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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9F-ViDI.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hqwz~Ky}  
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, 3ZT/>a>@  
rPrEEWS0)  
iT)2 ?I6!  
WW,r9D:/  
  class filler Q#d+IIR0gK  
  { !nZI? z;  
public : a3DoLq"/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W]C_oh  
} ; LRfFn^FPM  
/It.>1~2@  
FE^?U%:u@  
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: D0,oml  
}bj,&c  
kM6 EZ`mj  
SF78 s:_!_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :BC<+T=  
z22|Kv;w  
2- |j  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zEA{%)W  
Ply2DQr  
RBHqLg(  
YGZAtSf3z  
二. 战前分析 XACEt~y  
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。 bUZ&}(/  
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 z[<pi :  
: .UX[!^  
k;AV;KWI'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U)T/.L{0i  
  /* --------------------------------------------- */ &~D.")Dz  
vector < int *> vp( 10 ); :IOn`mRYu  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x 1 R!  
/* --------------------------------------------- */ :&\E\9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `tUeT[  
/* --------------------------------------------- */ ).O\O)K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #Fb0;H9`  
  /* --------------------------------------------- */ [|P]St-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %te'J G<  
/* --------------------------------------------- */ ,<Do ^HB/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2t Z\{=  
7J)Hwl  
%\s#e  
tjc5>T[Es8  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0B!mEg  
1._1, _2是什么? ;Wp`th!F  
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。 e[|p0 ,Q  
2._1 = 1是在做什么? s$3eJ|  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 AyI}LQm]u  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 S^sW.(I  
(p#;6Xhf  
Td=] tVM  
三. 动工 6A{s%v H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R4K eUn"  
_4x[}e7KF  
 nd*!`P  
3GuMiht5  
template < typename T > ~[bMfkc3  
class assignment G~mB=]  
  { E l8.D3  
T value; P^d . ,  
public : 83O^e&Bt  
assignment( const T & v) : value(v) {} hPCSLJ  
template < typename T2 > z|4@nqqX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >GF(.:7  
} ; tz \:r>3vI  
^FpiQF  
tMs| UC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 WZy6K(18"'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e]L3=R;  
]jT[dX|?  
L-oPb)  
|^&2zyUj/  
  class holder XP Iu]F  
  { %lq7; emtp  
public : Fw8X$SE"  
template < typename T > kgI.kT(=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1(\I9L&J   
  { MCO$>QL  
  return assignment < T > (t); :_b =Km<  
} 'E6gEJ  
} ; Am}PXj6  
7n3x19T  
oXZ@*   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: &rtz&}ZB;  
A`ertSlbhe  
  static holder _1; N*4IxY'vX/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 uq1(yyWp(  
}A&Xxh!Fwo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J&0wl]w|O%  
而不用手动写一个函数对象。 #I@[^^Vw  
g he=mQ-  
,-NLUS "w  
YH'.Yj2  
四. 问题分析 :!*;0~#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 E9+O\"e9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ~.y4 ,-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ph!NY i,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 CIs1*:Q9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t2%bHIG}  
Nv$gKC6 ,G  
五. 问题1:一致性 mjr{L{H=?+  
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?| ,EJ [I^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y_iF$ m/R  
e+[J[<8  
struct holder A.cZa  
  { z_iyuLRdb  
  // /iJhCB[QZ  
  template < typename T > vkauX :M  
T &   operator ()( const T & r) const 7-0twq   
  { o9SfWErZ  
  return (T & )r; b}{9 :n/SC  
} >|&OcU  
} ; ba:du |Ec  
RgzSaP;;  
这样的话assignment也必须相应改动: T!eh?^E  
8X~vJ^X9@y  
template < typename Left, typename Right > 5r}(|86O/  
class assignment VlXy&oZ  
  { ~$&r(9P  
Left l; VH1c)FI  
Right r; s/'hLkxI  
public : Qmh(+-Mp(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LCm}v&~%A  
template < typename T2 > QMfy^t+I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *gMP_I  
} ; j`-y"6)  
5T@'2)BI=  
同时,holder的operator=也需要改动: f#-T%jqnK  
we).8%)'  
template < typename T > ]R.Vq\A%S  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K{|dt W&  
  { `Q_ R/9~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); HC, 0" W  
} @^jLYu|W  
4]Nr$FY  
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。 3ncvM>~g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xM"XNT6b  
qk{UO <  
return l(rhs) = r; [#h!3d|?B  
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。 YY>Uf1}*9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )x O_  
 G6ES]  
template < typename Tp > p:n^c5  
class constant_t &ZFAUE,[  
  { /M c"K  
  const Tp t; ~G^doj3|+  
public : >" 8j{ s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }K]VlFR  
template < typename T > i'LTKj  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *bC^X'  
  { }^bL'  
  return t; *LQY6=H  
} L6}x3  
} ; [5d][1=  
5'[X&r %#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >~8Df61o`  
下面就可以修改holder的operator=了 xb_:9   
a^1c _  
template < typename T > I*ni)Px  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rKO*A7vE  
  { %QZ!Tb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <"P '"SC  
} S; <?nz3  
e-av@a3  
同时也要修改assignment的operator() ]ZATER)jq  
JF=ABJ=  
template < typename T2 >  b- /x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } PP`n>v=n  
现在代码看起来就很一致了。 j %0_!*#3  
 h\ek2K  
六. 问题2:链式操作 ,H1~_|)<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dNt|"9~&  
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。 uzA'D~)P  
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。 uk/+ i`=  
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。 DfFPGFv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]>i0;R ME  
/>7/S^  
template < typename T > =KD*+.'\/  
struct result_1 6b)UoJxj  
  { 1g.9R@Kc$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \gXx{rLW  
} ; 1qN9bwRO  
$q+`GXc-  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ^*W<$A_  
U.0/r!po  
template < typename T > v%Q7\X(  
struct   ref }}Uv0g8D  
  { ><7`$2Or  
typedef T & reference; zSXC  
} ; ~jTn jx  
template < typename T > Qeog$g.HI  
struct   ref < T &> *G=AhH$t  
  { c'qM$KN9G  
typedef T & reference; mf'1.{  
} ; Jjq%cA  
I]$d,N!.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jYZWf `X~  
v w;  
template < typename T > 9Q1GV>j>B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const YTit=4|  
  { wpI4P:  
  return l(t) = r(t); jG :R\D}0  
} FI5C&d5d  
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。 ?R}oXSVT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s~w+bwr  
L ,/i%-J3c  
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 #|i{#~gxM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4BtdN-T}b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]~ M -KT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L?(rv.lb  
最后的布局是: l[|e3<H  
                Add  8[OiG9b  
              /   \ 2ow\d b  
            Divide   5 k~dr;j  
            /   \ 4Pdk?vHK;  
          _1     3 (Mh\!rMg  
似乎一切都解决了?不。 [40 YoVlfM  
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。 FCPRg^=<!~  
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。 'b,D;'v  
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: c y$$}  
r&DK> H  
template < typename Right > !:e qPpz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Qd?P[xm  
Right & rt) const 0^z$COCv  
  { uy{KV"%"^g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1hG O*cq!  
} BI]t}7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 WG{/I/bJ_  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 mio'm  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 cf'Z#NfQ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ?Gfe?  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 V:J6eks_  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Us5 JnP5  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: sSK$  
8msDJ {,X  
template < class Action > t79MBgZ  
class picker : public Action Oa .%n9ec  
  { |VL,\&7rk  
public : )Cl&"bX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Vba}RF[b  
  // all the operator overloaded rl=_ "sd=  
} ; @~ L.m}GF  
Y."[k&P-  
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。 ja2]VbB  
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: W=m_G]"L  
;|y,bo@sJJ  
template < typename Right > =qvU9p2o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z wW9>Y  
  { Z}wAh|N-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VJaL$Wv)H  
} \zwb>^  
L\[jafb_`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~^*tIIOX  
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。 th)jEK;Z  
0*/~9n-Vl  
template < typename T >   struct picker_maker ;}qCIyuO]  
  { `39U I7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O.dNhd$  
} ; /'(P{O>{j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o<4LL7$A!  
  { .R,8<4  
typedef picker < T > result; ^l,Jbt  
} ; n6}1{\  
Zn/ /u<D  
下面总的结构就有了: t}nRWo  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ;Z*RCuwg  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 d\f 5\Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {Hv=iVmt  
至此链式操作完美实现。 !l|Qyk[  
/[L:ol6;!  
.8m)^ET  
七. 问题3 :\Z0^{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 "e"`Or  
S}/CzQ  
template < typename T1, typename T2 > S}E@*t2 h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +}Pa/8ybJ  
  {  2~)]E#9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ))N^)HR  
} lI 8"o>-~  
mx yT==E  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: /Kvb$]F+!  
Fk4 3sqU6~  
template < typename T1, typename T2 > 1jyWP#M#  
struct result_2 r4sR5p]|  
  { 8z-Td-R6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 83a Rq&(R  
} ; 9maw+c!~  
gyK"#-/_d  
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? K*<n<;W  
这个差事就留给了holder自己。 9=SZL~#CE  
    [xC (t]S-  
L{ -w9(S`i  
template < int Order > <5q}j-Q  
class holder; PD?H5W3@  
template <> lV?SvXe  
class holder < 1 > lFcCWy  
  { KlPH.R3MPO  
public : jc<3\ 7  
template < typename T > weOMYJO;8  
  struct result_1 cg~FW2Q  
  { U uys G\  
  typedef T & result; ;,1i,?  
} ; k|V{jB G"@  
template < typename T1, typename T2 > 580t@?  
  struct result_2 =h)H`  
  { Fmu R(f=  
  typedef T1 & result; <O WPG,  
} ; R Mm`<:H_  
template < typename T > T^'i+>F!w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |z~?"F6 Y<  
  { :97`IV%  
  return (T & )r; T2d pn%I  
} O6pjuhMx  
template < typename T1, typename T2 > H{BjxZ~)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %lPP1 R  
  { DM&"oa50  
  return (T1 & )r1; #FcYJH  
} CeQcnJU  
} ; !>tXib]:  
.^uu* S_  
template <> (<CLftQKg  
class holder < 2 > ~(8A&!#,!  
  { r?Vob}'Pt]  
public : dM') < lF  
template < typename T > N%-nxbI\  
  struct result_1 [Y*UCFhI0  
  { ubL Lhf  
  typedef T & result; s{/nO)  
} ; {^qc`oF  
template < typename T1, typename T2 > Eq?o /'e  
  struct result_2 fTeo,N  
  { )Mok$  
  typedef T2 & result; EW`3h9v~  
} ; j\a?n4g -  
template < typename T > ZjcJYtD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S("bN{7nE  
  { & mWq'h  
  return (T & )r; YS]RG/'  
} Gd"*mL d  
template < typename T1, typename T2 > k5($b{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *<@  
  { `/U:u9H9v  
  return (T2 & )r2; Gc'H F"w  
} 5Z:HCp-aG  
} ; ZoUfQ!2*  
l|K8+5L  
|J\/U,nh  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 B}(YD;7vJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: FD*y[A ?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: W1OGN4`C  
(|x->a  
return l(i, j) = r(i, j); DW-LkgfA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,QQ:o'I!  
*<hpq)  
  return ( int & )i; \!PC:+u J  
  return ( int & )j; wqyAEVea'8  
最后执行i = j; ~t}:vGDj  
可见,参数被正确的选择了。 BYY>;>V  
23=;v@  
YmwVa s  
_EY :vv  
H(AYtnvB  
八. 中期总结 f|`{P P`\  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: YGHWO#!Gp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2PC4EjkC  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =nsY[ s<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <7p2OPD  
\yy!?UlaI  
1w5nBVC*$V  
Ip4~qGJ  
+)Ty^;+[1  
YT_kMy>  
九. 简化 &F:7U!  
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。 f`cz @  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g R6:J  
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: A T%0i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Nwc(<  
  +-*/&|^等 KDhHp^IXQ  
2. 返回引用。 =19]a  
  =,各种复合赋值等 "P|G^*"~2  
3. 返回固定类型。 d0xV<{,-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M}c_KFMV  
4. 原样返回。 $xl*P#  
  operator, " JRlj  
5. 返回解引用的类型。 ;A C] *  
  operator*(单目) Ue%0.G|<W  
6. 返回地址。 lA1R$  
  operator&(单目) 7HF\)cz2  
7. 下表访问返回类型。 KGJB.<Be  
  operator[] lz(9pz  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;?cUF78#  
  operator<<和operator>> nQ+{1 C  
MT*b+&1e  
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。 48DsRy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k X-AC5]  
k >MgrtJI  
template < typename Left > H!A^ MI   
struct value_return O e#k|  
  { pQ>V]M  
template < typename T > m/ukH{H1%  
  struct result_1 c{ <3\  
  { |joGrWv4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ZDb`]c4(  
} ; wHCsEp(  
8 jT"HZB6  
template < typename T1, typename T2 > LgaJp_d>9*  
  struct result_2 Q-0[l/A}a  
  { )dV.A IQ+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?ix,Cu@M  
} ; 8]c`n!u=`  
} ; !6KEW,  
}[Y):Yy  
X4TUi8ht!]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /j^zHrLN  
GZ e )QH  
下面我们来剥离functor中的operator() ?=vwr,ir  
首先operator里面的代码全是下面的形式: KIS.4nt#d"  
]uZH  0  
return l(t) op r(t) zqeU>V~<F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >5j/4Ly  
return op l(t) F,W(H@ ~x  
return op l(t1, t2) !F8 !]"*  
return l(t) op ygPZkvZ  
return l(t1, t2) op VMHY.Rf  
return l(t)[r(t)] {/Cd^CK  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~)Z`Q  
g %Am[fb  
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: M}vPWWcl  
单目: return f(l(t), r(t)); 4 A<c@g2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Cu Gk?i  
双目: return f(l(t)); zknD(%a  
return f(l(t1, t2)); Grqs*V &|g  
下面就是f的实现,以operator/为例 w"e2}iE7  
+!<`$+W  
struct meta_divide W) _B(;$]  
  { k9,"`dk@  
template < typename T1, typename T2 > Y}6)jzBV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) UvI!e4_  
  { NX; &V7  
  return t1 / t2; Mc8^{br61  
} k (R4-"@  
} ; `MD/C Fl4  
Fzu{,b  
这个工作可以让宏来做: ,&9|Ac?$  
5(W9Jj]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3k/Mig T  
template < typename T1, typename T2 > \ }8SHw|-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4EK[gM8  
以后可以直接用 qL#R XUTP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IF}r%%'Y$  
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 I,[EL{fz  
(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。。。) n>Ei1  
fP|\1Y?CS  
26**tB<  
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 &td#m"wI  
5J;c;PF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'UyL%h;nJ  
class unary_op : public Rettype n*1UNQp@]O  
  { 4D13K.h`O  
    Left l; Px8E~X<@  
public : BCbW;w8aI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /[s$A?  
u"%fz8v  
template < typename T > )\(pDn$W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G$j8I~E@  
      { twn@~$  
      return FuncType::execute(l(t)); tFwlx3  
    } *}J_STM  
e=_hfOUC  
    template < typename T1, typename T2 > %9lxE[/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l0_V-|x  
      { SS`C0&I@p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nAzr!$qbNv  
    } liTr3T`,V  
} ; I?"5i8E  
9V&LJhDQ  
N9Ml&*%oX{  
同样还可以申明一个binary_op 4Bn+L,}.  
*.RVH<W=8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UXP;'  
class binary_op : public Rettype 2KEww3.{  
  { - \QtE}|4  
    Left l; OK 6}9Eu9  
Right r; pr"flRQr#  
public : 0TpA3K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8`2K=`]ES+  
;W].j%]L e  
template < typename T > k-U/x"Pl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &u8c!;y$b  
      { "DpQnhvbB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); JF gN  
    } ry0 =N^  
2}b bdXx  
    template < typename T1, typename T2 > if'4MDl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H/$q]i*#K  
      { *"ShE=\p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0u_'(Z-^2  
    } gUp0RPs  
} ; T!PX?  
msylb~^  
J^:~#`8  
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 O^#u%/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5glGlD6R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0YL0Oa+7  
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。 #7=LI\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! St`m52V(5X  
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。。。 E`|qFG<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 gISs+g  
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) ${wE5^ky  
下面是修改过的unary_op ^= G+]$8  
_HsvF[\[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > sYpogFfV  
class unary_op [w f12P  
  { ,whNh  
Left l; mxGN[ %ve  
  V*}zwm s6  
public : m##=iB|;  
9:o3JGHSc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %Qq)=J<H ;  
Xdt+ \}\  
template < typename T > K }BX6dA  
  struct result_1 w C"%b#(}  
  { S41>VbtEp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; FS:WbFmc  
} ; vEGK{rMA  
"=.|QKC1`  
template < typename T1, typename T2 >  ZsZ1  
  struct result_2 Z.pw!mu"  
  { qgNK!(kWpr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =6&D4~R  
} ; [2V/v  
I.!/R`  
template < typename T1, typename T2 > b`zf&Mn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }c%y0)fL  
  { ?C35   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T*yveo &j  
} sA}R!  
03@| dN  
template < typename T >  t;Om9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z > =Y  
  { ,6"n5Ks}  
  return OpClass::execute(lt(t)); 98^6{p  
} 7`HUwu  
/&7Yi_]r  
} ; #LJ-IDuF!  
Ck?:8YlF  
W?-BT >#s  
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 ,~(}lvqVH  
好啦,现在才真正完美了。 G`"Cqs<  
现在在picker里面就可以这么添加了: <>_Wd AOuD  
QE2^.|d{  
template < typename Right > PBtU4)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E e>j7k.G.  
  { uW=NH;u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "~C#DZwt{  
} C&kl*nO  
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。 y>|XpImZ  
*(B[J  
<t% A)L%  
VY@hhr1s~  
T0%TeFY  
十. bind J|S^K kC  
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。 mcr#Ze  
先来分析一下一段例子 "%*lE0Tx  
*J5RueUG  
|wQZ~Ux:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ue<<Y"NR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P1stL,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F  t/ x 5  
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。 j9'XZq}  
我们来写个简单的。 yMl'1W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )OC[;>F7  
对于函数对象类的版本: 3z92Gy5cr  
Eu.qA9,@U  
template < typename Func > @H0%N53nE  
struct functor_trait #l#[\6  
  { MmH_gR  
typedef typename Func::result_type result_type; KxmPL  
} ; fMPq  
对于无参数函数的版本: Q0Qm0B5eY  
k<zGrq=8J  
template < typename Ret > 2Q|*xd4B^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %C0O?q  
  { pm@Z[g  
typedef Ret result_type; x*8f3^ wE  
} ; E(kpK5h{  
对于单参数函数的版本: SoU'r]k1x  
Pl& `&N;  
template < typename Ret, typename V1 > oV>AFs6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zy6(S_j  
  { a<jE 25t  
typedef Ret result_type; |#:dC #  
} ; (Zg'pSs)  
对于双参数函数的版本: y6jmn1K  
gzCMJ<3!D  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > I S8nvx\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u;ooDIq@  
  { m_02"'  
typedef Ret result_type; Bi :wP/>v  
} ; oEoJa:h  
等等。。。 }9udo,RWu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?J@qg20z  
wU)5Evp[  
template < typename Func > S{i@=:  
struct func_return bSR+yr'?  
  { 2vdQ&H4  
template < typename T > *a,.E6C*  
  struct result_1 |4> r"  
  { 8Gl5)=2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZQ'  z  
} ; C=aj&  
Nwl RPyt  
template < typename T1, typename T2 > *R\/#Y|  
  struct result_2 -b\ V(@5  
  { 3p 1EScH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6(^Upk=59  
} ; )):22}I#  
} ; GHC?Tp   
k-cIb@+"  
f@Rpb}zg+C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 KR+BuL+L  
4B8Se  
template < typename Func, typename aPicker > Y:!/4GF  
class binder_1 hf+/kc!>i  
  { _O)2  
Func fn; Ms'TC; &PS  
aPicker pk; ) ~)SCN>-  
public : j)tC r Py  
JlDDM %  
template < typename T > >+jbMAYSq  
  struct result_1 acYoOW1G  
  { +V);'"L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U]!.~ji3  
} ; AK s39U'  
)Z8"uRTb0  
template < typename T1, typename T2 > R(? <97  
  struct result_2 D PS1GO*  
  { :O'C:n<g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3pTS@  
} ; kV:FJx0xP  
;Ma/b=Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8LQ59K_WX  
ZA_zKJ[[7  
template < typename T > |IX`(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const | 2.e0Z]k  
  { j`|^s}8t  
  return fn(pk(t)); Ld}(*-1i  
} Fi?Q 4b  
template < typename T1, typename T2 > j*H;a ?Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \5_P5q:`  
  { h%1~v$W`  
  return fn(pk(t1, t2)); &ap`}^8pM  
} k99gjL`  
} ; b1+hr(kMRM  
9oj e`Ay  
#7~tL23}]  
一目了然不是么? I*:qGr+ WJ  
最后实现bind J|"nwY}a9  
x?f0Hk+  
o[6vxTH  
template < typename Func, typename aPicker > z>mZT.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >FY&-4+v  
  { Z(LxB$^l[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8yE%X!E  
} iFnOl*TC  
YV1a 3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gY>;|),  
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。 65waq~#  
uP(B<NfL:'  
十一. phoenix zr3q>]oma  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: VA=#0w  
M2;%1^  
for_each(v.begin(), v.end(), Esz1uty  
( |B%BwE  
do_ zM_DE  
[ x5fgF;  
  cout << _1 <<   " , " ~tg1N^]kV  
] rw5#e.~V  
.while_( -- _1), JtYYT/PB  
cout << var( " \n " ) 1!>bhH}{D  
) -}_cO|kk  
); 'NT#(m%  
@)OnIQN~  
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: ~@-QbkC  
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 }>{ L#JW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `jb0 +{08  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H5AK n*'7  
Avs7(-L+s  
8S.')<-f  
template < typename Cond, typename Actor > P1)* q0  
class do_while x1m8~F  
  { u}-d7-=  
Cond cd; FylWbQU9  
Actor act; hF7V !*5  
public : G}=`VYK  
template < typename T > CdBthOPX)  
  struct result_1 *Nv y+V  
  { k_*XJ<S!Y  
  typedef int result_type; CF3E]dt  
} ; ~@[(N]=q  
'?{0z!!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  /,1SE(  
hi;WFyJTu  
template < typename T > <CNE>@-f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4NpHX+=P  
  { '^Pq(b~  
  do (j8GiJ]{L,  
    { u;+%Qh  
  act(t); pG,<_N@P  
  } ",~ b2]ym  
  while (cd(t)); ]PR|d\O  
  return   0 ; o5N]((9  
} 0M#N=%31  
} ; dr| | !{\  
CDQJ bvx  
I;Al? &uw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -@%t"8  
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。 U9<_6Bsd  
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。 /Y;+PAy  
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。 (oLpnjJ(,  
下面就是产生这个functor的类: 9"WRIHt'c  
y0scL7/  
I$aXnd6)  
template < typename Actor > /J1S@-  
class do_while_actor 9M1a*frxZ  
  { ((-aC`  
Actor act; <)_:NRjBF&  
public : X!U]`Qh  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6PiEa(  
-/M9 vS  
template < typename Cond > 9Tzc(yCY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "NxOOLL  
} ; J*}VV9H  
i'Y-V]->  
"%:7j!#X|I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 E=;BI">.  
最后,是那个do_ Xy[}Gp  
Z -pyFK\  
jmRhAJV  
class do_while_invoker kj x>  
  { @AvM  
public : .>k=A|3G  
template < typename Actor > AU0$A403  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ow-+>Y[qZ  
  { Ezi' 2Sc  
  return do_while_actor < Actor > (act); "I5uDFZR&  
} |*%/ovg+  
} do_; jZa25Z00  
>oe4mW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? B1y<.1k  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &@=u+)^-{  
最后来说说怎么处理break和continue `ajx hp  
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^['rmd  
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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