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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H^TU?vz} <  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5I`_S Oa!  
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, qpt},yn)C  
v.Vd js  
tZL|;K  
n^Vxi;F  
  class filler `uaD.m$EJ  
  { Jq$6$A,f  
public : Kq@m?h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Os]!B2j14  
} ; 2>_brz|7:|  
p;c_<>ws-Y  
],fwZd[t  
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: f:JYG]E&  
3; -@<9  
54%}JA][  
z|H>jit+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); IBsn>*ja<  
G@s rQum(  
=nG g k}Z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ",Mr+;;:[  
.r 4 *?>  
rZgu`5 <a  
bPTtA;u  
二. 战前分析 [[[C`H@  
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。 Qb {[xmc  
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 KH2]:&6:Q  
aVR!~hvFs  
&k'<xW?x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :}NheRi  
  /* --------------------------------------------- */ #w''WOk@ZG  
vector < int *> vp( 10 ); ;*$e8y2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O ,9^R  
/* --------------------------------------------- */ y%X! l(gQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FZ?:BX^  
/* --------------------------------------------- */ WrSc@j&Ycv  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #FGj)pu  
  /* --------------------------------------------- */ CrGDo9JdvT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zM%2h:*+{  
/* --------------------------------------------- */ aH$DEs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); o<Y[GW1pg  
Wv7hY"  
&8xwR   
'Tbdo >y  
看了之后,我们可以思考一些问题: vzH"O=  
1._1, _2是什么? W3>9GY90R  
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。 wn.6l `  
2._1 = 1是在做什么? w5PscEc  
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。 <o*b6 m%  
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。 !y'>sAf  
dG]B-(WTC  
V`W']  
三. 动工 , @6_sl  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8~h.i1L  
sMb+4{W&6  
60u}iiC@  
4)=\5wJDg1  
template < typename T > _laLTP*  
class assignment yxU??#v|g  
  { iSz?V$}?  
T value; EW*!_|  
public : vpXC5|9U  
assignment( const T & v) : value(v) {} z_R^n#A~r  
template < typename T2 > `bu3S }m7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p/5!a~1'xN  
} ; z84W{! P  
e7?W VV,  
U-? ^B*<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 OFPd6,(E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W4] 0qp`\  
!O%f)v?  
4P&2Z0  
7dACbqba  
  class holder `Lf'/q   
  { FK|O^- >B  
public : @;Ttdwg#J  
template < typename T > E9HMhUe  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \N>-+r  
  { /0h *(nL  
  return assignment < T > (t); K2x[ApS#  
} RpHlq  
} ; C_.9qo]DT7  
Y ::0v@&(  
*sho/[~_  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: R?2sbK4Cz  
@fL ^I&++  
  static holder _1; qS!r<'F3dP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W? iA P  
yzA05npTl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OG,P"sv  
而不用手动写一个函数对象。 !d* [QD8  
S:\i M:  
JE?p'77C  
[uq>b|`R G  
四. 问题分析 0&.CAHb}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 WeI+|V$  
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。 yqK4 "F&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T5BZD +Ta  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E_HB[ 9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~xH&"1  
5sD,gZ7  
五. 问题1:一致性 TBhM^\z  
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?| ) "#'   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 TQ Vk;&A  
bQll;U^A  
struct holder T:|/ux3  
  { W+XWS,(  
  // r );R/)&  
  template < typename T > j)1yv.  
T &   operator ()( const T & r) const +)Te)^&v%  
  { &4'< {  
  return (T & )r; <G"cgN#]  
} E$d3+``  
} ; 4 p_C+4  
3JoY-  
这样的话assignment也必须相应改动: :fRXLe1=  
_Fb}zPU!  
template < typename Left, typename Right > gjF5~ `  
class assignment yu?5t?vf  
  { TFVQfj$r  
Left l; ffCDO\i({  
Right r; C2LPLquD+  
public : T}~TW26v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ku;fZN[g  
template < typename T2 > ?M2(8 0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } r^9l/H~ $  
} ; <sdgL+&1h  
)!y>2$20 r  
同时,holder的operator=也需要改动: [^>XR BSm  
>hKsj{=R7  
template < typename T > z,HhSW?&^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const SNEhP5!  
  { UuG%5 ZC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6|97;@94  
} :WhJDx`j  
vwR_2u  
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。 5 s7BUT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @xG&K{j  
ycGY5t@K@  
return l(rhs) = r; nx9PNl@?V  
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。 EZtU6kW"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :\](m64z;  
`CK~x =  
template < typename Tp > %lKw+D  
class constant_t 'oT}jI  
  { "L8V!M_e  
  const Tp t; EPa3Yb?BGb  
public : sy?>e*-{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} B1M/5cr.  
template < typename T > 3k<#;(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *<7l!#  
  { BGN9, ii  
  return t; 0t+])>  
} P8<hvMF  
} ; &~'S)Nun  
0Q`&inwh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )(lJT&e  
下面就可以修改holder的operator=了 cW; H!:&  
IytDvz*|  
template < typename T > ?,>5[Ha^?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const M1EOnq4-  
  { *!w25t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \ADLMj`F|  
} &atyDFJ'  
0yaMe@&,  
同时也要修改assignment的operator() eIJ[0c b}  
I>aGp|4  
template < typename T2 > JCD?qeTg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t3a#%'Dv  
现在代码看起来就很一致了。 {yS;NU`2  
_4v"")Xe  
六. 问题2:链式操作 o0l7 4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cJ2PI  
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。 l sr?b  
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。 z&F5mp@  
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。 *{|$FQnR>(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8SZK:VE@  
m]P/if7  
template < typename T > 1x{kl01m%  
struct result_1 \7 Gz\=\LR  
  { CdL.?^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /?P!.!W&  
} ; ;{gT=,KQ`  
, D"]y~~I5  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 0sh~I  
"mA1H]r3  
template < typename T > )~dOmfw%|  
struct   ref P#;Th8k{K2  
  { =) }nLS3t  
typedef T & reference; TF2KZL#A|  
} ; F&az":  
template < typename T > Y{+3}drJE  
struct   ref < T &> *HeVACxo  
  { RB;BQoGX  
typedef T & reference; O|e}   
} ; =$&&[&  
`tVy_/3(9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5\'AD^{  
(NaK3_  
template < typename T > f3#X0.':  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const eGvOA\y:  
  { BIj   
  return l(t) = r(t); $r15gfne>  
} :)4*^a/lC  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 U\bC0q   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^DN:.qQ  
1X[^^p~^  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 FJDE48Vi  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: A#6zI NK#B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 f"KrPx!^b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2_Lu 0Yrg  
最后的布局是: eV_ ",W  
                Add .\`M oH  
              /   \ ZW))Mx#K=T  
            Divide   5 G$)q% b;Lz  
            /   \ \ $TM=Ykj  
          _1     3 9F3aT'3#!  
似乎一切都解决了?不。 <DMm [V{  
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。 klmbbLce  
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。 sfVzVS[  
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: Zp/P/97p  
|s#,^SJ0  
template < typename Right > hAgrs[OFj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ozqh Jb  
Right & rt) const B|syb!g  
  { oVl:g:K40  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); An]Vx<PD  
} A _7I0^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6ZjUC1  
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。 B8wGWZ@  
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。 :S`12*_g"  
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。 )"Ujx`]4r  
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。 >xRUw5jN  
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? 9AWP` ~l`  
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: C\[:{d  
.Z`xNp  
template < class Action > E?&YcVA  
class picker : public Action f. h3:_r  
  { s_Z5M2o  
public : nr>Yj?la  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $5#DU__F/  
  // all the operator overloaded h5vetci/  
} ; ,\T`gh  
,-n_( U  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 h1Y^+A_  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: aYtW!+#  
D=f$-rn  
template < typename Right > 6 {`J I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e6y!,My<  
  { B$q5/L$}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `/G9*tIR8g  
} tH vP0RxM  
}_}LaEYAo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A)#Fyde  
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。 {p$X*2ReB  
on7? V<  
template < typename T >   struct picker_maker  l:a#B  
  { vgn,ZcX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -23sm~`  
} ; +wEsfYW  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kK&AK2  
  { a!j{A?7Kw.  
typedef picker < T > result; h5n@SE>G  
} ; ^[uA^  
D:/^TEib  
下面总的结构就有了: F /IXqj  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 {+F/lN@  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4%0eX]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *?VbN}g2  
至此链式操作完美实现。 540-lMe  
67wY_\m9I  
4RGEg;]S  
七. 问题3 {m.l{<H  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 5GQLd  
c_elShK8#  
template < typename T1, typename T2 > FQT~pfY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !xP8# |1  
  { TftHwe):V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HOw -]JSP2  
} bSsh^Z  
Mzsfo;kk+  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ^[]}R:  
x 8Retuv  
template < typename T1, typename T2 > VS9`{  
struct result_2 g) p,5BADm  
  { )xs,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~n\ea:.  
} ; y=`(`|YW}`  
pZn%g]nRD  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ,_-*/- 7;8  
这个差事就留给了holder自己。 ?B4X&xf.D  
    3Az7urIY  
/"*eMe!=  
template < int Order > @g~hYc  
class holder; v8"plx=3  
template <> HAmAmEc,  
class holder < 1 > @ D.MpM}~  
  { i)q8p  
public : 1x|3|snz)  
template < typename T > ZhC ,nbM  
  struct result_1 +A$>F@u  
  { /*M3Ns1@2  
  typedef T & result; >V\^oh)t]t  
} ; fFWi 3.  
template < typename T1, typename T2 > #.$y   
  struct result_2 $ ]#WC\Hv  
  { a7453s  
  typedef T1 & result; Pz\K3-  
} ; ) Z3KO  
template < typename T > nPvys~D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -& (iU#W  
  { Ua \f]y  
  return (T & )r; zp8x/,gwF  
} CsZm8oL$  
template < typename T1, typename T2 > KMi$0+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1DGl[k/zv  
  { (p] S  
  return (T1 & )r1; Rtlc&Q.b  
} w#,C{6  
} ; ~dK)U*Q  
jM90 gPX>,  
template <> lH^[b[  
class holder < 2 > (CS"s+y1  
  { _K>cB<+d  
public : !dYkvoQNn  
template < typename T > Zg%U4m:  
  struct result_1 q/OraPAB  
  {  7/7A  
  typedef T & result; Xkv>@7ec  
} ; * n!0  
template < typename T1, typename T2 > v&xKi>A il  
  struct result_2 /b.$jnqL  
  { o2DtCU-A  
  typedef T2 & result; ]Ap`   
} ; 7CXW#H  
template < typename T > eB> s=}|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Vwk#qgnX  
  { %WTEv?I{Ga  
  return (T & )r; uj>WgU  
} 66x?A0P  
template < typename T1, typename T2 > {xB!EQ"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dx{bB%?Y\=  
  { 1 A !bE  
  return (T2 & )r2; {e9@-  
} ED( Sg  
} ; +GN(Ug'R  
8/cX]J  
;[YG@-"XZ  
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> >。 3(N$nsi  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L8#5*8W6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 001FmiV  
tT?cBg{  
return l(i, j) = r(i, j); 9<]a!:!^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w3D]~&]  
IdRdW{o  
  return ( int & )i; I/COqU7~  
  return ( int & )j; g.#+z'l  
最后执行i = j; ?&h3P8  
可见,参数被正确的选择了。 )3z]f2  
Yi rC*  
WY)^1Gb$ux  
JAn1{<Ky  
D)&o8D`  
八. 中期总结 a:$hK%^ \  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: VRr_s:CWK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wNzALfS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \as^z!<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor FLE2]cL-  
?~_[/  
b+rn:R  
c|,6(4j>$  
P0S ;aE  
Rv ?G o2  
九. 简化 OZ2gIK  
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。 tHez S~t_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 feOX]g#  
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: .&Q'aOg  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +hW^wqk/.  
  +-*/&|^等 z4UJo!{S  
2. 返回引用。 uPvE;E_  
  =,各种复合赋值等 d$O)k+j  
3. 返回固定类型。 D,)^l@UP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) RO9oO7S  
4. 原样返回。 mHCp^g4Q  
  operator, +@PZ3 [s  
5. 返回解引用的类型。 tdC kvVE  
  operator*(单目) 6oj4Rg+(  
6. 返回地址。 iD%qy/I/  
  operator&(单目) A#Xj]^-*  
7. 下表访问返回类型。 4)c+t"h  
  operator[] rGTWcJ   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 13ipaz  
  operator<<和operator>> <9@&oN+T  
`Uz s+k-]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 3%XG@OgP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uyL72($  
 ;e&!  
template < typename Left > d4ic9u*D  
struct value_return -&trk  
  { mYX56,b}5  
template < typename T > XDHLEG-u(  
  struct result_1 m +Y@UgB  
  { /r-8T>m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Qqp)@uM^  
} ; DeA@0HOxh  
wOjv[@d  
template < typename T1, typename T2 > 9#u}^t  
  struct result_2 F b1EMVu  
  { ?LM:RADCm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !0b%Jh  
} ; 6%>/og\%  
} ; 'w}p[(  
<R>Q4&we(  
V R"8Di&)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =Qyqfy*@D?  
.Nc_n5D6  
下面我们来剥离functor中的operator() vsH3{:&;"P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +hpSxdAz4  
?k"0w)8  
return l(t) op r(t) [ qiOd!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (JWv *p  
return op l(t) fO #?k<p  
return op l(t1, t2) Hv3W{|  
return l(t) op ):S!Nl  
return l(t1, t2) op rxs8De  
return l(t)[r(t)] zFOL(s.h|0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L/)B}8m\  
:xM}gPj"  
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: t|.Ft<c#  
单目: return f(l(t), r(t)); p/N62G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0F1u W>D1  
双目: return f(l(t)); Y5n>r@ )m  
return f(l(t1, t2)); dKb ^x^  
下面就是f的实现,以operator/为例 ol}}c6  
<DhuY/o  
struct meta_divide NT{ 'BJ  
  { 8F/zrPG  
template < typename T1, typename T2 > n<ecVFft  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;A0ZcgF  
  { v!AfIcEV  
  return t1 / t2; 8L[\(~Zf  
} !ZY1AhGZ  
} ; $g\p)- aU  
? 3oUkGfn  
这个工作可以让宏来做: ;rl61d}NH#  
% -.V6}V  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  ~;uU{TT  
template < typename T1, typename T2 > \ %&eBkN!T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hiaTJE|J?  
以后可以直接用 ~>}7+p ?;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >*}m .'u  
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 1$"wN z  
(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。。。) mPi{:  
oXqx]@7  
jLBwPI_g  
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 =}W)%Hldr.  
,E4qxZC(X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Uq2Qh@B  
class unary_op : public Rettype }5"19 Go?  
  { @'S !G"\  
    Left l; [a\:K2*'  
public : ZrnZ7,!@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &}VGC=F;d  
@"-<m|lM  
template < typename T > M~;mamTP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ox] LlRK  
      { QN47+)cVt"  
      return FuncType::execute(l(t)); M[  {O%!  
    } P5Lb)9_Jw  
OfG/7pw5%B  
    template < typename T1, typename T2 > P[ WkW#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @|SeabN^-  
      { 3&+dyhL'w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Bz/Vzc(  
    } }yEV&& @  
} ; t1adS:)s  
i=aR ~  
#y83tNev  
同样还可以申明一个binary_op }_]AQN$'G  
8|i'~BFHs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TwPQ8}pj?  
class binary_op : public Rettype RW04>oxVn  
  { K _sHZ  
    Left l; %gE*x #  
Right r; kK_9I (7c  
public : 9o+e3TXp#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JmF:8Q3H  
P2g}G4qf  
template < typename T > ,b9!\OWDF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e'T|5I0K  
      { IiM=Z=2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l?O%yf`s  
    } vVf%wei^#  
FJ] ?45  
    template < typename T1, typename T2 > B3Daw/G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >~*}9y0$  
      { UO4z~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); P0}{xq'k9v  
    } F-wAQ:  
} ; k3qQU)  
b(GV4%  
dEtjcId  
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 2"G9?)d9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c[ZrQJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  ?^Aj\z>  
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@CjnAZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D;P=\i>9-  
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。。。 |p/ *OFC6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^0v3NG6  
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)  skl3/!  
下面是修改过的unary_op )>1}I_1j)  
82@^vX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > lC#wh2B6  
class unary_op F{jxs/~  
  { >h8m)Q  
Left l; Nqj@p<y/q  
  #If}P$!  
public : 1> v(&;K  
BTzBT%mP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Jc7}z:UB  
`R: W5_n  
template < typename T > )MK $E,W  
  struct result_1 5|*`} ;/y  
  { ,0,FzxX0!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =WW5H\?  
} ; 9QLG:(~;  
+Tu?PuT7k  
template < typename T1, typename T2 > r>FwJm!  
  struct result_2 `MuX/ [q  
  { K&`1{,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QCb%d'_w+  
} ; kR-N9|>i  
2~2  
template < typename T1, typename T2 > +]I;C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X2dTV}~i  
  { 0Hff/~J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?Sn$AS I  
} 9.zy`}  
v[ F_r  
template < typename T > '|WMt g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3 5|5|m a  
  { 7J$ ^R6rh  
  return OpClass::execute(lt(t)); H3 `%#wQ0j  
} '_(oa<g  
|%zhwDQ.  
} ; '!IX;OSjH  
xZ4\.K\f]  
1mA)=hu  
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 )?Jj#HtW  
好啦,现在才真正完美了。 x3WY26e  
现在在picker里面就可以这么添加了: g;*~ xo  
3XA^{&}  
template < typename Right >  k&rl%P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const d< j+a1&  
  { _c$l@8KS^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {wA(%e3_  
} X\sOeb:]  
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。 wIeF(}VM  
n-P<y  
 -]n\|U<  
]L)l5@5^  
V7DMn@Ckw  
十. bind f"9aL= 3  
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。 @@uKOFA?  
先来分析一下一段例子 EC;R^)  
"}*5'e.*  
Mj!\EUn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^jh c(ZW"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 WT,I~'r=S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w*XM*yJHU  
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。 AVD hgJv  
我们来写个简单的。 13F]7l-#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: E<+ G5j  
对于函数对象类的版本: BH {z]a  
+Xw%X3o)  
template < typename Func > d,)F #;^5  
struct functor_trait RY~)MS _C  
  { OVh/t# On  
typedef typename Func::result_type result_type; 8DI|+`OgW  
} ; ' R@<4Ib|  
对于无参数函数的版本: =}"hC`3e  
V[bc-m  
template < typename Ret > 2b"5/$|6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7Rh:+bT  
  { 0$_imjZ  
typedef Ret result_type; 7lj-Z~1  
} ; SmLYxH3F  
对于单参数函数的版本: /&|pXBY$;  
t/D Q<B_  
template < typename Ret, typename V1 > ]`kvq0Gyb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j bGH3 L  
  { #&:nkzd  
typedef Ret result_type; QO>*3,(H,q  
} ; #<e7 Y0  
对于双参数函数的版本: KN`z68c4L  
@/u`7FO$&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ).S<{zm7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .#eXNyCe  
  { 0X-2).n u  
typedef Ret result_type; MGz> ,c^wW  
} ; Ww@;9US 3  
等等。。。 ? 7EVmF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Xda<TX@-  
(R}X( u  
template < typename Func > / IS WC   
struct func_return *;d)'7<  
  { MdjLAD)f+C  
template < typename T > DmrfD28j~F  
  struct result_1 2sngi@\  
  { F>OYZOC]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3I]5DW %-  
} ; d=[ .   
9E5B.qlw$l  
template < typename T1, typename T2 > ~c4Y*]J  
  struct result_2 {PZe!EQ  
  { \2YhI0skW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @:}z\qBM  
} ; d<]/,BY'  
} ; p~t$ll0s  
a.P^+h  
4_$f "6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~34$D],D  
B6BOy~B0  
template < typename Func, typename aPicker > "xWC49   
class binder_1 =Oy,SX  
  { _#;UXAi  
Func fn; 3+:F2sjt  
aPicker pk; o'Rr2,lVi  
public : |azdFf6A:[  
NgI n\) =0  
template < typename T > y6#AL<W@=  
  struct result_1 u9c^:Op  
  { u7>{#]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J_-K"T|f  
} ; QYB66g:  
o57r ,`N  
template < typename T1, typename T2 > @O]v.<8  
  struct result_2 a+!r5689  
  { k[ZkVwx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J ?y0R X  
} ; 7ufTmz#j<  
deEc;IAo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?DE{4Ti/[  
9&zQ 5L>  
template < typename T > L">m2/ HG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @, AB 2D  
  { jS5K:yx<  
  return fn(pk(t)); ,mKUCG  
} tf1Y5P$  
template < typename T1, typename T2 > ?,C'\8'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ''k}3o.K[  
  { 23opaX5V=  
  return fn(pk(t1, t2)); t+jdV  
} Ct:c%D(L  
} ; o=F!&]+  
q!q=axfMD  
`8TL*.9  
一目了然不是么? c:s[vghH^#  
最后实现bind RER93:(  
Z'm( M[2K  
FY]Et= p  
template < typename Func, typename aPicker > G {a;s-OA3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ): r'IR  
  { RhE|0N=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); tMo=q7ig  
} .e}`n)z  
s&DAO r!i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `[x'EJp#  
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。 fvG4K(  
'o7V6KG  
十一. phoenix -NDB.~E^DJ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ac/LNqIs  
+Lo,*  
for_each(v.begin(), v.end(), _$oE'lat  
( VY0-18 o  
do_ |8{ \j*3  
[ gpCWXz')i  
  cout << _1 <<   " , " R]o2_r7N"}  
] c{jTCkzq  
.while_( -- _1), =CaSd|   
cout << var( " \n " ) &*~_ "WyU  
) \JNWL yw  
); mH'om SCz  
xI~c~KC  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: `>0(N.'T  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor gNh4c{Al9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  x![ut  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Nxm '* -A  
~sCdvBA  
@~IZ%lEQsD  
template < typename Cond, typename Actor > Pa ^_ s  
class do_while a3:1`c/~\  
  { yeV|j\TJI.  
Cond cd; lK#uya g  
Actor act; %O>_$ 4q  
public : N$cAX^~  
template < typename T > u/5)Yx+5_  
  struct result_1 nB%[\LtZ?  
  { yuF\YOA9  
  typedef int result_type; ,go$ 6  
} ; No]#RvEd3  
RNX>I,2sh  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~Ecx>f4nX  
 ;.~D!  
template < typename T > T?D]]x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L#/<y{  
  { ^i17MvT'  
  do \~""<*Hz  
    { tU>4?`)E  
  act(t); ,^qHl+'  
  } /qXP\ a  
  while (cd(t));  .+-7 'ux  
  return   0 ; /ASpAl[J  
} ,f[Oy:fr  
} ; `W4Is~VVv  
Bv}nG|  
:Y&h'FGZm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2Vg+Aly4D  
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。 "^Vfo$q  
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。 e]smnf  
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。 v79\(BX  
下面就是产生这个functor的类: ^L's45&_  
mB*;>   
%eE 6\f%g  
template < typename Actor > 2B]mD-~  
class do_while_actor AXpyia7nU  
  { us^J! s7  
Actor act; =OooTZb:x-  
public : R,W w/D  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E)( Rhvij  
Iyt.`z  
template < typename Cond > x]|-2t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; );V.le}%(  
} ; CNyV6jb  
;d||u  
W/<C$T4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f.Ms3))  
最后,是那个do_ /??nO Vvt  
i  M!=/  
'E#Bz"T  
class do_while_invoker Z~ DR,:  
  { "A&HNkRz  
public : SR { KL#NC  
template < typename Actor > t x#(K#/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x=VLRh%Gvl  
  { T3^(I~03  
  return do_while_actor < Actor > (act); R(DlJ  
} 0uf)6(f  
} do_; _9"%;:t  
^es/xt  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 33b 3v\N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 # ,27,#  
最后来说说怎么处理break和continue 5KwT(R o  
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。 W= $, \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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