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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !Ia"pNDf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [hL1 PWKs  
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, tD]&et  
 YBD{l  
J,O@T)S@  
,}tdfkZFYl  
  class filler 6^|6V  
  { skz]@{38  
public : `#rfp 9w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y!gM)9vq  
} ; C._sgO  
2&0<$>  
5}xni  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: n\-_i2yy  
N1~V +_mM  
F2$bUY  
;_/q>DR>,3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); cN7z(I0[  
B)]{]z0+`  
66<\i ltUQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1=Zw=ufqV  
mRH]'d lD7  
r.b6E%D  
Kk>qgi$  
二. 战前分析 !t Oky  
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。 G}#/`]o!K  
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 7NB 9Vu|gD  
5^K#Tj ;2  
m"( d%N7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OgN1{vRFx  
  /* --------------------------------------------- */ (oitCIV  
vector < int *> vp( 10 ); OawrS{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iW@Vw{|i I  
/* --------------------------------------------- */ mBZ Dl4 '  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); C cr+SR2  
/* --------------------------------------------- */ @k+G Cf  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S"^KJUUc  
  /* --------------------------------------------- */ U`9\P2D`/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6L2*gO:r?  
/* --------------------------------------------- */ '}+X,Usm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4@]xn  
StZRc\k  
V2s}<uG  
5uV"g5?w  
看了之后,我们可以思考一些问题: X c2B2c  
1._1, _2是什么? gLaO#cQ%  
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。 jqGo-C~  
2._1 = 1是在做什么? S`c]Fc  
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。 n E,gQHw  
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。 [ lzy &To  
]tQDk4&i  
]PzTl {]  
三. 动工 Jh&~/ntmm_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e}R2J `7  
bmO__1  
_.OMjUBZT  
{"0TO|%x  
template < typename T > <Id1:  
class assignment Ie2w0Cs28  
  { |.8d,!5w}  
T value; ?|">),  
public :  mF*?e/  
assignment( const T & v) : value(v) {} wI@zPVY_i  
template < typename T2 > Lf; ta  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Lov.E3S6;  
} ; AY&9JSu 6  
Q+N7:o!;<b  
EFRZ% Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {(M&-~Yh  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?v"K1C1.  
@jE d%W  
r;cI}'  
$_ix6z  
  class holder [GR|$/(z=  
  { +Mk*{ A t  
public : s`Yu"s 8}4  
template < typename T > &?/N}g@K  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I 9{40_  
  { :$M9XZ~\  
  return assignment < T > (t); l$k]O  
} 6z9R1&~%  
} ; 1A%N0#_(Md  
Uh3wj|0  
J.bF v/R  
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: |TB@@ 2Ky&  
F@=e2e 4  
  static holder _1; 'w`SBYQ5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2 ?Pt Z  
lL:KaQ0E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g[#k.CuP  
而不用手动写一个函数对象。 z'?7]C2b  
c!\.[2n  
CN\|_y  
,] ~u:Y}  
四. 问题分析 OwG6i|q  
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。 d98))G~W  
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。 ]> nPqL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2YL`3cgfb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 BW'L.*2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $R A4U<  
TpJg-F  
五. 问题1:一致性 Y3vX)D}  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| `Mg8]H~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q%OcLZ<,  
vC{ h2A  
struct holder Q=d.y&4%  
  { OZ(Dpx(Q  
  // ;Ay >+M2O  
  template < typename T > = E&b=  
T &   operator ()( const T & r) const k0H?9Z4k5  
  { C-Nuy1o  
  return (T & )r; kcLj Kp  
} S:/{  
} ; h7bPAW=(  
f'1(y\_fb  
这样的话assignment也必须相应改动: O4m(Er@a  
cwk+#ur  
template < typename Left, typename Right > mbF(tSy  
class assignment <KKDu$W|T  
  { ki\B!<uv  
Left l; ETM2p1 ru0  
Right r; 9GO}&7   
public : 5,S,\O9>X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9z #P  
template < typename T2 > py]KTRzy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } EbCIIMbe"  
} ; DH:J  
'9'l=Sh  
同时,holder的operator=也需要改动: Ks#A<! ;=  
(@+h5@J[`I  
template < typename T > "\7v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const uaiz*Im  
  { N*Yy&[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P^"R4T  
} `AR"!X  
yk<VlS  
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。 @|BD|{k  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m d?b*  
a.?v*U@z@#  
return l(rhs) = r; ZP-dW|<[ x  
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。 R<|ejw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U 2bzUxK  
S.: 7k9  
template < typename Tp > 'f*O#&?  
class constant_t BBxc*alG0  
  { I FsE!oDs4  
  const Tp t; kae2 73"  
public : \QGa 4_#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .Rvf/-e  
template < typename T > p;0 PxL=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T^]7R4 Fg  
  { *hF^fxLbl  
  return t; qEQAn/&  
} ox[ .)v  
} ; Umz05*  
9 6=Z"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :m K xa  
下面就可以修改holder的operator=了 )Q]w6he3  
+Rqbf  
template < typename T > BxdX WO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const UW6VHA>  
  {  <B )   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ux}W&K/?'  
} =We2^W-{  
90fs:.  
同时也要修改assignment的operator() ;1`!wG-DD  
,[X_]e;  
template < typename T2 > tuxRVV8l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } d2~l4IL)~  
现在代码看起来就很一致了。 u1^\MVO8  
b+{r! D}~  
六. 问题2:链式操作 J\=a gQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E!! alc{  
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。 Ie@Jb{ 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。 9i=B  
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。 uv]{1S{tb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k!3 cq)  
OCNPi4  
template < typename T > :, _!pe;H  
struct result_1 =7 w>wW-  
  { fu R2S70d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ar$*a>'?  
} ; ()\jCNLT  
:q (&$  
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: 9S>g6}[E#0  
68e[:wf  
template < typename T > %>zjGF<  
struct   ref W5SNI>|E  
  { 1~\M!SQ)  
typedef T & reference; Td hTQ  
} ; G1d(,4Xp  
template < typename T > U~H?4Izl=  
struct   ref < T &> XAuI7e  
  { ~<)vKk  
typedef T & reference; Ew$I\j*  
} ; h@1!T  
q \O Ou  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,_ .v_  
fS=hpL6]@  
template < typename T > y1pu R7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const obo&1Uv,/  
  { L/Vx~r`P  
  return l(t) = r(t); PsnGXcj  
} i9A~<  
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。 [6tSYUZs  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C6  "  
d 6t:hn  
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 )L5i&UK.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T .n4TmF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 MX|H}+\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,S&z<S_  
最后的布局是: ig!7BxM)<h  
                Add /+|#^:@  
              /   \ /4irAG% Oj  
            Divide   5 ae+*=,  
            /   \ ",Cr,;]  
          _1     3 3tAU?sV!  
似乎一切都解决了?不。 ej(ikj~j  
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。 R 9 4^4I  
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。 (u1m]WYL  
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: #,NvO!j<4  
6'-As= iw  
template < typename Right > 3V<&|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |j~lkzPnV  
Right & rt) const nH-V{=**  
  { gm)@c2?.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r 2:2,5_  
} WyhhCR=;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8|^CK|m6*  
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.do "  
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。 Dt|)=a  
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。 ci9R.U)  
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。 sW@krBxMv  
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?  ti@kKz  
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: }T_Te?<&  
b;cMl'  
template < class Action > yYZxLJ='  
class picker : public Action yV_wDeAz  
  { eD?3"!c!  
public : 1fU,5+PH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2}U!:bn(  
  // all the operator overloaded z(y*hazK  
} ; D<$XyP  
0E`1HP"b  
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。 nw:-J1kWR  
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: [{u(C!7L`  
yR5XJ;Tct  
template < typename Right > {-/^QX]6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J9~i%hzr  
  { l`9t}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;E^K.6  
} s@4nWe  
a?h*eAAc.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q n)d2-<  
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。 O*6n$dUj3  
WiL2  
template < typename T >   struct picker_maker k;W@LfP  
  { PUJ2`iP1^3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -_OS%ARa  
} ; HvwYm.$zE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w'4AJ Q|;  
  { Ga>uFb}W~  
typedef picker < T > result; Uh eC  
} ; 75T_Dx(H  
?tdd3ai>  
下面总的结构就有了: pO  Iq%0]  
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。 Oc].@Jy  
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。 wBj-m  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^>x|z.  
至此链式操作完美实现。 _9H*agRe  
inb^$v  
^[E' 1$D  
七. 问题3 %q ;jVj[  
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。 R:-JkV>e:  
85:NFa@J  
template < typename T1, typename T2 > f"u *D,/sS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `?g`bN`Vn  
  { [D "t~QMr  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); TcTM]ixr  
} mMx ;yZ  
F7L&=K$2y  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ^efb 5  
l- pe4x  
template < typename T1, typename T2 > n6d9 \  
struct result_2 54;J8XT7  
  { c\6+=\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i@5[FC  
} ; SnlyUP~P  
cq&*.  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? , ^F)L|  
这个差事就留给了holder自己。 Ma*y=d;,1  
    `(+o=HsD  
3nZ9m  
template < int Order > 7'-Lp@an  
class holder; 9Etz:?)b  
template <> 87%*+n:?*  
class holder < 1 > <}U'V}g  
  { M2x["  
public : ,mS/h~-5n  
template < typename T > jN-vY<?h]  
  struct result_1 "LYh7:0s!k  
  { e~ aqaY~}  
  typedef T & result; ?&LZB}1R  
} ; h)1qp Qj  
template < typename T1, typename T2 > `-`qdda  
  struct result_2 tt?58dm|  
  { 5(W"-A}  
  typedef T1 & result; 6iEhsL&K  
} ; !Fw?H3X!"q  
template < typename T > fP tm0.r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F/m^?{==~*  
  { F62V 3 Xy  
  return (T & )r; ONNpiK-  
} x\&`>>uA  
template < typename T1, typename T2 > GU't%[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <PPNhf8  
  { 4!asT;`'  
  return (T1 & )r1; %8*64T")  
} 6{[pou&  
} ; 7&`}~$>}>e  
tt%MoQ)   
template <> =ji1S}e~p  
class holder < 2 > :Ih|en^w  
  { i{!T&8  
public : {T"0DSV   
template < typename T > @)kO=E d  
  struct result_1 ) \Y7&  
  { 2<&Bw2  
  typedef T & result; 2([2Pb3<"  
} ; ZpUCfS)|&  
template < typename T1, typename T2 > f<+ 4rHT  
  struct result_2 ZcuA6#3B  
  { g }laG8  
  typedef T2 & result; v7%X@j]ji  
} ; &t5{J53  
template < typename T > |Iu npZV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Xh J,"=E+  
  { ZKg{0DY  
  return (T & )r; *lef=:&,,  
} ;"O&X<BX-  
template < typename T1, typename T2 > 0y<wvLv2C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _k^0m  
  { `/Nm 2K  
  return (T2 & )r2; "<}&GcJbz  
} s >0Nr  
} ; r>jC_7  
jjJ2>3avY  
y9#$O(G  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 iHf-{[[Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +0),xu  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lpH=2l$>?  
`%3 /   
return l(i, j) = r(i, j); &V>fYgui  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) OB ~X/  
X(jVRr_m9  
  return ( int & )i; JbB}y'c4}=  
  return ( int & )j; SWp1|.=Sm  
最后执行i = j; pT?Q#,fh  
可见,参数被正确的选择了。 9Lh|DK,nV/  
*m%]zj0bo  
K78rg/`  
< j$#9QQ1  
tNVV)C  
八. 中期总结 (H oqR  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: *5<Sr q'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 y2O4I'/5<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jL)WPq!m+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &[2U$`P`V  
#d{=\$=  
50dGBF  
?^:h\C^a"  
 p0.|<  
x\2?ym@  
九. 简化 }HEvr)v9  
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。 :Q+5,v-c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {{C`mgC  
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: gn5)SP8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v){ .Z^_C  
  +-*/&|^等 )Qm[[pnj  
2. 返回引用。 xf%4, JQ  
  =,各种复合赋值等 6 \B0^  
3. 返回固定类型。 g~UUP4<$"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8+m H:O  
4. 原样返回。 +.RKi !  
  operator, >pkT1Z&'  
5. 返回解引用的类型。 sBv>E}*R  
  operator*(单目) TwyM\9l7  
6. 返回地址。 QrApxiw  
  operator&(单目) &;LqF#ZL  
7. 下表访问返回类型。 (]/9-\6(#  
  operator[] LtT\z<bAI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b'zR 9V  
  operator<<和operator>> tgL$"chj@x  
7j5f ;O^+  
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。 P#v*TD'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: yV)m"j  
)o!XWh  
template < typename Left > MH| ] \  
struct value_return k\Q ,h75  
  { 1 4 LI5T  
template < typename T > ~.PP30 '  
  struct result_1 wix5B@  
  { HG/p$L*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f[gqT yiP  
} ; :5GZ\Z8F  
TJ?g%  
template < typename T1, typename T2 > %}2@rLP  
  struct result_2 ;0ME+]`"3  
  { \EbbkN:D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wo5ZxM  
} ; 7iu Q9q^&  
} ; O!D/|.Q#%  
OEdJc\n_R  
fJjgq)9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0;sRJ  
+.[\g|G  
下面我们来剥离functor中的operator() {>0V[c[~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *X%m@KLIKv  
%Qn(rA@9  
return l(t) op r(t) G@S&1=nj3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j-]&'-h}#  
return op l(t) UVf\2\Y  
return op l(t1, t2) (yQ 5`  
return l(t) op B1N)9%  
return l(t1, t2) op D-9\~gvh  
return l(t)[r(t)] ETv9k g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  \d.F82  
lQPqcZd  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: F-n"^.7  
单目: return f(l(t), r(t)); >L((2wfiN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B\j~)vg  
双目: return f(l(t)); )J/HkOj"V  
return f(l(t1, t2)); mXjgs8 s  
下面就是f的实现,以operator/为例 <*'cf2Q$Av  
Iyk6=&?j  
struct meta_divide !J>A,D"-  
  { pL oy  
template < typename T1, typename T2 > E|Bd>G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _|c&@M  
  { y93k_iq$S  
  return t1 / t2; Dxx;v.$  
} mAqD jRV1  
} ; wN]J8Ir  
#Olg(:\  
这个工作可以让宏来做: /dHs &SU,  
^,s?e.u$8`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,^T]UHRO  
template < typename T1, typename T2 > \ ft5DU/%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #JNy  
以后可以直接用 4-4?IwS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y'm=etE  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 =v2%Vs\7k  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) dBEIMn@  
:F|\Ij0T  
P 15:,9D  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 P@ypk^v  
4!%]fg}Um  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y,C!9l  
class unary_op : public Rettype ~^o=a?L`<  
  { mX_)b>iW  
    Left l; nsJ:Osq|  
public : l)}t,!M6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1t~({Pl<>  
`q?RF+  
template < typename T > k&Jo"[i&WO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `"<2)yq?  
      { =:K@zlO:  
      return FuncType::execute(l(t));  v4<j   
    } OhWC}s  
X\A]"su  
    template < typename T1, typename T2 > wa?+qiWnrl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }brr ) )  
      { "@t-Cy:!O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H1UL.g%d=  
    } FLbZ9pX}  
} ; zzJ^x8#R  
]Y5dl;xrM)  
 q6)N*?  
同样还可以申明一个binary_op ZrcPgcF  
Z[;#|$J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &q>h *w4O  
class binary_op : public Rettype Q x.jCy@  
  {  HD|sr{Z%  
    Left l; mVrKz  
Right r; 03"#J2b  
public : fk\5D[j^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N[ Q#R~Hn<  
N l|^o{#  
template < typename T > c,AZ/t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2VMX:&3 5J  
      { Zjt9vS)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7 s-`QdWX  
    } % &+|==-  
I$Eg$q  
    template < typename T1, typename T2 > Jmy)J!ib*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FLEg0/m0  
      { {6YxN&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -g$O OJB6  
    } :7k`R6 2{  
} ; ZU^Q1}</5  
y8D 8Y8B  
W&LBh%"g  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 .Wh6(LDY(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SE-} XI\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B*BHF95!  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 7j95"mI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \hu':@}  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 d)9PEtI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ew/KZE  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) =^"~$[z(  
下面是修改过的unary_op BMe72  
@ikUM+A {  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B\NcCp`5  
class unary_op i"KL;t[1  
  { 9PWm@ Nlf  
Left l; CARq^xI-  
  H2s*s[T -  
public : \(wn@/yP'  
EOofa6f&l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} TR+Q4Y:  
~}Kp  
template < typename T >  %L{  
  struct result_1 Ae3,W  
  { vRq=m8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; eR(\s_`  
} ; z^ YeMe  
<e$5~Spc  
template < typename T1, typename T2 > Dg1kbO=2  
  struct result_2 qAnA=/k`  
  { .Gjr`6R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YLD-SS[/>  
} ; [BJ$|[11  
7AS.)Q#=x  
template < typename T1, typename T2 > TB ;3`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F]/L!   
  { aslU`#"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /h1dm,  
} TXZ(mj?  
CM+F7#T?n  
template < typename T > A73V6"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l{M;PaJ`}  
  { a3b2nAIl  
  return OpClass::execute(lt(t)); T b5$  
} wUh3Hd'  
6M O|s1zk  
} ; .rt8]%  
u=_bM2;~Z  
Z%,\+tRe  
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  '7S!6kd?  
好啦,现在才真正完美了。 )nf=eU4|  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~%cSckE  
z v L>(R  
template < typename Right > bIvJs9L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R=#q"9qz  
  { tdMP,0u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ba"^K d`  
} XvfcPI6  
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。 i?1js! 8  
M~d+HE   
-D&.)N9ctQ  
-dc"N|.  
;PP_3`  
十. bind &;r'{$  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 -z>Z0viA  
先来分析一下一段例子 xdFP$Y~ogy  
<wd4^Vr!2  
CYTuj>Ww  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FcA)RsMI*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =,/A\F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]noP  
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。 v;N1'  
我们来写个简单的。 ,Do$`yO+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: " kE:T.,  
对于函数对象类的版本: 1{\,5U&  
mCC:}n"#  
template < typename Func > 4acP*LkkQ  
struct functor_trait N>cp>&jV  
  { &dwI8@&  
typedef typename Func::result_type result_type; e@2E0u4  
} ; _Gs  
对于无参数函数的版本: ;S{Ld1;  
Gct&}]3pm  
template < typename Ret > l?yZtZ8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :Z*02JwK  
  { @y;tk$e  
typedef Ret result_type; w ufKb.4`  
} ; u #=kb5}{  
对于单参数函数的版本: Fb\2df{@  
vBCZ/F[  
template < typename Ret, typename V1 > w|n?m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > F-reb5pt.=  
  { 8Jib|#!  
typedef Ret result_type; mAYr<=  
} ; 9rf|r 3  
对于双参数函数的版本: l;][Q]Z@V  
&]"_pc/>m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i}$N&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q=E}#[EgY  
  { u%gm+NneK  
typedef Ret result_type; $V{- @=  
} ; 8^f[-^%  
等等。。。 1,;qXMhK`;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gS(: c .  
7,&]1+n  
template < typename Func > |+4E 8;4_  
struct func_return QF.wtMGF&  
  { 4~pO>6P   
template < typename T > 9(FcA5Y  
  struct result_1 2AdHj&XE  
  { ]TTJrC:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WE Svkm;  
} ; >`,#%MH#  
(EF$^FYPK  
template < typename T1, typename T2 > V@+<,tjq  
  struct result_2 DRB YH(  
  { BS<>gA R;/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]zM90$6  
} ; *i]Z=  
} ; .n|3A3:  
'$L= sH5  
ZsK'</7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lj}1'K@M  
)mo|.L0  
template < typename Func, typename aPicker > ?k7/`g U  
class binder_1 EpoQV^ Ey  
  { DrCfC[A~]  
Func fn; C` 1\$U~%  
aPicker pk; ^MWW,`  
public : qI%9MI;BV  
$;`2^L  
template < typename T > 8'_ ]gfF  
  struct result_1 I8pxo7(-  
  { Yr(f iI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1p5q}">z  
} ; wYxFjXm  
Z(`K6`KM  
template < typename T1, typename T2 > 1nM?>j%k  
  struct result_2 8w@jUGsc  
  { ojs/yjvx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "@<g'T0  
} ; 1XKIK(l  
nv|y@! (  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }j<_JI  
6 VJj(9%  
template < typename T > _"e( ^yiK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7&U+f:-w  
  { n#AH@`&i  
  return fn(pk(t)); Fl(ZKpSZU  
} 9*Mg<P"  
template < typename T1, typename T2 > X/D9%[{&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3G0\i!*t  
  { |8?{JKsg  
  return fn(pk(t1, t2)); ON=ley  
} ,3TD $2};.  
} ; 9 u89P  
.\\#~r`t3  
:r+ 1>F$o  
一目了然不是么? H ;}ue  
最后实现bind \}&w/.T  
e/I{N0SR  
@)B5^[4(;  
template < typename Func, typename aPicker > vb2O4%7tw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _5 -"<  
  { ~x#-#nuh"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g}`CdVQ2M<  
} gM]/Y6 *$b  
Zl/+HU~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X7!A(q+h  
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。 E)SOcM)  
G`K7P`m  
十一. phoenix Z.f<6<gF  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "[Lp-4A\  
iFT3fP'> 5  
for_each(v.begin(), v.end(), Xq$0% WjG  
( Hd}t=6  
do_ +n]Knfi  
[ 1Ee>pbd  
  cout << _1 <<   " , " a.ME{:a%  
] M#IR=|P]  
.while_( -- _1), x?$Y<=vT  
cout << var( " \n " ) :njUaMFoMA  
) RLr-xg$K-t  
); N1t:i? q&  
zXO.NSC[  
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: +4RaN`I  
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 D7oV&vXg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @ uWD>(D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g7ROA8xu  
A~t7I{`  
4iPg_+  
template < typename Cond, typename Actor > VdrF=V&] O  
class do_while Sa(r l^qZ2  
  { ?q6eV~P  
Cond cd; uSbg*OA  
Actor act; Np)!23 "  
public : >l[N]CQ  
template < typename T > YRXe j  
  struct result_1 ot6 P q}  
  { 9dv~WtH>5  
  typedef int result_type; 9tgkAU`  
} ; 1A *8Jnw  
[!$>:_Vq/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1Sr}2@>  
EORAx  
template < typename T > `_ L|I s=n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [J#(k`@  
  { pu#<qD*w  
  do C$; ~=  
    { e4P.G4  
  act(t); *l} 0x@  
  } cke[SUH,  
  while (cd(t)); cPYQ<Y=  
  return   0 ; =Ch#pLmH  
} %(6WrE5F6  
} ; XUHY.M  
YKk%;U*  
|szfup~5es  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `XP Tf#9j  
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。 T@XiG:b7  
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。 ^~od*:  
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。 }#M|3h;q9+  
下面就是产生这个functor的类: ??;[`_h{bz  
Y_B( R  
+aap/sYp  
template < typename Actor > u8QX2|  
class do_while_actor C09@2M'  
  { J)_ 42Z  
Actor act; hGLBFe#3  
public : O!jCQ{ T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *,u{~(thR  
B'yrXa|P  
template < typename Cond > G.8ZISN/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N 2\,6<  
} ; inPGWG K]  
#kA+Yqy \)  
H{If\B%1t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 n@f@-d$m\<  
最后,是那个do_ q.4DwY5 L  
bV ym  
lK0coj1+  
class do_while_invoker (msJ:SG  
  { IN"qJ3<k  
public : hO8B]4=&*  
template < typename Actor > #+$z`C`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vnE,}(M  
  { .+.Pc_fv  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6aL`^^  
} '"6VfF)*  
} do_; %O-wMl  
@U,cj>K  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3't?%$'5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RAvV[QkT  
最后来说说怎么处理break和continue y9 "!ys  
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) Z>Bi  
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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