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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 53efF bo  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JB.f7-  
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, .YYfba#{  
jd]Om r!  
%mKM9>lf#  
[\eh$r\   
  class filler 1vw [{.wC  
  { c'#w 8 V  
public : jpijnz{M  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} % NSb8@  
} ; WUnz  
?wM{NVt#-  
M&auA  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: (R^X3  
>Pa&f20Hp  
ndW]S7  
aY:u-1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QX`Qnk|Y  
.8[*`%K>  
2z*EamF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u*n%cXY;J/  
Q8d-yJs&  
2h=QJgpCG  
!q]@/<=  
二. 战前分析 ":igYh  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 jimWLF5Q5"  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 o/dj1a~U  
Twq/Y07M  
/O`<?aP%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GN0s`'#"3%  
  /* --------------------------------------------- */ GpwoS1#)0|  
vector < int *> vp( 10 ); o paRk.p  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); T~D2rt\  
/* --------------------------------------------- */ /9QC$Z):<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,M?K3lG\g[  
/* --------------------------------------------- */ G!<-9HA5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :<QmG3F  
  /* --------------------------------------------- */ /TEE<\"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @1c[<3xJ T  
/* --------------------------------------------- */ Gf<f#.5y ,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h85 kQ^%  
cPp<+ ts  
+H**VdM6s  
aGz$A15#  
看了之后,我们可以思考一些问题: *xV  
1._1, _2是什么? k]"DsN$  
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。 +"?O2PX  
2._1 = 1是在做什么? _Dq, \}  
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。  I?R?rW  
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。 E7`Q =4@e  
`z1E]{A  
*S= c0  
三. 动工 YiGSFg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A7enC,Ey  
~q,Wj!>Ob  
han S8  
/6@$^paB  
template < typename T > /RBIZ_  
class assignment w f""=;  
  { J#) %{k_  
T value; Qj3l>O  
public : U UYx-x  
assignment( const T & v) : value(v) {} t 2Y2v2 J  
template < typename T2 > OhW o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XGcl9FaO}  
} ; /oC@:7  
L43]0k  
aS/MlMf  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 []<N@a6VA>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment OhiY <  
QdK PzjA  
L g2z `uv  
I~T~!^}U  
  class holder K06x7W  
  { (X/dP ~  
public : XJ6=Hg4_O  
template < typename T > 5c 69M5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y*-dUJK-`  
  { p"|0PlW  
  return assignment < T > (t); 6QX2&[qWS  
} P*g:rg  
} ; =y]F cxF  
/c!@ H(^)  
Q7(I'  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: HSlAm&Y\  
Rc#c^F<  
  static holder _1; UI_u:a9Q/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f"aqg/l  
V]6CHE:BS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .q5WK#^  
而不用手动写一个函数对象。 3)3$ L  
DgGG*OXY  
r#\Lq;+-B  
wvPS0]  
四. 问题分析 B j z@X  
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。 UO}Yr8Z;  
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。 Z3N^)j8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HC>MCwx=r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !"bU|a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jPmp=qg"q  
}]+k  
五. 问题1:一致性 XpT+xv1`;  
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!/=w q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 nD}CQ_C  
J9q[u[QZ9O  
struct holder 9k3RC}dEr  
  { -jcgxQH53  
  //  ?h3t"9  
  template < typename T > f;]C8/W  
T &   operator ()( const T & r) const VPUm4%?p$  
  { ]<:qMLg  
  return (T & )r; M:R|hR{=*  
} (x1 #_~  
} ; _)-y&  
4&wwmAp^  
这样的话assignment也必须相应改动: /5j]laYK)  
Ry"N_Fb  
template < typename Left, typename Right > rk< 3QXv  
class assignment Ht&%`\9s  
  { W ,|JocDq  
Left l; N5Ih+8zT  
Right r; u8b^DB#+W  
public : k*!f@ M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SoNT12>  
template < typename T2 > /tu\q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } y9X1X{  
} ; JXk<t5@D  
Gp}}M Gk  
同时,holder的operator=也需要改动: *IV_evgM7  
DRmN+2I  
template < typename T > "cx#6Bo|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k?qd -_sC  
  {  9t_N 9@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ER)to<k  
} y({EF~w  
X$9 "dL  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 #uCE0}N@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #6F/:j;  
H* vd  
return l(rhs) = r; #ByrX\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .Uh|V -  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Bb@m-+f  
b";D*\=x  
template < typename Tp > BiCC72oig  
class constant_t BM_Rlcx~  
  { g: ,*Y^T  
  const Tp t; z P=3B%$  
public : hVd PO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =`KV),\  
template < typename T > CK#SD|~:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4A\>O?\  
  { mxkv{;ad  
  return t; Nk@ag)  
} (#5TM1/A  
} ; 9 t o2V  
P=PVOt@ b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^>tqg^  
下面就可以修改holder的operator=了 ^K`Vqo  
kbKGGn4u  
template < typename T > oV=~ Q#v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xe9V'wICp(  
  { ,<,#zG[.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v5g]_v*F  
} ,n\'dMNii  
>TB Rp,;r  
同时也要修改assignment的operator() D<UX^hU   
I%gDqfdL  
template < typename T2 > ~Lf>/w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Dvz}sQZ  
现在代码看起来就很一致了。 z2DjYTm[~  
e!.r- v9  
六. 问题2:链式操作 ?^3Q5ye  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -9@/S$i  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 _{f7e^;  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ua HB\Uc  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 { ((|IvP`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6gN>P%n  
Sz3Tp5b  
template < typename T > <Q|(dFr`v  
struct result_1 H;=++Dh  
  { >+ E  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H6/C7  
} ; t) h{ w"v  
`zBQ:_3J_  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: \Cz uf   
1KWGQJ%%s  
template < typename T > Ki{]5Rz  
struct   ref ts=KAdcJ  
  { |JRaskd  
typedef T & reference; fx `oe  
} ; &R~)/y0]  
template < typename T > l7M![Ur  
struct   ref < T &> ! :XMP*g  
  { +(qs{07A$  
typedef T & reference; (HD=m, }  
} ; ;0 No@G;z  
%}x$YD O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p:@JCsH=  
bX*c-r:  
template < typename T > *&A/0]w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^ua8Ya  
  { IQya{e  
  return l(t) = r(t); Y,;$RV@g  
} ((T0zQ7=  
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。 Y]-7T-*+t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 yYri.n  
 q{*4BL'  
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 g (:%E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `SH#t3 5,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xHo iu$i6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q@"mL  
最后的布局是: Mu?hB{o1  
                Add U6M3,"?  
              /   \ vx&r  
            Divide   5 vbT,! cEm  
            /   \ X \GB:#:X  
          _1     3 cm!|A)~  
似乎一切都解决了?不。 1y)|m63&  
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。 $&l} ABn  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 B]-~hP  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: a$K.Or}  
8LZmr|/F*  
template < typename Right > z/&2Se:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !J@!P?0. C  
Right & rt) const 1tMs\e-  
  { yu>DVD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  {Hp*BE   
} A,4|UA?-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =5QP'Qt{O  
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。 7Ne`F(c  
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。 k25:H[   
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。 F7r!zKXZ  
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。 xct{Tv[FO  
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? ?k7z 5ow  
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: ZI8*PX%2  
f 4Yn=D=_  
template < class Action > Eoo[)V#x{  
class picker : public Action X$<s@_#1  
  { _3lci  
public : $aFCe}3b<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} e t$VR:  
  // all the operator overloaded N7b+GqYpF>  
} ; bZB7t`C5  
{xGM_vH1  
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。 nhm)P_p   
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: w>]?gN?8Fe  
0F495'*A  
template < typename Right > #EO@<> I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const D V  
  { mT7B#^H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >4.K>U?0FC  
} ZB5:FtW4  
2 ;z~xR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'fqX^v5n  
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。 +@ FM~q  
0^L>J "o  
template < typename T >   struct picker_maker K9*vWoP'  
  { [K\Vc9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I)B+h8l72<  
} ; ds*N1[ *  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1j9R^  
  { |\lsTY&2  
typedef picker < T > result; X &z|im'd  
} ; yFYFFv\?  
/5l"rni   
下面总的结构就有了: =Z3{6y}3p  
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。 N '8u}WO  
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。 ^{IF2_h"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _>G.  
至此链式操作完美实现。 N}j]S{j}'  
q$|Wxnz  
g p2S   
七. 问题3 CTG:C5OK  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 w=ib@_:f  
cIL I%W1  
template < typename T1, typename T2 > V+A9.KoI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f6I$d<  
  { lhx"<kR 4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); TQ/EH~Sz  
} 6cF~8  
b.LMJ'1  
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: p-6Y5$Y  
YKUb'D:t]  
template < typename T1, typename T2 > p>g5WebBN  
struct result_2 :"vW;$1 }  
  { ?F^$4:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; - kGwbV}  
} ; H8'q Y  
X6hp}  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? _uYidtxo=  
这个差事就留给了holder自己。 M/O Y "eL  
    u n)YK  
lBpy0lo#  
template < int Order > z154lY}K  
class holder; H n^)Xw  
template <> z(8:7 G  
class holder < 1 > yobcAV`  
  { (R9{wGV [  
public : /:+f5\"-b  
template < typename T > dHzQAqb8J  
  struct result_1 2`Ojw_$W7  
  { }MCh$  
  typedef T & result; @L9C_a  
} ; 3tt3:`g  
template < typename T1, typename T2 > +.EP_2f9  
  struct result_2 K1gZ>FEY|N  
  { RZ6[+Ygn  
  typedef T1 & result; ]52.nxs~  
} ; uZg[PS=@!X  
template < typename T > 7K5D,"D;1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @MoBR.  
  { @U 6jd4?)  
  return (T & )r; ,Vc>'4E-  
} |+aUy^  
template < typename T1, typename T2 > =hP7 Hea(N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fu z'!  
  { Ue=Je~Ri;9  
  return (T1 & )r1; w|k?2 ?&  
} mr 6~8 I  
} ; +D@+j  
z>6hK:27  
template <> (\I9eBm  
class holder < 2 >  Fhk 8  
  { \C&[BQ\  
public : }MiEbLduN  
template < typename T > eXYf"hU,  
  struct result_1 dPm_jX  
  { %3:[0o={d  
  typedef T & result; *6` };ASK  
} ; C9FzTg/c  
template < typename T1, typename T2 > n9w(Z=D\  
  struct result_2 PsMp &~^  
  { Sc/\g  
  typedef T2 & result; S=@bb$4-T  
} ; HPus/#j'+  
template < typename T > !P"@oJ/Yy_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JS^QfT,zE  
  { E5+-N  
  return (T & )r; d$gT,+|vu  
} >* )fmfY  
template < typename T1, typename T2 > 9 \lSN5W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (oxMBd+n1  
  { (rE.ft5$9  
  return (T2 & )r2; xe&w.aBI>  
} SmUj8?6"  
} ; /n3Qcht  
^D5+ S`V  
QUO'{;,  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ?heg_ ~P  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: O,[9E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8JFvz(SK>  
8-u #<D.  
return l(i, j) = r(i, j); nSr_sD6"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Py~1xf/  
"2=v:\~=  
  return ( int & )i; >|1$Pv?  
  return ( int & )j; :?P>))vT%  
最后执行i = j; (Zz8 ldO  
可见,参数被正确的选择了。 1$#1  
xh:A*ZI=7  
2/>u8j  
m FgrT  
9-"!v0['  
八. 中期总结 V]5MIiNl  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: HPc~wX  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :%4N4| Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v vzPt.ag  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor HD YWDp  
_zK ~9/5  
^r@,(r6w  
ey@{Ng#  
eqSCE6r9x  
!!+LFe4su  
九. 简化  Eyq4w  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 1}Th@Vq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :ggXVwpe  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: M)"'Q6ck=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -A^o5s  
  +-*/&|^等 nt_FqUJ  
2. 返回引用。 <)a7Nrc\T  
  =,各种复合赋值等 L]* 5cH  
3. 返回固定类型。 )8`i%2i=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ) W/_2Q.  
4. 原样返回。 D!V~g72j  
  operator, mEg3.|  
5. 返回解引用的类型。 KU^|T2s%  
  operator*(单目) t\WU}aKML  
6. 返回地址。 3Dx@rW\  
  operator&(单目) Zd}12HFq  
7. 下表访问返回类型。 M=54xTh0Y  
  operator[] "$.B@[iY@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kjF4c6v  
  operator<<和operator>> ,B#*<_?E5  
&S39SV  
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。 =9;b|Y"aQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0|6Y% a\U  
7l4}b^>/`  
template < typename Left > 88VI _<  
struct value_return 48_( 'z*>  
  { 30YH}b#B  
template < typename T > |$C fm}  
  struct result_1 bO* hmDt  
  { '=(D7F;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Rh%A^j@  
} ; 0jt@|3  
6OR)97  
template < typename T1, typename T2 > a4 mRu|x  
  struct result_2 sB!6"D5  
  { OBf$Z"i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; TQykXZ2Yb)  
} ; oA8A @,-L  
} ; t$b5,"G1  
nG$+9}\UlP  
<Ira~N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \hdil`{>  
@O|`r(le  
下面我们来剥离functor中的operator() o1k+dJUd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: XePGOw))O  
|d,bo/:  
return l(t) op r(t) 2J (nJT"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `Ue5;<K-/  
return op l(t) 4]ko  
return op l(t1, t2) E)|Bl>  
return l(t) op X<H{  
return l(t1, t2) op -wVuM.n(Z  
return l(t)[r(t)] nd[Ja_h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ZH`(n5  
$-.*8*9  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 39d$B'"<1  
单目: return f(l(t), r(t)); Sbeq%Iwm.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D~M*]&  
双目: return f(l(t)); 03_M+lv  
return f(l(t1, t2)); >Bu _NoM  
下面就是f的实现,以operator/为例 |v<4=/.  
' Er\ 68  
struct meta_divide 9m<%+ S5&  
  { (hh^?  
template < typename T1, typename T2 > PS0/O k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )-h{0o  
  { ["e;8H[K)%  
  return t1 / t2; v^;vH$B  
} CAmIwAx6;  
} ; a-AA$U9hj  
2`> (LH  
这个工作可以让宏来做: b`ksTO`}x  
Lhrlz,1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1^ iLs  
template < typename T1, typename T2 > \ cQsSJBZ[v5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Wys$#pJ  
以后可以直接用 Z-yoJZi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $ e.Bz `  
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 d[*NDMO  
(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。。。) G&`5o*).bb  
}:[MSUm5  
,b?G]WQrHs  
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 t3C#$ >  
bJkFCI/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 02)Ybp6y  
class unary_op : public Rettype ad52a3deR  
  { @}uo:b:Q  
    Left l; "{3MXAFe  
public : lE!.$L*k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L(X}37  
ca,c+5  
template < typename T > j 20m Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  =vDpm,  
      { vV*/"'>  
      return FuncType::execute(l(t)); s?fEorG  
    } (a~V<v"  
V8b^{}nxt  
    template < typename T1, typename T2 > tf1Y5P$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QUF1_Sa  
      { T+FlN-iy)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]iZ-MG)J  
    } 6;Mv)|FJF  
} ; IxY!.d_s|~  
,S~A]uH'  
Zc*#LsQh.`  
同样还可以申明一个binary_op `_"?$ v2F  
2d<`dQY{l3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q~X}&}UT  
class binary_op : public Rettype `qZ@eGZ z  
  { 1-R4A7+3  
    Left l; 5j _[z|W2  
Right r; "L9pFz</  
public : L rV|Y~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Wck WX]};S  
En0hjXa  
template < typename T > eEeK ] 8@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h9~oS/%:  
      { '%a:L^a?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +Lo,*  
    } _$oE'lat  
wqyF"^It"  
    template < typename T1, typename T2 > W=,]#Z+M;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gpCWXz')i  
      { 3v)`` n@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); P+0 -h  
    } w" A{R  
} ; 5)gC<  
W@~a#~1O  
YCyh+%Q(  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |;YDRI  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0X%#9s ~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '/X m%S  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 mrlhj8W?!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jW}hLjlN  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 S^~ lQ|D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^YEMR C  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) =DI/|^j{ ;  
下面是修改过的unary_op Ul:M=8nE%  
x0xQFlGk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > quFNPdP  
class unary_op Q*/jQC  
  { MhN 8'y(  
Left l; ~e+pa|lO  
  m .^WSy  
public : Sqla+L*  
ket"fXqJX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2*zMLI0.  
So#>x5dL  
template < typename T > IZxr;\dq6  
  struct result_1 .L_ Hk  
  { CW~c<,"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,){WK|_  
} ; Z'c9xvy5  
gq+#=!(2  
template < typename T1, typename T2 > &lB>G[t  
  struct result_2 x|3G}[=  
  { gE6{R+sp  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G\*`%B_ n  
} ; =n M Aw&`  
'Y>@t6E4  
template < typename T1, typename T2 > q}J Eesf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sQT<I]e  
  { >7QC>ws%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [uu<aRAg3O  
} }9L;|ul6  
f7 zGz  
template < typename T > !]#;'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2Vg+Aly4D  
  { "^Vfo$q  
  return OpClass::execute(lt(t)); e]smnf  
} e41r!od  
8jgamG  
} ; mB*;>   
rF . Oo0  
QeD ;GzG  
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 FdMTc(>  
好啦,现在才真正完美了。 Oa7jLz'i  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4% 2MY\  
f >\~h,SLL  
template < typename Right > i7xBi:Si  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const oo!JAv}~  
  { 2sT\+C&H  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @86I|cY  
} A)D1 #,0  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 [u/Wh+  
(e[8`C  
`HsI)RmX  
O@,9a~Ghd  
5=P*<Dnj  
十. bind RMBPm*H  
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。 UQ+!P<>w   
先来分析一下一段例子 <z-+{-?z~  
~*ll,<L:  
&, WQr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -l q,~`v  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -{S: sK.o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O.OSLezTQ  
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。 |j7{zsH  
我们来写个简单的。 A$ o?_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: P:v|JER   
对于函数对象类的版本: 5U%a$.yr  
VY'1 $  
template < typename Func > /}RW~ax  
struct functor_trait SFa~j)9'n  
  { .06[*S  
typedef typename Func::result_type result_type; ;bes#|^F  
} ; f;%\4TH?  
对于无参数函数的版本: mEDi'!YE"  
@wOX</_g  
template < typename Ret > lAx^!#~\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ##qs{s^ ]  
  { ER*Et+ >  
typedef Ret result_type; [78^:q-/0  
} ; Cw&U*H  
对于单参数函数的版本: =9#cf-?  
':_1z5  
template < typename Ret, typename V1 > uvj`r5ei  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e2$k %c~  
  { K,L  
typedef Ret result_type; <46fk*  
} ; UqaV9  
对于双参数函数的版本: @b"J FB|  
*S=zJyAO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > khtYn.eaL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qx<h rC0Z&  
  { OMVK\_oXo  
typedef Ret result_type; \dw*yZ^  
} ; Fb9!x/$tGV  
等等。。。 LHJjPf)F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _qQB.Dzo:  
;UG]ckV-  
template < typename Func > E8s&.:;+  
struct func_return p8a \> {  
  { 6`Af2Y_  
template < typename T > beCTOmC  
  struct result_1 ?oO<PR}y  
  { E||[(l,b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2dUVHu= +  
} ; ?go+oS^  
O4i5 fVy{  
template < typename T1, typename T2 > ^%pM$3ov  
  struct result_2 J}UG{RttI  
  { 8Qt'Y9|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :;(zA_-  
} ; '8b/TL  
} ; 'Bv)UfZ  
0kdPr:B Q0  
| p"E0av  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 kxp, ZP  
Vx6/Rehj  
template < typename Func, typename aPicker > ni$S@0  
class binder_1 ,AO]4Ec  
  { #A '|O\RGP  
Func fn; %8a886;2  
aPicker pk; SsE8;IGH  
public : 3j iSvrfI  
w[S!U<9/  
template < typename T > `Z:5E  
  struct result_1 |3A/Og  
  { =6sL}$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :"4Pr/}rT  
} ; gI SP .  
2HemPth  
template < typename T1, typename T2 > ,#FK3;U  
  struct result_2 |E YJbL;1%  
  { ,c;u]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (79y!&9p  
} ; v0yaFP#kG  
q{?ku!cL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g5 J[ut  
cJnAwIs_e`  
template < typename T > A@kp` -  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B4 cm_YGE  
  { `T gwa  
  return fn(pk(t)); w,t>M_( N  
} ^\z.E?v%  
template < typename T1, typename T2 > ^MUSq(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I-QaR  
  { $H9+>Z0(  
  return fn(pk(t1, t2)); *hP9d;-Ar  
} H|1owmbD  
} ; YB^[HE\#y  
fJb<<6C  
Aqwjs 3  
一目了然不是么? ~e ,D`Lv  
最后实现bind >>ncq$  
&3SQVOW ~T  
r pv`%  
template < typename Func, typename aPicker > G8y:f%I!b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }w0>mA0=H  
  { S+d@RMdes  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ZZ<uiN$  
} aP%2CP~_P  
$rAHtr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dA`.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 PfaBzi9?f  
S+mZ.aFS0z  
十一. phoenix "pDwN$c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1 h.=c  
cK;,=\  
for_each(v.begin(), v.end(), S}/?L m}  
( {R2gz]v4  
do_ !ys82  
[ s)=fs#%  
  cout << _1 <<   " , " s<i& q {r  
] H8V${&!ho  
.while_( -- _1), VOkEDH  
cout << var( " \n " ) hP=^JH  
) tFY;q##z  
); O>Vb7`z0<  
Z'P>sV  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: %nTgrgS(=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor q K sI}X~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )%4%Uo_Xm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a@E+/9  
7X h'VOljB  
3fS+,>s\O  
template < typename Cond, typename Actor > 4,8=0[eRG  
class do_while 7~2b4"&  
  { =l  %  
Cond cd; @a08*"lbp  
Actor act; 5J d7<AO_  
public : OJ (ho&((  
template < typename T > <5 R`E(  
  struct result_1 i8F^ N=  
  { 7oPLO(0L  
  typedef int result_type;  q q%\  
} ; z=}@aX[  
_Eus<c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~uF%*  
8 JOfx  
template < typename T > (;f7/2~`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?-40bb  
  { =Kq/E De  
  do G~SgI>Q  
    { 5 pJ)OX  
  act(t);  Q.3oDq  
  } cs'ylGH  
  while (cd(t)); ^hG Y,\K9  
  return   0 ; BoJYP  
} So&an !  
} ; ^ :%"Z&  
o5!"dxR  
^Z?X\t  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Pm2T!0  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 f L @rv  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 I%.96V  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 gmU_# J%~  
下面就是产生这个functor的类: 9ghZL Q  
.~ )[>  
wzLR]<6G  
template < typename Actor > c$X0C&m  
class do_while_actor yv.Y-c=  
  { [@SLt$9"  
Actor act; 5|&:l8=  
public : q+A^JjzT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ix+===6  
KmuE#Ia  
template < typename Cond > <SiD m-=E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "qL4D4  
} ; deD%E-Ja  
kbqG)  
a&>Tk%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Vb${Oy+  
最后,是那个do_ b`x7%?Qn  
.'3&!#3  
' 0iXx   
class do_while_invoker [kdt]+'+  
  { S@AHI!"h=V  
public : X!+#1NPM  
template < typename Actor > %s.hqr,I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mL\j^q,Y  
  { )` nX~_'p  
  return do_while_actor < Actor > (act); |aH;@V  
} "=cWcztiP  
} do_; @"M%ZnFu  
d/Q}I[J.u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? //c<p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8&15k A  
最后来说说怎么处理break和continue goYRA_%cX  
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。 0\ G`AO;D  
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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