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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KP{|xQ>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \; ! oG  
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, ;|_aACina  
3aIP^I1  
vf6_oX<Os  
|hBX"  
  class filler KW.*LoO  
  { v5 STe`  
public : 9}p>='  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .?{rd3[ec  
} ; xVk|6vA7  
GPBp.$q+B  
QHOA__?  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 9qc<m'MZ  
G"w ?{W @  
0kxo  
"F A&Qm0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [>+R|;ln  
JGQlx-qv  
M#o.$+Uh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >i^8K U  
On x[}x  
zAT7 ^q^  
'&/ 35d9|*  
二. 战前分析 qxS=8#-`(  
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。 O[ tD7 !1  
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 h tC~BK3(  
^Ud1 ag!-  
\a\-hm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U9k;)fK  
  /* --------------------------------------------- */ `K -j  
vector < int *> vp( 10 ); AX6z4G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); HKu? J  
/* --------------------------------------------- */ f Z8%Z   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ' >a(|  
/* --------------------------------------------- */ { FVLH:{U^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )I7~ <$w  
  /* --------------------------------------------- */ n0|oV(0FE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \Tf[% Kt x  
/* --------------------------------------------- */ _dOR-<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); fik*-$V`  
GIXxOea1  
1k-YeQNe  
VB 53n'  
看了之后,我们可以思考一些问题: h'*>\eC6  
1._1, _2是什么? ZlaU+Y(_[  
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。 7ux0|l  
2._1 = 1是在做什么? {OFbU  
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。 cp D=9k!*K  
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。 0($@9k4!/  
\@G 7Kk*l  
X!=E1TL  
三. 动工 )P&>Tc?;z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: mocR_3=Q?  
CjtBQ5  
-+vA9,pI  
BET3tiHV  
template < typename T > B~S"1EE[  
class assignment _X ?W)]:  
  { LxD >eA  
T value; wHneVqI/U  
public : `qP <S  
assignment( const T & v) : value(v) {} FR%9Qb7  
template < typename T2 > zadn`B#2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XLwmXi  
} ; IE/F =Wr  
<ezv  
QuG=am?l`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5/U|oZM"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M#<U=Ha  
<'s_3AC  
8?p40x$m%  
%V r vu5  
  class holder :|j,x7&/{  
  { 21(8/F ~{  
public : hC1CISm.U  
template < typename T > )ro3yq4??  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |Z\?nZ~  
  { o }EipTL  
  return assignment < T > (t); >%qk2h>  
} "9mVBa|Q  
} ; DeqTr:  
8sMDe'  
W lD cKY  
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: jC<1bf$K  
U5rcI6  
  static holder _1; +|Tz<\.C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?-'m#5i"  
/-Saz29f^Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FE}!I  
而不用手动写一个函数对象。 (_:k s  
9VqE:c /  
N(*Xjy+PX  
%BdQ.\4DS  
四. 问题分析 &b!L$@6  
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。 !m7`E  
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。 Eqx2.S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n-HQk7=mQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T{9pNf-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n^} -k'l  
fY)Dx c&ue  
五. 问题1:一致性 #Az#dt]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?| Z )Imj&;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |r5e#3w  
ixK& E#  
struct holder XUI9)Ne  
  { 4!%@{H`3  
  // yr4j  
  template < typename T > =bn(9Gm!J  
T &   operator ()( const T & r) const .9":Ljs(L  
  { 6Z5X?B  
  return (T & )r; dv?ael^  
} [73 \jT  
} ; zWN/>~}U \  
tyEa5sy4  
这样的话assignment也必须相应改动: + F{hFuHV  
D'{NEk@  
template < typename Left, typename Right > 4CUoXs'  
class assignment 2(SU# /,  
  { MCPVql`+`q  
Left l; }]dK26pX  
Right r; ,r=9$i_  
public : U8f!yXF'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hW^*b:v{  
template < typename T2 > YY! Lv:.7>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [r[IWy(}  
} ; ].=~C"s,a  
#3b_ #+,  
同时,holder的operator=也需要改动: pQQN8Y~^Y  
<)hA? 3J  
template < typename T > {ylY"FA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wiwAdYEQ\  
  { dC&OjBQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4trP*u,4  
} Ry$zF~[   
we4k VAn  
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。 W0zRV9"P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]xx}\k  
W6e,S[J^FY  
return l(rhs) = r; i~};5j(  
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。 8OS@gpz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )[t zAaP7  
lpjeEaw o4  
template < typename Tp > Ri<7!Y?l  
class constant_t fX ^h O+f  
  { n! Dr:$  
  const Tp t; \wJ2>Q  
public : u[{j;l(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ce3UB~Q  
template < typename T > fwkklg^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p`dH4y]D  
  { `Z#0kpXk_  
  return t; aUy!(Y  
} mJ_ 5Vt=  
} ; m;_gNh8Ee  
\ oY/hT_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6KvoHo  
下面就可以修改holder的operator=了 wjq;9%eXk  
}@)r\t4m  
template < typename T > Li'>pQ+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~pZ<VH;h  
  { _/S qw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xj ?#]GR  
} ^"\3dfzKM  
0[# zn  
同时也要修改assignment的operator() Qkvg85  
J]!&E~Y  
template < typename T2 > VW$a(G_h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?Iin/<y  
现在代码看起来就很一致了。 9wTN *y  
jkQ%b.a  
六. 问题2:链式操作 {h}0"5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 EbfE/_I  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 s~z~9#G(6  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 }&*wJ]j`L  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *(,zPn,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct { R`"Nk  
'bd|Oww1u  
template < typename T > s|`ZV^R  
struct result_1 yd}1Mx  
  { ?rJe"TOIy  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8 t)?$j$  
} ; @TQzF-%#7  
K9HXy*y49  
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: < dD)>Y.  
%W(/W9B$/F  
template < typename T > -MK9IO]i  
struct   ref f?qp*  
  { {^T_m)|n  
typedef T & reference; j;MQ_?"iN  
} ; 8|"26UwD/  
template < typename T > iwXMe(k  
struct   ref < T &> tl=H9w&@  
  { 1_jd1 UT  
typedef T & reference; NimW=X;c  
} ; N^TE ;BM  
@ Y&UP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '!DS3zEeLS  
joRrsxFU  
template < typename T > NQmdEsK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sGp]jqX2,m  
  { ^[6S]Ft(  
  return l(t) = r(t); SWLt5dV  
} ${F4x"x  
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。 +F4SU(T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q`0wG3  
)Jaq5OMA/  
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 iLbf:DXK(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n/6qc3\5i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E*Z# fa  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }T~ }W8H  
最后的布局是: [S_qi,  
                Add S]x\Asj;w  
              /   \ `3e>JIl"0  
            Divide   5 !qe:M]C'l  
            /   \ Wb%t6N?  
          _1     3 V{{Xz:   
似乎一切都解决了?不。 Bnfp_SM  
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。 g}OZ!mKd  
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。 1!=^mu8  
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: s L=}d[  
6Bf aB:  
template < typename Right > 1PUeU+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i",7<01  
Right & rt) const 8W2oGL6  
  { rizWaw5E!8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0,]m.)ws  
} f.G"[p  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J3z:U&%=  
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。 \0fk^  
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。 #/0d  
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。 n)uck5  
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。 M-V{(  
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? \\)9QP?  
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: O63:t$Yx#  
UbEK2&q/8  
template < class Action > }pJLK\  
class picker : public Action asZ(Hz%  
  { EXEB A&*  
public : 4de:hE   
picker( const Action & act) : Action(act) {} GWa:C\YK  
  // all the operator overloaded ?0x=ascP  
} ; G -V~6  
 va [r~  
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。 928uGo5  
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: ".7\>8A#a  
8)ykXx/f@  
template < typename Right > Pk{%2\%&2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const d#CAP9n;'  
  { &e \UlM22  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  X]4j&QB  
} ]S 3l' "  
IKVFbTX:y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4q)+nh~s  
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。 JFu9_=%+  
"O/ 6SV  
template < typename T >   struct picker_maker dqgH"g  
  { 6FkBb !ASk  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7V2xg h!W  
} ; O?$]/d  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?Q~o<%U7  
  { IAi|4,y_L  
typedef picker < T > result; ;R([w4[~  
} ; Z</57w#-7  
5ENEx  
下面总的结构就有了: ~X<?&;6  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 FWW*f _L  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 d:#z{V_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `t#9 yN  
至此链式操作完美实现。 E1D0 un  
/8wfI_P>M"  
uQYenCNXS  
七. 问题3 4x-K0  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 r1BL?&X-  
bJcO,M:2  
template < typename T1, typename T2 > zG)vmysJf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aen0XiB6~^  
  { n.=Zw2FE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >o1,Y&  
} %.WW-S3  
6xLQ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: PJPKn0,W  
}`y%*--  
template < typename T1, typename T2 > <DN7  
struct result_2 gKP=@v%-  
  { 8GeJ%^0o}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FEdFGT  
} ; yRR[M@Y  
9v/=o`J#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 'fYF1gR4  
这个差事就留给了holder自己。 #$;}-*  
    _%u t#  
gh `]OxA  
template < int Order > ~?:>=x  
class holder; V8rS~'{\  
template <> =~TPrO^  
class holder < 1 > ?&=JGk^eJ  
  { `<-/e%8  
public : <k 'zz:[c!  
template < typename T > 4BZ7R,m#.  
  struct result_1 S1#5oy2  
  { c8Nl$|B  
  typedef T & result; 7c!#e=W@B  
} ; owx0J,,G  
template < typename T1, typename T2 > ?}U?Q7vx@@  
  struct result_2 w:ASB>,!  
  { ZgfhNI\  
  typedef T1 & result; O1 !YHo  
} ; mD%IHzbn H  
template < typename T > W5/|.}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sB5@6[VDI  
  { F!g;}_s9  
  return (T & )r; P$.$M}rMv  
} LqLhZBU9  
template < typename T1, typename T2 >  F*_+k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .,f]'!5  
  { Z7I\\M  
  return (T1 & )r1; yL %88,/  
} <cxe   
} ; <cO `jK  
[6Q1yNE  
template <> M)~sL1)  
class holder < 2 > -O\f y!  
  { b&6lu4D  
public : ^kke  
template < typename T > KA>QW[HX  
  struct result_1 &eb8k2S  
  { <{j;']V;  
  typedef T & result; OC)=KV@KE  
} ; `I8ep=VZ  
template < typename T1, typename T2 > vSR5F9  
  struct result_2 mkq246<D~  
  { mWU d-|Ul  
  typedef T2 & result; h]vEXWpG]  
} ; :!^NjO  
template < typename T > ^r,0aNzAs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 97/ 4J  
  { EQQ@nW{;  
  return (T & )r; xd\ml 37~  
} L)qUBp@MW  
template < typename T1, typename T2 > 1bjz :^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CF:L#r  
  { S f6%A  
  return (T2 & )r2; z<%dWz  
} "ruYMSpU  
} ; 3 2"f'{  
T[<554  
raZkH8  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ?_r{G7|D  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G7i0P j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N)PkE>%X  
Ly z8DwZ  
return l(i, j) = r(i, j); U'u_'5 {  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~NB|BwAh  
CM7NdK?I  
  return ( int & )i; 0+&K;  
  return ( int & )j; >f4[OBc  
最后执行i = j; Bw~jqDZ}|  
可见,参数被正确的选择了。 6uTC2ka[&R  
%`~+^{Wp  
x4h.WDT$  
Gqj(2.AY  
^j@+!A_.Q  
八. 中期总结 'u%vpvF  
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: vz)R84   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {Us^ 4Xe  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 NwdrJw9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >I-rsw2  
&3J^z7kU  
{jv+ J L"5  
ohs`[U=%~  
fg lN_  
ox_DEg7l  
九. 简化 R"l6|9tmP  
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。 lEw;X78+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |~#A?mK-  
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: IVy<>xpt  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 oW(EV4J"  
  +-*/&|^等 `$XB_ o%@  
2. 返回引用。 + )z5ai0m  
  =,各种复合赋值等 X|&H2y|*7  
3. 返回固定类型。 YWJ$Pp  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q<Qjc  
4. 原样返回。 irvd>^&jDC  
  operator, "?kDR1=7A  
5. 返回解引用的类型。 w`D$W&3>  
  operator*(单目) r)Vpt fg;  
6. 返回地址。 fwmXIpteK  
  operator&(单目) o5sw]R5  
7. 下表访问返回类型。 uF1&m5^W  
  operator[] ^vTx%F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ya> AI.!K  
  operator<<和operator>> [qxU \OSC  
Vf.*!`UH  
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。 \B:k|Pw6~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OjNOvh&N  
~d3@x\I?  
template < typename Left > eo@8?>}{X  
struct value_return >ts}\.(]  
  { R]o0V*n  
template < typename T > Z9MR"!0  
  struct result_1 NFP h}D  
  { R*D5n>~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; gK(G1  
} ; U|{4=[  
1B:5O*I!J  
template < typename T1, typename T2 > MppT"t  
  struct result_2 z}B8&*>  
  { {'[VL;k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V;^N:I\js  
} ; FFcIOn  
} ; >56fa6=3@  
WW+ F9~S  
XR 3 dG:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )v*k\:Hw  
KeB??1S  
下面我们来剥离functor中的operator() /9,'.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .'$8Hj;@  
'9zKaL  
return l(t) op r(t) dG8mE&$g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }s:3_9mE  
return op l(t) *4LRdLMn  
return op l(t1, t2) O*bzp-6\  
return l(t) op 5`$!s17  
return l(t1, t2) op RZKx!X4=q  
return l(t)[r(t)] s$,G5Feub  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] PIXqd,  
"FhC"}N  
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: p|NY.N  
单目: return f(l(t), r(t)); ?B$L'i[l  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r> Xk1~<!  
双目: return f(l(t)); = Ezg3$%-  
return f(l(t1, t2)); $tI<MZ&Z  
下面就是f的实现,以operator/为例 J] w3iYK  
lkly2|wA  
struct meta_divide BlZB8KI~  
  { ~c] q:pU2  
template < typename T1, typename T2 > r[T(R9k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _Pa@%/  
  { Iz83T9I&  
  return t1 / t2; Q`6hJgyL  
} N$v_z>6Z  
} ; _L` uC jA  
>mpNn  
这个工作可以让宏来做: m+:JNgX6  
"EA =auN{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %`K{0b  
template < typename T1, typename T2 > \ Hmk xE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ayv:Pv@  
以后可以直接用 V6_5v+n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) );y ZyWDV  
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 ,3iD/8_  
(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。。。) 0v9i43[S|J  
akPd#mf  
Iw`|,-|  
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 jcvq:i{  
l:bbc!3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e==/+  
class unary_op : public Rettype #Ef!X  
  { n7Bv~?DM  
    Left l; mF!4*k  
public : %Tu(>vnuj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !.MbPPNp  
a&2x;diF  
template < typename T > _(~LXk^C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y2tBFeWY  
      { !4gHv4v ;  
      return FuncType::execute(l(t)); n[r1h=?j3  
    } ujN~l_ 4  
QVkji7)ZT  
    template < typename T1, typename T2 > S.`hl/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z C$F@  
      { t9*e"QH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (3Xs  
    } [{R>'~  
} ; "PWGtM:L8Y  
-P-8D6   
0u&x%c  
同样还可以申明一个binary_op RRYcg{g  
)F\kGe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fv+d3s?h  
class binary_op : public Rettype X2;72  
  { m\CU,9;;(  
    Left l; r#_0_I1[  
Right r; R]Z#VnL@qz  
public : !>ZBb\EyK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %Ie,J5g5  
]q4LN o  
template < typename T > ZREy I(_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KF@%tR}V{  
      { q4Bw5 ~n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *?C8,;=2r  
    } 4M|C>My  
{06ClI  
    template < typename T1, typename T2 > fF>hca>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z%LS{o~LK.  
      { ]N0B.e~D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ) ?B-en\  
    } $I/ !vV  
} ; 4 #KC\C  
^_ V0irv  
.I]v D#o  
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 Mae2L2vc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 iRcac[uV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z.\\m;s  
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。  $s]&9 2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! '@WBq!p  
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。。。 8 $H\b &u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $!!y v'K  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Pg`+Q^^6S  
下面是修改过的unary_op UY,u-E"  
bA$ElKT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 23K#9!3  
class unary_op U HTxNK@}  
  { (E 8jkc  
Left l; :RZ'_5P[If  
  "\rO}(gC;`  
public : {M=B5-  
59:kL<;S-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "R-j  
oRcP4k;d=  
template < typename T > %}-ogi/c  
  struct result_1 V4CA*FEA  
  { r4gLoHD)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'Z,7{U1P  
} ; *%_M?^  
Xkx&'/QG,U  
template < typename T1, typename T2 > \>EUa}%xn  
  struct result_2 P,F5Hf  
  { F.(e}EMyNh  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J|o<;9dg1  
} ; E5|GP  
}TuMMO4+  
template < typename T1, typename T2 > 1rue+GL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CN-4FI)1D9  
  { ?}W#j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -;HZ!Lf  
} C R't  
+]yVSns 3  
template < typename T > $:-C9N29  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,,IK}  
  { 'cIFbjJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); L8zMzm=-  
} x 2l}$(7  
N>P" $  
} ; f4dHOH  
2JeEmG9  
0lcwc"_DZX  
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 ntL%&wY  
好啦,现在才真正完美了。 Q'ib7R;V,  
现在在picker里面就可以这么添加了: Zw/??Tq b  
K7(GdKZe  
template < typename Right > eISHV.QV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MC B2  
  { _jxysFl=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); m{lS-DlRg  
} 6 {3ql:  
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。 9NU-1vd~  
RJN LcIm  
 Spo[JQ%6  
CJ#Yu3}  
#0#6eT{-  
十. bind la]Zk  
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。 NX]6RZr-  
先来分析一下一段例子 (15.?9  
NB(  GE  
'$ G%HUn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9N) Ea:N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 C8:y+pH_U;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )^E6VD&6  
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。 " 68=dC  
我们来写个简单的。 A/j'{X!z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,p..h+l  
对于函数对象类的版本: O7,:-5h0  
?DNeL;6  
template < typename Func > E`iE]O  
struct functor_trait lx82:_  
  { y] $- :^  
typedef typename Func::result_type result_type; ,qdZ6bv,]|  
} ; H a`V"X{}  
对于无参数函数的版本: Z$)jPDSr  
B|;?#okx  
template < typename Ret > 9!D c=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :{Iv ]d  
  { mT1Q7ta*P  
typedef Ret result_type; n{c-3w.uD  
} ; |B),N f|a  
对于单参数函数的版本: '1 \UFz  
b3-+*5L  
template < typename Ret, typename V1 > )L,Nh~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~@D!E/hZx  
  { l~*d0E-$  
typedef Ret result_type; Y3'dV)  
} ; Vt4,?"  
对于双参数函数的版本: 2-"`%rE  
MPsm)jqX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9v}vCg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fEyc3K'5V  
  { $[(FCS  
typedef Ret result_type; ;, u7)  
} ; x&FBh !5H  
等等。。。 <L3ig%#B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy KVpQ,x&q~  
8RVeKnpXTV  
template < typename Func > t;[?Q\  
struct func_return  0LUw  
  { -kzg(+sm  
template < typename T > 3HX-lg`0  
  struct result_1 hXn@vK6  
  { NbhQ-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6uWPIM;  
} ; #j"N5e}U  
^c>ROpic  
template < typename T1, typename T2 > AiV1 vD`  
  struct result_2 X,+N/ nku  
  { Otm7j>w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5 |oi*b  
} ; z8w@pT  
} ; 7!8R)m^1[  
xa%2w]  
J)=Ts({  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 x[YW 3nF  
4p`z%U~=u  
template < typename Func, typename aPicker > t-J\j"~%+  
class binder_1 ]B-3Lh  
  { }cI _$  
Func fn; A4VV y~sd  
aPicker pk; zLVk7u{e  
public : :}fIu?hCA  
DYL\=ya1  
template < typename T > &vS@-K  
  struct result_1 ;8<lgZ9H<  
  { xo(3<1mD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p/&s-G F  
} ; 5%XEybc2  
e&XJK*Wf   
template < typename T1, typename T2 > %0Ke4c  
  struct result_2 NE!]  
  { uB3Yl =P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @>hXh +!2h  
} ; >U[YSsFt6  
je~gk6}Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} VxGR[kq$]  
=:v5` :  
template < typename T > 4B=@<( H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QU^?a~r  
  { w<=-n ;2  
  return fn(pk(t)); se]QEd7]7  
} ln=:E$jX  
template < typename T1, typename T2 > YU%U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L)/^%/!  
  { ]Saw}agE[%  
  return fn(pk(t1, t2)); ,[ M^rv  
} e5.sqft  
} ; FKu^{'Y6E0  
/hbdQm  
ST^{?Q  
一目了然不是么? o^& nkR  
最后实现bind 6ALUd^  
AG<TY<nqL  
W!WeYV}kb  
template < typename Func, typename aPicker > 1jQlwT(:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) eWAgYe2  
  { 's6hCs&|NV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 23[XmBf  
} ^Dw18gqr=@  
1c03<(FCd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W&Gt^5  
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。 &Kc'g H  
u}IQ)Ma  
十一. phoenix BvV!?DY4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )qV&sru.$  
LDv>hzo  
for_each(v.begin(), v.end(), )1S"D~j-  
( \{M/Do:  
do_ %W]" JwRu  
[ ^G]H9qY- e  
  cout << _1 <<   " , " gpzZs<ST  
] SI@Yct]<g  
.while_( -- _1), 9q f=P3  
cout << var( " \n " ) - -H%FYF`  
) :~+m9r  
); w?zY9Fs=s  
tR% &.,2  
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: i$W=5B>SO  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor >4eZ%</D5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R?GF,s<j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :yC|Q)  
H?<c eK'e  
B(|dT66K  
template < typename Cond, typename Actor > h O}nc$S  
class do_while nvnJVkL9s  
  { ?e+$?8l[3  
Cond cd; n"c3C)  
Actor act; &26H   
public : I &I q  
template < typename T > fE/|U|5L[  
  struct result_1 8NzXe 7  
  { U/I+A|S[  
  typedef int result_type; y1 53ax  
} ; qJrMr4:F  
G@;I^_gN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} PFnq:G^L  
qQ "O;_  
template < typename T > [?Ub =sp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -S%)2(f^  
  { esVZ2_eL  
  do v\?J$Hdd  
    { Ffp<|2T2_  
  act(t); z ''-AH,  
  } SR\F2@u  
  while (cd(t)); P",E/beV  
  return   0 ; {Lm%zdk*k  
} ;NzS;C'  
} ; trC+Etc   
lKF<]25  
o{&UT VyGs  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). PofHe  
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。 \9t6 #8  
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。 /i)1BaF  
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。 k|c=O6GO  
下面就是产生这个functor的类: %[C-KQH  
3V`.<  
_z3YB  
template < typename Actor > `Gp!Y  
class do_while_actor _C97G&  
  { oPA [vY  
Actor act; fCxF3m(O  
public : *PVv=SU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +w pe<T  
d(-$ { c  
template < typename Cond > |6.1uRFE2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; : 'LG%E:b  
} ; =wy3h0k^  
^."HD(  
c_r&)8  
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!hT@Xxa  
最后,是那个do_ 2dF:;k k  
N%.Dj H  
5{&<X.jv  
class do_while_invoker TGJ\f  
  { zsx12b^w  
public : WrGz`  
template < typename Actor > f{DcR"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MYb^ILz H3  
  { aab?hR  
  return do_while_actor < Actor > (act); HKdR?HM1  
} !bHM:!6^  
} do_; a~-^$Fzgy  
S3k>34_%9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? hsUP5_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T?Dq2UW  
最后来说说怎么处理break和continue CF`fn6  
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。 tyLR_@i%%  
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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