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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A^vvST%7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =LqL@5Xr  
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, "OJr*B  
=M7PvH'"  
Mk "vv k  
a 8-;   
  class filler $kv[iI @  
  { :p$EiR  
public : D"`[6EN[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} NxB+?  
} ; vnVZJ}]w\  
FK3Whe{KP{  
4@/z  
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: 2YluJ:LN  
ex0oAt^  
& qL<C  
L6kZ2-6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [yvt1:q  
%t{Sb4XZ4k  
^\{J5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~zj"OG"zOw  
S|) J{~QH  
@Q3, bj  
%xpd(&)n  
二. 战前分析 Yg|"-  
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。 BDp:9yau  
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 rFO_fIJno  
1^tSn#j  
zM\IKo_"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )1K! [ W}t  
  /* --------------------------------------------- */ mCK],TOA:  
vector < int *> vp( 10 ); Mb~~A5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); b_ZNI0Hp@  
/* --------------------------------------------- */ Seg#s.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); k!9=  
/* --------------------------------------------- */ " Ac~2<V  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;9vIa7L&  
  /* --------------------------------------------- */ qkiJ HT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k_BSY=$e*D  
/* --------------------------------------------- */ 3Mxz_~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q>P[nz%  
S_j1=6 #^  
$)l2G;&  
Pm;I3r=R\  
看了之后,我们可以思考一些问题: u(8~4P0w  
1._1, _2是什么? F6DxvyANr  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 {9Db9K^  
2._1 = 1是在做什么? *afejjW[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 A ^-Z)0 :  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 yW{mK  
*b:u * `@  
e$H|MdYIA  
三. 动工 q _19&;&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Yu1QcFuy  
cNx \&vpd  
i<J^:7  
i'Wcf1I-=  
template < typename T > 89db5Dx  
class assignment LH,]vuXh  
  { E`(5UF*>  
T value; @|E;}:?u  
public : Lp!0H `L  
assignment( const T & v) : value(v) {} |$Qp0vOA}  
template < typename T2 > ,RR;VKj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Oe/73| >U  
} ; xSx&79Ez<*  
pmoGudaRF  
:&qC<UD  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 gO9'q='5l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u/;_?zI  
cl@kRX<7'  
FoQ?U=er  
4v0dd p  
  class holder KUlB2Fqi  
  { Ko4)0&  
public : {qY3L8b  
template < typename T > ?<Z)*CF)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A\Lr<{Jh  
  { H]VsOr  
  return assignment < T > (t); f 5mY;z"  
} -e &$,R>;  
} ; @;g`+:=  
sE^ns\&QP=  
=.VepX|?D  
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: Th.3j's  
yB 1I53E  
  static holder _1; !?S5IGLOj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 FK-}i|di  
wEZ,49  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >-UD]?>  
而不用手动写一个函数对象。 BvSdp6z9Iv  
\)uy"+ Z`  
7E;>E9 '  
Dp%5$wF)8  
四. 问题分析 W]} #\\$z  
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。 u):X>??  
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。 9)#gtDM%J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ewa[Y=+tx  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "9)1K!tH  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Gs^(YGtU  
6{cybD`Ef&  
五. 问题1:一致性 Bjurmo  
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?| X@i+&Nv"<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rat=)n)"t  
'Na|#tPYI  
struct holder un.G6|S  
  { >|v=Ba6R0  
  // p Z0=  
  template < typename T > s'R~ r  
T &   operator ()( const T & r) const bMSD/L  
  { 8W(<q|t  
  return (T & )r; Ti0 (VdY  
} eUX@9eML  
} ; C}x4#bNK  
.a ~s_E  
这样的话assignment也必须相应改动: 2q2p=H>&  
3FGbQ_  
template < typename Left, typename Right > #k"1wSx16  
class assignment 516VQ<?B  
  { /E=h{|  
Left l; jXc5fXO N  
Right r; d,Hf-zJ%~  
public : nL 1IS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XMjI}SPG  
template < typename T2 > p=:7 atE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N{?Tm`""  
} ; I@8+k&nXS  
v]LFZI5  
同时,holder的operator=也需要改动: YR$tPe  
.d<~a1k  
template < typename T > P58\+9d_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s4\SX,  
  { X7'h@>R   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qkIA,Kgy  
} ,apd3X%g  
tXssejiE%  
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。 $K=K?BV[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $#6 Fnhh}  
/ig^7+#  
return l(rhs) = r; @t{{Q1  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 yVbg,q'?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @ef//G+Z"  
{jj]K.&  
template < typename Tp > ;`X`c  
class constant_t |[lxV&SD .  
  { KUl Zk^a  
  const Tp t; YHwVj?6W  
public : BDv|~NHs  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} eZa3K3^  
template < typename T > VZ9e~){xA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (E2lv#[  
  { ZwY`x')  
  return t; m? \#vw$  
} G#_(7X&  
} ; DzX6U[=  
v.~Nv@+kR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 20SF<V  
下面就可以修改holder的operator=了 D@/9+]-,  
E 6>1Fm8%V  
template < typename T > LH?gJ8`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oT9XJwqnv  
  { MY0[Oq cm=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +oxqS&$L  
} FvtM~[Q  
z9OMC$,V  
同时也要修改assignment的operator() K-g=td/@  
&;uGIk>s  
template < typename T2 > A;/Xt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;iwD/=Y  
现在代码看起来就很一致了。 LN,$P  
}RC. Q`b  
六. 问题2:链式操作 4nVO.Ud0$X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (o6A?37i  
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。 K4K3< Pg  
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。 -7C=- \]  
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。 (AyRs7Dkn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hs -}:^S`  
X:zyzEhS  
template < typename T > /_ hfjCE  
struct result_1 ul5::  
  { qB` 0^V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (>)+;$Dr,\  
} ; %>x0*T$$  
v]d?6g  
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: I%VV4,I&pK  
b{yH4)O  
template < typename T > V.E.~<7D\  
struct   ref Q xj|lr  
  { 6i?kkULBS  
typedef T & reference; `"bRjC"f]  
} ; B4M'Er{v  
template < typename T > DI"dY ug#  
struct   ref < T &> 4F 6ju6w  
  { +@<^i?ale  
typedef T & reference; U 8 .0L  
} ; 4^jZv$l5  
;#Crh}~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }gi`?58J6  
HjE Tinm"  
template < typename T >  hE?GO,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const })yb   
  { vp9E}ga  
  return l(t) = r(t); C9^elcdv  
} ) Sh;UW  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Qg8eq_m(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _oyL*Cb  
oeU+?-y/b  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 `b,g2XA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G@l|u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vr]dRStr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  :L+zUlsf  
最后的布局是: EZu  
                Add "}azC|:5  
              /   \ R}=]UOqH-  
            Divide   5 m<VL19o>R  
            /   \ E rRMiT  
          _1     3 xX67bswG  
似乎一切都解决了?不。 WY ^K7U  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ='l6&3X  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 E`Zh\u)  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 5E!|on  
a6K$omu  
template < typename Right > 4QN6BZJ5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v |hKf6  
Right & rt) const Bg 8t'dw?K  
  { s t3]Yy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *SpO|*'  
} :d/:Ga5v!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <i`K%+<WO  
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。 E<.{ v\  
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。 JjL0/&  
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。 61 HqBa  
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。 =F; ^^VX  
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? 7[VCCI g  
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: (l,YI"TzT  
^gVbVz[17  
template < class Action > Zp P6Q  
class picker : public Action lVK F^-i  
  { {gq:sj>  
public : Z{>Y':\?<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} z8MpE  
  // all the operator overloaded -ZMl[;OM  
} ; <H(AS'  
# v/aI*Rl  
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。 b9!J}hto,  
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: Szob_IEq,  
RI].LB_  
template < typename Right > Tr+Y@]"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const os0"haOI9h  
  { 'G By^hj?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k1  txY  
} [_z2z6  
S&g -  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > < oG\)!O  
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。 3jQ$72_  
@C6DOB  
template < typename T >   struct picker_maker ?%TM7Z4  
  { a>e 1jM[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2LK*Cv[  
} ; jZgnt{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `[R:L.H1  
  { UM;bVf?  
typedef picker < T > result; Xv;ZAa  
} ; D_`)T;<Sp  
w+ )GM  
下面总的结构就有了: [}B{e=`!  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 {`SGB;ho  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 z j0pP{y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?>Ci`XlLr  
至此链式操作完美实现。 w2_I/s6B  
>5Rw~  
Bk(XJAjY  
七. 问题3 dXy"yQ>{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &ppZRdq]  
Pn){xfqDl  
template < typename T1, typename T2 > t7& GCZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ -FQ78C  
  { CMB$RLf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hQrsZv:Q  
} GAe_Z( T  
3xR#,22:}  
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: H<3b+Sg  
k{$"-3ed  
template < typename T1, typename T2 > BJ;cF"Kp  
struct result_2 T%xL=STJNy  
  { # SOj4W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bSKV|z/x  
} ; M;@03 x W  
^ C#bW <T  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? *fyEw\`a  
这个差事就留给了holder自己。 P=hf/jOv9  
    gf8U &;  
nWg)zj:  
template < int Order > k.VOS 0  
class holder; K":tr~V;  
template <> `e:RZ  
class holder < 1 > UmMYe4LQR  
  { rb4g<f|  
public : "pJ EzC  
template < typename T > N>#P 1!eP  
  struct result_1 8&iI+\lCy  
  { ))-M+CA  
  typedef T & result; H_^u_ %:e  
} ; `SpS?mWA  
template < typename T1, typename T2 > "PP0PL^5F  
  struct result_2 hndRg Co  
  { bGLp0\0[  
  typedef T1 & result; >.sN?5}y  
} ; 4C*=8oe_  
template < typename T > nqW:P$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const im%3*bv-  
  { 2n,73$ s  
  return (T & )r; 833t0Ml1A/  
} "+C\f)  
template < typename T1, typename T2 > y^fU_L?p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sX?7`n1U  
  { UjK&`a ;V  
  return (T1 & )r1; ^d=@RTyo/  
} Jm^jz  
} ; nf^k3QS\  
t|,Ex7  
template <> e;Z`&  
class holder < 2 > + opN\`  
  { 9`VF [* 9  
public : VZ!$'??  
template < typename T > u$^` hzfI  
  struct result_1 jiD8|%}v  
  { a#j^gu$m  
  typedef T & result; xJ.!Q)[  
} ; q/G5aO*  
template < typename T1, typename T2 > CzbNG^+  
  struct result_2 +u)$o  
  { PA[Rhoit,  
  typedef T2 & result; s&hP^tKT  
} ; `h]f(  
template < typename T > JQ4>S<ttJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +`[Sv%v&L  
  { P.P>@@+d  
  return (T & )r; I8:&Btf  
} ${2fr&Tp  
template < typename T1, typename T2 > y=`(`|YW}`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2C&%UZim;P  
  { d+)L\ `4  
  return (T2 & )r2; |}Lgo"cTC  
} &1Iy9&y  
} ; B)NB6dCp  
(ytkq(  
I(S6DkU  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 t fQq3#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (HxF\#r?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DgP%Q  
vGDo?X~#o  
return l(i, j) = r(i, j); 9^olAfX`dB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xb;m m9H  
f ebh1rUX  
  return ( int & )i; S!cXc/H-R  
  return ( int & )j; 1i2O]e!  
最后执行i = j; jgIzB1H  
可见,参数被正确的选择了。 3S?+G)qKo  
xUoY|$fI  
Sa~C#[V  
8B9zo&  
4Fq}*QJ-  
八. 中期总结 3I(M<sB}  
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: n-Y'LK40Os  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EC/R|\d?Un  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %W+ F e,]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u&bU !ZI  
tsD^8~ t|h  
55\mQ|.Jn  
.@V>p6MV  
B:.rp.1   
a QFHB!  
九. 简化  p-kqX  
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。 j&5Xjl>4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :Yqa[._AF  
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: Hq$ |j,&?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @xE Q<g  
  +-*/&|^等 J>35q'nN]F  
2. 返回引用。 T(DE^E@a  
  =,各种复合赋值等 hrF4 a$  
3. 返回固定类型。 t"fD"Xpj  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) iI7~9SCE  
4. 原样返回。 i2E7$[  
  operator, e+TNG &_  
5. 返回解引用的类型。 Y}U w7\e  
  operator*(单目) x ,W+:l9~s  
6. 返回地址。 sn%fE  
  operator&(单目) kF .b)  
7. 下表访问返回类型。 70eN]OY  
  operator[] :Ib\v88WIv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d\M !o*U  
  operator<<和operator>> jK53-tF~I  
;*p} ~#2  
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。 htaLOTO;A  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J;dFmZOk  
u!W00;`L  
template < typename Left > iqeGy&F-  
struct value_return `<q5RuU  
  { 1wt]J!hgV  
template < typename T > X*Zv,Wm  
  struct result_1 $)!Z"2T  
  { r^)<Jy0|r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; v]~[~\|a  
} ; [qB=OxH?  
@$]h[   
template < typename T1, typename T2 > S8l+WF4q  
  struct result_2 kTV D 4Z=  
  { zAewE@N#_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p20Nk$.  
} ; V5+a[`]  
} ; FBsw\P5w  
`u-Y 5mY  
&7LfNN`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gN%R-e0  
`Ec+i  
下面我们来剥离functor中的operator() MZ'HMYed   
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]Ea-?IhD  
OgX."pK  
return l(t) op r(t) RiklwR#~r/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U' Cp3>  
return op l(t) DNPK1e3a{  
return op l(t1, t2) x& S>Mr  
return l(t) op {$^|^n5j  
return l(t1, t2) op v]v f(]""  
return l(t)[r(t)] tr Ls4o,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] N<x5:f#+  
dq2v[? *R  
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: c1[;a>  
单目: return f(l(t), r(t)); SW7%SX,xM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .kVga+la?  
双目: return f(l(t)); ?9:\1)]  
return f(l(t1, t2)); ?jbam! A  
下面就是f的实现,以operator/为例 W2RS G~|  
kVY@q&p  
struct meta_divide C;` fOCz^  
  { jolCR-FDu  
template < typename T1, typename T2 > <Vim\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]+AI:  
  { $1e@3mzM  
  return t1 / t2; H\T h4teE  
} `8I&(k<wLe  
} ; @OpcS>:R  
; OsN^   
这个工作可以让宏来做: Hi Yx(hY  
0:*$i(2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n2E2V<#   
template < typename T1, typename T2 > \ hf[K\aAk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; S`::f(e  
以后可以直接用 7j+.H/2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t%)L8%Jr  
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 Rd2[xk  
(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。。。) VaB7)r  
[kCn6\_<V  
2rxdRg'YLQ  
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 z,)Fvs4U.  
m#Cp.|>kP4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *;Vq0a!  
class unary_op : public Rettype m+gVGK  
  { aUnm9u r  
    Left l; &IcDUr]L  
public : -Je+7#P1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rP'oU V_  
&+\wYa,  
template < typename T > ;(XSw%Y H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SV.*Z|"^N  
      { t5&$ y`  
      return FuncType::execute(l(t)); , Le_PJY)  
    } n}l Z  
HBt?cA '  
    template < typename T1, typename T2 > &5B+8>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z"n]y4h  
      { 4AGc2e'u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <,m}TTq  
    } f:TW<  
} ; v#~,)-D&  
' |4XyU=  
vjHbg#0%  
同样还可以申明一个binary_op pH4i6B*5  
q+K`+& @\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M?,;TJ7Gd  
class binary_op : public Rettype ;,viE~n  
  { :A[ Gtc(_  
    Left l; ( nBsf1l  
Right r; zmdOL9"a  
public : .8"o&%$`V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {S|uQgs6j  
2uB.0  
template < typename T > `p!.K9r7   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4o%hH  
      { toF@@ %  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pRC#DHcHh  
    } y"2c; *7[{  
Iv{}U\ u  
    template < typename T1, typename T2 > a@%FwfIu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CSs3l  
      { 2W}RXqV<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z.QW*rW9  
    } }%VHBkuc  
} ; 1Ao"DxZHy7  
9<R:)Df  
o:?IT/>  
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 7QQnvoP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 R8ZW1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) pM>.z9  
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。 >9|Q,/b0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'HOt?lpu!  
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。。。 ;N)qNiJY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 cM55 vVd  
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) er97&5  
下面是修改过的unary_op b7\nCRY  
n |(Y?`(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7Q^t(  
class unary_op vZ*5 93C8  
  { -q-%)f  
Left l; k(T/yd rw  
  _mcD*V  
public : 9;:Lf  
xEbcF+@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r> NgJf,  
0n5N-b?G-@  
template < typename T > `AYHCn  
  struct result_1 HIF.;ImG^  
  { {~Phc 2z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %R}}1  
} ; Rrsz{a  
UA{A G;  
template < typename T1, typename T2 > &Uzg&eB  
  struct result_2 A H`6)v<f  
  { uYV# '%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ).k=[@@V  
} ; p`Ax)L\f  
 M*%iMz  
template < typename T1, typename T2 > nL\BB&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [^aow-4z  
  { 4O2O0\o:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); b8>r UGA{  
} *ozeoX'5D  
ZVeY`o(uE  
template < typename T > " MlY G6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VNF@)!l  
  { uZi]$/ic  
  return OpClass::execute(lt(t)); iQ:]1H s  
} f\1)BZ'I  
nd-y`@z  
} ; 'r3I/qg*m  
-(~CZ  
-$t#AYKz  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug NCBS=L:  
好啦,现在才真正完美了。 `ez_ {  
现在在picker里面就可以这么添加了: kAU[lPt*R  
U^[<G6<9]  
template < typename Right > 7?e*b(vd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const q0$}MB6  
  { Xn4U!<RT"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }VdohX-  
} jeC3}BL }  
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。 DjtUX>e  
1Qv5m^>vj  
]r{y+g|  
Q R;Xj3]v  
  "Qm  
十. bind e5C560  
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。 }>>BKn   
先来分析一下一段例子 V{ECDg P  
a*! wiTGf  
d XrLeoK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "\Z.YZUa\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *RivZ c9;P  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (;V6L{Rf>  
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。 BA53   
我们来写个简单的。 |I6\_K.=L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: WM~@/J  
对于函数对象类的版本: /{^Qup  
dk# LAm0<  
template < typename Func > pvD\E  
struct functor_trait _5y3<H<?  
  { U)o(}:5xF  
typedef typename Func::result_type result_type; *#w+*ywVZH  
} ; LDx1@a|83  
对于无参数函数的版本: Ak^g#^c*  
):31!IC  
template < typename Ret > #zyEN+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )u`q41!  
  { FTsvPLIv"  
typedef Ret result_type; EE=!Y NP]  
} ; JT#jJ/^  
对于单参数函数的版本: d@JjqE[  
FQ2 6(.  
template < typename Ret, typename V1 > a^>0XXr}Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TDq(%IW  
  { .k|8nNj  
typedef Ret result_type; ?zM]p"M  
} ; xp.~i*!`  
对于双参数函数的版本: 3{O^q/R  
+:+q,0~*]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^9UKsy/q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > HM /2/ /  
  { DKp+ nq$  
typedef Ret result_type; >hQeu1 ~W  
} ; S=@.<gS  
等等。。。 yyW;VKN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9(V12gn+lk  
}4b 4<Sm_h  
template < typename Func > ]yiwdQ  
struct func_return hRHqG  
  { ;shhg z$  
template < typename T > UJ* D  
  struct result_1 qwM71B!r  
  { Qyx%:PE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =dSH8C"  
} ; s]@()?.E$  
b"DaLwKkz  
template < typename T1, typename T2 > L3/m}AH,  
  struct result_2 | vL0}e  
  { jgNdcP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8lk@ev=O&  
} ; uxLT*,  
} ; #eadkj #;  
""q76cx  
WdI9))J2S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yyB;'4Af  
\"Jgs.  
template < typename Func, typename aPicker > "H\1Z,P<m  
class binder_1 1fUg  
  { -j9Wf=  
Func fn; cNOtfn6?F  
aPicker pk; jkTC/9AE|  
public : |qTvy,U[  
e!k1GTH^  
template < typename T > |7ct2o~un  
  struct result_1 AQ+MjS,  
  { |iSd<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n<q1itjD  
} ; d^h`gu~3  
y``[CBj  
template < typename T1, typename T2 > f3PDLQA  
  struct result_2 Bl[4[N  
  {  /5M0[C E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %  ]G'u  
} ; 7W[+e&  
)<YfLDgTs  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6.5E d-  
v *icoj  
template < typename T > t^Z-0jH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tBU n KPT  
  { ak1?MKV.  
  return fn(pk(t)); |Yb]@9 >vn  
} ,i RUR 8  
template < typename T1, typename T2 > {0L.,T~g+[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U/ds(*g@  
  { gug9cmA/Q7  
  return fn(pk(t1, t2)); _\&v A5-  
} Mbm'cM&}  
} ; <cm(QNdcC  
 GY`mF1b  
/tdRUX  
一目了然不是么? 2 o)8'Lp  
最后实现bind >G9YYt~  
Q l#y7HW  
/aV;EkyO,  
template < typename Func, typename aPicker > 5]f6YlJZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6+ UTEw;  
  { ^=Dz)95c  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); LO;7NK  
} m+|yk.md  
k%D|17I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gUr #3#  
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。 h;[<4zw  
1u8 k}  
十一. phoenix g{6FpuA|0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1R.|j_HYy  
z!s1$5:"0  
for_each(v.begin(), v.end(), t1`.M$  
( 1S+lHG92I  
do_ JIc(hRf9>  
[ O,PTY^  
  cout << _1 <<   " , " w%1-_;.aU6  
] z{H=;"+rh  
.while_( -- _1), gCV+amP  
cout << var( " \n " ) f/95}6M  
) &M>o  
); vc%=V^)N7U  
kk>z,A4 h_  
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: *$]50 \W  
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 2WK c;?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +R8G*2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oNhCa>)/  
1K#%mV_  
=f?vpKq40  
template < typename Cond, typename Actor > *qZBq&7tb  
class do_while #HDP ha  
  { 0^3n#7m;K  
Cond cd; RNo~}#  
Actor act; 8,@0~2fz#  
public : u|"y&>!R-  
template < typename T > lFtH;h,==v  
  struct result_1 dI+Y1Vq  
  { =odKi"-6  
  typedef int result_type; O70#lvsM;  
} ; ;I9g;}  
5<XWbGW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vw6>eT  
{TXfi'\  
template < typename T > yUjkRT&h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7NvnCs  
  { 3a?|}zr4  
  do od)ssL&E~  
    { []jbzVwS2  
  act(t); esM r@Oc  
  } ]JR2Av  
  while (cd(t)); 1'!D   
  return   0 ; F%f)oq`B  
} _lDNYpv  
} ; m[CyvcF*u  
B.C:06E5  
d#HlO}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). x1h&`QUP  
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。 R`J.vMT  
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。 IISdC(5  
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。 Q@1SqK#-DQ  
下面就是产生这个functor的类: "l{{H&d  
e3mFO+  
i}e/!IVR3  
template < typename Actor > LGK&&srJs  
class do_while_actor 4T]A! y{  
  { ]!]B7|JFJ  
Actor act; )Ma/] eZ^I  
public : *xjP^y":  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O!ilTMr  
nDS\2  
template < typename Cond > OZ33w-X<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9#>nFs"H  
} ; $>7T s>8  
^(s(4|  
erKi*GssZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 i &%m^p  
最后,是那个do_ lMl'+ yy  
zGdYk-H3TH  
/'/i?9:  
class do_while_invoker 4jc?9(y%  
  { vjzG H*  
public : 5Bt~tt  
template < typename Actor > $<9u:.9xf  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const AhkDLm+  
  { yDJy'Z_F{  
  return do_while_actor < Actor > (act); Gr>CdB>~+  
} S['cX ~  
} do_; ol K+|nR  
+|x{?%.O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G`;\"9t5h  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 z%1e>`\E  
最后来说说怎么处理break和continue c39j|/!;Y  
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。 B<ncOe  
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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