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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda FaE orQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V&v~kzLr+  
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, |"w<CK lQ  
J94YMyOo  
|LE++t*X~  
 LB7I`W  
  class filler Tpx,41(k  
  { Y26l,XIV  
public : $]JIA|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zq r%7U  
} ; \'Kj.EO{?$  
ya g  
q.Z#7~6`3  
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: gEHfsR=D6  
Vj`s_IPY  
~j#6 goKn  
^) ^|;C\`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G;c0  
sNmC#,  
s^'#"`!v=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {}&f\6OI%  
aw%vu  
JO{- P  
}SN44 di(  
二. 战前分析 udI: ]:,P  
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。 IYg3ve`x  
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 N<"6=z@w+  
x][9ptr h  
=k<4mlok^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X8n/XG~_  
  /* --------------------------------------------- */ Yk@s"qm3  
vector < int *> vp( 10 ); AnE_<sPA  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Y1aF._Z  
/* --------------------------------------------- */ `m;"I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P| P fG=  
/* --------------------------------------------- */ fZ~kw*0*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G[<[#$(  
  /* --------------------------------------------- */ CSqb)\8Oi*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3et2\wOX1x  
/* --------------------------------------------- */ 5QFXj)hR+4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \R>5F\ 0  
w$[Ds  
+'Y( V&  
m/c&/6nk  
看了之后,我们可以思考一些问题: (6#yw`\  
1._1, _2是什么? Q @OC=  
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。 Pzm!`F^r}  
2._1 = 1是在做什么? f'`nx;@X  
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。 3auJ^B}  
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。 KkL:p?@n  
r|\'9"@  
:UDn^ (#  
三. 动工 s@)"IdSA(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !k= 0X\5L  
 2H K  
ogc('HqF^'  
8K JQ(  
template < typename T > #C,f/PXfaB  
class assignment Ux)p%-  
  { |h=+&*(:  
T value; ~Ri u*<  
public : ?y*+^E0  
assignment( const T & v) : value(v) {} .xLF}{u  
template < typename T2 > +/!=Ub[:U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ? __aVQ7  
} ; s{z~Axup-  
u_6BHsU  
Q{l*62Bx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y7:Y{7E7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4`UL1)A]  
fr'huvc  
}$0xt'q&  
g",wkO|  
  class holder `Ge+(1x  
  { VTJIaqw  
public : yK&* ,J |  
template < typename T > s7.p$r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^0`<k  
  { /J[H5uA  
  return assignment < T > (t); orB8Q\p'  
} X@yr$3vC  
} ; o/dMm:TF  
K{ zCp6  
}#ep}h  
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: *1Ut}  
Y[ iDX#  
  static holder _1; sw41wj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CrNwALx  
9RCO|J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @ kJ0K  
而不用手动写一个函数对象。 ,W1a<dl  
bSrRsgKvT  
':!3jZP"m  
Ue{vg$5||  
四. 问题分析 aE7u5 PM  
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。 "w*+v  
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。 d)04;[=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m/YH^N0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @%EE0)IA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 VX^o"9Ntl  
E\]OySC%C$  
五. 问题1:一致性 )|w*/JK\Z  
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?| N+CXOI=6x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Dd!Sr8L[  
f {y]  
struct holder zH)cU%I@.  
  { [ME}Cv`?<E  
  // [!1)mR  
  template < typename T > E /fw?7eQ  
T &   operator ()( const T & r) const _ yfdj[Ot`  
  { r-RCe3%g%  
  return (T & )r; 1Yc%0L(  
} ?xtt7*'D  
} ; `6a]|7|f  
I86e&"40  
这样的话assignment也必须相应改动: "sF Xl  
e#>tM  
template < typename Left, typename Right > iD>G!\&  
class assignment cPpu  
  { n K+lE0  
Left l; r1i$D  
Right r; 9o-!ecx}  
public : OSp?okV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :{[<g](  
template < typename T2 > [RAj3Fr0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [f<"p[  
} ; oi7 3YOB  
'oleB_B  
同时,holder的operator=也需要改动: QJx9I_  
wA?@v|,dZ  
template < typename T > `.{U-U\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \r)%R5_CQ  
  { C&=x3Cz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /&CUspb  
} 's)fO#  
hlX>K  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 S8\+XJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 jvu N  
I0!j<G  
return l(rhs) = r; (nGkZ}p  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 H{ZLk,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XJe/tR  
 AlO,o[0  
template < typename Tp > 8KFj<N>'  
class constant_t kEO1TS  
  { ] bIt@GB  
  const Tp t; M~-h-tG  
public : 'f 3HKn<L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L^lS^P  
template < typename T > ~L~]QN\3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5? Wg%@  
  { ~]&B >q  
  return t; j~epbl)pC  
} [a@ B =E  
} ; 6#E7!-u(-  
a2o.a 2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 qYiv   
下面就可以修改holder的operator=了 TFO74^  
V~85oUc\-  
template < typename T > gV|Y54}T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const HcA[QBh  
  { /jR8|sb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); AP0|z  
} Hq?&Qo  
*<r%aeG$em  
同时也要修改assignment的operator() ilv_D~|  
.3@Ng  
template < typename T2 > _lP4}9p  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `gI~|A4  
现在代码看起来就很一致了。 "qS!B.rt:  
iT.|vr1HG  
六. 问题2:链式操作 dMJ!>l>2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 80}4/8  
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。 N!L'W\H,  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 &$F[/[Ds+  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 )pS8{c)E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9:-T@u  
E5gl^Q?Z  
template < typename T > .fEw k  
struct result_1 b/nOdFO@  
  { FZp<|t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n' ?4.tb  
} ; yp p4L|R  
4 \ F P  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: [/OQyb4F<  
 , ]7XMU3  
template < typename T > vU}: U)S  
struct   ref E~RV1)  
  { Sph*1c(R  
typedef T & reference; hM>*a!)U  
} ; =/Wu'gG)  
template < typename T > @+&'%1  
struct   ref < T &> 4gOgWBv  
  { | 3giZ{  
typedef T & reference; C2G  |?=  
} ; C_G1P)k  
IY)5.E _  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %K zbO0  
:!O><eQw  
template < typename T > pds*2p)2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :tLbFW[  
  { [D[D`gpjA  
  return l(t) = r(t); Nd!c2`  
} r?^"6 5 =  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 2r;GcjezH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6vobta^w  
\Yq0 zVol  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "0-y*1/m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lR@& Z6lw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 B+46.bIH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9"ugz^uKt  
最后的布局是: Q#pnj thM  
                Add h<% U["   
              /   \ ~<,Sh~Ana.  
            Divide   5 H&bh<KPMh  
            /   \ 7/"@yVBW  
          _1     3 6m[9b*s7  
似乎一切都解决了?不。 oLS7`+b$  
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。 !M(:U,?B  
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。 f`|G]da-3o  
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: fY_%33_I$  
TwFb%YM  
template < typename Right > Z`s!dV]e9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )6{P8k4Zr  
Right & rt) const "w&/m}E,[  
  { <hv7s,i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {|6z+vR  
} gz61FW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5B*qbM  
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。 $.:3$et@/  
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。 sPCMckt  
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。 |>2: eH  
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。 CH;;V3  
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? XLb0 9;  
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: tjxvN 4l  
C:GvP>  
template < class Action > f xtxu?A>  
class picker : public Action o56kp3b)b  
  { Ae49n4J  
public : I4il R$jg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} YPszk5hn  
  // all the operator overloaded 1[DS'S  
} ; 0S.?E.-&0  
"={L+di:M  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 v!trsjb  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: `?uPn~,e8  
O2v.  
template < typename Right > }V]eg,.BJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z-@ -O  
  { J+Bdz6lt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IN^_BKQt  
} V@Wcb$mgk  
uV~e|X "9s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |C D}<r(N  
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。 <Wy>^<`  
*]x_,:R6Ow  
template < typename T >   struct picker_maker a)S7}0|R  
  { Y6ben7j%-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wiE]z  
} ; yd>}wHt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?/d!R]3  
  { wL2XNdo}<  
typedef picker < T > result; D1Yh,P<CF\  
} ; ;+`uER  
e<5Y94YE  
下面总的结构就有了: <TxC!{<  
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。 lLCdmxbT  
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。 #T\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0M8.U  
至此链式操作完美实现。 &+r 4  
El6bD% \G  
g$3> ~D  
七. 问题3 3hS6j S  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 l h/&__  
gj+3y9  
template < typename T1, typename T2 > L'9N9CR{i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *IZf^-=Q  
  { HarFE4V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R0<< f]  
}  U:|H9+5  
J&6:d  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: BXhWTGiG  
s;{K!L@  
template < typename T1, typename T2 > ez*jjm  
struct result_2 iP "EA8  
  { =nVmthGw  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6vp0*ww  
} ; SI*^f\lu  
< y>:B}9'  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? )i!^]|$   
这个差事就留给了holder自己。 |Td5l?  
    6fwY$K\X  
>n!ni(  
template < int Order > ~HDdO3  
class holder; Np)aS[9W  
template <> dWR1cvB(wY  
class holder < 1 > _/ Os^>R  
  { 2c:f<>r0y  
public : @ yxt($G  
template < typename T > CBHc A'L  
  struct result_1 2P5_zND  
  { _e'Y3:  
  typedef T & result; {4rQ7J4Ux  
} ; jJ++h1 K  
template < typename T1, typename T2 > qtzRCA!9(Z  
  struct result_2 {L0;{  
  { ^?"^Pmw  
  typedef T1 & result; zk=\lp2  
} ; r4;Bu<PQN1  
template < typename T > !T'X 'Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nq;#_Rkr  
  { z[&s5"  
  return (T & )r; ]k+m=OR{/  
} _;e\:7<m  
template < typename T1, typename T2 > D,rZ0?R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }<[Db}?9  
  { +LzovC@^  
  return (T1 & )r1; HDS"F.l5  
} \*"`L3  
} ; km\%BD~  
77Q}=80GU;  
template <> e.;M.8N#SQ  
class holder < 2 > Vxh.<b6&'  
  { 7+ XM3  
public : gfo}I2"  
template < typename T > 'sU)|W(3U  
  struct result_1 &" h]y?Q  
  { "mZ.V  
  typedef T & result; s AE9<(g&@  
} ; )=H{5&e#u  
template < typename T1, typename T2 > S,vu]?-8  
  struct result_2 kRot7-7I|  
  { +d39f-[  
  typedef T2 & result; E $6ejGw-  
} ; F?4Sz#  
template < typename T > ;^-:b(E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [7\>"v6  
  { e4.&aIC[  
  return (T & )r; 6 = gp:I  
} . U/k<v<)6  
template < typename T1, typename T2 > G5c7:iGm/c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~_PYNY`"  
  { Tsz NlRxc  
  return (T2 & )r2; jA`a/v Wu  
} W_<4WG  
} ; iBvOJs  
ty- r&  
s4t0f_vj`  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 E`AYee%l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g6euXI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _D-Riu>#J  
m6U8)!)T  
return l(i, j) = r(i, j); uva\0q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l{%a&/  
Y';>O`  
  return ( int & )i; !_^g8^>2(  
  return ( int & )j; Y4To@TrN#\  
最后执行i = j; IZ~.{UQ  
可见,参数被正确的选择了。 <lo`q<q  
GqUSVQ  
)%mAZk-*;^  
3{3/: 7  
` clB43 i  
八. 中期总结 .~`Y)PON  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ! F7:i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )N)ljA3]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rYGRz#:~+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +X^4; &  
:s*>W$Wp4  
\ X$)vK  
-P#nT 2  
;.s: X  
t)I0lnbs  
九. 简化 \"d?=uFe  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?}sOG?{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o#e7,O  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: j'Wp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 295w.X(J  
  +-*/&|^等 rJ(OAKnY  
2. 返回引用。 7a<_BJXx  
  =,各种复合赋值等 xNgt[fLpS  
3. 返回固定类型。 n`<U"$*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (,LL[&;:  
4. 原样返回。 *Nlu5(z  
  operator, I:t^S.,  
5. 返回解引用的类型。 H#+xKYrp  
  operator*(单目) tpU D0Z)  
6. 返回地址。 ou6j*eSN  
  operator&(单目) a:u}d7T3e  
7. 下表访问返回类型。 l0`'5>  
  operator[] :`J>bHE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :qnokrGzB  
  operator<<和operator>> Z#7U "G-A  
F5IZ"Itu(  
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。 S=O$JP79  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1+^n!$  
Ab g$W/(|  
template < typename Left > "Ot{^ _e  
struct value_return +/q0Y`v  
  { T.@sq  
template < typename T > QUp?i  
  struct result_1 Gl>E[iO  
  { iQ{z6Qa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C1 {ZW~"YI  
} ; xjrlc9  
g7Z9F[d  
template < typename T1, typename T2 > #=x+ [d+  
  struct result_2 o2}N=|&  
  { i4VK{G~g"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T6=-hA^A  
} ; A^g>fv  
} ; >0V0i%inmF  
cY~M4:vgT  
7TdQRB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait J@<!q  
f".q9{+p,  
下面我们来剥离functor中的operator() *(nJX.7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5)*6V&  
|."G?*  
return l(t) op r(t) I61%H9 ;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ' =}pxyg  
return op l(t) GLcd9|H  
return op l(t1, t2) 1RA }aX  
return l(t) op ~o Fh>9u  
return l(t1, t2) op 2L[l'}  
return l(t)[r(t)] V4\56 0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] - 3]|[  
x~Cz?ljbn  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: U2UyN9:6F  
单目: return f(l(t), r(t)); ?OO%5PSen  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6=3(oUl  
双目: return f(l(t)); BPiiexTV9  
return f(l(t1, t2)); 0@v 2*\D#  
下面就是f的实现,以operator/为例 V" }*"P-%  
f| =# q  
struct meta_divide  feN!_ -  
  { `x*/UCy\  
template < typename T1, typename T2 > _G[6+g5|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r},lu=em  
  { j"0rkN3$J  
  return t1 / t2; <K,[sy&Qy  
} [x|)}P7%s  
} ; [tz u;/  
)WclV~  
这个工作可以让宏来做: |C4o zl=O?  
}Q ;BQ2[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k|5k8CRX  
template < typename T1, typename T2 > \ LGXZx}4@;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jVs(x  
以后可以直接用 $i -zMa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) N:7.:Yw  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 hu&n=6  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) D>S8$]^Dm  
K9^"NS3  
_V&x`ks  
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 5DUi4 Cbgy  
Wy!uRzbBv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;)P5#S!n-  
class unary_op : public Rettype JC/d:.  
  { l*qk1H"g  
    Left l; 88#N~j~P  
public : $8=(I2&TW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} eA1'qww"'  
qA04Vc[2  
template < typename T > d0Tg qO{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K1<k+t/V  
      { pA*i!.E/b  
      return FuncType::execute(l(t)); :ET x*c  
    } k~& o  
fG3wc l~  
    template < typename T1, typename T2 > f^~2^p 1te  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const raSF3b/0  
      { .a5X*M]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ` 4OMZMq  
    } vu44!c@  
} ; 1R*1BStc  
7bHE!#L`0  
 GsI[N%  
同样还可以申明一个binary_op 3Nc'3NPQ'  
5VuC U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ykJ+%gla  
class binary_op : public Rettype 9GtLMpy  
  { g~eJ YS,  
    Left l; x,}ez  
Right r; =P 1RdyP  
public : /@6E3lh S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :vw0r`  
SlR7h$r'  
template < typename T > }#1U D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (\T8!s{AO  
      { 7sCR!0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); N`J:^,H  
    } cAYa=}~<  
&t[z  
    template < typename T1, typename T2 > !."Izz/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6s> sj7  
      { d&O'r[S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _3s~!2  
    } -bv>iIC  
} ; b5lk0jA  
2,rY\Nu_  
38Bnf  
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 "bv,I-\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 w:~nw;.T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) er&uC4Y]a  
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。 $Uv<LVd(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l8hvq(,{  
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。。。 $@+p~)r(l  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &0;{lS[N:L  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) n?<# {$  
下面是修改过的unary_op (%ri#r  
rw}5nv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,H#qgnp  
class unary_op |!jYv'%  
  { ?3B t ;<^  
Left l; nzQYn  
  zm;*:]S  
public : +O.&64(  
[0**&.obz  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E :'  
0`g}(}'L  
template < typename T > B BApL{  
  struct result_1 vV:M S O'r  
  { 5'{qEZs^QU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 84hi, S5P  
} ; Oo3qiw  
R%]9y]HQ  
template < typename T1, typename T2 > ^w&5@3d  
  struct result_2 4$q )e<-  
  { R&x7Iq:=D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V{AH\IV-  
} ; tLoD"/z  
N18diP[C  
template < typename T1, typename T2 > 0^)8*O9$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <L!~f`nH2  
  { yuy+}]uB@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %Zv(gI`A  
} Z@c0(ol  
yG4LQE  
template < typename T > 5.C[)`_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0]2B-o"kI  
  { _]?Dt%MkD  
  return OpClass::execute(lt(t)); '7O{*=`oj  
} K#6`LL m  
wCC~tuTpr  
} ; B;D:9K  
Fl'xmz^  
4MF}FS2)  
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 MLv.v&@S  
好啦,现在才真正完美了。  8H%I|fm  
现在在picker里面就可以这么添加了: (&Tb,H)=  
qqom$H<  
template < typename Right > q$u\ q.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hOrk^iYN=  
  { +N(YR3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !EmR(x  
} )zL"r8si  
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。  /nD0hb  
s ?Qb{  
.^`a6>EQ)|  
I}G}+0geV  
g%q?2Nv  
十. bind GZhfA ;O,  
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。 }^ Ua  
先来分析一下一段例子 Zxxy1Fl#.[  
C+#;L+$Gi  
GT\s!D;<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +q_lYGTiO  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |<Dx  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !wR{Y[Yu  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 + x ;ML  
我们来写个简单的。 <1 1Tqb  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ";Ig%]  
对于函数对象类的版本: uI-7 6  
I9G*iu=U   
template < typename Func > g$-D?~(Z  
struct functor_trait Sp$x%p0  
  { :_YG/0%I  
typedef typename Func::result_type result_type; 5bznM[%xO  
} ; -.Pu5et4  
对于无参数函数的版本: 53+rpU_  
ESf7b `tS  
template < typename Ret > O\8|niW|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5iI3u 7Mn1  
  { AoOG[to7  
typedef Ret result_type; )w 8lusa  
} ; [Fj#7VZK  
对于单参数函数的版本: jUR #  
c+i`Zd.m<  
template < typename Ret, typename V1 > [oN> :  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2"Uk}Yz|  
  { tD0>(41K  
typedef Ret result_type; ZO0]+Ko  
} ; @)'@LF1Z  
对于双参数函数的版本: MJ/%$  
g*c\'~f;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &@iF!D\u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;pyJ O_R[  
  { +2fJ  
typedef Ret result_type; )?IA`7X  
} ; "PScM9)\  
等等。。。 q.b4m 'J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b`|MK4M(  
@N_H]6z4  
template < typename Func > Z#t)Z "  
struct func_return )"Br,uIv:/  
  { ,p`b Wm  
template < typename T > W#\};P  
  struct result_1 nK'8Mo  
  { A-Pwi.$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @>nk^ l  
} ; z==}~|5  
4-rI4A<  
template < typename T1, typename T2 > -LK(C`gB  
  struct result_2 aq\TO?  
  { AG\ 852`1m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ` "":   
} ; skx=w<YO6]  
} ; B:#0B[  
dB/I2uGl>  
=}GyI_br;8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uWtS83i  
Y9y*" :&%  
template < typename Func, typename aPicker > ZV4' |q  
class binder_1 -t'oW*kdL  
  { PjZvLK@a9)  
Func fn; !,!tNs1 K  
aPicker pk; il%tu<E#J~  
public : :p)9Heu  
poFjhq /#(  
template < typename T > #&KE_ n  
  struct result_1 X&oy.Roo  
  { FH(+7Lz4;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; PlRs- %d  
} ; 3CuoB b8  
%_O>Hy|p  
template < typename T1, typename T2 > L(P:n-^  
  struct result_2 J$*["y`+  
  { >,vW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G/44gKl  
} ; T\CQ  
'^3pF2lIw  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} zGz'2, o3  
^F9zS `Yz2  
template < typename T > >M85xjXP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O[B_7  
  { n8aiGnd=v  
  return fn(pk(t)); abP?Dj&  
} g7f%(W 2dd  
template < typename T1, typename T2 > x+`3G.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "E!p1  
  { Xb 1^Oj  
  return fn(pk(t1, t2)); D ,^ U%<`  
} 5g7}A`  
} ; cty#@?"e  
8^i,M^f^{  
?|yJ #j1=  
一目了然不是么? ^q r[?ky]&  
最后实现bind *X5LyO3-gP  
Q_Sq  uuk  
Mn;CG'FA  
template < typename Func, typename aPicker > b?L43t,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {z ~ '  
  { 8GQs9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A1T;9`E  
} K%_JQ0`  
s_kd@?=`x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 IWnW(>V  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :b)@h|4  
cu|q &  
十一. phoenix (I g *iJ%2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T5G+^XDA  
Ia" Mi+{  
for_each(v.begin(), v.end(), x9s`H)  
( Y :BrAa[  
do_ u:?RdB}B_@  
[ ^S$w,  
  cout << _1 <<   " , " g;@PEZk1  
] (b!DJ;(O9  
.while_( -- _1), q\Z1-sl~s  
cout << var( " \n " ) m!if_Iq  
) %&GQ]pmcY  
); Zwl?*t\D  
I !~Omr@P  
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: 5J3kQ;5Q?  
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 _~"3 LB  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]B[Qdn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )BDi2: u  
),|bP`V  
% VZ\4+8S  
template < typename Cond, typename Actor > H& +s&F{%  
class do_while euK!JZ  
  { af{K4:I  
Cond cd; SNFz#*  
Actor act; &*~ WK  
public : q ~lW  
template < typename T > 7ac3N  
  struct result_1 p6*D^-  
  { I&0yUhn  
  typedef int result_type; z /=v@@tj  
} ; [g_@<?zg  
iV=#'yY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I qma vnM#  
?L_#AdK  
template < typename T > t]Vw` z%G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \A':}<Rj  
  { wTOB'  
  do {D7!'Rq,  
    { Z";o{@p  
  act(t); o'W &gkb9  
  } 'A4Lr  
  while (cd(t)); @~zhAU!  
  return   0 ; +^`c" qJo  
} y1P?A]v  
} ; !j\  yt  
3wD6,x-e   
M[N|HsI8?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q7i^VN  
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。 .NZ_dz$c  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 anv_I=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Q5baY\"9^  
下面就是产生这个functor的类: &bTadd%0  
R9{6$djq\:  
Dj?9 5Z,r  
template < typename Actor > #t9&X8:U  
class do_while_actor D_'Zucq  
  { nJrV  
Actor act; \\BblzGMR  
public : nAg|m,gA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m/CA  
*pj&^W?  
template < typename Cond > Hz28L$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?f:FmgQk  
} ; !Il<'+ ^  
E}yl@8g:#  
jR*1%.Ng  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 l =xy_ TCf  
最后,是那个do_ 1NA>W   
h2K1|PUKl[  
q^k6.5*"  
class do_while_invoker 'lg6<M%#[  
  { 'd'*4 )]k  
public : & Z*&&  
template < typename Actor > q=Q5s?sQc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /id(atiF^  
  { kznmA`#jn  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ez+.tbEA,  
} pv;}Sv$ ]-  
} do_; N'3Vt8o,  
6E85mfFS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m'@NF--#Oq  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 px" .pYr0  
最后来说说怎么处理break和continue |'Z6M];8t  
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。 FNtcI7  
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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