX<"cAvK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #3eI4KJ4+l  
  { E>gLUMG$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A7&/3C6{H  
} p! )tA  
vb]uO ' l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W(?J,8>  
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。 2"j&_$#l5X  
i,% N#  
十一. phoenix Pgq(yPC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2 e#"JZ=  
l0qHoM,1Y[  
for_each(v.begin(), v.end(), bY*_6SPK4  
( |id7@3leu  
do_ oHp"\Z&  
[ /v| b]Ji  
  cout << _1 <<   " , " lw?C:-m  
] %[ *+  
.while_( -- _1), (~! @Uz5  
cout << var( " \n " ) 7;C~>WlU  
) 3RxR'M1  
); fCnwDT  
|u$*'EsP  
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: e6qIC*C!  
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 SB5qm?pT8<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 yd'cLZd<}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B# .xs>{N  
H4{7,n  
'O9Yu{M  
template < typename Cond, typename Actor > DYC2bs>  
class do_while UEm4):/}  
  { gbh/ `  
Cond cd; N1'Yo:_A  
Actor act;  xB?!nd  
public : @{Fa=".Ch  
template < typename T > l&"bm C:xr  
  struct result_1 V~5vR`}  
  { uC#] F@  
  typedef int result_type; bNtOqhi  
} ; PJe \PGh  
m7XN6zX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %u<r_^w5  
jGJf[:M&Pm  
template < typename T > IM[=]j.?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wN6sica|  
  { W~i0.rg|>  
  do eecIF0hp  
    { ;ByCtVm2  
  act(t); k<f0moxs'  
  } <S;YNHLC  
  while (cd(t)); upJ y,|5  
  return   0 ; sk~7"v{Y.  
} 3O2vY1Y2  
} ; >s,*=a  
y^kC2DS   
a{%EHL,F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 98_os2`  
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。  x}d5 Y  
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。 $[J\sokpY  
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。 je>gT`8  
下面就是产生这个functor的类: @wP.Rd  
>Yv#t.!  
Qt^6w}&  
template < typename Actor > e U-A_5  
class do_while_actor FgPmQ  
  { ?o/p}6  
Actor act; ilQ\+xR{b  
public : a"1LF`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} miCY?=N`  
7Bf4ojKt  
template < typename Cond > o(t`XE['<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z vyF"4QN  
} ; *0'{ n*>  
WFS6N.Ap  
%VXIiu[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~wGjr7Wt  
最后,是那个do_ /\1Q :B3W  
"e29j'u!*  
wc~9zh  
class do_while_invoker E!I4I'  
  { .Dr7YquW  
public : v yP_qG  
template < typename Actor > td#m>S  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +yHzp   
  { WFqOVI*l  
  return do_while_actor < Actor > (act); kaDn= ={YM  
} MU N:}S  
} do_; 7FP"]\x  
U2JxzHXZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $ WWi2cI;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Vr&v:8:wb  
最后来说说怎么处理break和continue `X`|]mWj  
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。 UB% ;P-RD  
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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