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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :iE b^F}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $+4DpqJ  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, N~)-\T:ap  
`zQuhD 8W  
Y1PR?c Q  
bzi"7%c  
  class filler "Rj PTRe:  
  { s=8H< 'l  
public : v) n-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s$M(-"mg  
} ; '09|Y#F  
(y9KO56.V&  
dFz"wvu` o  
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: 9?l a5  
dtTn]}J  
3TwjC:Yhv2  
VF?H0}YSHb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '/>Mr!H#  
)-2Nc7  
C~En0G1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h P6f   
B;9,Qbb  
SXL3>-Z E  
{$frR "K  
二. 战前分析 4"P9z}y=i  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 YC6T0m  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 SzW;Yb"#^k  
:>&q?xvA  
wps/{h,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #UM,)bH  
  /* --------------------------------------------- */ x3O%W?5  
vector < int *> vp( 10 ); *6}M.`.-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =$'>VPQ  
/* --------------------------------------------- */ #NM)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); NW\CEJV  
/* --------------------------------------------- */ 5H3o?x   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w'@gzK  
  /* --------------------------------------------- */ X$kLBG_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  ~~>m  
/* --------------------------------------------- */ j )J |'b|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A]BeI  
 S!?T0c?>  
^Om}9rXw1  
_}R$h=YD  
看了之后,我们可以思考一些问题: I}8e"#  
1._1, _2是什么? !gX xM,R  
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。 %vmd2}dA  
2._1 = 1是在做什么? tc~gn!"  
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。 XCM!8x?K  
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。 =R5W KX  
#cY[c1cNv  
:C5w5 Vnj  
三. 动工 *V&M5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s$fM,l:!  
o0r&w;!  
k{*EoV[.$  
4  %0s p  
template < typename T > 1< !P:@(  
class assignment PZ]tl  
  { $0Y`> 3  
T value; e r3M vw  
public : NO5k1/-  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~n 'A1  
template < typename T2 > /d&m#%9Up]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3Zp<#  
} ; I9kz)Q o  
vQ< ~-E  
-ssb|r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'o&d!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S*l/ Sa@  
lT[,w9$  
;@; a eu  
^wy  
  class holder $ #=d@Nw_  
  { JA^!i98{  
public : R>c>wYt'f  
template < typename T > c]pz&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const QQAEG#.5  
  { "%T~d[M  
  return assignment < T > (t); W^<AUT  
} U5"u h} 3  
} ; "kApGNB  
Hzz{wY   
"ku[b\W  
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: H&s`Xr  
9~V'Wev  
  static holder _1; !*l/Pr^8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }Y-V!z5z!  
s#7"ZN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ti2cD  
而不用手动写一个函数对象。 ~W @dF~r  
OP!R>|  
99OZK  
*<\ `"C;  
四. 问题分析 21!X[) r  
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。 ..yV=idI  
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。 <0';2yP"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xa`xHh{0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jt oS{B,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [P}Bq6;p  
Yo%U{/e  
五. 问题1:一致性 t'K+)OK  
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?| ;"D}"nL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d- ZUuw  
+"84.PZ  
struct holder 45biy(qa  
  { 2*snMA  
  // mc]+j,d  
  template < typename T > H:~bWd'iz  
T &   operator ()( const T & r) const 8cO?VH,nk  
  { 1e\cJ{B  
  return (T & )r; >FE8CH!W&  
} ") 8l'^Mq2  
} ; IYn`&jS{  
)B]"""J  
这样的话assignment也必须相应改动: wXQu%F3  
~2* LWH*@  
template < typename Left, typename Right > r (m3"Xu6O  
class assignment 3?E7\\/R  
  { ]fb@>1 jp  
Left l; Wl3S]4A  
Right r; ^S|qGu,G  
public : /US%s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &_3#W.w~Z  
template < typename T2 > Nd(3q]{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +VVn@=&?  
} ; ">T\]V$R  
-+F,L8  
同时,holder的operator=也需要改动: &/m^}x/_W  
k*_Gg  
template < typename T > 'n h^;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `NhG|g  
  { tHzgZo Bz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0$Tb5+H5  
} QP~["%}T  
bEF2- FO  
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。 Qw_uwQZ)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >!5RY8+  
@Yt394gA%\  
return l(rhs) = r; I{w(`[Nxw*  
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。 C6c*y\O\7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r?)1)?JnHe  
MO0t  
template < typename Tp > ((Av3{05H&  
class constant_t ta95]|z"j  
  { =9TwBr.CJ  
  const Tp t; DD/B\  
public : `Fcr`[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "(jD*\8x  
template < typename T > T=/c0#Q|q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const << =cZ.HP  
  { 9O &]!ga  
  return t; xjBY6Ylz  
} KsGW@Ho:  
} ; 9'(^ Coq  
j![1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~5Fx[q  
下面就可以修改holder的operator=了 %KF I~Qk  
'g <"@SS+  
template < typename T > <IIz-6*V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }bi hlyB&Q  
  { xw{K,; WeO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4Kt0}W  
} =zH)R0!eG  
F u5zj\0J  
同时也要修改assignment的operator() cQ$[Ba  
~;6^n  
template < typename T2 > WCY._H>|   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0vEQgx>  
现在代码看起来就很一致了。 qbQdx Kk  
.0,G4k/yv  
六. 问题2:链式操作 a{ke%W$*P  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &W3srJo  
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。 t[;-gi,,  
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。 5OPvy,e6  
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。 G5|nt#>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v~x`a0  
c)Ng9p  
template < typename T > 4-HBXG9#/  
struct result_1 j0"4X  
  { 3 }sy{Mx%9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fP 3eR>e  
} ; ]Ky`AG`2~  
B4HMs$>   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: TP| ogF?  
}@.@k6`n  
template < typename T > (mbm',%-(  
struct   ref Dy5&-yk  
  { Mi NEf  
typedef T & reference; IJ5'n  
} ; 8 # BR\  
template < typename T > D?dS/agA  
struct   ref < T &> Lo}T%0"G  
  { mb`h  
typedef T & reference; "*HEXru#B  
} ; ^:$ShbX"P  
PDH|=meXM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4h?@D_{k  
CXGMc)#>f  
template < typename T > A|PZ<WAY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %qqCpg4  
  { ts@w9|  
  return l(t) = r(t); /F^ Jn_  
} n4B uM R  
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| ;V  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 G,+3(C  
D'%M#S0   
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 'Sgz\ =K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;y7+Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J@i9)D_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "PS ) "t  
最后的布局是: 5{!"}  
                Add YHY*dk*|C  
              /   \ yzl}!& E  
            Divide   5 )b%zYD9p  
            /   \ QxbG-B^)=  
          _1     3 x8c>2w;6x^  
似乎一切都解决了?不。 PYNY1 |3  
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)<~0GcP  
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。 M%$ITE  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 2^=.f?_YR  
C2b<is=H:  
template < typename Right > a".iVf6y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const zRgGSxn  
Right & rt) const ZmkH55Cn  
  { FWp ?l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^Nds@MR{8'  
} c M<08-:v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4Wvefq"  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 oV9{{  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 M @G\b^"  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 7/KK}\NE  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 f`rI]v|@  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? cM,g, E}  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:  `2\:b^h  
7$Wbf4  
template < class Action > n'j}u  
class picker : public Action :)4c_51 `  
  { Z:<wB#G  
public : n``9H 91  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #RyTa /L  
  // all the operator overloaded )Pc>+} D  
} ; =j20A6gND  
{~#PM>f  
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。 hpbi!g  
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: 6wbH{}\ll  
4$mtc*tzT  
template < typename Right > LOG>x!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8 .K; 2  
  { Wwr  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A42!%>PB  
} ']sj W'~  
I(k(p\l%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $tc1 te  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 )lz)h*%#  
x|c_(  
template < typename T >   struct picker_maker Hj`\Fm*A  
  { cdGBo4  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  V_e  
} ; RU/SJ1wM"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > I#]pk!  
  { Chad}zU`  
typedef picker < T > result; C7AD1rl  
} ; {61Y;  
 8 }AWU  
下面总的结构就有了: =HV${+K=~  
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。 Brd9"M|d  
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。 PRB lf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =w:)AWZ  
至此链式操作完美实现。 o9C# 5%9  
+M#}(hK  
A@:U|)+4  
七. 问题3 Nq6; z)$  
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。 !&.-{ _$  
i6P$>8jBQ-  
template < typename T1, typename T2 > e^x%d[sU  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '.gi@Sr5  
  { pp{p4Z   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V[Sj+&e&  
} a2]ZYY`R7  
%] :ZAmN  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: _7qa~7?f  
RE D@|[Qh  
template < typename T1, typename T2 > H4T~Kv  
struct result_2 #, 1)@[  
  { _I3v"d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (u='&ka  
} ; /?b{*<TK  
o=Mm=;H  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? \P"Ol\@  
这个差事就留给了holder自己。 y!rJ}e  
    darbL_1  
5}! 36SO\  
template < int Order > xpu 2RE  
class holder; f<|*^+  
template <> 3zc;_U2  
class holder < 1 > %.'oY%  
  { u~JR]T  
public : a({N}ZDo  
template < typename T > Ro `Xs.X  
  struct result_1 =1VZcLNt  
  { ,&fZo9J9  
  typedef T & result; i\DU<lD5VN  
} ; >#gDk K  
template < typename T1, typename T2 > .N# KW  
  struct result_2 vg"*%K$a  
  { p=kt+H&;  
  typedef T1 & result; z[O*f#t  
} ; vCK+v r!  
template < typename T > KDV.ZSF7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a0PU&o1EF  
  { 6V@_?a-K  
  return (T & )r; @6aJh< c  
} <$a-.C5  
template < typename T1, typename T2 > Y}Dk>IG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?4aW^l6/  
  { %q9"2] cR  
  return (T1 & )r1; F0r2=f(?  
} X8R:9q_  
} ; 59"tHb6E  
>LH}A6dUC  
template <> c6h+8QS  
class holder < 2 > ;+#Nb/M  
  { 7`^Y*:(  
public : $"MVr5q6  
template < typename T > myqwU`s  
  struct result_1 p&)d]oV>  
  { kd]CV7(7  
  typedef T & result; EgbH{)u  
} ; FgrVXb_q  
template < typename T1, typename T2 > Je2&7uR0  
  struct result_2 !#*#jixo  
  { BpX`49  
  typedef T2 & result; fBz|-I:k +  
} ; @0C[o9  
template < typename T > CPeu="[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &@BAVc z  
  { Ai^0{kF6  
  return (T & )r; JL{fW>5y|  
} J~oxqw}  
template < typename T1, typename T2 > 2dHsM'ze  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x'OP0],#  
  { * {~`Lw)y  
  return (T2 & )r2; +9pock  
} q"DHMZB  
} ; dxH\H?NO  
x(4"!#  
V[WL S?-)  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %W=BdGr[8z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YU)%-V\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G]EI!-y  
0S'@(p[A  
return l(i, j) = r(i, j); ~Cg7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PX2b(fR8_O  
6U$e;cr6  
  return ( int & )i; /`nkz  
  return ( int & )j; ]s E)-8  
最后执行i = j; @3=q9ftm  
可见,参数被正确的选择了。 yJ ljCu)f  
SyT{k\[  
P>_9>k@;Q  
q@ ;1{  
y65lbl%Z n  
八. 中期总结 _O11SiP]  
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 ;9_(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 jAv3qMQA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 HvKdV`bz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  4~ L1~Gk  
. &`YlK  
>}2 ,2  
B9KBq $e  
o2hZ=+w>  
7'Hh^0<  
九. 简化 xO<%lq`  
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。 u2`j\ Vu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 x*=m'IM[  
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: ~gOZ\jm}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HY?#r]Ryt  
  +-*/&|^等 oOAkwc%)b  
2. 返回引用。 a\oz-`ESa  
  =,各种复合赋值等 |!7leL  
3. 返回固定类型。 =1(7T.t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ) j&khHD  
4. 原样返回。 `L[q`r7  
  operator, H+]h+K9\7  
5. 返回解引用的类型。 , /jHhKW  
  operator*(单目) 5JK'2J&  
6. 返回地址。 %g89eaEZ  
  operator&(单目) BS,EW  
7. 下表访问返回类型。 &5bIM>)v  
  operator[] @Bjp7v :w  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kdx06'4o  
  operator<<和operator>> DHuvHK0#  
quC$<Y  
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。 1@|%{c&+9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m']$)Iqw  
ZU `~@.`i  
template < typename Left > BYHyqpP9  
struct value_return GM1.pVb  
  { n9k  
template < typename T > Nh/i'q/  
  struct result_1 *qAG0EM|  
  { j!oX\Y-:&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /FpPf[  
} ; m\/)m]wR  
ZWzr8oY)  
template < typename T1, typename T2 > yV(9@lj3;  
  struct result_2 -"a(<JC^NI  
  { + ZiYl[_|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m .(\u?J  
} ; m_Z(osoE#W  
} ; h&v].l  
2_o\Wor#  
9) $[W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U:eX^LE7  
<SOG?Lh~  
下面我们来剥离functor中的operator() ,{msJyacmR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d)D!np=  
,`!lZ| U  
return l(t) op r(t) 02tN=}Cj)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -aE,KQ  
return op l(t) F9r/ M"5  
return op l(t1, t2) "rEfhzmyF  
return l(t) op jq8TfJ|   
return l(t1, t2) op 8fBhX,1  
return l(t)[r(t)] #f_'&m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h6<i,1gQ1  
^`aw5 +S  
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: f}4A ,%:1  
单目: return f(l(t), r(t)); =2DK?]K;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); '+j;g  
双目: return f(l(t)); llh +r?  
return f(l(t1, t2)); nhC8Tq[m  
下面就是f的实现,以operator/为例 f<nK;  
=3SJl1w1  
struct meta_divide HkhZB^_V  
  { PNo:vRtsq  
template < typename T1, typename T2 > Y}s6__  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,L~aa?Nb-  
  { 8y_(Iu|:  
  return t1 / t2; c9Cc%EK  
} ahCwA}  
} ; %21|-B  
Lc[TIX  
这个工作可以让宏来做: 02%~HBS  
 iycceZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ OT=1doDp  
template < typename T1, typename T2 > \ Xo[cpcV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q)M-f;O  
以后可以直接用 q@XJ,e1A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w'$>E4\   
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 (vzYgU,  
(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。。。) ~&F|g2:  
_y>drvg  
$FX$nY  
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 gGBRfq>  
~UQ<8`@a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #Yp&yi }  
class unary_op : public Rettype +opym!\  
  { hJSWh5]  
    Left l; YDYNAOThnb  
public : HrFbUK@@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $3&XM  
XkoPN]0n  
template < typename T > +t&)Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;V?(j 3b[  
      { 0.nkh6 ?  
      return FuncType::execute(l(t));  AW|SD  
    } "iX\U'`  
4MW oGV9  
    template < typename T1, typename T2 > fl9VokAT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _?'W30Dg  
      { )^4Ljb1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4oryTckS  
    } B^zg#x#8  
} ; 1{d;Ngx  
Z02EE-A  
v UO[V$rx  
同样还可以申明一个binary_op F:jtzy"  
P0OMu/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H_x} -  
class binary_op : public Rettype K]M@t=  
  { #8M^;4N >[  
    Left l; EL z5P}L6  
Right r; N `fFYO  
public : -JPkC(V7]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h4hp5M  
ed_+bCNy  
template < typename T > Q!=`|X|:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &OXx\}>MW  
      { V\r{6-%XiW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _:5t~29  
    } 8)pL0bg  
J9j @V4  
    template < typename T1, typename T2 > VnB HQ.C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;XjXv'  
      { B^GMncZO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~Jw84U{$  
    } 3K/ tB1  
} ; |F<iu2\  
gE=9K @  
wS&D-!8v  
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 KECW~e`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 di9OQ*6a7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^u"WWLZ  
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。 \b!E"I_^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gn~^Ajo  
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。。。 %VR{<{3f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,1~zMzw^  
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) VSV]6$~H  
下面是修改过的unary_op aE3eYl9u  
]$^HGmP  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ME]89 T &  
class unary_op mQ`2c:Rn&7  
  { =ePX^J*M'  
Left l; -m>3@"q  
  R-OO1~W=  
public : 8d Fqwpw8  
Y hmveV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S&]r6ss  
; 8eGf'  
template < typename T > gV h&c 4  
  struct result_1 xWK/uE(  
  { ^>Z7."uGY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; B3?rR-2mEE  
} ; {^uiu^RAc  
_29wQn@]  
template < typename T1, typename T2 > "XLtrAu{  
  struct result_2 Yl"CIgt  
  { "zQ<)Q]U  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S-~)|7d.  
} ; y^nT G  
o:3(J}  
template < typename T1, typename T2 > vx ' ];  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wqV"fZA\]  
  { GXQ%lQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2  @T~VRy  
} R2C~.d_TDu  
:& :P4Y1 E  
template < typename T > S+- $Ih`[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =h|cs{eT\2  
  { EEK!'[<,sE  
  return OpClass::execute(lt(t)); pYr+n9)^  
} zks7wt]A  
L Yd:S  
} ; Y`4 LMK[]  
J=: \b  
Q^3{L\6_  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug S&XlMu  
好啦,现在才真正完美了。 -vY5h%7kf  
现在在picker里面就可以这么添加了: t?PqfVSq  
ScD E)r  
template < typename Right > enQW;N1_M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p9u'nDi  
  { R4JfH  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &nI>`Q'  
} Qo^(r$BD  
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。 I_Gz~qk6  
mD&I6F[s  
%eIaH!x:  
74:~F)BP  
rKFnivGT  
十. bind $M!iQ"bb  
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。 w4}Q6_0v  
先来分析一下一段例子 $U9]v5  
q+*\'H>  
P 6La)U`VA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xfI0P0+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i4h`jFS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9%NobT  
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。 $ xHtI]T  
我们来写个简单的。 *x]*%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~x<?Pj  
对于函数对象类的版本: xL i3|^q  
X/vyb^:U  
template < typename Func > $\/^O94-l  
struct functor_trait JN`$Fq+  
  { HQ7g0:-^a>  
typedef typename Func::result_type result_type; K*b* ]hf{  
} ; l:JVt`A4?  
对于无参数函数的版本: k0ai#3iJ  
=H;'.!77Hx  
template < typename Ret > *) T"-}F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v@q&B|0  
  { -LUZ7,!/>o  
typedef Ret result_type; |3T2}ohrr  
} ; [+R_3'aK  
对于单参数函数的版本: >1Hv c7DP  
 8 zlvzp  
template < typename Ret, typename V1 > G7v<Q,s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > iDl#foXa`  
  { oPni4^g i  
typedef Ret result_type; B&B:P  
} ; DQP!e6Of  
对于双参数函数的版本: W SxoGly  
Do\j_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .Tq8Qdl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > MusUgBQy  
  { kV T |(Y  
typedef Ret result_type; Sa[lYMuB  
} ; (Sgsy^|N  
等等。。。 tD}-&"REP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6B7*|R>  
NQZ /E )f  
template < typename Func > Ert={"Q  
struct func_return !uIY,  
  { 9*K-d'm  
template < typename T > a@|H6:|  
  struct result_1  ,Zb  
  { A[7H-1-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -C~zvP; a  
} ; kp<Au)u  
2YY4 XHQS  
template < typename T1, typename T2 > qpCaW0]7  
  struct result_2 aQ\SV0PI  
  { h%W,O,K/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ji\LC%U-  
} ; rXMc0SPk  
} ; mTWd+mx  
)8#-IXxp  
S(xs;tZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'Rsr*gX#  
>bQOpGy}l  
template < typename Func, typename aPicker > X`WS&!C<  
class binder_1 Jj=N+,km  
  { Qb>("j~Z  
Func fn; c_+fA  
aPicker pk; 6fI2y4yEz  
public : L?j<KW  
7 L ,`7k|  
template < typename T > 7#G!es  
  struct result_1 Et(H6O 8  
  { j n SZ@u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; H' /V<%  
} ; /j$pV  
@sZ7Ka  
template < typename T1, typename T2 > $ ~%Y}Xt*  
  struct result_2 F {L#  
  { ocK4Nxs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]S@T|08b  
} ; -=8f*K[W  
@ %L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lemV&$WN|  
!> +Lre@  
template < typename T > >yn]h4M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VBDb K|  
  { uuF~+=.|  
  return fn(pk(t)); 85[ 7lO)[  
} ~Y*.cGA  
template < typename T1, typename T2 > Ank_;jo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c7@/<*E+  
  { kv2o.q  
  return fn(pk(t1, t2)); {fl[BX]kZ  
} LK*9`dzv=G  
} ; `fX\pOk~e  
g4Dck4^!4  
2W_[|.;'  
一目了然不是么? BCz4 s{F  
最后实现bind er1X Z  
JLoE)\Mi  
R[v<mo[s  
template < typename Func, typename aPicker > L&:A59)1k  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Vraz}JV  
  { nFGX2|d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4 Sk@ v  
} c1+z(NQ3  
*dBmb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P{`fav  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 l$c/!V[3  
V/"RCqY4  
十一. phoenix ;Wk3>\nT-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6 ]<yR> '  
+`Nu0y!rj  
for_each(v.begin(), v.end(), <[}zw!z  
( #<m2Xo?d]  
do_ h;r^9g  
[ G,Eh8 HboK  
  cout << _1 <<   " , " F^!O\8PFd  
] l?J[K  
.while_( -- _1), f B]2"(  
cout << var( " \n " ) OiZ-y7;k^  
) '@#(jY0_  
); V3VTbgF  
|r;>2b/ x  
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: e<`?$tZ3   
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor >Jn`RsuV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 lnjs{`^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "10\y{`v^  
V62lN<M  
UCj+V@{  
template < typename Cond, typename Actor > sIaehe'B  
class do_while >Sk%78={R  
  { d`$w3Hy  
Cond cd; b.[9Adi >  
Actor act; }.9a!/@Aj  
public : WpE "A  
template < typename T > Xf7]+  
  struct result_1 nC??exc  
  { eUCBQK  
  typedef int result_type; 7iM@BeIf  
} ;  Q$`uZ  
BSd.7W;cS=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _G<Wq`0w)  
G}NqVbZ9]  
template < typename T > >< S2o%u~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5pY|RV6:  
  { Ic!x y  
  do 2Y[n  
    { Y*#TfWv:  
  act(t); ls9Y?  
  } 8JR&s  
  while (cd(t)); :ntAU2)H  
  return   0 ; #FRm<9/j  
} B]gyj  
} ; \21Gg%W5AE  
LqJV  
NhF"%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). S-Vxlku]  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 =c&.I}^1L  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 FdEUZ[IT`{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 %Q]thv:  
下面就是产生这个functor的类: XA.1Y)  
DXO'MZon3  
\fI05GZ  
template < typename Actor > OQ<;w  
class do_while_actor ze5#6Vzd&  
  { wCv9VvF`  
Actor act; u:W/6QS  
public : 152s<lu1Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gy|o#&e]%  
Z]k@pR !  
template < typename Cond > !SGRK01  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x=x%F;  
} ; -*T0Cl.  
KZAF9   
ta x:9j|~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Lrr(7cH,  
最后,是那个do_ p g_H'0R  
^AOJ^@H^>  
B^R44j]3"  
class do_while_invoker (47la$CR  
  { jMS>B)'TO  
public : ('dbMH\O  
template < typename Actor > Tl]yl$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const THK^u+~LM  
  { w&VDe(:~  
  return do_while_actor < Actor > (act); TPKD'@:x  
} (./Iq#@S  
} do_; 0blbf@XA  
[fvjvN`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r5(efTgAd+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s+&0Z3+  
最后来说说怎么处理break和continue N$:-q'hX  
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。 JlRNJ#h>  
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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