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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f4 [Bj{F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 % >mB"Y,  
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, MYlPG1X=?  
&gr)U3w  
3d>3f3D8;  
e8Y;~OAj[  
  class filler OgOs9=cE{  
  { i?+>,r@\p  
public : eyIbjgpV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} tLD(%s_  
} ; t0"2Si  
b~u53   
Qp5YS  
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:  j1sgvh]D  
$Lc-}m9n  
ImG7E w  
:&'[#%h8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~stG2^"[  
%n!7'XF'[  
1UwpLd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =iFI@2  
/hC'-6:]^  
Z{ AF8r  
YM`I&!n  
二. 战前分析 HC$rC"f  
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。 :rdnb=n  
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 }R\;htmc;  
\Q~HL_fy|Y  
LPRvzlY=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]tnf< 5x  
  /* --------------------------------------------- */ h%[1V  
vector < int *> vp( 10 ); DQ{"6-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); d,:3;:CR  
/* --------------------------------------------- */ tm#[.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =*\(Y (0  
/* --------------------------------------------- */ tDQo1,(oY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z"PU`v  
  /* --------------------------------------------- */ Vgg' 5o&.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); SU$%nK)  
/* --------------------------------------------- */ : 6|nXL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j +u3VP  
O ,Sqh$6U  
7&>==|gt  
Tz<@k  
看了之后,我们可以思考一些问题: _]"uq/UWp  
1._1, _2是什么? :%2uZ/cG(  
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。 ?Dn 6  
2._1 = 1是在做什么? k "Qr  
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。 0/~20KD{s  
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。 a*3h|b<  
bH1MDBb2  
D:DtP6  
三. 动工 FC&841F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }u&,;]  
8oxYgj&~X  
<3WaFi u  
U3rpmml  
template < typename T > RGC DC*\  
class assignment L8.u7(-#  
  { zYZ^/7)  
T value; A` )A=L  
public : eZ`x[g%1  
assignment( const T & v) : value(v) {} $:!L38[7$  
template < typename T2 > 0WO-+eRB/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %&\DCAFk  
} ; X6 SqOb\(a  
Z-;I,\Y%  
(! "+\KY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j#D( </T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q?WgGE4>  
ELa:yIl0  
JM>4m)h#  
7a5G,C#QQ  
  class holder UkzLUok]U  
  { _2p D  
public : <HMmsw  
template < typename T > $QC^hC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /vrjg)fer  
  { J,,+JoD  
  return assignment < T > (t); D]B;5f  
} |*te69RX  
} ; 5 cz6\A&  
 97-=Vb  
_]q%Hve  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =CGB}qU l0  
em, j>qp  
  static holder _1; ]<<+#Rg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :(Uz`k7   
b+!I_g4P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <cNg_ZZ;8  
而不用手动写一个函数对象。 gVU&Yl~/^  
:!WKD@]  
-h1FrDBt  
~9h/{$  
四. 问题分析 ^h~oxZJw  
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。 _ H$^m#h  
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。 !^_G~`r$2J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  Zzea  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t#sw{RO  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?CHFy2%Y  
(8d"G9R(  
五. 问题1:一致性 J]mq|vE  
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?| |:G`f8q9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $]I" ,ef  
vm4q1!!(  
struct holder /Z m5fw9  
  { YdiXj |k+  
  // q+)csgN  
  template < typename T > UukHz}(E  
T &   operator ()( const T & r) const ~RIn7/A  
  { 1EcXvT=  
  return (T & )r; C$#X6Q!,  
} [>xGynU0  
} ; [X=J]e^D  
zbyJ5~  
这样的话assignment也必须相应改动: w/Ej>OS  
avwhGys#  
template < typename Left, typename Right > ;y%C\YB#  
class assignment +:m'a5Dm  
  { gW_^GrKpI  
Left l; 1 6G/'Hb  
Right r; 9<Kc9Z  
public : lL]8~3b  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }5{#f`Ca6  
template < typename T2 > XJ9bY\>)q1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3GU JlFj  
} ; &9,<_1~  
2 }HS`) /  
同时,holder的operator=也需要改动: s\#eD0|  
1h0cId8d  
template < typename T > F2k)hG*|{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +'fdAc:5',  
  { -4!i(^w[m/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); q[T='!Z\  
} B}A7Usm  
Bvy(vc=UDW  
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。 dab[x@#r>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ({l!'>?  
{<}kqn83sT  
return l(rhs) = r; Ow7}&\;^-  
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。 UB&)U\hn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (y;8izp9!  
;.wWw" )  
template < typename Tp > km+}./@  
class constant_t qGgqAF#B  
  { l: X]$2;  
  const Tp t; u%`4;|tI  
public : S/l?wwD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2(Ez H  
template < typename T > =|G l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @vcvte  
  { Tl ?]K  
  return t; 2~BId&]  
} 3cztMi  
} ; ?]bZ6|;2  
%}%vey  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d,0Yi u.p  
下面就可以修改holder的operator=了 Mb#-I GZ  
l<l6Ey(  
template < typename T > eE'2B."F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =5yI>A0  
  { lY_&P.B  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ZZXQCP6]  
} <O#/-r>2  
1]l m0bfs  
同时也要修改assignment的operator() QX$i ]y%S  
]/y&5X  
template < typename T2 > .sk$@Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DMY?'Nts!  
现在代码看起来就很一致了。 "jyh.@<  
Uhz<B #tj  
六. 问题2:链式操作 P{!r<N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c>*RQ4vE  
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。 @'yD(ZMAz  
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。 <r%QaQRbm  
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。 utz!ElzA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BEv>?T 0  
8yDu(.Q  
template < typename T > 1Lf:TQB  
struct result_1 C$1}c[  
  { k^IC"p Uc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4Fr\=TX  
} ; >/DyR+?>4  
nD$CY K  
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: JRC+>'}Xj  
}"'^.FG^_  
template < typename T > u K`T1*_  
struct   ref p6yC1\U!o  
  { 'RlPj 0Cg  
typedef T & reference; JKkR963 O  
} ; wM;9plYlw0  
template < typename T > ,ij"&XA  
struct   ref < T &> 45hjN6   
  { poqx O  
typedef T & reference; Jz!8Xg%a  
} ; n~#%>C7  
9W{=6D86e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }lk_Oe1  
EEaf/D/jt  
template < typename T > 2B# ]z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,4-)  e  
  { !6pOY*> j  
  return l(t) = r(t); GB(o)I#h  
} CE$c/d[N.  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 wPn#>\/L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 - T,;Fr'  
%s;#epP$  
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 XM$HHk}L;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q`qHzb~%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @eRR#S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l!plw,PYC  
最后的布局是: D-/K'|b  
                Add 6BihZ|H04  
              /   \ X;7gh>Q'4  
            Divide   5 &cSTem 0  
            /   \ z\,g %u41  
          _1     3 g3%Xh0007{  
似乎一切都解决了?不。 99@uU[&IJ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 n# %mL<  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 @N,EoSb :  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: IRemF@  
<|NP!eMsw8  
template < typename Right > 4ey m$UWw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;[]{O5TB  
Right & rt) const BpL,<r,  
  { t%e}'?#^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2<Tbd"x?  
} gv}Esps R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z 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。 8I)66  
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。 I_('Mr)  
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。 ; /fZh:V2  
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。 GNzk Vy:u  
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? Fg)Iw<7_2  
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: M1^?_;B  
92F (Sl  
template < class Action > $ZD1_sJ.  
class picker : public Action ca@0?q#  
  { 6.},y<E  
public : }&)X4=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} TC80nP   
  // all the operator overloaded A@BYd'}]  
} ; )oJn@82C|  
L'LZK  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 NKD<VMcqw  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: %nQii? 1`i  
c(. 2D  
template < typename Right > |*W`}i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const JzJS?ZF  
  { `H6-g=C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5-M E Oy(  
} b-8{bP]n  
t<M^/xe2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V,<3uQD9a  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 #1i&!et&/  
EELS-qA  
template < typename T >   struct picker_maker LfEeFF=#n  
  { 5w)tsGX\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e`%U}_[d  
} ; "d60IM#N?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hA.?19<Z  
  { GsG.9nd  
typedef picker < T > result; Z,%^BAJ  
} ; 9k mkF,  
96UL](l(`  
下面总的结构就有了: v1Tla]d  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 > 4>!zZ  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )mw#MTv<[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <H{%`  
至此链式操作完美实现。 DT`TA#O  
5qzFH,  
f 4CS  
七. 问题3 1'or[Os3=  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 {.=089`{  
#~l(t_m{  
template < typename T1, typename T2 > 8"L#5MO t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4}@J]_]Z  
  { w Q /IT}-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &~ of]A  
} O4w6\y3U  
q}[g/%  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: W($}G_j[B1  
4RCD<7  
template < typename T1, typename T2 > SJb+:L>  
struct result_2 eg Ml(~D  
  { 7\>P@s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )[&'\SOO  
} ; ocCq$%Ka  
#@s[!4)_I  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? lXH?*  
这个差事就留给了holder自己。 @X@?jj&  
    Y ;$wD9W  
{"T$j V:GB  
template < int Order > $VOSd<87  
class holder; HriY-=ji>a  
template <> :.wR*E  
class holder < 1 > *->2$uWP  
  { bBwQ1,c$  
public : iV#sMJN9  
template < typename T > `|maf=SnY5  
  struct result_1 {;uOc{~+  
  { 5}S~8  
  typedef T & result; nBw4YDR!  
} ; {~J'J$hn8  
template < typename T1, typename T2 > coa+@g,w7#  
  struct result_2 4D+S\S0bk  
  { d:C|laZHn  
  typedef T1 & result; 1t&LNIc|^  
} ; a"7zz]XO2  
template < typename T > ~6YTm6o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2d),*Cvf  
  { nn[OC=cDN  
  return (T & )r; ?=zF]J:G1w  
}  A [W3.$s  
template < typename T1, typename T2 > c>I(6$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %d-|C.  
  { L'(ei7Z  
  return (T1 & )r1; 7i- G5%w7  
} PkM]jbLe8  
} ; .g/PWEr\I  
Z:>)5Z{'  
template <> |^l17veA@  
class holder < 2 > n hT%_se4  
  { mhh^kwW  
public : P/%5J3_,  
template < typename T > yN-o?[o  
  struct result_1 X5[.X()M4  
  { 2F5*C  
  typedef T & result; %?<Y&t  
} ; D,R"P }G  
template < typename T1, typename T2 > >3aB{[[N  
  struct result_2 imb.CYS74  
  { okwkMd-yW  
  typedef T2 & result; i 'bviD  
} ; 'uy\vR&Pz  
template < typename T > ?2d! ^!9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7 ) Q>R  
  { :Vdo.uUa  
  return (T & )r; % YgGw:wZ  
} :pz`bFJk  
template < typename T1, typename T2 > N{b ;kiZq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M3m)uiz  
  { b}&2j3-n,  
  return (T2 & )r2; 8d|/^U.w~V  
} DIAHI V<  
} ; fHFy5j0H  
||p>O  
:8( "n1^  
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> >。 `^d[$IbDW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hCpX# rg?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \S5YS2,P  
W20qn>{z  
return l(i, j) = r(i, j); Qqm$Jl!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9:\#GOg  
\eH`{Z'.x5  
  return ( int & )i; vZ6_/ew8  
  return ( int & )j; 6h5DvSO  
最后执行i = j; &];:uYmMU  
可见,参数被正确的选择了。 )t?_3'W  
:"Gx  
{7F?30: ]  
6'Sq|@VOi  
 []L yu  
八. 中期总结 QmiS/`AAv  
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: XEX-NE"]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7Be\^%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I_.Jo `lK~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qI= j>x  
=|j~*6Hd  
ta  
b^s>yN  
tNbL)  
A_pcv7=@  
九. 简化  0?80V'  
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。 ;NoD4*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fkHCfcU  
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: ov xX.h O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V#Pz `D  
  +-*/&|^等 bnZ`Wc*5b  
2. 返回引用。 -|cB7 P  
  =,各种复合赋值等 !'5t(Zw5  
3. 返回固定类型。  26[.te9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h.t2;O,b  
4. 原样返回。 35}]U=  
  operator, ZHN}:W/p  
5. 返回解引用的类型。 -~+Y0\%E  
  operator*(单目) a +lTAe  
6. 返回地址。 @%[ dh@oY  
  operator&(单目) dN)@/R^E;  
7. 下表访问返回类型。 :c/](M  
  operator[] o0B3G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [j;#w,Wb  
  operator<<和operator>> 7dh--.i  
hsJS(qEh.'  
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。 ~IQ2;A  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vVfIe5+OP  
-. J@  
template < typename Left > 2;`F` }BA  
struct value_return o|njgmF;\  
  { @ C"w 1}  
template < typename T > N*{>8iFo4  
  struct result_1 R64/m9  
  { 7nl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;=i$0w9W  
} ; au?5^u\  
U/j+\Kc~  
template < typename T1, typename T2 > dk@j!-q^  
  struct result_2 .!2Ac  
  { oc0z1u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LVAnZ'h/|  
} ; iJ%`ym4Y  
} ; hcrx(oJ5  
w=}R'O;k  
PvkHlb^x%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4+2hj*I  
*#&s+h,^  
下面我们来剥离functor中的operator() wf&1,t3Bgn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <1XJa2  
nep-?7x  
return l(t) op r(t) }DzN-g<K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zKf.jpF^  
return op l(t) ;sZHE &+  
return op l(t1, t2) \+I+Lrj%  
return l(t) op g| M@/D l  
return l(t1, t2) op ^hIKDc!.m  
return l(t)[r(t)] 4SGF8y@WU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !1{kG%B=  
ZNjqH[  
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<K7m  
单目: return f(l(t), r(t)); 5;yVA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n%%u0a %  
双目: return f(l(t)); 4K<T_B/  
return f(l(t1, t2)); ?6>rQ6tBv  
下面就是f的实现,以operator/为例 `mo>~c7  
6u-aV  
struct meta_divide YThFskRoO  
  { @K}8zMmW#  
template < typename T1, typename T2 > h"849c;C.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?D]qw4J  
  { h8-'I= ~  
  return t1 / t2; i#1~<U  
} t^(#~hx  
} ; 1Yb9ILX[J  
BdYl sYp  
这个工作可以让宏来做: > qDHb'  
"YQ%j+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^{(i;IVG  
template < typename T1, typename T2 > \ 5^GFN*poig  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; VQ]MJjvb  
以后可以直接用 $ix*xm. 4m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DUOSL  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Z+J;nl  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ?&>H^}gDZ  
}y P98N5o  
/{7we$+,p  
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 ja|XFs~  
"RG #e +  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u9~RD  
class unary_op : public Rettype j6.'7f5M<H  
  { PdNxuy  
    Left l; $v*0 \O  
public : YTo^Q&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ; rJ  
2`]_c=  
template < typename T > AG==A&d>$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4t;m^Iv  
      { d;c<" +  
      return FuncType::execute(l(t)); kn1+lF@  
    } A_\ZY0Xt  
sJ(q.FRM'  
    template < typename T1, typename T2 > !&=%#i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D8I)3cXa'  
      { W2 ([vRT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ok+-#~VTn  
    } avI   
} ; @N0(%o&  
%M_5C4&6  
%hqhi@q#  
同样还可以申明一个binary_op Z" !+p{u  
/^>yDG T,0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N;BS;W5I  
class binary_op : public Rettype raPUx_$PH  
  { 9&t!U+  
    Left l; ;"@FLq(n  
Right r; bk#t+tuk  
public : >=Z@)PAe  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l .wf= /  
/Vy8%   
template < typename T > .O+qtk!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]CIZF,  
      { @`X-=GCl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $CY B&|d  
    } 8(Y=MW;g  
[@_zsz,`L  
    template < typename T1, typename T2 > 7:_\t!]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |NiW r1&i0  
      { G?OwhX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /rqaUC)A  
    } -}?ud3f<  
} ; tt7l%olw  
4gNF;  
Cq0S8Or0  
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 H@8g 9;+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UkY `&&ic  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &xwAE*}  
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。 =k(~PB^>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W2a9P_  
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。。。 1K;i/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zFtwAa=r  
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) X[cSmkp7  
下面是修改过的unary_op gl4|D  
Q3vWwP;t~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z Dk^^'  
class unary_op M!s@w%0?'  
  { \q8D7/q  
Left l; =lf&mD _/  
  L/.$0@$bv  
public : mmVx',k  
z <"7vR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Yz?1]<X  
Bkn- OG  
template < typename T > #6tb{ws3  
  struct result_1 oR=^NEJv  
  { Ass8c]H@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <Dr*^GX>?  
} ; ve #cz2Z  
9K8f ##3  
template < typename T1, typename T2 > I!)gXtJA"  
  struct result_2 hr<E%J1k%  
  { \kpk-[W*x{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'xdM>y#S  
} ; R; X8%'   
NAj1ORy4pX  
template < typename T1, typename T2 > s68EzFS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *6)u5  
  { %^l77 :O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m4@y58n=  
} d8b'Gjwtw  
R0y@#}JH  
template < typename T > 0 mWfR8h0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ] =jnt  
  { 3:rH1vG.m  
  return OpClass::execute(lt(t)); j/bebR}X  
} sBuVm<H  
g#V3u=I8~  
} ; d0b--v/  
2O|o%`?  
$ ;/Ny)"  
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 G6zFCgFJ^y  
好啦,现在才真正完美了。 gz[Ng> D+  
现在在picker里面就可以这么添加了: V 'Gi2gNaP  
E( M\U5o:  
template < typename Right > [H#I:d-+\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xa#:oKF3  
  { 5hE8b  {V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); yKO84cSl  
} DU7kZ  
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。 rbnu:+!  
>qn@E?Uf  
HnVUG4yZTD  
EjB<`yT  
n%Xw6qV:  
十. bind =VlO53Hy{  
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。 4];Qpln  
先来分析一下一段例子 x#e(&OjN7  
Nh41o0  
#3$U&|`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %2<chq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 IPcAE!h6zN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k 6~k  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 !&C8y  
我们来写个简单的。 oJ`ih&Q8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `"m"qUd  
对于函数对象类的版本: p]:~z|.Ba  
g~%=[1  
template < typename Func > O'm&S?>  
struct functor_trait @]d N   
  { +*g[hRw[  
typedef typename Func::result_type result_type; Y ,?  
} ; O#7fkL  
对于无参数函数的版本: C["^%0lj  
B|%=<1?  
template < typename Ret > amGQ!$] %#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d {moU\W  
  { C4Q ^WU+$j  
typedef Ret result_type; #JZf]rtp  
} ; C^r3r6  
对于单参数函数的版本: +U^dllL7  
ap\2={u^|  
template < typename Ret, typename V1 > g 4d 5G=y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x}1(okc  
  { ~SJOynSz,  
typedef Ret result_type; ls,gQ]B:P  
} ; ")HTUlcAe}  
对于双参数函数的版本: sEdWBT 8  
2Z,;#t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ekP=/;T#S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YjS|Ht->  
  { J mFzSR?}  
typedef Ret result_type; YFLWkdqAY  
} ; -MHu BgYJ-  
等等。。。 gSu+]N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .gT@_.ZD9  
8&ZUkDGkJ  
template < typename Func > R]/F{Xs  
struct func_return ^k^%w/fo  
  { xVKx#X9yk  
template < typename T > >Z|4/PF  
  struct result_1 G`mC=*M a;  
  { r7*[k[^[^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~srmlBi6  
} ; F f& VBm  
^gkyi/z  
template < typename T1, typename T2 > 8c__ U<  
  struct result_2 oLX6w  
  { &)fPz-s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X~G"TT$)  
} ; x`%;Q@G  
} ; H:9( XW  
DfV_08  
wGISb\rr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ffm19B=  
3=dGz^Zdv:  
template < typename Func, typename aPicker > gNs@Q !  
class binder_1 m^T$H_*;  
  { 6Om-[^  
Func fn; Ko''G5+  
aPicker pk; FPFt3XL  
public : 9z_Gf]J~  
i>,5b1x~  
template < typename T > RLulz|jC  
  struct result_1 A1%V<im@Z  
  { kf-ZE$S4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N4fuV?E`  
} ; EN J]  
\|j`jsq  
template < typename T1, typename T2 > c!Pi)  
  struct result_2 p$[*GXR4  
  { 6/@ cP/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1 ,D2][  
} ; "!Mu5Ga  
uaJ5'*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A7|"0*62  
5/P?@`/ eT  
template < typename T > [mWo&Ph[-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [(btpWxb^  
  { kmov(V  
  return fn(pk(t)); G0]q(.sOy  
} 8% 1hfj  
template < typename T1, typename T2 > ~01r c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KM0#M'dXy  
  { HNU[W8mg8  
  return fn(pk(t1, t2)); c}v:X Slh7  
} S8"X7\d{  
} ; b55|JWfC`  
6Mk@,\1  
w0*6GCP  
一目了然不是么? 8 (.<  
最后实现bind yuI5# VUS  
TF=S \ Q  
N.-Ryj&9  
template < typename Func, typename aPicker > } doj4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _|tg#i|Om  
  { 'R=o,=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `fc*/D  
} oTx#e[8f{  
g_n=vO('X  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;WGY)=-gv  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 eyAg\uuih  
P"i qP|  
十一. phoenix 2d3wQ)2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hgVwoZ{`]  
4El{2cfA  
for_each(v.begin(), v.end(), x!YfZ*  
( #4c uNX5m%  
do_ v"$; aJ  
[ -OkKLub  
  cout << _1 <<   " , " =G=.THRUk  
] /+IR^WG#C}  
.while_( -- _1), 5/*ZqrJw{"  
cout << var( " \n " ) l0@$]76cX;  
) #x%O0  
); "+XO[WGc  
5Cz:$-+  
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: ?tSY=DK\n  
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 A6UtpyS*'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 G&n_vwZ%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vMC;5r6*d  
1MV^~I8Dd  
+zw<iB)J  
template < typename Cond, typename Actor > *aT!|;  
class do_while , 1`eH[  
  { &<>A  
Cond cd; (ZI&'"H  
Actor act; H+: $ 7;  
public : twN(]w}Ps|  
template < typename T > -u9{R\S  
  struct result_1 {< wq}~  
  { ev@1+7(  
  typedef int result_type; rB7(&(n>^  
} ; `iY)3Rq  
RdY#B;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j5HOdy2  
dm 2_Fj  
template < typename T > Q,DumOq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t)v#y!Ci"  
  { {Rz`)qqE  
  do v~xG*e  
    { ims *|~{sr  
  act(t); /y-P) 3_  
  } X:!%"K%}  
  while (cd(t)); "xO`&a{  
  return   0 ; VtmUK$k}I  
} [ z&y]~  
} ; }0!\%7-Q  
8t7hN?,t  
9GGBJTk-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :g\qj? o  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 r%a$u%)oD  
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。 \m\.+q]  
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。 TfxKvol'  
下面就是产生这个functor的类: XH*^#c  
\e?T 9c6,  
AKWw36lm  
template < typename Actor > v>e4a/  
class do_while_actor Fd 91Y  
  { {:dE_tqo  
Actor act; cK?t]%S  
public : @z,'IW74V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k |Lm;g  
#" OKO6]  
template < typename Cond > q<UqGj7#   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; z/T ZOFaM  
} ; [Q*kom :  
jBQQ?cA  
*V\kS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `=>Bop)  
最后,是那个do_ D"Xm9 (  
+Q '|->#  
W=b5{ 6  
class do_while_invoker *83+!DV|  
  { R'3i { 1  
public : -cW5v  
template < typename Actor > M-Js"cB[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const < FJ#Hy+  
  { ~<eiWDf  
  return do_while_actor < Actor > (act); AD5tuY  
} }6KL   
} do_; hb_Ia]b  
#8RQ7|7b|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2D!'7ZD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 h%O`,iD2  
最后来说说怎么处理break和continue $`Ou*  
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。 (I+-wki"e  
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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