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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /sU~cn^D5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VK)vb.:  
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, kh7RQbNY<I  
([g[\c,H  
Sm7O%V8{p  
oh^/)2W  
  class filler d1[;~)  
  { 3rdrNc  
public : ;,WI_iP(w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O%H c%EfG  
} ; Qk5pRoL_  
?**9hu\BG  
W{@,DQ  
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: ^Kbq.4  
GMv.G  
0gevn  
'?gF9:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T<a/GE/  
fpPB_P{Ua  
tZL|;K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #B$r|rqamq  
s!g06F  
59R%g .2Y  
>Tf <8r,  
二. 战前分析 Hoj'zY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 yhPO$L  
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 xGkc_  
Kb$6a'u7  
L>3-z>u,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;#/Uo8  
  /* --------------------------------------------- */ /l%+l@  
vector < int *> vp( 10 ); w/49O;rV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m=K46i+NE  
/* --------------------------------------------- */ +|K/*VVn`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [gkOwU=?  
/* --------------------------------------------- */ Zws[C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |a|##/  
  /* --------------------------------------------- */ S Bo i|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0F5QAR O  
/* --------------------------------------------- */ a#pM9n~a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -J& b~t@  
Dug{)h_2  
AqZ()p*z  
4 (>8tP\Y  
看了之后,我们可以思考一些问题: hy}n&h  
1._1, _2是什么? n/ CP2A  
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。 V\m51H1mqo  
2._1 = 1是在做什么? [QZ8M@Gty#  
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。 /EvnwYQy  
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。 l0&U7gr  
IW>\\&pJ  
K%@#a}kRb  
三. 动工 Ib}~Q@?2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J|uSj/8  
S-7ryHH*0  
eZbT;  
By;{Y[@rS  
template < typename T > b~td ^  
class assignment zI& ).  
  { k:yrh:JhB  
T value; Rq[VP#  
public :  QUb#84  
assignment( const T & v) : value(v) {} U|jip1\  
template < typename T2 > ;\],R.!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ( L 8V)1N  
} ; ] <y3;T\~  
1,Uf-i  
C'&t@@:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w:|YOeP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b/g~;| <  
XTKAy;'5  
f1wwx|b%.  
O|e/(s?$  
  class holder W*Gp0pX  
  { N 6t`45  
public : m^%Xl@V:c-  
template < typename T > @~j- -L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const OlcWptM$  
  { j\%m6\{n|  
  return assignment < T > (t); =|O><O|  
} "tUc  
} ; cS;O]>/5  
y"nL9r.,:  
+V,Ld&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: pP^"p"<s  
E>L_$J-A-  
  static holder _1; a-Ne!M[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MngfXm  
r.10b]b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [W--%=Ou  
而不用手动写一个函数对象。 w@$_2t  
x)prI6YMv\  
&?0hj@kd~  
[h@MA|  
四. 问题分析 2`cVi"U  
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。 g 6!#n  
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。 &aWY{ ?_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IfF&QBi  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K/D,sH!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 40Z/;,wp{  
- * _"ZgE  
五. 问题1:一致性 U\`yLsKvH`  
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?| q,fk@GI'2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tg%C>O  
nTH!_S>b(Y  
struct holder InfUH8./t  
  { .9u,54t  
  // a4D4*=!G0  
  template < typename T > 2\L}Ka|v  
T &   operator ()( const T & r) const hZDv5]V:0  
  { h@D</2>  
  return (T & )r; .ta*M{t  
} G{{Or  
} ; SO}en[()O  
m9li%p  
这样的话assignment也必须相应改动: Nbm=;FHB`  
c[E>2P2-_  
template < typename Left, typename Right > F<^93a9  
class assignment % ovk}}%;  
  { h| ]BA}D  
Left l; c69M   
Right r; <#5`%sa '  
public : hP]zC1s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %{K6   
template < typename T2 > u9^R ?y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _.ELN/$-  
} ; $jKeJn8,  
"Qxn}$6-  
同时,holder的operator=也需要改动: :O{oVR  
aShZdeC*f  
template < typename T > i4*!t.eI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o]@g%_3X  
  { m8ydX6~max  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); EL=}xug,?  
} ?$\y0lHw/7  
(!&g (l;  
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。 uH?lj&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4,g3 c  
x1ID6kI[{*  
return l(rhs) = r; Le':b2o  
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。 B\ a#Vtyut  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  !B\[Q$  
L~~Dj:%uq  
template < typename Tp > gH zjI[WI  
class constant_t )QiHe}  
  { R WU,v{I9  
  const Tp t; J "dp?i  
public : ALY% h!L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vXi}B  
template < typename T > |~3$L\X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G$HLta  
  { 59I}  
  return t; k<3 _!?3  
} *>XY' -;2e  
} ; r ,,A%  
G ]mX+?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  p3r1lUw  
下面就可以修改holder的operator=了 P!)k4n  
\w=7L- 8  
template < typename T > oNV(C'A  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wOp# mT  
  { XT5Vo  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); SY}iU@xo  
} "yCek  
A*:(%!  
同时也要修改assignment的operator() ,`JXBI~  
oFeflcSz  
template < typename T2 > "@[xo7T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;ckv$S[p  
现在代码看起来就很一致了。 d#eHX|+  
ljrA^P ,>P  
六. 问题2:链式操作 ?ixzlDto\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #2!M+S  
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。 $PQlaivA  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 *X^__PS]  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \..(!>,%F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3*gWcPGe  
^Y:Q%?uB/  
template < typename T > 9h6xli  
struct result_1 IK6XJsz$J  
  { 4l?98  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p3eJFg$  
} ; ZN ?P4#Z S  
uGQCW\!"4  
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: ]&ptld;  
N2_=^s7  
template < typename T > VM3H&$d(h  
struct   ref NOa.K)^k  
  { NB&u^8b  
typedef T & reference; | We @p  
} ; e-o s0F  
template < typename T > 1*x4T%RF$  
struct   ref < T &> H\3CvFm  
  { m(3bO[u1  
typedef T & reference; t747SZWgB  
} ; vN7ihe[C  
.6 E7 R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '+X9MzU*\  
3A} n tA!  
template < typename T > J 6S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NG_O I*|~  
  { <v('HLA  
  return l(t) = r(t); r`cCHZo/V  
} =fHt|}.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。 cuR|cUK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &T}v1c7)  
Te> 7I  
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 yg2~qa:dZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C({L4O#?o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 CFZ= !s)B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zF]hf P0Q  
最后的布局是: |l ~BdP  
                Add DoPm{055J  
              /   \ AX1'.   
            Divide   5 7Hpsmfm  
            /   \ S&]:=He  
          _1     3 @ z#k~  
似乎一切都解决了?不。 SAG) vmm  
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。 (>0d+ KT  
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。 -lMC{~h\(S  
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: zPV/{)S  
IHo6&  
template < typename Right > %1HW ) 7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xm YA/wt8  
Right & rt) const eS@RA2  
  { mc(&'U8R0I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YQN=.Wtc  
} \lR~!6:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =WEfo;  
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。 ;gm){ g  
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。 & ,&+/Sr11  
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。 @R2|=ox  
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。 @-b}iP<T  
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? H[,.nH_>+  
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: >M:5yk@  
8d)F#  
template < class Action > [1nI%/</>  
class picker : public Action fJE ki>1  
  { K?T)9  
public : DO03vN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ']vX  
  // all the operator overloaded \Y!Z3CK  
} ; $LRFG(  
:` ~b&Oz)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 TTE#7\K~B  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 5Ij_$a  
*=/XlSWF  
template < typename Right > V7[qf "  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (Z,,H1L  
  { F'j:\F6C;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;v0sM*x%V  
} Z=F=@<!  
"W+4`A(/l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \R-u+ci$ZY  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 WejY b;KS  
W&!Yprr  
template < typename T >   struct picker_maker 2qr%xK'^B  
  { N'`*#UI+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s\jLIrG8  
} ; 6:EO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2tr2:PB`  
  { pb{P[-f  
typedef picker < T > result; 5e2m EQU>  
} ; N l@Hx  
Y*}Sq|y  
下面总的结构就有了: e2*^;&|%  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 C6P6hJm  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 [U jbox  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H7SqM D*y9  
至此链式操作完美实现。 +Zr03B  
95!xTf  
"Z{^i3 gN  
七. 问题3 D\`$  
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。 nlmkkTHF8  
I'@ }Yjm|  
template < typename T1, typename T2 > @s IZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DSjo%Brd-  
  { q$t& *O_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hsE!3[[  
} }]s~L9_z['  
*TXq/ 3g  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ^2??]R&Q  
gR(c;  
template < typename T1, typename T2 > ]52_p[hZ}<  
struct result_2 B\=&v8  
  { cKfYkJ)A'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [MEa@D<7N  
} ; 8EE7mEmLH  
Va 5U`0  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Yr31GJ}K  
这个差事就留给了holder自己。 SUVr&S6Nk  
    ~T-.k 7t  
ji8 Rd"S  
template < int Order > ,H%\+yn{  
class holder; eQLa.0  
template <> =_1" d$S&  
class holder < 1 > 53T2w,?  
  { 2~@=ua[|=5  
public : K7l{&2>?  
template < typename T > AHA*yC  
  struct result_1 /.?\P#9)  
  { DuE>KX{<!R  
  typedef T & result; {0LdLRNZ  
} ; UF{2Gx  
template < typename T1, typename T2 > ,\m c.80  
  struct result_2 drZw#b  
  { f*5"Jh@  
  typedef T1 & result; 9BY b{<0tS  
} ; UB1/FM4~  
template < typename T > W#wM PsB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <h}?0NA4  
  { 5[R}MhLZ  
  return (T & )r; TB[vpTC9)  
} NWpRzh8$u  
template < typename T1, typename T2 > a@a1/ 3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /0c&!OP  
  { Kq?7#,_  
  return (T1 & )r1; 4J_%quxO  
} Rk=B;  
} ; z%KChU  
qb<gh D=j  
template <> s_[?(Ip{  
class holder < 2 > 1,QRfckks  
  { Xm4wuX"e=  
public : Mm;)O'XDE  
template < typename T > f/B--jq  
  struct result_1 9j"\Lr*o "  
  { yS43>UK_W+  
  typedef T & result; + ND9###  
} ; .3&m:P8zV  
template < typename T1, typename T2 > ;H=6u  
  struct result_2 2ya`2 m  
  { H5AY6),  
  typedef T2 & result; OS 6 )`  
} ; s7e'9Bx  
template < typename T > 6)$_2G%Zq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <H)@vW]_  
  { ws=TR  
  return (T & )r; }B- A*TI<h  
} hmH$_YP}  
template < typename T1, typename T2 > qWFg~s#+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cTnbI4S;  
  { Y'5ck(  
  return (T2 & )r2; LZVO9e]  
} GCKl [<9*  
} ; US|vYd}u+  
0o]K6 b  
>+#[O"  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 f3>/6 C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,2`d3u^CW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  {5udol5?  
jveRiW@  
return l(i, j) = r(i, j); rYJ ))@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R}>Do=hAO  
B`F82_O  
  return ( int & )i; !D3}5A1,  
  return ( int & )j; D:(f"  
最后执行i = j; >DRs(~|V#  
可见,参数被正确的选择了。 vFOv IVp  
XbC8t &Q],  
Em,!=v(*  
j r[~  
.;2!c'mT9  
八. 中期总结 YiTp-@$}  
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: t}7wR TG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m}9V@@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 mTfMuPPs[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >I?Mi{'a  
Bkc-iC}F  
XV>6;!=E  
4m*(D5Y=|  
$<4Ar*i  
DBUwf1=qj  
九. 简化 |pqpF?h5|  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 `<zb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S nHAY <  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: l5[xJH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ".%LBs~$  
  +-*/&|^等 ;ZJ,l)BNO  
2. 返回引用。 PHvjsA%"   
  =,各种复合赋值等 Q*.FUV&;  
3. 返回固定类型。 / aG>we  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `5Btg. &  
4. 原样返回。 }|Tg_+   
  operator, LrMFzd}_O  
5. 返回解引用的类型。 -y?Z}5-rs  
  operator*(单目) h'~- K`  
6. 返回地址。 kZ9< j+.  
  operator&(单目) <6C9R>  
7. 下表访问返回类型。 j>xVy]v=|  
  operator[] fWyDWU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %g&,]=W\N  
  operator<<和operator>> _oTT3[7P  
x\.i `ukx  
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。 >k}/$R+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y:%)cUxA  
2\{uq v  
template < typename Left > Db=>7@h3C  
struct value_return S=,1} XZ  
  { J'yN' 0  
template < typename T > 'w[d^L   
  struct result_1 $`{q[{  
  { Q!X_&ao )O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 51qIo4$  
} ; 1fW4=pF-K  
Rr4CcM  
template < typename T1, typename T2 > /]zib@i  
  struct result_2 4~A#^5J  
  { 6 ]PM!6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m5w9l"U]H  
} ; 9K46>_TyH  
} ; Cz r4 -#2  
MLBg_<  
kA%OF*%|6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .k`*$1?73x  
s2?,'es  
下面我们来剥离functor中的operator() `B\KS*Gya#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: R+K&<Rz  
x}<G!*3  
return l(t) op r(t) o:8S$F`O@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K#UA M .  
return op l(t) 3B".Gsm)X  
return op l(t1, t2) Kn#xY3W6  
return l(t) op CS5jJi"pD3  
return l(t1, t2) op {]\uR-a(o  
return l(t)[r(t)] 3Ge<G  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] AKKU-5 B9c  
on;sq8;  
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: fsJTwSI["  
单目: return f(l(t), r(t)); 'Z2N{65  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b?] S&)"9  
双目: return f(l(t)); x_y>j)  
return f(l(t1, t2)); l8xd73D)8  
下面就是f的实现,以operator/为例 $^=jPk]+  
'%-xe3  
struct meta_divide J )8pqa   
  { Ag#5.,B-  
template < typename T1, typename T2 > KPjqw{gR_R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wGzXp5 dl  
  { e0N=2i?I#z  
  return t1 / t2; #4_O;]{'  
} 7tl)4A6  
} ; jaO#><f  
_c9 WWp?  
这个工作可以让宏来做: \e:FmG  
Wqs.oh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [> &+*c  
template < typename T1, typename T2 > \ ?X_0Iy}1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )_ b@~fC  
以后可以直接用 L2>?m`wp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VIz{}_~'s  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 y>7VxX0xi  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) <Xs @ \  
?%dCU~ z  
W_BAb+$aF  
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 ( #-=y~%  
/[|}rqX(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GATP  
class unary_op : public Rettype )1Ma~8Y%r  
  { 0$"Q&5Y  
    Left l; Nx4DC  
public : c ;21i;&,9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &FJU%tFA  
>^T,U0T])  
template < typename T > |P.  =  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n$hqNsM  
      { RRI>bh]  
      return FuncType::execute(l(t)); EAC(^+15K  
    } uF]D  
yo?g"vbE  
    template < typename T1, typename T2 > &Qtp"#{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f=_Bx2ub  
      { b#Fk>j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M=\d_O#;Z  
    } (iCZz{l@~  
} ; )-Mn"1ia  
do=x 9k@Q  
UPVO~hB;  
同样还可以申明一个binary_op '#McY'.D T  
KM_)7?`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > []=FZ`4  
class binary_op : public Rettype 0i`v:Lq%  
  { Y uw E 0  
    Left l; 2pxWv )0  
Right r; rY[3_NG%  
public : (EOec5qXU  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]xJ'oBhy  
^Kw&=u  
template < typename T > a8bX"#OR&N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K4?t' dd]  
      { JO& ;bT<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); aR="5{en{:  
    } {hs2?#p  
%)<oX9E  
    template < typename T1, typename T2 > OUlxeo/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I*+LJy;j  
      { )I Y 5Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XDP6T"h  
    } fw:7Q7 qo  
} ; 2rR@2Vsw2  
?b*/ddIs  
]|C_`,ux  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 1*!c X  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 dr,B\.|jC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D% v:PYf  
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。 FhY{;-W(T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]Efh(Gb]  
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。。。 %2@ Tj}xa  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |z!q r}i  
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) Q QsVIHA  
下面是修改过的unary_op wL8bs- U  
(1kn):  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]689Q%D  
class unary_op H7z>S G0  
  { AQnJxIL:  
Left l; ~J:$gu~`  
  {dy` %It  
public : a2c x  
c]s (u+i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a!c/5)v(  
eEWro F  
template < typename T > r%g <h T 8  
  struct result_1 E(aX4^]g  
  { ";-{ ~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7X9+Qj;  
} ; $I)Tk`=  
V!pq,!C$v  
template < typename T1, typename T2 > gD,YQ%aq  
  struct result_2 oglXW8  
  { Vr&el  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RR[)UQ  
} ; i$`|Y*  
vKU]80T  
template < typename T1, typename T2 > dp"<KcP_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]97Xu_  
  { .iOw0z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LKK{j,g7  
} rt5oRf:wY  
ql{^"8x  
template < typename T > RJtix uvh@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8FO1`%8Oe  
  { $Q`yNEc  
  return OpClass::execute(lt(t)); -,K*~ z.l  
} 4 o3)*  
6T^N!3p_  
} ; oJlN.Q#u&  
m+D2hK*  
pX>ua5Z  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug '`M#UuU  
好啦,现在才真正完美了。 fap|SMGt  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9l]UE0yTL/  
v?Z'[l  
template < typename Right > w$DG=!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]yyU)V0Iu  
  { #W>x\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q*HAIw[<y  
} lEO?kn.:z  
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。 S2koXg(  
p&k 0Rx0Q3  
 'P@=/  
ucQezmie  
G*)s%2c>h  
十. bind (A7T}znG  
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。 *)j@G:  
先来分析一下一段例子 (/T +Wpy?  
XoDJzrL#  
)x$!K[=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,3wI~ j=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #rhVzN-?)W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2LCc  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 &M0o&C-1/  
我们来写个简单的。 pd=7^"[};  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N; rXl8  
对于函数对象类的版本: Nhjle@J<  
C$KaT3I  
template < typename Func > N+*(Y5TU  
struct functor_trait G[|3^O>P  
  { =ied}a :[  
typedef typename Func::result_type result_type; 21.YO]Et  
} ; !&@2  
对于无参数函数的版本:  K&j' c  
z `\# $  
template < typename Ret > bcq@N  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -(6eVI  
  { mcvDxjk,h  
typedef Ret result_type; PfVEv *  
} ; re7!p(W?,  
对于单参数函数的版本: b0r,h)R  
zSEr4^Dk4  
template < typename Ret, typename V1 > 8lMZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > EwTS!gL  
  { b2a'KczV  
typedef Ret result_type; G i$  
} ; +ckMT3  
对于双参数函数的版本: slu$2-H  
08`f7[JQo]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?+3R^%`V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \U==f &G?J  
  {  =Ov9Kf  
typedef Ret result_type; 0v;ve  
} ; R|/Wz/$1A  
等等。。。 #uQrJh1o8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy l>A\ V)  
jIKBgsiF/  
template < typename Func > cYsR0#  
struct func_return @[n2dmj  
  { gBMta+<fE~  
template < typename T > 7^c2e*S  
  struct result_1 kJ/+IGV^v  
  { eT;AAGql  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1UC2zM"  
} ; 6(:)otz  
4+)Z k$E  
template < typename T1, typename T2 > 7 2`/d`  
  struct result_2 ymHKcQ  
  { bAUHUPe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ozVpfs  
} ; ZQ@3P7T  
} ; 7TP$  
#g,H("Qy({  
[`q.A`Fd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 bSQ_"  
7^HpVcSM  
template < typename Func, typename aPicker > r Z pbu>S  
class binder_1 C=8H)Ef,l  
  { cvxIp#FbW  
Func fn; ,&0Z]*  
aPicker pk; L+_8QK<  
public : ^n t~-%  
X z8$Xz,O  
template < typename T > <|otZJ'2r  
  struct result_1 ! &y  
  { JAN|aCzD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,Ie<'>hd  
} ; tzZ|S<e6=\  
eDuX"/kHA  
template < typename T1, typename T2 > Bhj:9%`  
  struct result_2 &.hoC Po$  
  { &/HoSj>HS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'wa g |-  
} ; *<w3" iq  
o.v2z~V  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /({P1ti:C  
0xv\D0  
template < typename T > ehU"*9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,dOMW+{  
  { v Xc!Zg~  
  return fn(pk(t)); /=bSt  
} cY{I:MA+h@  
template < typename T1, typename T2 > Q^nG0<q+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [@g~  
  { " l.!Ed  
  return fn(pk(t1, t2)); c$/<l5Uw  
} {JTmP`&l  
} ; >)4.$#H  
)4PB<[u  
|%-YuD  
一目了然不是么? Rb?~ Rs\  
最后实现bind y!F:m=x<  
|l$ u<3  
:u AjV  
template < typename Func, typename aPicker > tO7I&LNE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bZu$0IG  
  { L,6MF,vx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6I"C~&dt  
} ad9EG#mD#  
f:S}h-AL&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A3j"/eKi2  
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。 [~t yDLC  
!W(`<d]68:  
十一. phoenix lelMt=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a`s/qi  
=ydpU<aS  
for_each(v.begin(), v.end(), <W?WUF  
( 7O"hiDQ  
do_ ("b*? : B  
[ %Or2iuO%-,  
  cout << _1 <<   " , " yk`)Cq%=;  
] 3\]~!;dI  
.while_( -- _1), Y^yG/F  
cout << var( " \n " ) |ebvx?\  
)  Ll?g.z"  
); vABXXB  
=Aj"j-r&{  
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: EPv%LX_j  
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 b1 H7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 URLk9PI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: x+K gc[r  
 UPR/XQ  
%iX/y  
template < typename Cond, typename Actor > h>| g2h  
class do_while ^zHRSO  
  { CGkI\E  
Cond cd; 'P,,<nkr|  
Actor act; ?/)lnj)e{  
public : Jb9F=s+  
template < typename T > ~+=E"9Oo  
  struct result_1 UUGe"]V^g:  
  { !M,h79NM  
  typedef int result_type; qZ&a76t  
} ; /-><k,mL?  
q P'[&h5Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Rh[Ibm56  
vn``0!FX  
template < typename T > z$66\/V']  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =D}4X1l  
  { ~x\Cmu9`  
  do Z~_8P  
    { g9`[Y~  
  act(t); Vli3>K&  
  } -( (Z@T1k  
  while (cd(t)); O <>#>[  
  return   0 ; vkuc8 li  
} m!0N"AjA  
} ; b#A(*a_gN  
Qne0kB5m  
IyOpju)?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). IKo;9|2U  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 LfHzT<)|  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4j{oaey  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 y #69|G  
下面就是产生这个functor的类: <>n9'i1  
qrpb[)Ll  
f0u56I9  
template < typename Actor > 4 A5t*e  
class do_while_actor BW>5?0E[4(  
  { SD^E7W$?  
Actor act; Hg aZbb>'  
public : /,LfA2^_j{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o(zTNk5d  
=!<^^6LZ  
template < typename Cond > .$P|^Zx,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b[yE~EQxr  
} ; `\ R{5TU  
F;-90w  
l=xt;c!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^EuW( "  
最后,是那个do_ d+Ds9(gV  
R3Ee%0QK  
4~*Y];!Q  
class do_while_invoker  cLAe sj  
  { 6{8/P'@/Zz  
public : >J@egIKzP  
template < typename Actor > ]x@~-I )  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const L_k9g12  
  { %E  aE,  
  return do_while_actor < Actor > (act); hF.6}28U1  
} 8""mp]o9  
} do_; JN|VPvjE   
M7vj^mt?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NocFvF7\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 S~> 5INud  
最后来说说怎么处理break和continue xD4$0Ppu  
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。 # ) `\!)?  
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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