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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .3:s4=(f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2&KM&NX~  
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, a<Ksas'5S  
%O02xr=  
jImw_Q  
K['Gp>l  
  class filler b6ui&Y8z  
  { jrLV\(p  
public : K;P<c,9X/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} WP ~]pduT  
} ; BQF7S<O+  
;Vlt4,s)  
mgI7zJX  
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: 7Ug^aA  
dW} m44X  
y8/+kn +  
g>;u} +lO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Nny#}k Bt  
i_ z4;%#?  
2e*"<>aeq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oQ/ Dg+Xp  
7CV}QV}G  
U#' WP  
0;n}{26a  
二. 战前分析 "S^ ""5  
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。 g$9EI\a  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 %Z!3[.%F  
Rw]lW;EN<  
A#x_>fV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6< @F  
  /* --------------------------------------------- */ MwO`DrV  
vector < int *> vp( 10 ); ~X<Ie9m1x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Cs?[   
/* --------------------------------------------- */ Lf0Wc'9{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fiZq C?(  
/* --------------------------------------------- */ a@s@E  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M) Z3q  
  /* --------------------------------------------- */ #@8JYzMq%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q-R'5p\C?|  
/* --------------------------------------------- */ (^9dp[2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YAJr@v+Ls  
uraT$Q}  
,); -v4$  
F_z1ey`t  
看了之后,我们可以思考一些问题: *di}rQHm  
1._1, _2是什么? rls\3 R(jt  
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。 kCvf-;b  
2._1 = 1是在做什么? "c*&~GSE4  
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。 r"_SL!,^  
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。 (^mpb  
_}3NLAqg  
3JXKp k?   
三. 动工 Kp?j\67S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >A ?{cbJ  
&N:`Rler  
NhF<2[mt  
kcio]@#  
template < typename T > ,l7',@6Y  
class assignment f,0,:)  
  { i;I!Jc_b'  
T value; iJVm=0WS^  
public : +_v#V9?  
assignment( const T & v) : value(v) {} mz?1J4rt  
template < typename T2 > <EM'|IR?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T%[!m5   
} ; Z[G:  
(M nK \^Y  
qfa[KD)!aB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o7 1f<&1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5KRI}f  
H`EsFKw\%  
$Fik]TbQp  
,Uu#41ZOKL  
  class holder 6):iu=/i/  
  { q~G@S2=}0}  
public : 1rGi"kdf  
template < typename T > = @n`5g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1,Ji|&Pwf  
  { .j^=]3  
  return assignment < T > (t); cC7&]2X +f  
} w i=&W  
} ; I W5N^J  
d6+{^v$#  
U~s-'-C /  
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: +?bjP6w_g  
z,IUCNgM  
  static holder _1; WNWtQ2]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &LDA=B  
&7Lg) PG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >%i]p  
而不用手动写一个函数对象。 |tdsg  
H#FH '@J  
"HrZv+{  
.qD=u1{p9  
四. 问题分析 E0aJ~A(Hv  
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。 v%!'vhf_K  
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。 Ae|bAyAK  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 j,CVkA*DY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^Kfm(E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;b;Bl:%?  
Zil<*(kv{  
五. 问题1:一致性 vd#BT$d?  
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?| Rs;Y|W4'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -Ta| qQa  
B f"L;L  
struct holder S7f"\[Aw  
  { j5V{,lf  
  // WdJJt2'  
  template < typename T > EJaGz\\  
T &   operator ()( const T & r) const s]Qo'q2  
  { Fd1jElt  
  return (T & )r; L]#b =Y  
} <z R CT  
} ; p n(y4we  
4StoEgFS  
这样的话assignment也必须相应改动: 9 gWqs'  
/j;HM[  
template < typename Left, typename Right > u?lbC9}$  
class assignment 5 ]l8l+  
  { z\+Ug9Of  
Left l; (;cvLop  
Right r; U]64HuL  
public : h$$2(!G4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H rI(uZ]  
template < typename T2 > lCiRvh1K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e(Y5OTus  
} ; '-M9v3itC  
3fdqFJ O  
同时,holder的operator=也需要改动: w'zSV1  
9Z lfY1=  
template < typename T > $3yn-'o'A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const eh}I?:(a?  
  { cs7K^D;.V  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c%5Suu( J6  
} /[,0,B9!3  
p%ZAVd*|#V  
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。 N.dcQQ_iS  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,FWsgqL{l  
!T RU  
return l(rhs) = r; y[d>7fcf  
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。 :@K~>^+U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $_Q]3"U  
Fb<fQIa  
template < typename Tp > gRg8D{  
class constant_t Q 1[E iM3  
  { IA^*?,AZy  
  const Tp t; ]@ N::!m  
public : -v{LT=,O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =.2)wA"e'  
template < typename T > NQIbav^5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const cn2SMa[@S  
  { (R-(  
  return t; h4N&Yb fo  
} <Xb$YB-c  
} ; *Z2#U ?_  
@H61^K<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L-VisZ-FK  
下面就可以修改holder的operator=了 V*H7m'za  
UYvdzCUh  
template < typename T > &Rt^G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'W*ODAz6  
  { @f`s%o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,QPo%{:p  
} ChRCsu~  
O ~D]C  
同时也要修改assignment的operator() grTwo  
y@9ifFr  
template < typename T2 > 1!&m1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u$ff %`E  
现在代码看起来就很一致了。 ,Y`TP4Ip  
w 3$9  
六. 问题2:链式操作 J8?V1Ad{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ie}?}s  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 !a^'Jbb  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /kNSB;  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Lv7$@|"H9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8B7~Nq'  
-~ H?R  
template < typename T > /5m~t.Z9M  
struct result_1 ]BaK8mPl  
  { |SuN3B4e  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9F2MCqvcm  
} ; 1-}M5]Y  
T~)R,OA7m  
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: l\ HtP7]  
+%? \#EQJ  
template < typename T > Y} crE/  
struct   ref y;=/S?L.:  
  { "GB493=v  
typedef T & reference; U[ |o!2$  
} ; '4,>#D8@O  
template < typename T > !+_X q$9_  
struct   ref < T &> ~RRS{\,  
  { <b_?[%(u  
typedef T & reference; lt& c/xi_  
} ; `2,F!kCt  
C^7M>i  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +k\cmDcb  
jO}<W1qy  
template < typename T > A 1B_EX.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const s_cur-  
  { E^? 3P'%^  
  return l(t) = r(t); L16">,5  
} vQmqYyOc2  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 RKb (  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8SoTABHV  
q+W* ?a)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 PH>`//D%n?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Qq3UC%Z1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sZI$t L<j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #]z_pp:  
最后的布局是: \CrWKBL  
                Add M?QX'fia  
              /   \ [U_  
            Divide   5 8y'.H21:;  
            /   \ VF:95F;@  
          _1     3 0X4I-xx#  
似乎一切都解决了?不。 \-CL}Z}S  
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。 H0-v^H>^  
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。 La r9}nx0  
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: SHRn $<  
o "1X8v  
template < typename Right > WT jy"p*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const NE+ ;<mW  
Right & rt) const PG@6*E  
  { 5G l:jRu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 30{WGc@l#  
} ]K|td)1X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -`,F e3  
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。 B}^l'p_u  
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。 *H~&hs>k  
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。 y\ax?(z  
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。 nx@,oC4  
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? LN`Y`G|op  
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: USzO):o  
9](RZ6A+o  
template < class Action > R})b%y`]  
class picker : public Action 3o`c`;H%p  
  { Zx)gLDd  
public : [Nu py,v  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bVOJp% *s  
  // all the operator overloaded 23/;W|   
} ; a LJ d1Q  
Or :P*l  
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。 ,M=s3D8C  
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: Q-Oj%w4e  
$^`@lyr  
template < typename Right > Lm*PHG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w+iI ay  
  { W^)'rH  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6mV^a kapv  
} _2w8S\  
ei(S&u<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m(Iy W734I  
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。 kY{;(b3Q  
6 tl#AJ-  
template < typename T >   struct picker_maker {_UOS8j7  
  { sBLOrbo  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +aN"*//i  
} ; MzE1he1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~W-5-Nl{s  
  { #'BPW<Ob  
typedef picker < T > result; 8wMwS6s:  
} ; }J $\<ZT  
BT"n;L?[  
下面总的结构就有了: ]Rj?OSok  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 +#9 4 X)*  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 E_\V^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +!)_[ zo  
至此链式操作完美实现。 1AQy 8n*  
?{\h`+A  
i':a|#e>  
七. 问题3 Mb-AzGsV  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 fWyXy%Qq  
Mk}*ze0%  
template < typename T1, typename T2 > U04&z 91"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W0<2*7s  
  { {RI)I  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); MqRJ:x  
} D B(!*6#?  
v^B2etiX_  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 6[-[6%o#z  
,n$NF0^l  
template < typename T1, typename T2 > &Qq|  
struct result_2 Z29aRi  
  { #fb &51  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "(Nt9K%P)  
} ; K94bM5O 1  
ij?Ww'p9>  
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? ]q/USVj{  
这个差事就留给了holder自己。 k:URP`w[X=  
    (*9-Fa  
~-#Jcw$+n=  
template < int Order > *t_Q5&3L+U  
class holder; pA6A*~QE  
template <> tac\Ki?  
class holder < 1 > 6G{ Q@  
  {  F |aLF{  
public : gv1y%(`|n(  
template < typename T > FM7`q7d  
  struct result_1 }=|plz}  
  { Ey% KbvNv  
  typedef T & result; gux?P2f  
} ; Re*_Dt=r  
template < typename T1, typename T2 > d>V#?1$h  
  struct result_2 %e:[[yq)G  
  { 0~ o,^AW  
  typedef T1 & result; PJ\k|  
} ; *,28@_EwY  
template < typename T > \\;y W~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [_: GQ  
  { /0Mt-8[  
  return (T & )r; yW&ka3j\  
} Hwcmt!y  
template < typename T1, typename T2 > J,\e@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g.\%jDM  
  { U+zntB  
  return (T1 & )r1; V[n,fEPBr  
} ja6V*CWb  
} ; ;SX~u*`R  
!+]KxB   
template <> eJeL{`NS  
class holder < 2 > MG~bDM4  
  { rQosI:$  
public : <v=s:^;C0  
template < typename T > p(nEcu  
  struct result_1 y+KAL{AGK  
  { uW2  q\  
  typedef T & result; f Xh{ _>  
} ; ^?*<.rsG  
template < typename T1, typename T2 > 1 J}ML}h)  
  struct result_2 s+(@UUl  
  { vM50H  
  typedef T2 & result; [LO=k|&R  
} ; i.\ e/9]f  
template < typename T > iB`EJftI!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U uC-R)  
  { VfUHqdg-  
  return (T & )r; 3gnO)"$  
} RC?vU  
template < typename T1, typename T2 > >P]gjYN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xsiJI1/68  
  { <@Vf:`a!P>  
  return (T2 & )r2; J4@-?xj=\q  
} ~+ 9v z  
} ; * eX/Z Cn  
Ubgn^+AI  
7D1$cmtH  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 V7.g,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u:mndTpB6x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xP/q[7>#Q  
g@T}h[  
return l(i, j) = r(i, j); #2Iag' 4T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Sp*4Z`^je  
e\O-5hp7  
  return ( int & )i; R_\o`v5  
  return ( int & )j; H8g%h}6h  
最后执行i = j; 6P:fM Y  
可见,参数被正确的选择了。 0a bQY  
BMdZd5!p&  
w)B ?j  
{&UA6 0~6  
Hp>L}5 y[  
八. 中期总结 `- (<Q;iO  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: pWq+`|l$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o\]U;#YD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 '.M4yif \g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 43]y]/do  
v5@M 34  
b%vIaP|]B  
Sc/$ 2gSG  
*")*w> R  
H5 V>d  
九. 简化 *C<;yPVc  
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。 lcy<taNu)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3z u6#3^  
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: 3 ^K#\*P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ga-cto1Y  
  +-*/&|^等 ,II3b( l  
2. 返回引用。 LrT EF j  
  =,各种复合赋值等 /|<S D.:  
3. 返回固定类型。 =,h'}(z_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [`s0 L#  
4. 原样返回。 L`X5\D'X  
  operator, a(=lQ(v/?  
5. 返回解引用的类型。 841y"@*BY  
  operator*(单目) - jCj_@n  
6. 返回地址。 ?$T^L"~  
  operator&(单目) B\e*-:pq>  
7. 下表访问返回类型。 l#%7BGwzY  
  operator[] }WaZ+Mdg\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "qd|!:bE  
  operator<<和operator>> 9x|`XAB  
C#^y{q  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 m C`*#[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y;%LwDC  
)Jdku}Pf  
template < typename Left > \$*CXjh3G  
struct value_return w;j<$<4=7  
  { >TY;l3ew  
template < typename T > _U-`/r o  
  struct result_1 0y+^{@lU  
  { G"OP`OMDc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b9m`y*My  
} ; d9BFeq8  
'^>} =f  
template < typename T1, typename T2 > Z"%.  
  struct result_2 ?|+e*{4k  
  { 2[HPU M2>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $#p5BQQ|  
} ; 6<$.Z-,  
} ; q?dd5JzZy,  
8V 4e\q  
) $b F*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait BV:Ca34&  
y<6c*e1  
下面我们来剥离functor中的operator() cv-rEHT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x,.=VB  
Qrg- xu=  
return l(t) op r(t) F8"J<VJ7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iw3\`,5   
return op l(t) =CJ`0yDQ>  
return op l(t1, t2) @j_o CDS  
return l(t) op h7^&:  
return l(t1, t2) op P.C?/7$7Z+  
return l(t)[r(t)] R54ae:8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] I;%1xdPt  
\X _}\_c,d  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: peBHZJ``RX  
单目: return f(l(t), r(t)); #qY gQ<TM!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;Vs2 e  
双目: return f(l(t)); pu]U_Ll@  
return f(l(t1, t2)); `bfUP s  
下面就是f的实现,以operator/为例 wjwCs`  
hTzj{}w  
struct meta_divide R[j?\#  
  { (${ #l  
template < typename T1, typename T2 > &K[sb%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #~)A#~4O  
  { _.Hj:nFHz  
  return t1 / t2; 5X=1a*2']  
} Zk((VZ(y  
} ; R20 .dA_N  
gBv!E9~l  
这个工作可以让宏来做: yRyXlZC  
grzmW4Cw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <)wLxWalF  
template < typename T1, typename T2 > \ QK[^G6TI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \}v@!PQl  
以后可以直接用 q i yK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) O>qlWPht  
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 $cHU,  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) kY\faWuR  
DxNob-F r  
2Ax"X12{6  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 w01[oU$x=  
z+7V}aPM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bE.<vF&  
class unary_op : public Rettype $q:l \  
  { *3`R W<Z  
    Left l; jI7 x<=  
public : 'g)f5n a[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rHB>jN@$  
Y3DqsZ@  
template < typename T > SyVXXk 0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #%@bZ f  
      { gfj_]  
      return FuncType::execute(l(t)); CLzF84@W=  
    } {l,&F+W$C  
LYECX  
    template < typename T1, typename T2 > EQ,`6UT>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _>\33V-?b  
      { ElUFne=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jH9PD8D\  
    } @I?,!3`jS  
} ; <Y7j'n  
/~u^@@.  
@3KSoA"^  
同样还可以申明一个binary_op )VkVZf | S  
klnNBo!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  94PI  
class binary_op : public Rettype 9)v]jk  
  { v)_c*+6u  
    Left l; jn|NrvrX  
Right r; GqL&hbpi  
public : :JG5)H}j+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0.x+ H9z  
e8("G[P >  
template < typename T > Ve%ua]qA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nuot[1kS  
      { ;&=CZ6vH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -%MXt  
    } S8dfe~|7:  
r4/b~n+*  
    template < typename T1, typename T2 > kE'p=dXx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "[~yu* S  
      { H"? 5]!p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Yq00<kIDJ  
    } wi7Br&bGi  
} ; #~-Xt! I  
; X+tCkzF  
e8> X5  
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 {AD-p!6G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j[:70%X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]rj~3du\  
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。 ?%~p@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `RSiZ%Al  
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。。。 ;%2+Tc-7I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 f\= @jV  
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) }EwE#sZ#  
下面是修改过的unary_op wE.jf.q  
1gK^x^l*f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P_0X+Tz  
class unary_op Y QC.jnb2  
  { w:%NEa,Z  
Left l; WuY#Kx~2  
  O713'i  
public : ,jC~U s<  
m}?jU  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #Y7iJPO  
L]z8'n,  
template < typename T > YT!iI   
  struct result_1 /]z #V'  
  { Fz(;Eo3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 153*b^iDBh  
} ; 18%$Z$K,  
seK;TQ3/7  
template < typename T1, typename T2 > 33lh~+C  
  struct result_2 u->[ y1JY  
  { V=+|]`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D.{vuftu  
} ; ==?wG!v2h  
HLDv{G'7  
template < typename T1, typename T2 > \[{8E}_"^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;} Lf  
  { 5 ,MM`:{{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yO7H!}y_  
} :!Q(v(M  
JJ)  
template < typename T > 4K:Aqqhds  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cj~e` VRhk  
  { F~eYPaEKy!  
  return OpClass::execute(lt(t)); >Vq07R  
} U9`Co&Z2  
4uO88[=  
} ; >qy62:co  
`$1A;wg<  
TxQsi"0c  
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 SHPDbBS  
好啦,现在才真正完美了。 I_8 n>\u  
现在在picker里面就可以这么添加了: }o!b3*#  
WP\kg\o  
template < typename Right > ?E!M%c@,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7CR#\&h`  
  { +pq=i  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2<J2#}+ \  
} $bMmyDw  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 dRzeHuF92  
Z:h'kgG&  
\PN*gDmX  
Mj>Q V(L8t  
e/ g9r  
十. bind k}g4?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 qmn l  
先来分析一下一段例子 aO inD  
r\fkx>  
F7C+uG Ts  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4Hf'/%kW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ux^rF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5#f_1 V  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 jt6_1^  
我们来写个简单的。 1 Lg{l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &k*oG: J3  
对于函数对象类的版本: = =pQ V[  
)g8Kicox5  
template < typename Func > ;>ml@@Z  
struct functor_trait b (H J|  
  { %?V~7tHm>  
typedef typename Func::result_type result_type; _M8'~$Sg  
} ; EVqqOp1$v4  
对于无参数函数的版本: eW<NDI&b  
)xU+M{p-os  
template < typename Ret > 6X'0 T}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k f Y;  
  { Xajt][  
typedef Ret result_type; 0[Yks NNl1  
} ; +pK35u  
对于单参数函数的版本: XkUwO ]  
yZ=O+H  
template < typename Ret, typename V1 > \kI{#   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X<Xiva85  
  { WaX!y$/z  
typedef Ret result_type; cna%;f.  
} ; \goiW;b  
对于双参数函数的版本: j7I?K :op=  
>@G"*le*)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )j}#6r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )J yB  
  { LrdED[Z  
typedef Ret result_type; @6!Myez'  
} ; ryz NM3  
等等。。。 iSOyp\E|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Xep2 )3k>  
_'y`hKeI[  
template < typename Func > ^"iL|3d  
struct func_return A[fTpS~~%  
  { hDg"?{  
template < typename T > `DGI|3  
  struct result_1 (ruMOKW  
  { Ke#Rkt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C %j%>X`  
} ; z&#^9rM"  
XLYGhM  
template < typename T1, typename T2 > >Z gV8X:  
  struct result_2 `l70i2xcj  
  { V#Y"0l+~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @|w/`!}9q  
} ; x@)cj  
} ; M.qv'zV`xG  
1n6%EC|X  
Z{ 9Io/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hfc~HKLC  
=?]S8cth  
template < typename Func, typename aPicker > ][//G|9  
class binder_1 hH05p!2  
  { &Vpr[S@:{  
Func fn; C^_m>H3b  
aPicker pk; (*vBpJyz%  
public : plr3&T~,&S  
kbH@h2Ww  
template < typename T > L|b[6[XTHL  
  struct result_1 lc [)Ev  
  { LV$Ko_9eA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'vq0Tw5  
} ; x{G 'IEf  
f4 +P2j  
template < typename T1, typename T2 > h'vBWtMa  
  struct result_2 e6 <9`Xg  
  { TZg1,Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t1yfSStp  
} ; >@a7Zzl0H  
F_/ra?WVH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @x[A ^  
k %sxA  
template < typename T > # eFdu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aehB,l0  
  { _T805<aUW\  
  return fn(pk(t)); K,PN:  
} oRg ,oy  
template < typename T1, typename T2 > p7izy$Wc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f"AT@Ga]  
  { Uhn3usK  
  return fn(pk(t1, t2)); y G mFi  
} at\u7>;.^k  
} ; ]j*uD317  
kPAg *  
fb[lL7  
一目了然不是么? Zrgv*  
最后实现bind @1bl<27  
G%!i="/9  
{}RU'<D  
template < typename Func, typename aPicker > {z;K0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0#m=76[b  
  { NP4u/C<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f1U8 b*F<  
} v7hw%9(=  
nC?Lz1re  
2个以上参数的bind可以同理实现。 VT~%);.#  
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。 dd +lQJ c  
k#/cdK!K  
十一. phoenix #2Vq"Zn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HvZSkq^  
|-cXb.M[  
for_each(v.begin(), v.end(), 1IT(5Mleb  
( 7j#Ix$Ur  
do_ bkpN`+c  
[ !4Sd^"  
  cout << _1 <<   " , " zITxJx  
] /Ah'KN|EN  
.while_( -- _1), %z.d;[Hs  
cout << var( " \n " ) im)r4={ 9  
) P{J9#.Zq&s  
); 6V6Mo}QF s  
+o0yx U 7t  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: qM2m!  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5'`DrTOA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 PJ<qqA`!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0;OZ|;Z  
)1GJ^h$l  
!\Cu J5U  
template < typename Cond, typename Actor > 0pH$Mk Q  
class do_while @~5Fcfmm  
  { _^ n>kLd$  
Cond cd; *xj2Z,u  
Actor act; ^Q+z^zlC  
public : |942#rM  
template < typename T > Z0XQ|gkH  
  struct result_1 <y7Hy&&y-  
  { -H|!KnR  
  typedef int result_type; YV>&v.x0;  
} ; W+4Bx=Mj  
(Gapv9R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} VpY,@qh  
B T {cTj0W  
template < typename T > _~P &8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pbwOma2  
  { 7*WO9R/  
  do 7:JGrO  
    { ];=|))ky"  
  act(t); ;WrG\R/|  
  } g 4 $  
  while (cd(t)); O9ro{ k  
  return   0 ; Pj BBXI1i  
} Znh;#%n|  
} ; Y9st3  
vI48*&]wTf  
F/:%YR;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $?[pcgv  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 )U]q{0`  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 D)S_ p&  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ;/IX w>O(/  
下面就是产生这个functor的类: VuK>lY &  
0r!F]Rm-^  
pQ4HX)<P  
template < typename Actor > ~[BGKq h  
class do_while_actor WZTv  
  { '[_.mx|cd`  
Actor act; e~R_bBQ0  
public : 1C*mR%Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} YZ<5-C  
-?IF'5z  
template < typename Cond > ``{GU}n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N6A|  
} ; xnw'&E  
2<'ol65/c  
:eevc7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I,]q;lEMt  
最后,是那个do_ :RBeq,QaO  
iHQ$L# 7  
txX>zR*)  
class do_while_invoker R-mn8N&  
  { EF9Y=(0|  
public : |;p.!FO  
template < typename Actor > iVmy|ewd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8R(l~  
  { hwi_=-SL  
  return do_while_actor < Actor > (act); pm[i#V<v  
} Aq>?G+  
} do_; /h]ru SI  
C?<-`$0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E7B?G3|z3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s8' ;4z  
最后来说说怎么处理break和continue I'2I'x\M  
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。 `v2Xp3o4f  
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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