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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E%R^ kqqr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <<43 'N+  
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, sh $mOy  
Z9:erKT   
)2@_V %  
x%acWeV5  
  class filler *Q?ZJS ~  
  { CM}1:o<<N  
public : y*Egt`W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #6XN_<  
} ; B{\cV-X$0  
54TW8y `h  
k{*IR  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 2v ^bd^]u:  
EhEUkZE3 )  
?\GILB,  
hJqLH ?Ri  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hXsd12  
/~w!7n<7  
`0l)\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0?)U?=>]p  
 xc%\%8C}  
I3;{II  
EXlmIY4  
二. 战前分析 X!}  t``  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 w"s;R8  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 zTDB]z!A  
(!-gX" <b  
-E6#G[JJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (1~d/u?2\  
  /* --------------------------------------------- */ 7 Jxhn!  
vector < int *> vp( 10 ); 8MHYk>O~{G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H4s^&--  
/* --------------------------------------------- */ =0te.io)3O  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K[tQ>C@s2  
/* --------------------------------------------- */ W|IMnK-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %LeQpbyOR  
  /* --------------------------------------------- */ ' `0kW_'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Vej [wY-c  
/* --------------------------------------------- */ pwg$% lv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X?,ly3,  
AT){OQF8&  
2V6=F[T  
c/l%:!A  
看了之后,我们可以思考一些问题: LRF_w)^['  
1._1, _2是什么? X<\E 'v`~  
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。 !PQ%h/ix  
2._1 = 1是在做什么?  %2 A-u  
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。 M2K{{pGJ[&  
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。 E5a1 7ra  
`6`p~  
v-zi ,]W  
三. 动工 -f&16pc1t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: P`/;3u/P  
yc4?'k!  
-__RFxG  
9`83cL  
template < typename T > >FO4]  
class assignment 3\x@G)1  
  { `Gct_6  
T value; Lk?%B)z  
public : Y ^s_v_s  
assignment( const T & v) : value(v) {} |eN#9Bm  
template < typename T2 > A 1b</2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qJjXN+/D  
} ; UDjmXQ2,  
~7!=<MW  
\!!qzrq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 QucDIZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment iD*%' #u  
"gm[q."n<  
)gOVnA/M  
lSMv9 :N  
  class holder bve_*7CEM  
  { 4*k>M+o/C4  
public : +iS'$2)@  
template < typename T > AYhWeI+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #w%d  
  { nkI+"$Rz0  
  return assignment < T > (t); _n6ge*,E  
} !n;0%"(FH  
} ;  HaJs)j  
9Fo00"q  
L1'PQV  
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: ;^XF;zpg  
12 8aJ  
  static holder _1; H1?t2\V4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |l4tR  
xJG&vOf;?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -^1}J  
而不用手动写一个函数对象。 8Zj=:;  
Hrjry$t/J  
`SFA`B)[5@  
AcZ{B<  
四. 问题分析 }BF!!*  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 bQU{)W  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 |PGF g0li  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 g=Gd|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l ga%U~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0ge"ISK  
[&_7w\m  
五. 问题1:一致性 YmrrZ&]q  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| v|!u]!JM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;rggO0Y  
jeKqS  
struct holder |j 9d.M  
  {  Dno]N  
  // \ a#{Y/j3  
  template < typename T > 6?;U[eV  
T &   operator ()( const T & r) const % G'{G  
  { csh@C ckC8  
  return (T & )r; lN(|EI  
} OD@k9I[  
} ; U46qpb 7  
6o5NeKZ  
这样的话assignment也必须相应改动: 'E\/H17  
HZINsIm!?  
template < typename Left, typename Right > -_*ux!  
class assignment 0W_olnZ  
  { 2X X-  
Left l; WGmXq.  
Right r; (vR9vOpJ  
public : r\PO?1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M]Kx g;  
template < typename T2 > tPp9=e2[s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I cJy$+  
} ; G '1K6  
3_DwqZ 'O  
同时,holder的operator=也需要改动: -dto46X  
;J uBybJb  
template < typename T > RJ\'"XQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <E2n M,  
  { )r0XQa]@$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); VQ R E ]  
}  ff;9P5X  
vpg*J/1[  
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。 < )qJI'u|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?&`PN<~2z  
MyZ5~jnr\  
return l(rhs) = r; &GfDo4$  
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。 \CU-a`n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rSgOQ  
>g>L>{  
template < typename Tp > T1-.+&<  
class constant_t \ u*R6z  
  { }5Zmc6S{  
  const Tp t; kTW[)  
public : 1 $m[# 3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +L\Dh.Ir  
template < typename T > We`6# \Z X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kC_Kb&Q0  
  { QmKEl|/{u  
  return t; im-XP@<  
} kEYkd@ {  
} ; n8+_Uww  
/;X+<Wj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gLss2i.r  
下面就可以修改holder的operator=了 c{"qrwLA  
5y~ Srb?2  
template < typename T > @oNYMQ@)d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Fa0NHX2:  
  { 17E,Qnf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a5k![sw\  
} p 2>\  
W9rmAQjn  
同时也要修改assignment的operator()  &*Z"r*  
Z?f-_NHg  
template < typename T2 > 9 df GV!Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q,LDn%+;B*  
现在代码看起来就很一致了。 g=na3^PL6  
(|2:^T+  
六. 问题2:链式操作 oWLv-{08  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^Q#g-"b  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  ~LF/wx>  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0{'m":D9  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ?:Sqh1-z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [BTOs4f  
8x`E UJ  
template < typename T > Ods~tM  
struct result_1 c }7gHud  
  { YXLZ2-%ohZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Vv&GyqoO]  
} ; Pb}Iiq=  
0 K(&EpVE  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: MP|$+yuR~  
s?Z{LWZ@  
template < typename T > XS(Q)\"  
struct   ref .)c+gyaQ  
  { M^&^g  
typedef T & reference; 2 {xf{)hO?  
} ; ?~3Pydrb#  
template < typename T > ^2`*1el  
struct   ref < T &> v ;nnr0;  
  { U?xa^QVhj  
typedef T & reference; =/ +f3  
} ; n[gc`#7|{e  
Ez+8B|0P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yIu_DFq%  
{Rz(0oD\  
template < typename T > S=a>rnF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const XD%GNZ  
  { Q%QIr  
  return l(t) = r(t); c=f;3N  
} v=~+o[  
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。 2Ah B)8bG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ew&"n2r  
cS%;JV>C  
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 a] P0PH~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \gGTkH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 T2}X~A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^4C djMF-E  
最后的布局是: f2 ?01PM,Q  
                Add he|.Ow  
              /   \ }2''}-Nc  
            Divide   5 0V+v)\4FE  
            /   \ tfdb9# &?  
          _1     3 r-AD*h@QZ  
似乎一切都解决了?不。 5i-VnG  
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。 *&~(>gNF,  
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。 CsJ&,(s(  
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+#vcg,G  
Tq,dlDDOR  
template < typename Right > TR9dpt+T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Eih6?Lpu  
Right & rt) const ;0o% hx  
  { L5 wR4Ue)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d^Rea8  
} +ZR>ul-c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;)Sf|  
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。 ;+*/YTkC+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。 ;NF:98  
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。 riQ0'-p  
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。 `(xzCRX  
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? @CS%=tE}U  
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: qb$M.-\ne  
\s6 VOR/  
template < class Action > &hJQHlyJM0  
class picker : public Action oxug  
  { _~ 3r*j  
public : zFr#j~L"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Yo\%53w/  
  // all the operator overloaded }J6 y NoXu  
} ; $mxl&Qr>Q;  
$ncP#6  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 _FCg5F2U  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ~En]sj  
~ E n'X4  
template < typename Right > U2 Cmf  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const QTU$mC]  
  { 8{)N%r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;P^}2i[q>[  
} -YS9u [   
:464~tHI[`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P"|-)d  
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。 ri49r*_1  
6('CB|ga  
template < typename T >   struct picker_maker T2TWb  
  { jxZ_-1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }Vfc;2  
} ; @xr}(.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @[#)zO  
  { t')%; N  
typedef picker < T > result; >VJ"e`  
} ; \"9ysePI  
CYdYa|  
下面总的结构就有了: C?]+(P  
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。 7>3+]njw  
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。 %<1_\N7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WH<\f |xR  
至此链式操作完美实现。 f%yNq6l  
(8(P12l  
<m*j1|^{t  
七. 问题3 `We?j7O  
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。 %?J-0  
ZQyXzERp  
template < typename T1, typename T2 > zor  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !.7m4mKzo  
  { dvLL~VP  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2^)_XVX1  
} -kb;h F}.  
cHJ4[x=  
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: Y8/&1s_  
u6 4{w,  
template < typename T1, typename T2 > p+CK+m   
struct result_2 P}vk5o'  
  { Ki(0s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; IO"q4(&;P4  
} ; yY!@FGsA  
T+>W(w i  
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? @Py?.H   
这个差事就留给了holder自己。 juMHc$d17  
    a[J_H$6H!  
5>-~!Mg1  
template < int Order > ",]A.,  
class holder; j|VX6U   
template <> j3fq}>=  
class holder < 1 > B %  
  { AIw~@*T  
public : OKnpG*)u=g  
template < typename T > 2 ;Q|h$ n  
  struct result_1 Hi&bNM>?O  
  { 54Vb[;`Kkb  
  typedef T & result; !3\( d{  
} ; ySH io;g9  
template < typename T1, typename T2 > q)N^  
  struct result_2 c LfPSA  
  { E0eZal],  
  typedef T1 & result; Dk}txw}#  
} ; -Zqw[2Q4  
template < typename T > c@$W]o"A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L"}2Y3  
  { S^r[%l<'n  
  return (T & )r; .]/k#Hv  
} W,.Exh  
template < typename T1, typename T2 > c#a>> V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (]$&.gE.F  
  { +u3vKzD  
  return (T1 & )r1; pz]KUQ  
} <q=]n%nX  
} ; v>5TTL~?  
~zFwSF  
template <> c1 1?Kq  
class holder < 2 > \7Fp@ .S3  
  { 5Z[HlN|-!  
public : $S U<KNMZ  
template < typename T > ]T%wRd5&-  
  struct result_1 /brHB @$  
  { 'Ecd\p  
  typedef T & result; y7LM}dH#m  
} ; ~uuM0POo  
template < typename T1, typename T2 > ZSn6JV'g  
  struct result_2 A6#v6iT  
  { DS7Pioa86  
  typedef T2 & result; J74kK#uF=  
} ; R".*dC,0'B  
template < typename T > [k=LX+w@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,9W!cD+0  
  { .19_EQ>+  
  return (T & )r; rrl{3 ?  
} D;Y2yc[v  
template < typename T1, typename T2 > hmv*IF.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D\  P-|}  
  {  sM9NHwg  
  return (T2 & )r2; sd |c/ayh~  
} Q'rX]kk_  
} ; XW*d\vDun  
1(/rg  
}LX.gm  
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> >。 ki]i[cdk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A{gniYqvB`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (!T\[6  
fKa]F`p_h  
return l(i, j) = r(i, j); VKy3tW/_&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) XZxzw*Y1J  
Yz>8 Nn'_  
  return ( int & )i; ZU5;w  
  return ( int & )j; 6g"qwWZp  
最后执行i = j; <4*)J9V^s=  
可见,参数被正确的选择了。 )NlxW5  
WU6F-{M"?  
PBAQ KQ  
.WlZT-  
(o!i9)  
八. 中期总结 / 16 r_l  
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: r,ep{ p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2&:nHZ)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Rc~63![O.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,772$7x  
%D[6;PT  
w=ZK=@  
5- "aK~@+  
Bacmrf  
n;r W  
九. 简化 HG)h,&nc-  
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。 B{NGrC`5)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 78E<_UgcB  
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: }nWW`:t kx  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W<H<~wf#  
  +-*/&|^等 #a!qJeWm0  
2. 返回引用。 { ?]&P  
  =,各种复合赋值等 q`@8  
3. 返回固定类型。 % &i Wc_"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0V'XE1h  
4. 原样返回。 9<"l!noy  
  operator, Edl .R}&1  
5. 返回解引用的类型。 zC!Pb{IaH  
  operator*(单目) N)X51;+  
6. 返回地址。 ,>3|\4/Q  
  operator&(单目) =Ka :i>  
7. 下表访问返回类型。 } BnPNc[I  
  operator[] z?(QM:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 II(P  
  operator<<和operator>> S[RVk=A1  
8&v%>wxR@  
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。 {Pe+d3Eoo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bYy7Ul6]  
p;LF-R  
template < typename Left > :JzJ(q/  
struct value_return ''B}^yKEW  
  { kDWvjT  
template < typename T > n<MreKixE  
  struct result_1 :SVWi}:Co1  
  { 8z* /J=n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g y1i%  
} ; \_|r>vQ  
JPkI+0  
template < typename T1, typename T2 > kSO:xS0 _N  
  struct result_2 ?^ `EI}g  
  { Med0O~T%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a`zw5  
} ; 4"Pf0PD:  
} ; # |,c3$  
NV9H"fI  
 ),f d,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <O]B'Wc [  
=kn-F T  
下面我们来剥离functor中的operator() \>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /@]@Tz@'  
pAc "Wo(Q  
return l(t) op r(t) GD }i=TK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3 ~\S]  
return op l(t) `6y\.6j  
return op l(t1, t2) axdRV1+s  
return l(t) op xMo'SpVz:  
return l(t1, t2) op ?4lDoP{  
return l(t)[r(t)]  ehQ~+x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @'FOM  
/7Ft1f  
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: be~'}`>  
单目: return f(l(t), r(t)); Bc51 0I$c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <84d Vg  
双目: return f(l(t)); }G 1hB#j  
return f(l(t1, t2)); XN~r d,MZ%  
下面就是f的实现,以operator/为例 5w@Q %'o`I  
1fU~&?&-u  
struct meta_divide '0/[%Q  
  { GsC4ty  
template < typename T1, typename T2 > ri1:q.:I]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TS;?>J-  
  { [^A>hs*  
  return t1 / t2; p`3$NCJN  
} *\F,?yU  
} ; l*n4d[0J  
*]* D^'  
这个工作可以让宏来做: +AL(K:  
+U,>D +  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2f.4P]s`T  
template < typename T1, typename T2 > \ o'p[G]NQ1o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &!O~ f  
以后可以直接用 !7aJfs2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Bhw|!Y&%  
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 ;>B06v  
(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。。。) '1Q [&  
C\; $RH  
Fx'E"d  
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 XGMO~8 3  
'Mm=<Bh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o|7 h  
class unary_op : public Rettype #"aL M6Cfs  
  { }A'Ro/n  
    Left l; [5QbE$  
public : nN!R!tJPa  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xsSX~`  
^_pJEX  
template < typename T > ,{u'7p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -K%~2M<  
      { A0 1 D-)  
      return FuncType::execute(l(t)); wv_<be[?*  
    } $+@xwuY'+  
UJ6zgsD1b?  
    template < typename T1, typename T2 > 2q*aq%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const };@J)}  
      { /V)4B4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -[.A6W  
    } \t@4)+s/)  
} ; #[ch?K  
7.tEi}O&_g  
2x dN0S  
同样还可以申明一个binary_op f/RDo4  
'K|tgsvgme  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ad[oor/7|  
class binary_op : public Rettype V-TWC@Y"  
  { c9)5G+   
    Left l; lM-*{<B  
Right r; )m[dfeqd +  
public : "=\@ a=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .>{I S4  
)90K^$93"  
template < typename T > R SqO$~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YN 31Lo  
      { )NCkq~M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); RTRi{p  
    } q X>\*@  
{Qr0pjE7R  
    template < typename T1, typename T2 > >@c~M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cWNWgdk,`V  
      { Tx\g5rk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,7nA:0P  
    } K5SP8<.  
} ; ?^H1X-;  
Jdp@3mP  
o:"^@3  
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 UAq%Y8KA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }g|)+V\A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) J}J7A5P  
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。 p7kH"j{xD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! u}~%9Pi  
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。。。 +qzCy/_gd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Yl$Cj>FG  
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) Du."O]syD  
下面是修改过的unary_op !wZ  9P  
 V_-{TGKX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $(U}#[Vie  
class unary_op 7f\@3r  
  { rc9Y:(S1l  
Left l; #cD20t  
  gaXKP1m^  
public : 9 ?~Y  
iu(+ N~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #J<IHNRt  
"~HV!(dRMC  
template < typename T > '{(/C?T  
  struct result_1 xMAb=87_  
  { cXo^.u  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; auS.q5 %  
} ; q=40  l  
}^R_8{>k  
template < typename T1, typename T2 > Jf{ M[ z  
  struct result_2 @*rED6zH  
  { b[_${in:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5};$>47m  
} ; c@1q8,  
3@7<e~f  
template < typename T1, typename T2 > -d8||X[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M?fRiOj  
  { /K@{(=n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?dcR!-3  
} q"Z!}^{  
>&3ATH;&(  
template < typename T > w(xRL#%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GXE6=BO  
  { @\UoZv(  
  return OpClass::execute(lt(t)); >)IXc<"wq  
} 7berkU0P  
_%$(D"^j  
} ; Y[yw8a  
/-W-MP=Wd  
> \KVg(?D  
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 _,i+gI[  
好啦,现在才真正完美了。 yw( E}   
现在在picker里面就可以这么添加了: k v}<u  
KtFxG6a  
template < typename Right > )5Bkm{v3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a}w%k  
  { khW9n*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X0.-q%5  
} P6E=*^^m(  
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。 +L$,jZqS  
Kx;DmwX-  
Twj?SV  
M5Twulz/w  
'C9H6)Zq)  
十. bind aumXidb S  
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。 o,sw[  
先来分析一下一段例子 T"GuE[?a  
>Lo!8Hen  
dWI.t1`i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $.z~bmH"D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +HK)A%QI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yeCR{{B/'  
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。 BI\+ NGrB  
我们来写个简单的。 y ;4h'y>#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cc%O35o  
对于函数对象类的版本: ($oO, c'z  
=!#iC?I  
template < typename Func > 4#qjRmt  
struct functor_trait $pT%7jV}  
  { <}E^r_NvD  
typedef typename Func::result_type result_type; $nOd4{s_  
} ; F)0I7+lP  
对于无参数函数的版本: a#0G mK  
/Jc?;@{  
template < typename Ret > |m%M$^sZ}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ')9%eBaeK  
  { @x@w<e%  
typedef Ret result_type; PSdH9ea  
} ; J L9d&7-  
对于单参数函数的版本: lbES9o5  
O^ ]I>A#d  
template < typename Ret, typename V1 > 8dw]i1t<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TgaDzF,j{A  
  { / -=(51}E  
typedef Ret result_type; jz[|rwAp  
} ; lK^Q#td:`  
对于双参数函数的版本: (jD..qMs#  
a.5s5g)8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T2wn!N?r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  afEp4(X~  
  { W7a s =+;X  
typedef Ret result_type; -?b@6U  
} ; >EMgP1  
等等。。。 1q!JpC^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c= 2e?  
*x| <\_+  
template < typename Func > ~^.&nph  
struct func_return QD:0iD?  
  { xLZQ\2q  
template < typename T > lxK_+fj q  
  struct result_1 yvxC/Jo4  
  { 6QRfju'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =3=KoH/'  
} ; zJMKgw,i*  
F.=u Jdl.!  
template < typename T1, typename T2 > 'KGY;8<x]  
  struct result_2 e![Q1!r  
  { lq@Vb{Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AEwb'  
} ; {K'SOh H4?  
} ; 8mA6l0  
F$ .j|C1a  
$U jSP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S'-<p<;D\B  
ZZC= 7FB  
template < typename Func, typename aPicker > P:k(=CzZ@J  
class binder_1 e #^|NQ<'A  
  { T , =ga  
Func fn; s/[i>`g/9  
aPicker pk; ud:?~?j&w  
public : U30)r+&  
^TWN_(-@  
template < typename T > 4Sg!NPuu7&  
  struct result_1 fnnwe2aso  
  { vP}K(' (  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; oQ;f`JC^  
} ; ):78GVp  
5 J|;RtcR  
template < typename T1, typename T2 > QBsDO].J<  
  struct result_2 w#mnGD  
  { sW2LNE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `^J~^Z7Y-  
} ; ,H[AC}z2X  
0D#!!r ;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &`L5UX  
wI}'wALhA  
template < typename T > HHnabSn}{q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E2*"~gL^,  
  { ,.`^Wx6F  
  return fn(pk(t)); \wRr6-!_  
} \>=YxB q  
template < typename T1, typename T2 > J#V `W&\,6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w78Ius,  
  { 3 n:<oOV  
  return fn(pk(t1, t2)); cHsJQU*K6  
} h/TPd]  
} ; b$R>GQ?#  
, D1[}Lr=K  
JNp`@`0V  
一目了然不是么? aJ)5DlfLR  
最后实现bind V2FE|+R%g  
M<$l&%<`G  
T (2,iG8  
template < typename Func, typename aPicker > y]jh*KD[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) F[=m|MZb  
  { |C&eH$?~=R  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _TPo=}Z  
} jATU b-  
H4:TYh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DpS6>$v8t  
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。 ESrWRO f9  
C]=E$^ |{  
十一. phoenix ~v54$#CB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: iz^wBQ  
R-Fi`#PG2  
for_each(v.begin(), v.end(), *>'R R<  
( >Ed^dsb&  
do_ |%V.Lae  
[ fBLd5  
  cout << _1 <<   " , " qBNiuV;*  
] ?*s!&-KI  
.while_( -- _1), _@OYC<  
cout << var( " \n " ) yX~[yH+Pn  
) m~U{ V9;*  
); F>b6fUtR  
Uqpvj90sw  
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: 0&nF Vsz  
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 654%X(:q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;Z`)*TRp4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: kTk?[BK  
H);'\]_'x  
<C>i~ <`d  
template < typename Cond, typename Actor > _(z"l"l=$  
class do_while G2^DukK.  
  { VDPN1+1*  
Cond cd; z>0"T2W y  
Actor act; y*(YZzF  
public : ]s -6GT  
template < typename T > K`X2N  
  struct result_1 ww,c)$  
  { 4B y-+C*  
  typedef int result_type; _[ phs06A  
} ; eLYFd,?9  
YQ)m?=+J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ii,:+o%  
p_AV3   
template < typename T > $K KaA{0-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }6bLukv  
  { y%,BDyK  
  do :9YQX(l8  
    { -0X> y  
  act(t); )mPlB.  
  } -&EmEXs%  
  while (cd(t)); JgB# EoF  
  return   0 ; heKI<[8l  
} L&N"&\K2U  
} ; qC4-J)8 Wk  
'oHR4O*  
_Nn!SE   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .;:xx~G_Q  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 :}JZKj!}M  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 u7=[~l&L  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 UH.cn|R  
下面就是产生这个functor的类: bevT`D  
}m H>lN  
Vw*x3>`  
template < typename Actor > Ax0,7,8y  
class do_while_actor h0 Sf=[>z  
  { *mQit/ k.  
Actor act; 'm cJ/9)v  
public : E%^28}dN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} yx2.7h3  
i4I0oRp  
template < typename Cond > MP,*W}@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2jW>uk4/i  
} ; {Pb^Lf >  
Flxo%g};  
`0^i #  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *jK))|%  
最后,是那个do_ vs. uq  
HUC2RM?FN  
+I<Sq_-  
class do_while_invoker faq K D:  
  { %jxuH+L   
public : >D/~|`=p  
template < typename Actor > #& wgsGV8C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const JC"K{ V{  
  { T]|O/  
  return do_while_actor < Actor > (act); gn"&/M9E  
} OQ7c| O  
} do_; AuTplO0_rE  
<dL04F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h,>L(=c$O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^I{]Um:  
最后来说说怎么处理break和continue k Ml<  
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。 $t$f1?  
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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