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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b6U2GDm\s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t"= E^r  
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, mVVD!  
|$vX<. S  
{[+mpKq  
vhpNpgz  
  class filler Kla'lCZ  
  { np8gKV D  
public : |C!oxhu<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^G4 P y<s  
} ; .!f$ \1l  
P{wF"vf  
MUTj-1H6)  
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: iPd[l {85Z  
BQ=PW|[  
g;2?F[8Th  
*M:B\ D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n/SwP  
F P* lQRA  
%kS(LlL+6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )(ImLbM)  
1guJG_;z  
| N[<x@  
t5y;CxL  
二. 战前分析 -(  
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。 bYEy<7)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 iV&6nh(  
x4E7X_  
)n2 re?S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %Z):>'  
  /* --------------------------------------------- */ *=(lyx_O  
vector < int *> vp( 10 ); \QYFAa  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5*Y^\N  
/* --------------------------------------------- */ j@SQ~AS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $npT[~U5  
/* --------------------------------------------- */ Dp)=0<$y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8=NM|i  
  /* --------------------------------------------- */ 1JztFix  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /ro=?QYb  
/* --------------------------------------------- */ n ~shK<!C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); aqj@Cjk4Z  
gk"$,\DI  
c_vqL$Dl  
_3TY,l~  
看了之后,我们可以思考一些问题: )N7Y^CN~  
1._1, _2是什么? 4\Tl\SZ?  
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。 sj HrPs e  
2._1 = 1是在做什么? I'uSp-Sfy  
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。 mt,OniU=Q  
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。 M<kj_.  
B56L1^ 7  
!,6c ~ w  
三. 动工 ~N<4L>y<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: z([ v%zf  
X]wRwG  
3'cE\u  
]pH-2_  
template < typename T > 23Nw!6S  
class assignment ;\14b?TUH  
  { LUM@#3&  
T value;  |8My42yf  
public : u~WVGjoQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} EfCx`3~EX  
template < typename T2 > TFkZpe;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A Q'J9  
} ; (9Ux{@$o[  
u>kN1kQ8  
YoBPLS`K  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {q `jDDM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +yk24 ` >  
g*03{l#P  
6L"%e!be6  
Z0Vl+  
  class holder |mGFts}0o'  
  { , udTvI  
public : }bdmomV  
template < typename T > 2O.i\cH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ] 6TATPIr  
  { ms*(9l.hOK  
  return assignment < T > (t); _kU:Z  
} o<COm9)i  
} ; 0K`#>}W#X  
amOnqH-(  
:,'wVS8"]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: BG6B :  
OY;*zk  
  static holder _1; Gd-'Z_b  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~Y|*`C_)  
@mw5~+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DU5c=rxW  
而不用手动写一个函数对象。 [AYOYENp-  
eYN5;bx)W  
|wiqGzAr{  
F'4w;-ax  
四. 问题分析 1(I6.BHW  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 q7_ m&-0)  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 8<8:+M}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pTPi@SBaP{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 lI*o@wQg  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 y\Ic@-aWI  
m1B+31'>^  
五. 问题1:一致性 b:l P%|7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| jL%x7?*U0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~<_2WQ/$  
*h!28Ya(~  
struct holder r+":'/[x  
  { v"b+$*  
  // }1Gv)l7  
  template < typename T > 1 *'HL#  
T &   operator ()( const T & r) const *>|gxM8  
  { @D{KdyW  
  return (T & )r; PsnWWj?c  
} D^l%{IG   
} ; $8 UUzk  
]P.'>4  
这样的话assignment也必须相应改动: :=u?Fqqws  
xe{ !wX  
template < typename Left, typename Right > 6-z%633DL  
class assignment xTj|dza  
  { _ba>19csq%  
Left l; #gz M|  
Right r; M+U9R@  
public : [@J/eWB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X-6de>=   
template < typename T2 > $c 0h. t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ok!L.ac  
} ; 3Dng 1}  
s5CXwM6cx  
同时,holder的operator=也需要改动: fI&t]   
>, F bX8Zz  
template < typename T > &dM. d!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0AZ")<^~7  
  { ,K)_OVB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w_.F' E  
} mq@6Q\Z+  
,]9P{k]O  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9oYgl1}d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 * @ 3Ag(  
w,#>G07D  
return l(rhs) = r; em,u(#)&  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "iy  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fmU {  
8(pp2rlR  
template < typename Tp > 1S{D6#bE  
class constant_t J]{QB^?  
  { y0sR6TY)f  
  const Tp t;  Uwf +  
public : 39:bzUIF  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @.$|w>>T  
template < typename T > ;_c;0)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]Lf{Jboo  
  { e?0l"  
  return t; >3p \m  
} [k.tWA,&  
} ; cpL7!>^=  
>0/i[k-dk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q!.byrod  
下面就可以修改holder的operator=了 ) i;1*jK  
(SpX w,:  
template < typename T > +"rDT1^V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \UPjf]&  
  { _Gn2o2T  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y~c|hfL  
} )eUh=eW  
&XIt5<$~R  
同时也要修改assignment的operator() [w0QZyUn  
|Luqoa  
template < typename T2 > 3@kf@ Vf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Bmr>n6|  
现在代码看起来就很一致了。 SheM|I~de  
.B7,j%1r  
六. 问题2:链式操作 TrlZ9?3#D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mWoAO@}Y  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;&9)I8Us  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 "|EM;o  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ]D?"aX'q>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct JZ)RGSG i  
)#?"Gjf~  
template < typename T > j'Gt&\4  
struct result_1 PQy4{0 _  
  { a!a-b~#cx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T -.%  
} ; Bal$+S  
/Lfm&;  
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: kjIAep0rT  
(up~[  
template < typename T > zBCtd1Xrni  
struct   ref %'b M){  
  { {j9{n  
typedef T & reference; } df W%{  
} ; 5 h-@|t  
template < typename T > ^]H5h]U '  
struct   ref < T &> f86XkECZ;`  
  { |?!~{-o  
typedef T & reference; `95r0t0hh\  
} ; abuh`H#  
fY{1F   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: WJQvB=D&  
K18}W*$ d  
template < typename T > :0Bq^G"ge  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C6VLy x  
  { 6c}h(TkB  
  return l(t) = r(t); @@R7p  
} ,BH@j%Jmy  
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。 z6U\axO6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 IbT=8l,Li  
W<bGDh  
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 @P#N2:jwj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: w^Sz#_2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hpHr\g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #*D)Q/k  
最后的布局是: |t^E~HLm,  
                Add '9laa=H%8  
              /   \ SON-Z"v  
            Divide   5 +NeOSQSj  
            /   \ (uXL^oja  
          _1     3 vq0Vq(V=  
似乎一切都解决了?不。 3-[q4R  
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。 7r7YNn/?  
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。 'H3^e}   
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: @ju@WY45$^  
rNrxaRQ  
template < typename Right > |LRedD7n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const { d=^}-^   
Right & rt) const iJ-23_D  
  { 2a-w% (K  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )Lk639r  
} QiQ_bB!\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  w^?>e;/\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 /$ w%Q-p  
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。 Ok|*!!T  
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。 4;w;'3zq  
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。 sQ=]NF)\  
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? hB "fhX  
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: {Bk[rCl  
P60~ V"/P  
template < class Action > 2V"B:X\  
class picker : public Action A}BVep@D  
  { _Us#\+]_:  
public : zpzK>DH(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :{PJI,  
  // all the operator overloaded ]q;Emy  
} ; N,`$M.|?  
EOIN^4V"  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 q]\:P.x!>  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: srPWE^&  
'vVQg  
template < typename Right > Z)e/ !~""]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q2/pNV#  
  { ~,d,#)VE2q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Hn7_FOC  
} HD@$t)mn  
tGD6AI1"I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i{Uc6 R6  
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。 &VhroHO  
m.JBOq=  
template < typename T >   struct picker_maker 7yG#Z)VE  
  { zbXI%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; cW~}:;D4  
} ; }'5MK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dWM'fg  
  { *!4Z#Y  
typedef picker < T > result; rK@8/?y5  
} ; i#&z2h-b  
>] qc-{>&  
下面总的结构就有了: _mzW'~9wN  
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。 O#n8=B4  
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。 Htay-PB }  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ynmWW^dg  
至此链式操作完美实现。 45=bGf#  
r  [9x  
n#/_Nz  
七. 问题3 dah[:rP,n{  
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。 mH54ja2  
teOe#*  
template < typename T1, typename T2 > s6ZuM/Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jG6]A"pr  
  { \n"{qfn`r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j>*S5y.{  
} =4vy@7/  
iMt:9|yF}8  
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: Eou~P h*t  
CWf / H)~  
template < typename T1, typename T2 > \(~y?l  
struct result_2 v:EB*3n5  
  { ]O Z5 fd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *w$W2I>b7  
} ; w:??h4lt  
IW)()*8;/  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? LnFdhrB@x  
这个差事就留给了holder自己。 7WZrSC  
    D_?K"E=fw  
+cWLjPD/}  
template < int Order > PvR6 z0  
class holder; < z+t,<3D  
template <> Xk:OL,c  
class holder < 1 > _G_Cj{w  
  { lackB2J9 A  
public : k=2Lo  
template < typename T > =31"fS@  
  struct result_1 { .n"Z  
  { V @rI`~$  
  typedef T & result; %`k6w3qI  
} ; [l:x'_y  
template < typename T1, typename T2 > VJ84?b{c W  
  struct result_2 pb^i^tA+A  
  { ~aw.(A?MI  
  typedef T1 & result; Dw|}9;5:A  
} ; uzXCIv@  
template < typename T > OHv[#xGuV?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BK*x] zG$  
  { vrl;"Fm+  
  return (T & )r; SD#]$v  
} M])ZK  
template < typename T1, typename T2 > )W|w C#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -T!f,g3vW  
  { MU>k,:[  
  return (T1 & )r1; < |e,05aM  
} 6L:x^bM  
} ; J`^ag'  
2C2fGYu  
template <> ,9?BcD1  
class holder < 2 > ai}mOyJs  
  { 8][nmjk0  
public : c~6>1w7SZ4  
template < typename T > nvca."5y  
  struct result_1 kSC}aN'  
  { >AC]#'  
  typedef T & result; "X2Vrn'  
} ; -\+s#kE:  
template < typename T1, typename T2 > ~L]|?d"  
  struct result_2 |].pDwgt  
  { \ Fl+\?~D  
  typedef T2 & result; h"lX 4  
} ; $GYm6x\4  
template < typename T > u,F nAh?"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !P ~_Dl2d  
  { EQ2#/>  
  return (T & )r; PiYY6i0  
} 6\L0mcXR!  
template < typename T1, typename T2 > z25lZI" X`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ot @|!V  
  { 4B=2>k  
  return (T2 & )r2; sfLMk E  
} 4f@o mAM  
} ; ^<;V]cY`  
,_|]Ufr!a  
hp8%.V$f  
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> >。 f6|KN+.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Vw[6t>`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gHhh>FFAq  
Ok>gh2e[c  
return l(i, j) = r(i, j); '"y|p+=j:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o5xAav"+>  
`))\}C@k  
  return ( int & )i; H|,Oswk~-  
  return ( int & )j;  zG+R5:  
最后执行i = j; 33jovK 2  
可见,参数被正确的选择了。 >Wh}f3C  
U QE qX  
vQ<90Z xqB  
%509\;el  
V7#Ffi  
八. 中期总结 6W@UJx}w5  
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: L{:9Cx!F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Tskq)NU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 u83J@nDQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P-`M  
Q=BZ N]g2  
5?p2%KQ  
Zkx[[gzL  
U ?'vXa  
YRv&1!VLE  
九. 简化 HN_d{ 3  
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。 CQZgMY1{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %cCs?ic  
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: =PUt&`1.a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j lp:lX  
  +-*/&|^等 u4m,'XR  
2. 返回引用。 ?aC'.jH+  
  =,各种复合赋值等 x8!ol2\`<  
3. 返回固定类型。 Av?2<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \2nUa ;  
4. 原样返回。 Q F-LU  
  operator, UUF ;p2{f  
5. 返回解引用的类型。 ub7zA!%  
  operator*(单目) 6UevpDB  
6. 返回地址。 [(o7$i29|%  
  operator&(单目) h\7fp.  
7. 下表访问返回类型。 cKN$ =gd  
  operator[] ex+\nD>t4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Wqc)Fv70m  
  operator<<和operator>> _nD$b={g  
FvN<<&B  
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。 {D!6%`HKV+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Op"M.]#  
o8zy^zN$6  
template < typename Left > y'(Ne=y  
struct value_return M(RZ/x  
  { DjI3?NN  
template < typename T > \I["2C]3M  
  struct result_1 !1n8vzs"c  
  { fR)m%m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <cZGxff01  
} ; %ThyOl@O  
fq5_G~c =  
template < typename T1, typename T2 > C|d\3S\(  
  struct result_2 |X,|QC*7?  
  { WZazJ=27}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3= DNb+D!  
} ; $"dR SysB  
} ; uA,>a>xYI  
+zrAG 24q  
0`)iIz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @S|jC2^+h  
H~GQ;PhRx  
下面我们来剥离functor中的operator() A 6OGs/:&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Na$Is'F &p  
b8$gx:aJ>$  
return l(t) op r(t) F.-R r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lE!a  
return op l(t) GM<BO8Y.  
return op l(t1, t2) @mE)|.f  
return l(t) op af#pR&4}   
return l(t1, t2) op #Y0-BYa^  
return l(t)[r(t)] %uJ<M-@r=u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !lxTX  
\%/#x V  
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: o }3uo6GIB  
单目: return f(l(t), r(t)); 2H/Z_+\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .Q@S #d  
双目: return f(l(t)); 6An9S%:_  
return f(l(t1, t2)); TpmwD{c[\  
下面就是f的实现,以operator/为例 $={:r/R`i  
=8r 0 (c  
struct meta_divide JT "B>y>  
  { ]?Fi$3Lm  
template < typename T1, typename T2 > Vw#_68EybM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6'kS_Zu{<  
  { c1$ngH0  
  return t1 / t2; u5 {JQO  
} >H(i^z/c  
} ; nB%;S  
4|mD*o  
这个工作可以让宏来做: N;A@' tu8  
d0aCY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ : p{+G  
template < typename T1, typename T2 > \ N=5)fe%{4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hty0Rb[dH  
以后可以直接用 XYS'.6k(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aFe`_cnG  
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 {K4+6p  
(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。。。) JYrY[',u  
[q_`X~3  
txZ?=8j_Y  
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 neXeAU  
ZAJp%   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > masT>vM  
class unary_op : public Rettype k% sO 0  
  { is1's[  
    Left l; ;w6>"O$a  
public : |\n@3cIK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} sf OHl  
 ] GHt"  
template < typename T > {NPuu?&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1G0fp:\w  
      { 7]x3!AlV  
      return FuncType::execute(l(t)); B|C/ Rk6?  
    } HQUeWCN  
.s<*'B7&  
    template < typename T1, typename T2 > v1|Bf8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J[A14z]#`  
      { eVt$7d?Jw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aWwPvd3  
    } v~T7`  
} ; :Gu+m  
qS/V"|G(  
4B4Z])$3  
同样还可以申明一个binary_op s0*0 'f  
 |y h\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xXY.AoO6  
class binary_op : public Rettype }R)=S_j  
  { i.xXb [M+  
    Left l; $xOI 1|d   
Right r; 9%iUG(DC  
public : `C_jP|[e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BnCKSg7V  
Tx 1 vL  
template < typename T > ?E9DXg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &O)&k  
      { ?9HhG?_x  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); RP 2_l$  
    } WpS1a440  
(faK+z,*6R  
    template < typename T1, typename T2 > %*o8L6Hn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'qArf   
      { =\,uy8HX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zP:cE  
    } FYb34LY  
} ; C@Nv;;AlU  
+&X%<S W  
-w;(cE  
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 v}sY|p"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  Og2vGzD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p1D[YeF4  
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。 '`|A I:L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! FVB;\'/  
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。。。 \eGKkSy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @)>D))+  
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) V $|<  
下面是修改过的unary_op sow d`I~  
4J|t?]ij|E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YC=S5;  
class unary_op T# lP!c  
  { ~1*A  
Left l; `gpQW~*R-;  
  ExSO|g]%  
public : Q \]Xm>  
5tv<8~:K  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6CC&Z>  
-ZW3  
template < typename T > ;' nL:\  
  struct result_1 >sD4R}\})  
  { w-b' LP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0G <hn8>  
} ; KtB!"yy#  
Z?NEO>h7  
template < typename T1, typename T2 > 1^dJg8  
  struct result_2 _TUt9}  
  { $&Kq*m 0g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kvGCbRC  
} ; <w>/^|]#  
?Pwx~[<1""  
template < typename T1, typename T2 > LF?P> 1%-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sd))vS^g  
  { w?mEuXc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K'1~^)*  
} F_ 7H!F  
8ga_pNe  
template < typename T > \OC6M` /  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /u`3VOn  
  { WlV z,t'if  
  return OpClass::execute(lt(t)); F?u^"}%Fc  
} y^Vw`-e  
1ndJ+H0H  
} ; w %c  
maSgRf[g  
'P laMOy  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 4'Xgk8)  
好啦,现在才真正完美了。 C;Ic  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7OVbP%n)d2  
I,ci >/+b  
template < typename Right > _2hXa!yO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const | A:@ &|  
  { b-@\R\T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7S$&S;  
} ?@R")$  
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。 u-DK_^v4M  
Rt(J/%;  
*Q}[ ]g  
(LJ@S eM;  
E-ZRG!)[v  
十. bind E1Q0k5@  
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。 e kQrW%\3  
先来分析一下一段例子 BF8"rq}r0  
X6RQqen3:  
#\4 b:dv  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Qu%D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Di Or{)a  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6'OO-o  
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。 XidxNPz0^  
我们来写个简单的。 {hqAnZ@]vr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :Gh~fm3}  
对于函数对象类的版本: ad n|N  
\&}G]  
template < typename Func > jN/C'\Q L  
struct functor_trait Nm]% }  
  { uD>z@J-v  
typedef typename Func::result_type result_type; S<6k0b(,_3  
} ; S{p}ux[}=  
对于无参数函数的版本: .dq "k  
N<JHjq  
template < typename Ret > vz`@x45K  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 59B&2861  
  { tkuc/Z/@  
typedef Ret result_type; Xt,X_o2m|]  
} ; )u@c3?$6  
对于单参数函数的版本: MonS hIz  
FfMnul  
template < typename Ret, typename V1 > V!|e#}1 /  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zW4 O4b$T  
  { ]UNZd/hIL  
typedef Ret result_type; Fa3gJ[ZAqf  
} ; S|R|]J|  
对于双参数函数的版本: 3@5p"X  
j%&  IL0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V`fL%du,3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5)+F(  
  { 0H=9@  
typedef Ret result_type; m/USC'U%  
} ; tLX,+P2|  
等等。。。 VRS 2cc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 's@MQ! *  
9 Aivf+  
template < typename Func > "dN < i  
struct func_return !Qu PG/=X  
  { `?o=*OS7Y  
template < typename T > 4/wwn6I}G  
  struct result_1 R]b! $6Lt  
  { oL *n>dH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a0d ,  
} ; \3{3ly~L  
02 f9 wV  
template < typename T1, typename T2 > }. %s xw  
  struct result_2 PM~*|(fA  
  { ZTf_#eS$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'M%5v'$y  
} ; n@B{vyy  
} ; qw:9zYG}qW  
T_L6 t66I  
!p% @Deu  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^o%_W0_r  
e)pTC97^L  
template < typename Func, typename aPicker > Hc!!tbBQ  
class binder_1 V;*pL1  
  { 3@X7YgILU  
Func fn; \ sf!  
aPicker pk; e`DsP8-&v  
public : ^!@*P,'I  
]Ti$ztJ  
template < typename T > cS~!8`Fwy  
  struct result_1 _:,.yRez  
  { w yD%x(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I #l;~a<9z  
} ; >_#)3K1y8  
~PUsgL^  
template < typename T1, typename T2 > =49o U  
  struct result_2 !d4HN.a7+u  
  { T8q[7Zn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SL*DK.  
} ; E*4t8  
u&3EPu  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YeIe\3x!N  
Qg>L,ZO  
template < typename T > cHn;}l!I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T{ nQjYb?  
  { U2&HSE|2J  
  return fn(pk(t)); T#e4": A&x  
} q}Rlo/R  
template < typename T1, typename T2 > FH -p!4+]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n8FT<pUq  
  { 8dV=1O$ /  
  return fn(pk(t1, t2)); GEi MmH?  
} vU9~[I`^p  
} ; }wkaQQh  
-,@bA @&  
=|# w.(3y  
一目了然不是么? -y<x!61  
最后实现bind le2/Zs$  
v|y<_Ya  
qnTi_c  
template < typename Func, typename aPicker > `Of[{.Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6BPAux.]  
  { Cji#?!Ra?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Rf8:+d[Jj|  
} b60[({A\s&  
b#}t:yy  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?k w/S4  
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。 bQ=s8'  
0Ts!(b]B  
十一. phoenix s9:%s*$u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: l) iv\j  
%30T{n:  
for_each(v.begin(), v.end(), %d-`71|lG^  
( :D^Y?  
do_ MyM+C}  
[ 7n<#y;wo  
  cout << _1 <<   " , " }RDb1~6C  
] Z3I L8  
.while_( -- _1), hC|KH}aCR)  
cout << var( " \n " ) IKtiR8  
) ~e+0c'n\  
); IF$^ 0q  
'@S,V/jy0z  
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: Kd TE{].d  
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 ][ rTQt m  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e7hO;=?b'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F42TKPN^uu  
v?%0~!  
Flne=ij6g  
template < typename Cond, typename Actor > +Gp!cGaAm  
class do_while 1uY3[Z9S  
  { ,?;sT`Mh)  
Cond cd; 5@CpP-W#  
Actor act; bA0uGLc  
public : lbG}noqb  
template < typename T > Y)5)s0}  
  struct result_1 @>gD1Q7v b  
  { 7s$6XO!  
  typedef int result_type; gRw.AXR a  
} ; ZtKQ]jV&@  
dqL  -'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} KWtu,~O_u  
Sn+FV+D  
template < typename T > }^IwQm*i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f>?^uSpWH  
  { L F8Pb;I  
  do .O;!W<Ef$  
    { *EX$v4BX  
  act(t); Q Id"Cl)3  
  } li1v 4  
  while (cd(t)); $:PF9pY(  
  return   0 ; nq),VPJi  
} 9PUa?Bc`=  
} ; v hR twi  
K`,nW6\  
(q~R5)D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5>N6VeM  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 P}+2>EU  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Bmi:2} j  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 J& n ^y  
下面就是产生这个functor的类: L,yA<yrC  
'E@2I9Kj  
@*bvMEE  
template < typename Actor > Zm`'MsgFr  
class do_while_actor :QxL 9&"  
  { B#| Z`mZ  
Actor act; :Pj W:]  
public : g?w2J6Z.`J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &NlS  =  
AB/,S  
template < typename Cond > 7W6eiUI'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s$js5 ou  
} ; HKq2Js  
97['VOh0  
J(3gT }z-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 T_(qN;_  
最后,是那个do_ *(@L+D0N  
M@',3  
jc${.?m  
class do_while_invoker ._8xY$l$  
  { dM$N1DB{U+  
public : bbfDt^  
template < typename Actor > N |OMj%Uk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7KvXTrN!9  
  { CsJ)Z%4_  
  return do_while_actor < Actor > (act); -d$8WSI 8  
} iSSc5ek4  
} do_; e{^:/WcYB  
P-/XYZ]`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z?!JV_K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {m?K2]](  
最后来说说怎么处理break和continue K> c8r8!  
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。 Z/XM `Cy  
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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