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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q@1!v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J&4LyIpQ  
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, _UKH1qUd4  
]^:l?F\h  
nV'~uu  
[Dd?c,5AD  
  class filler l&cYN2T b  
  { Ld6j;ZJ';  
public : Tx"}]AyB6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _D7MJT  
} ; 'PTWC.C?9  
zS*GYE(l^  
k @'85A`  
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: 0Pw?@uV  
!m(5N4:vV  
 4KF 1vw  
e!wBNcG2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `~Nd4EA)2  
-N+'+  
"Wd?U[[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  L>Bf}^  
NidG|Yg~Z  
:{<( )gfk  
;(M`Wy]2  
二. 战前分析 &qqS'G*  
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。 *fVs|  
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 =B O} hk  
UV8,SSDTV  
aW$( lf2;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $FUWB6M  
  /* --------------------------------------------- */ fhlhlOg  
vector < int *> vp( 10 ); 7KU/ 1l9$9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hp?hb-4l  
/* --------------------------------------------- */ ]5b%r;_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /N(L52mz  
/* --------------------------------------------- */ b6BeOR*ps  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X& EcQ  
  /* --------------------------------------------- */ KrN#>do&<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }|>mR];  
/* --------------------------------------------- */ OpeK-K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >en,MT|  
sS#Lnj^`%  
16=tHo8|  
Z!o&};_j  
看了之后,我们可以思考一些问题: \P% E1c#  
1._1, _2是什么? X,d`-aKO\y  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 bf ]W_I]B  
2._1 = 1是在做什么? "1P8[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7kapa59  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 w]Z*"B&h  
)+T\LU  
 boAu  
三. 动工 F.ml]k&(m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]&%_Fpx  
+:@HJXwK  
q]+'{Ci@  
_IiTB  
template < typename T > :X7"fX  
class assignment vL~nJv  
  { 3x2*K_A5:Q  
T value; =jZ}@L/+  
public : Ia-`x/r*m  
assignment( const T & v) : value(v) {} A}KRXkB  
template < typename T2 > D.?Rc'y D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |f+|OZY  
} ; 0 =#)-n  
wRu+:<o^.  
# T_m|LN 7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z}74% 9qE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment MU2ufKq4)  
6}bUX_!&s  
nRq @hk  
Bu4J8eLx  
  class holder Xk=bb267  
  { |E:q!4?0  
public : d%tF~|#A%  
template < typename T > Yg_;Eu0'?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U_!Wg|  
  { e@[9WnxYe  
  return assignment < T > (t); Z9rmlVU6!  
} (dZu&  
} ; <n+?7`d,  
?2h)w=dO  
&K Ti[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: [7d>c  
;OjxEXaq  
  static holder _1; UzZzt$Kw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I75>$"$<  
Hrb67a%b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )+ }\NCFh  
而不用手动写一个函数对象。 Y"J' 'K  
.{,PC  
]z5`!e)L  
MVe:[=VOT|  
四. 问题分析 3|1ug92  
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。 |#hj O3  
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。 xb`,9.a7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a "*DJ&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b[}f]pB@n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ' fXBWi6  
|l5ol @2*  
五. 问题1:一致性 l)@Zuh  
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?| J=QuZwt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 NCm>iEeY  
)3h%2C1uM  
struct holder N>8p A)  
  { )tc"4lp -  
  // Z/#l~.o[  
  template < typename T > 01bBZWX  
T &   operator ()( const T & r) const /]pBcb|<  
  { pv/LTv  
  return (T & )r; |^ z?(?w  
} 4dv5  
} ; *=+m;%]_  
$F> #1:=v<  
这样的话assignment也必须相应改动: \1k(4MWd  
cL/ 6p0S  
template < typename Left, typename Right > 8=XfwwWHy<  
class assignment P3[!-sv  
  { qIm?F>> @  
Left l; :Bk!YK  
Right r; {R`,iWV  
public : EvA{@g4>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2?=R_&0 Q  
template < typename T2 > 3I|&}+Z6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }d<xbL!#  
} ; E: EXp7  
aD5jy  
同时,holder的operator=也需要改动: ']'H8Y-M  
=_(i#}"A  
template < typename T > g~zz[F 8U  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const M]\p9p(_  
  { ] qT\z<}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (``EBEn  
} 5f.G^A: _X  
l| / tKW  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *hJ&7w ~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 k-o(Q"[ '  
3Thb0\<"  
return l(rhs) = r; M$|r8%z1  
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。 f>g< :.k*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Z^Y_+)=s  
.=y-T=}  
template < typename Tp > kpxWi=y  
class constant_t SZGeF;N  
  { ZS\ jbii8  
  const Tp t; d E0 `tX  
public : u!NY@$Wc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wi{qN___  
template < typename T > pn},ovR;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P)h ZFX  
  { iy{n"#uX  
  return t; D%tcYI(  
} 1M%'Xe7  
} ; 7/p&]0w  
n|G x29 E  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 UIhU[f]  
下面就可以修改holder的operator=了 *pu ,|  
<"Ox)XG3]W  
template < typename T > Eb9 eEa<W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^h q?E2-  
  { _?9|0>]xG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }|MPQy  
} ~Ibq,9i  
^lF'KW$  
同时也要修改assignment的operator() $L~?!u&N  
f-w-K)y$ht  
template < typename T2 > ^jY'Hj.Bs  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } i_ha^mq3  
现在代码看起来就很一致了。 6qCRM*V  
-k$*@Hq  
六. 问题2:链式操作 T d7f  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5PaOa8=2f  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Z *9Qeu-N:  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 \Lp|S:u  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }8H_^G8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d&!;uzOx  
?Ek 3<7d  
template < typename T > cqP)1V]  
struct result_1 F&ud|X=m  
  { J}$St|1y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; utH,pGs C.  
} ; C-vFl[@a0  
-i,=sZXB  
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: z0@{5e$#Y  
Y|*a,H"_  
template < typename T > /< OoZf+[  
struct   ref Gr1WBYK  
  { 'U9l  
typedef T & reference; 6c[&[L%  
} ; kOu C@~,  
template < typename T > K *<+K<Tp  
struct   ref < T &> NuL.l__W  
  { q+KGQ*   
typedef T & reference; f WUFCbSU  
} ; Cb`2"mpWS  
E%B:6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: OA_WjTwDs  
B)5 QI  
template < typename T > 6RA4@bIG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const uBr^TM$k&  
  { 4[& L<D6h  
  return l(t) = r(t); HDV@d^]-  
} n86=1G:%  
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。 l\Q--  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 LqDj4[}  
d*M:P jG@  
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 X,ES=J0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <k41j=d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 KOYU'hw  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;,OZ8g)LH  
最后的布局是: []\=(Uc;  
                Add GL S`1!  
              /   \ bL6, fUS  
            Divide   5 +NM`y=@@  
            /   \ _J N$zZ{  
          _1     3 O/N Ed)H!  
似乎一切都解决了?不。 x_X%| f  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ees^j4  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 eu^B  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: t'7A-K=k3  
8<2 [ F  
template < typename Right > h)~i ?bq!/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1kX>sajp~  
Right & rt) const _e9S"``  
  { /x2MW5H  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aR c2#:~;  
} n _H]*~4F  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qs Uob   
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 v 7g?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 <$:Hf@tpMo  
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。 vz87]InI  
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。 ah8xiABa  
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? ,cF $_7M  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: It@1!_tO2  
u?a4v\  
template < class Action > ;d#`wSF`G  
class picker : public Action )W0zu\fL =  
  { DV6B_A{kI  
public :  mRYM,   
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1>"Yw|F-|3  
  // all the operator overloaded SI~MTUqt  
} ; U6sPJc<  
2Jl$/W 3  
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。 k2@|fe  
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: X1N*}@:/  
{0?]weN*  
template < typename Right > 1|Q-|jq`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  FTk`Mq  
  { IMF9eS{L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o'hwyXy/S  
} exfJm'R?n  
Mu>WS)1lS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4Ww.CkRG  
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。 zF-M9f$_PY  
Q!&@aKl  
template < typename T >   struct picker_maker 1#OM~v6B  
  { V]fsjpvlmr  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :TTZ@ q  
} ; ~4t7Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )V6<'>1WZ  
  { V+yyy- /  
typedef picker < T > result; S@WzvM  
} ; F%s'R 0l  
u&7c2|Q  
下面总的结构就有了: |OVD*A  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 {r.yoI4e  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 }o  {6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l A1l  
至此链式操作完美实现。 + NpH k  
017(I:V?(:  
k NnI$(H"H  
七. 问题3 p0b2n a !  
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。 g5,Bj  
zK@DQ5  
template < typename T1, typename T2 > /"LcW"2;N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aIsT"6A~{  
  { x,~ys4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pZA0Go2!IN  
} ]!=,8dY  
s<;kTReA  
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: }-8ZSWog6f  
q/N1q&  
template < typename T1, typename T2 > cf7UV6D g  
struct result_2 4a6WQVS  
  { 'A}@XGE:p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *>%tx k:)  
} ; ra[*E4P9L*  
JXa5snh{h  
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? 6_#:LFke  
这个差事就留给了holder自己。 F]4JemSjK  
    (uk-c~T!u  
Tz"Xm/Gy  
template < int Order > /ivA[LSS  
class holder; +l8`oQuG  
template <> BIM!4MHLA  
class holder < 1 > I6B`G Im5  
  { vXP+*5d/ K  
public : ]@rt/ eX  
template < typename T > F=qG +T  
  struct result_1 SJXA  
  { TODTR7yGo  
  typedef T & result; dQkp &.  
} ; lz-t+LD@ST  
template < typename T1, typename T2 > HT: p'Yyi  
  struct result_2 " Om4P|  
  { |'R^\M Q  
  typedef T1 & result; S# 9EBw7  
} ; Oz: J8l%  
template < typename T > ee+*&CT)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F6$QEiDu@  
  { M ~uX!bDH  
  return (T & )r; K\2UwX  
} BnL[C:|  
template < typename T1, typename T2 > cp&- 6 w+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6S2u%-]  
  { R;{y]1u  
  return (T1 & )r1; d;-/F b{4  
} {#]vvO2~$  
} ; -hpJL\ng  
<Z -d5D>  
template <> hA0g'X2eC  
class holder < 2 > e7cqm*Qi  
  { '0juZ~>}  
public : |1@/gqa  
template < typename T > e_6-+l!f  
  struct result_1 AusCU~:>  
  { h ?Ni5  
  typedef T & result; @/w ($w"  
} ; 4%]wd}'#Un  
template < typename T1, typename T2 > Gh:hfHiG  
  struct result_2 5dPPm%U{  
  { )U~,q>H+ %  
  typedef T2 & result; Ca?:x tt  
} ; a IA9rn  
template < typename T > ;Rz+4<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h)MU^aP  
  { w[A$bqz   
  return (T & )r; [ ; $(;  
} )G a%Eg9  
template < typename T1, typename T2 > ];vEj*jCX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +-VkRr#  
  { ^F*G  
  return (T2 & )r2; ZE!dg^-L  
} +a{P,fRl@  
} ; }aPx28:/  
rTgCmr'&  
-j6&W`  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 TxN'[G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: R`_RcHY:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: NJVAvq2E.  
^o*$OM7x  
return l(i, j) = r(i, j); :dZq!1~t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +;H-0Q5  
sI@y)z  
  return ( int & )i; Ed(6%kd  
  return ( int & )j; w=UFj  
最后执行i = j; uh][qMyLM  
可见,参数被正确的选择了。 &at^~ o  
;{zgp  
'`/Qr~]  
OMi_')J  
M[C9P.O%w  
八. 中期总结 ,<pk&54.@'  
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: e~NEyS~3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fG+/p 0sJ?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ': }  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C6$F.v  
DRo?7 _  
u@;6r"8q  
:{(` ;fJ  
N3_rqRd^  
}67lL~L  
九. 简化 B.e3IM0  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 -2{NIF^H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <vMdfw"(  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: z NF.nS}:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )} I>"n  
  +-*/&|^等 -v '|#q  
2. 返回引用。 d)_fI*:f  
  =,各种复合赋值等 w?r   
3. 返回固定类型。 YA";&|V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X ^ ?M4  
4. 原样返回。 *A2D}X3s  
  operator, S? -6hGA j  
5. 返回解引用的类型。 &YSjwRr  
  operator*(单目) 4x`.nql  
6. 返回地址。 ,)S(SnCF  
  operator&(单目) cc*xHv^  
7. 下表访问返回类型。 #J=@} S)  
  operator[] sPu@t&$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :o)4Y  
  operator<<和operator>> u%o2BLx  
jD`p;#~8  
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。 }m`+E+T4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j>OuNeo@4  
,#NH]T`c1  
template < typename Left > ~ AU!Gm.  
struct value_return 4axc05  
  { u?ALZxj?  
template < typename T > g RX`61  
  struct result_1 G2  
  { CDNh9`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /2<1/[#  
} ; U2lDTRt  
#o(c=  
template < typename T1, typename T2 > F$|Ec9  
  struct result_2 ?3I93Bt7  
  { 3I" <\M4x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /C'dW  
} ; b?=>)':f  
} ; j06Xz\c  
Zx1I&K\Cd  
x ]6wiV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /5PV|o nO  
*c 0\<BI  
下面我们来剥离functor中的operator() $bGe1\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T%opkyP>=  
UP8=V>T02  
return l(t) op r(t) y [pU8QSt  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) SWrt4G  
return op l(t) viLK\>>  
return op l(t1, t2) XDot3)2`  
return l(t) op l6AG!8H  
return l(t1, t2) op TB8a#bK4  
return l(t)[r(t)] Nydhal00  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "G(^v?x:P  
';CL;A;  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: o:.6{+|N  
单目: return f(l(t), r(t)); ZjOUk;H?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); AXQG  
双目: return f(l(t)); a2z1/Nh  
return f(l(t1, t2)); kY$vPHZpN  
下面就是f的实现,以operator/为例 5@:c6(5$  
)(aj  
struct meta_divide /IkSgKJiz\  
  { y5v}EX`m&  
template < typename T1, typename T2 > A18&9gY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t!u{sr{j=  
  { =VctG>ct|  
  return t1 / t2; gmU0/z3&  
} v4YY6? 4  
} ; k *#fN(_  
ToNRY<!  
这个工作可以让宏来做: {|jrYU.k~  
[xrM){ItW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ S>'S4MJE`  
template < typename T1, typename T2 > \ +dt b~M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fFBD5q(n  
以后可以直接用 _BA2^C':c{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) us:V\V  
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 +( *;F4>  
(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。。。) l$:.bwXXO  
XQH wu  
X`,]@c%C`  
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 d- wbZ)BR  
!aVwmd'9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oI!L2  
class unary_op : public Rettype RgPY,\_9+  
  { ~MgU"P>  
    Left l; c<(LXf+61  
public : RCS91[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w(y#{!%+  
H"_]Hq  
template < typename T > /!u#S9_B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v7L} I[f  
      { XO=UKk+EK  
      return FuncType::execute(l(t)); * MJl(  
    } ][b2Q>  
0>E0}AvkT  
    template < typename T1, typename T2 > e>Z F? (a0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r RfPq  
      { V&' :S{i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]/_GHG9  
    } [\j@_YYd  
} ; ${/"u3a_  
OZw<YR  
zW@OSKq4  
同样还可以申明一个binary_op Cw=wU/)  
ic"n*SZa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Vs)%*1><  
class binary_op : public Rettype )< 6zbG  
  { 'k9?n)<DW  
    Left l; /$IF!q+C  
Right r; `f@VX :aL}  
public : eBK s-2r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F^],p|4f  
sH^?v0^a  
template < typename T > . k6)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _t:l:x.;T  
      { $ljgFmR_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r "^ {?0  
    } YzcuS/~x  
5X7kZ!r  
    template < typename T1, typename T2 > 5 i1T?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FmALmS  
      { gc'C"(TO(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /mB'Fn6)  
    } [\hk_(}  
} ; c=YJ:&/5&  
2u[:3K-@,  
`0r=ND5.  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 <JA`e+Bi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Tl#Jf3XY}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) QK5y%bTSA  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 '~-Lxvf'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! imx/hz!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 *&j)"hX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5XNIX)H  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) K>kMKd1  
下面是修改过的unary_op JJnZbJti  
LE_1H >  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ozk^B{{o  
class unary_op VV(>e@Bc4  
  { Sx,O)  
Left l; 4#5w^  
  k'N `5M)  
public : ^n@.  
`Z{kJMS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ae,-. xJ  
]P TTI\n  
template < typename T > *G^n<p$"  
  struct result_1 I/bED~Z:a  
  { H_'i.t 'SS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BoB2q(  
} ; d7A08l{  
&XosDt  
template < typename T1, typename T2 > ?~rF3M.=|  
  struct result_2 [y y D-  
  { 0 &U,WA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t"`LJE._P  
} ; UA[2R1}d  
8T'=lTJ  
template < typename T1, typename T2 > O6P0Am7s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y[gj2vNe4g  
  { lKs*KwG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pb`F_->uq  
} l=5(5\  
uROt h_/  
template < typename T > *LeFI%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YzU(U_g$  
  { S .rT5A[  
  return OpClass::execute(lt(t)); W|@EKE.k  
} o #{D;'  
:g3n [7wR  
} ; |KF X0*70  
P}o:WI4.cB  
$}<+~JpGfP  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug buGW+TrWY  
好啦,现在才真正完美了。 1TfK"\  
现在在picker里面就可以这么添加了: p5^,3&  
QthHQA  
template < typename Right > 9|dgmEd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {*H&NI  
  { o|8 5<~`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z 8M^TV  
} :(?joLA  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 EA%(+tJ^0  
/ Dj6Bj }  
go/]+vD  
,FX;-nP%  
} ab@Nd$  
十. bind C$\|eC j  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 PJN TIa  
先来分析一下一段例子 s S8Z5k;  
pt;E~_  
b9[;qqq@'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d8Jy$,/`?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Kxz<f>`b/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d<. hkNN  
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。 @HJ&"72$<  
我们来写个简单的。 K8doYN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }6.R.*Imz  
对于函数对象类的版本: #gi0FXL  
$"C]y$}  
template < typename Func > ?8. $A2(Xw  
struct functor_trait R9D< lX0%  
  { S*],18z?  
typedef typename Func::result_type result_type; ( =0W[@k  
} ; Y$!K<c k  
对于无参数函数的版本: Bv \ihUg/  
B#AAG*Ai8  
template < typename Ret > G!k&'{2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > DCM ,|FE  
  { k_#ra7zP  
typedef Ret result_type; )6iY9[@tN  
} ; {S(?E_id5b  
对于单参数函数的版本: ! lgsV..R  
_KC)f'Cx  
template < typename Ret, typename V1 > Jf@M>BT^A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > br+{23&1R#  
  { /J`8Gk59  
typedef Ret result_type; v'Gqdd-#)  
} ; aB"W6[  
对于双参数函数的版本: : m$cnq~h  
@26H;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q.FgX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > dG}fpQ3&  
  { ~"!F&  
typedef Ret result_type; T{d7,.:  
} ; U|6ME%xm  
等等。。。 _aL:XKM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o0&jel1a  
Q*Per;%J  
template < typename Func > 5WgdgDb@L  
struct func_return HS.3PE0^C  
  { xz[a3In+  
template < typename T > YuSe~~F)j  
  struct result_1 EC$wi|i  
  { {uh]b (}s)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x:b 0G  
} ; )Xg,;^  
qPuxYU  
template < typename T1, typename T2 > tiSN amvG1  
  struct result_2 I \zM\^S>]  
  { }MW*xtGV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2-j+-B|i  
} ; a{^[<  
} ; v' .:?9  
)(TaVHJR  
@|(mR-Jj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _JOrGVmD  
5_ -YF~  
template < typename Func, typename aPicker > j0^~="p%C  
class binder_1 ))cL+ r  
  { Gp'rN}i^  
Func fn; )+RTA y[k  
aPicker pk; 6|wi Zw  
public : f;`pj`-k%  
S Y>i@s+ML  
template < typename T > &H$ 3`"p5u  
  struct result_1 `Gzukh  
  { 4\4onCzuT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z0g3> iItM  
} ; TKj8a(R_  
Re-~C[zwT  
template < typename T1, typename T2 > )n}Wb+2I  
  struct result_2 U:m[* }+<  
  { Kl GPu GL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `}#(Ze*V:  
} ; )(~4fA5j)  
IlG)=?8XZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ne] |\]  
35B G&;C  
template < typename T > i<&*f}='  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CdgZq\  
  { W&ya_iP~C  
  return fn(pk(t)); Ks . m5R  
} G[n^SEY!  
template < typename T1, typename T2 > A|1 TE$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9YRoWb{y  
  { 0H,1"~,w]  
  return fn(pk(t1, t2)); #-dfG.*  
} xZW6Hk _  
} ; (iM"ug2  
IXNcn@tN  
] C_g: |q  
一目了然不是么? %5 V!Fdb  
最后实现bind l?v`kAMR  
90L,.  
?rID fEvV  
template < typename Func, typename aPicker > &S}%)g%Iv9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yG|^-O}L  
  { sc'QNhrW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;cd{+0  
} a3e<< <Z>R  
}ozlED`E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /Y@^B,6 \  
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。 yPrp:%PS  
. [DCL  
十一. phoenix x4|>HY<p?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wU,{ 5w  
im{'PgiR  
for_each(v.begin(), v.end(), *5Upb,* *  
( zJJ KLr;  
do_ B5h-JON]-  
[ !c-Ie~GIT  
  cout << _1 <<   " , " jV Yt=j*"V  
] Z*S 9pkWcF  
.while_( -- _1), T)wc{C9w  
cout << var( " \n " ) 6z v+Av:  
) meunAEe  
); RaT(^b(  
OE)n4X  
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: hFl$u8KV  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 6OR5zXpk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U">J$M@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -BUxQ8/,  
fTiqY72h  
#~?Q?"  
template < typename Cond, typename Actor > V_f}Y8>e  
class do_while 6*,'A|t?y  
  { <"w;:Zs  
Cond cd; /.<%y 8v  
Actor act; 'teToE<i  
public : y~'F9E!i  
template < typename T > cmgI,n-o?  
  struct result_1 N),bhYS]  
  { qS<a5`EA  
  typedef int result_type; f!hQ"1[  
} ; ?8[,0l:|  
p\I,P2on  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} cPA-EH  
)\!_`ob  
template < typename T > e3w4@V`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vmdu9"H  
  { lx*"Pj9hho  
  do nEu,1  
    { ceBu i8a |  
  act(t); y<mmv~=  
  } ?"f\"N  
  while (cd(t)); B:S/ ?v  
  return   0 ; ({ 'I;]AQ  
} :0 G "EM4  
} ; 3wZA,Z  
M{I8b<hY  
am,UUJ+h>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ol]"r5#Q_H  
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。 4mR{\ d  
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。 2w)[1s[  
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。 -JOtvJIQI  
下面就是产生这个functor的类: pN# \  
2)}ic2]pn  
\.h!'nfF  
template < typename Actor > @IL_  
class do_while_actor >DX\^86x  
  { E>|[@Z  
Actor act; 2q V.`d  
public : 9sYN7x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6 ,jp-`  
J6pQ){;6  
template < typename Cond > .ko8`J%%M  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  d(PS  
} ; db$wKvO1  
Lc,`  
H]e%8w))0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _  dFZR  
最后,是那个do_ 57r?`'#*  
}^r=(  
3[8F:I0UL  
class do_while_invoker 5Y<O  
  { cHN eiOF  
public : L ;5R*)t  
template < typename Actor > l)y$c}U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N"-</kzV  
  { xEv]V L:  
  return do_while_actor < Actor > (act); &"!s+_  
} Vs@[="  
} do_; awP ']iE  
AIZs^ `_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W 2/`O?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Vgy}0pCl  
最后来说说怎么处理break和continue  d+FS  
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。 :4 9ttJl  
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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