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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7O{\^Jz1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }8FP5Z'Cf%  
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, +&t{IP(?  
?ph"|LyL  
MKH7d/x  
56v<!L5%  
  class filler HL)1{[|`  
  { EU\1EBT^  
public : *$s)p>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} sn *s7v:  
} ; :l 7\7IT  
`  ^6}Dn  
Fq{nc]L6  
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: g\^(>Ouc  
xE9s=}  
w|M?t{  
S=my;M-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z1L.  
0J_x*k6  
VVf~ULZ-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ngNg1zV/q  
\/,SH?>4x  
-Rf|p(SJ,E  
adxJA}K}  
二. 战前分析 5]F9o9]T  
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。 ?hwQY}   
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 # AY+[+  
kTnvD|3_!P  
wF&\@H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !.F\v .  
  /* --------------------------------------------- */ Pq`4Y K  
vector < int *> vp( 10 ); 4o|~KX8Qz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $4L=Dg  
/* --------------------------------------------- */ Q;Oc# u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jQ[Z*^"}  
/* --------------------------------------------- */ 7kb`o y;(^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ZHB'^#b  
  /* --------------------------------------------- */ * T~sR'K+|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'N}Wo}1r  
/* --------------------------------------------- */ ~PV>3c3l=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }%:?s6Ler  
!Q?4sAB  
:<jf}[w!  
J6Kf z~%  
看了之后,我们可以思考一些问题: A#p@`|H#B  
1._1, _2是什么? P]y5E9 k  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 V*/))n?  
2._1 = 1是在做什么? k%LE"Q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 E dU3k'z$  
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。 mg 3jm  
~ PPGU1  
'}}DPoV  
三. 动工 A,iXiDb3pK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w}E?FEe.  
1]kk  
w%$n)7<*  
0lBl5k e  
template < typename T > sG}9l1  
class assignment )zt5`"/o  
  { aNwDMd^+  
T value; +6>Pp[%  
public : 1E-$f  
assignment( const T & v) : value(v) {} |W::\yu6  
template < typename T2 > 2L\h+)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Oc8+an1m  
} ; ?W|POk}  
pu^1s#g8w  
-ss2X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Wd%j;glG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4@VX%5uy  
kz??""G7/  
n%O`K{86  
^X?[zc GE  
  class holder L Y M`  
  { qa Q  
public : n|F`6.G  
template < typename T > Z@*Z@]FC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "q%)we  
  { Eod2vr =Q  
  return assignment < T > (t); oL~Yrb%R  
} 6s uc0  
} ; jG/kT5S  
g>Z1ZK0;M  
<6`,)(dj  
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: ?@u &3/&  
<.AIV p  
  static holder _1; Zdak))7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 WH/a#F  
Ylf6-FbF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hVID~L$  
而不用手动写一个函数对象。 %:/;R_  
!l&lb]V cz  
0r@rXwz  
G cbal:q  
四. 问题分析 Zaj<*?\  
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。 G'bp  
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。 Ky=&C8b<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i0 R=P[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ' ZB%McS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f]hW>-B(q  
(Hs frc  
五. 问题1:一致性  Ne4A  
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?| ^.4<#Qs  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :')<|(Zy  
D?E5p.!A  
struct holder Wl,yznT  
  { S }|ea2  
  // a( qw  
  template < typename T > 3)7'dM  
T &   operator ()( const T & r) const 1n,JynJ  
  { 6-^+btl)#  
  return (T & )r; Oll\T GXP!  
} VOiphw`  
} ; Zw3|HV(so  
;xRyONt  
这样的话assignment也必须相应改动: cEN^H  
Z]6D0b  
template < typename Left, typename Right > oDRNM^gz  
class assignment }`eeItI+  
  { 1|`9Hp6  
Left l; =*'` \}];"  
Right r; M\GS&K$lq  
public : $pD^O!I)?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FYi<+]HZ  
template < typename T2 > q80?C.,`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;CC[>  
} ; 8?(4E 'vf  
Zs4N0N{  
同时,holder的operator=也需要改动: =l\D7s  
fL@[B{XMM  
template < typename T > 4ASc`w*0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t EN%mK  
  { 2{%BQq>C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )h/fr|  
} yb]a p  
O[m+5+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 +Y \#'KrA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e]5QqM7  
e5AiIVlv  
return l(rhs) = r; I7}[%(~Sf/  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 r9QNE>UG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 's9)\LS>p  
sPhh#VCw{  
template < typename Tp > xOt|j4  
class constant_t Rk'pymap  
  { w,P2_xk`  
  const Tp t; :8rqTBa`  
public : /!LfEO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >Qi2;t~G  
template < typename T > N_T;&wibO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z$@Juv&>5^  
  { @hCGV'4  
  return t; M^bujGD  
} +XQS -=  
} ; J"z8olV  
3}sd%vCK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 APF-*/K?  
下面就可以修改holder的operator=了 1p tPey  
7y60-6r  
template < typename T > y)=Xo7j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D,R/abYZH  
  { .|rpj&>g  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #]Cr zLe  
} ^v`|0z\  
o|UZdGu  
同时也要修改assignment的operator() Bkcs4 x  
8 /\rmf\  
template < typename T2 > 3cs'Oz<w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *l5/q\D  
现在代码看起来就很一致了。 rSa 3u*xB  
\ET7  
六. 问题2:链式操作 OW6i2>Or  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bclA+!1  
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。 z7GLpTa  
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。 oEfKL`]B  
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。 6.k2,C4dT<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct x&7!m  
 ]@<O!fS  
template < typename T > Bq\%]2;eo{  
struct result_1 ? 1_*ct=g9  
  { khyV uWN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y0z}[hZ  
} ; jPFA\$To  
U/TF,JUI  
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: yJ?4B?p(  
h>fY'r)DAx  
template < typename T > T]0qd^\4w  
struct   ref +.zriiF]i  
  { <Nkj)`%5iK  
typedef T & reference; [5,#p$R  
} ; 7q(RQQp  
template < typename T > >y2gfD  
struct   ref < T &> g<tr |n  
  { Y>IEB,w  
typedef T & reference; jy6% CSWQ  
} ; \# #~Tq  
eM{+R^8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @C?RbTHy  
?a(ApD\  
template < typename T > 4D0"Y #&G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9CxU: ;3  
  { Z~v.!j0  
  return l(t) = r(t); ;Q\Duj  
} $2\ OBc=  
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。 O,hT< s "  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 VBy=X\w]  
V:yia^1  
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 \]GBd~i<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j]YS(Y@AY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C?X^h{T p  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lNqYpyvy*  
最后的布局是: xMU4Av[{  
                Add *Z<`TB)<X  
              /   \ pYH#Vh  
            Divide   5 s_u@8e 6_  
            /   \ Ij4oH  
          _1     3 j^>J*gLM}W  
似乎一切都解决了?不。 ^Qq_|{vynf  
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。 =M>pL+#  
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{;2!  
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! ]'S4JS  
([^1gG+>J  
template < typename Right > ZI}7#K<9X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e'p'{]r<w  
Right & rt) const l7nc8K  
  { 6gNsh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3N[t2Y1r  
} FG:(H0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E&/#Ov  
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。 T5Yu+>3  
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。 KHI-m9(  
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。 4uwI=UUB  
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。 DFcgUEq  
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? EH=[!iW;  
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: X6kCYTJYF  
4Un(}P'   
template < class Action > 2ntL7F<ow  
class picker : public Action ]-&A )M6  
  { &iORB  
public : 3)3?/y)_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jEo)#j];`<  
  // all the operator overloaded uD}Q}]Z  
} ; !g'kWE[  
a~>+I~^K5q  
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。 scT,yNV  
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: $qV, z  
V9mqJRFJ:  
template < typename Right > -XRn%4EX?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I<Wp,E9G#  
  { Op0n.\>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p(=}Qqdr8  
} Cjc>0)f&.  
sIJl9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dG2k4 O  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Arc6d5Q  
=^\yE"a  
template < typename T >   struct picker_maker 3"FvYv{  
  { }>]V_}h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &{-r 5d23  
} ; m<}>'D T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6#hDj_(,  
  { f#f<Ii  
typedef picker < T > result; B]iPixA6  
} ; {<+B>6^  
0n<>X&X  
下面总的结构就有了: E^qJ5pr_P  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ]{ ^'{z$i  
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。 /N'0@ q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 iI.pxo s  
至此链式操作完美实现。 |qm_ESzl  
Xt} 4B#  
H{hd1  
七. 问题3 UTwXN |'|  
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。 t/%{R.1MN  
,a 2(h  
template < typename T1, typename T2 > <;kcy :s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sqn|  
  { /<C}v~r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); oN({X/P2j  
} sE:~+C6o:  
vxE#6  
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: `xv2,Z9<  
*@)0TL( 03  
template < typename T1, typename T2 > 08czP-)OZ  
struct result_2 M$YU_RPl+  
  { Zaime  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2S,N9 (7  
} ; R RRF/Z;))  
C-h9_<AwJQ  
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? ;YN`E  
这个差事就留给了holder自己。 ] MP*5U>;  
    b'r</ncZ  
LY:%k|L9  
template < int Order > <fS WX>pR  
class holder; aW=c.Q.  
template <> @I"&k!e<2  
class holder < 1 > 00SYNG!  
  { R5Pk>-KF  
public : WoV"&9y  
template < typename T > Z=ZTSl   
  struct result_1  A:b(@'h  
  { w :nYsuF  
  typedef T & result; I%(YR"  
} ; }_mVXjF  
template < typename T1, typename T2 > _+7+90u  
  struct result_2 \rj>T6  
  { d6^:lbj  
  typedef T1 & result; X8 $Y2?<  
} ; +P! ibHfP  
template < typename T > MpK3+4UMa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <?Ln`,Duk  
  { =e)t,YVm  
  return (T & )r; C]EkVcKFA  
} *c<6 Er>s  
template < typename T1, typename T2 > OI^??joQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o%yfR.M6$  
  { !),eEy  
  return (T1 & )r1; v*";A  
} ;NMv>1fI  
} ; #7Fdmnu`  
^%n]_[RUn4  
template <> vmzc0J+3p  
class holder < 2 > YjCHKI"e  
  { #Z. QMWq  
public : o;TS69|D  
template < typename T > VQ"Z3L3-4  
  struct result_1 !n7'TM '  
  { CZ 33|w  
  typedef T & result; "hmLe(jo}  
} ; '@/1e\-y  
template < typename T1, typename T2 > -1{f(/  
  struct result_2 'Z*`~,Q  
  { ,xw1B-dx  
  typedef T2 & result; Tbp;xv_qo  
} ; v!`:{)2C  
template < typename T > &HQ_e$1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $PstEL  
  { TMsc5E  
  return (T & )r; %lk^(@+ T  
} DFkDlx  
template < typename T1, typename T2 > bN\;m^xfu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u\{MQB{T  
  { Wsb>3J  
  return (T2 & )r2; 25PZ&^G 8%  
} v,'k 2H  
} ; ;kI)j ?  
4Ei8G]O $_  
s\zY^(v4  
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,'LW}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qRSoF04!R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N~uc%wOA  
S zNZY&8 f  
return l(i, j) = r(i, j); Bs `mzA54  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) htT9Hrx  
{'Y()p3kl  
  return ( int & )i; ;`O9YbP#  
  return ( int & )j; [uwn\-  
最后执行i = j; 5X>K#N  
可见,参数被正确的选择了。 %[, R Q">v  
=8v NOvA  
^g |j4N  
;hPVe _/  
%iB,hGatE  
八. 中期总结 %+htA0aX  
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: GorEHlvVh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 v#lrF\G5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ZZw2m@T>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fH@cC`  
IL`LI J:O  
/lC,5y  
/mA\)TL|]  
O>N/6Z  
{)iiu  
九. 简化 3:O|p[2)L  
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。  aGOS 9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Sp6==(:.  
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: R4X9g\KpAt  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /d+v4GIB  
  +-*/&|^等 x<`^4|<  
2. 返回引用。 lVuBo&  
  =,各种复合赋值等 g:O/~L0Xb  
3. 返回固定类型。 r$v \\^?2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Wks zN h  
4. 原样返回。 ]x).C[^  
  operator, ce;$)Ff\  
5. 返回解引用的类型。 ^OV!Q\j.q  
  operator*(单目) oxBTm|j7  
6. 返回地址。 VX*+:  
  operator&(单目) T X iu/g(  
7. 下表访问返回类型。 ] g<$f#S  
  operator[] $EHF f$M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ub!l Hl  
  operator<<和operator>> \!hd|j?&6  
-Bq]E,Xf)  
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。 n=)LB& m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pP#D*hiP-g  
/Xj{]i3{  
template < typename Left > k( Ik+=u  
struct value_return dWi< U4  
  { *o5[P\'6  
template < typename T > QW'*^^  
  struct result_1 P l!E$   
  { ju5o).!bg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EXF]y}n  
} ; _xH<R  
l-cBN^^  
template < typename T1, typename T2 > p Hx$  
  struct result_2 3-E-\5I  
  { ~+d{:WY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;jaugKf  
} ; Tay$::V  
} ; ~9OZRt[&  
]8R@2L3s  
bHcBjk.\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b)x0;8<  
iITMBS`}  
下面我们来剥离functor中的operator() :Jf</uP_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: dGj0;3FI%  
+8W5amk.P|  
return l(t) op r(t) R>Dr1fc}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ).`v&-cK4E  
return op l(t) ,;hpqu|  
return op l(t1, t2) 1JU je  
return l(t) op ;&gk)w6*  
return l(t1, t2) op 4%zy$,|e  
return l(t)[r(t)] Pwj|]0Y@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +)bn}L>R l  
3.Yg3&"Z  
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: d2NFdBoI  
单目: return f(l(t), r(t)); jz HWs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e`U 6JzC  
双目: return f(l(t)); 5~Ek_B  
return f(l(t1, t2)); kN3 <l7  
下面就是f的实现,以operator/为例 cHVJ7yAZI  
:/%Y"0  
struct meta_divide qdy(C^(fa  
  { u,nn\>Y  
template < typename T1, typename T2 > ES!e/l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) GRJ6|T$!?$  
  { VwRZgL  
  return t1 / t2; Qd\='*:!  
} cl1ygpf(  
} ; n_rpT .[  
1_Ks*7vuq  
这个工作可以让宏来做: PNd'21N  
j!NXNuy:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  @;KYvDY  
template < typename T1, typename T2 > \ <wb6)U.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -"S94<Y  
以后可以直接用 0:71Xm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0:n"A,-p  
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 "f<gZsb  
(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。。。) R2?s NlF  
)iiaT~ ]  
5M~+F"Hl  
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 ,?Ie!r$6  
l5=ih9u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wkPjMmW+!  
class unary_op : public Rettype CbW[_\  
  { [&4+ <Nl'  
    Left l; '_V9FWDZ  
public : ]P#W\LZp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :!Dm,PP%  
:*h1ik4t  
template < typename T > t2vm&jk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y>/_A%vQU  
      { h,B4Tg'  
      return FuncType::execute(l(t)); AG}j'   
    } BfCM\ij  
, `Z4fz:  
    template < typename T1, typename T2 > gE$Uv*Gj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rr2 !H%:  
      { /*>}y$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); YmFg#eS  
    } t:V._@  
} ; 0G-obHe0  
9G2rVk  
EI*~VFx  
同样还可以申明一个binary_op P qC#[0Qy  
+jZa A/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;,6C&|n]w  
class binary_op : public Rettype -0 <vmU  
  { ,SNrcwv  
    Left l; "adic?5  
Right r; xM!9$v  
public : !4D?X\~"%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _b/zBFa%  
Jnd_cJ]a  
template < typename T > .tGz,z}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vV$t`PEY  
      { 1\UU"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ilVi  
    } jSHFY]2  
6;:D!},'c  
    template < typename T1, typename T2 > .%7Le|Fb"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g(X `.0  
      { <QFayZ$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +>1?ck  
    } YLTg(*  
} ; T%& vq6  
zj] g^c;  
8<T~AU8'*  
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 sRZ<c  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F(."nUrf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T(Q ~b  
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。 `pCy:J?d>l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LTzdg >\oJ  
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。。。 @v@F%JCZ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _eq$C=3Ta  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) #BcUE?K*N  
下面是修改过的unary_op C P&u  
lEwQj[ k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `:~Wu/Ogr  
class unary_op >itabG-&  
  { zI,Qc60B  
Left l; Y DHP-0?  
  (pv}>1  
public : '" %0UflJS  
f42F@M(:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~7KH/%Z-  
wG7>2*(  
template < typename T > @:PMb Ub  
  struct result_1 :x[()J~N  
  { Ri`6X_xU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Mb[4_Dc  
} ; ttJ'6lGXh  
Z ]  G#:  
template < typename T1, typename T2 > - A@<zqu  
  struct result_2 GVlT+Rs7  
  { :Ch XzZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a}f /<-L  
} ; 7?uDh'utt  
+x`pWH]2  
template < typename T1, typename T2 > =oh%-Sh:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XKZsX1=@R  
  { ,q#SAZ/N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !',%kvJI  
} b/m.VL  
_+aR| AEC  
template < typename T > {D",ao   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @ewi96  
  { X)iI]   
  return OpClass::execute(lt(t)); #"!ga)a%L  
} x+za6e_k"  
-hm/lxyU  
} ; y7!&  
+:ms`Sr>  
w.J$(o(/  
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 L)\<7  
好啦,现在才真正完美了。 'Z.C&6_  
现在在picker里面就可以这么添加了: Zqe$S +u  
f1'X<VA  
template < typename Right > C@:X9NU  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const FGP^rTP)e  
  { /ivVqOo  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Yl'8" \HF  
} Dzu//_u  
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。 Pf%I6bVN9  
'a JE+  
Z:AB (c  
KFO K%vbM  
<Fx%P:d  
十. bind W<#!He  
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。 <XDnAv0t  
先来分析一下一段例子 :NWIUN  
/*BU5  
Z&iW1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YuVlD/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $G)HU6hF*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *My9r.F5o  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 T+B-R\@t  
我们来写个简单的。 M6Xzyt|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }ff^^7_  
对于函数对象类的版本: >jmHe^rH  
J%r:"Jm[y1  
template < typename Func > (2Lmu[  
struct functor_trait 3o>JJJ=]  
  { wL:7G  
typedef typename Func::result_type result_type; g| 3bM  
} ; sxRKWM@4  
对于无参数函数的版本: GJQ>VI2cY  
"?aI  
template < typename Ret > 4\|Q;@f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d(V4;8a0  
  { Bnk<e  
typedef Ret result_type; <Rn-B).3bs  
} ; L?|}!  
对于单参数函数的版本: U<sGj~"#  
1fIx@  
template < typename Ret, typename V1 > O9?.J,,mVh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )hQ]>o@i{  
  { e&T-GL  
typedef Ret result_type; 3ww\Z8UeK  
} ; 73'AQ")UJ  
对于双参数函数的版本: e>c -b^{&  
}{@y]DcdM4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6[R6P:v&'G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4<PupJ  
  { pRE^; 4}z  
typedef Ret result_type; ^`SEmYb;  
} ; }s'=w]m  
等等。。。 GLZ*5kw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NhNd+SCZ@  
y!x[N!a  
template < typename Func > M"p%CbcI]  
struct func_return Pke8RLg2A  
  { oO3 ^9?Z  
template < typename T > svxjad@l/  
  struct result_1 V*2 * 5hx  
  { {4/*2IRN9h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?#&[1.= u  
} ; (vD==n9Hd  
>m!Z$m([J  
template < typename T1, typename T2 > n=~!x  
  struct result_2 <{;'0> ToM  
  { @oH\r-jsgu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .XeZjoJ$z  
} ; &3"ODAp'  
} ; 7\yh(+kN  
c1FSQ m81  
\zk>cQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 F{Yr8(UHA  
9-_Lc<  
template < typename Func, typename aPicker > q&?hwX Z7  
class binder_1 b~* iL!<  
  { :a2[d1  
Func fn; r|uR!=*|?  
aPicker pk; N>a~k}pPH  
public : ^q& Rl\  
N\.g+ W  
template < typename T > "'Gq4<&y  
  struct result_1 F,VWi$Po\N  
  { \/SOpC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #l-zY}&  
} ; D'ZUbAh!  
ZRw^< +  
template < typename T1, typename T2 > kRwY#  
  struct result_2 @mg5vt!$`  
  { 2g5 4<G*e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V,c^Vq y  
} ; '?.']U,: $  
5$> buYF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} I H#CaD  
%q;y74  
template < typename T > {0fQE@5@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iI'ib-d  
  { :?z @T[-  
  return fn(pk(t)); u-jc8W`Zd  
} B+R|fQ  
template < typename T1, typename T2 > Z]2z*XD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nB :iG  
  { <Tbl |9  
  return fn(pk(t1, t2)); p^w)@^f  
} rbv  
} ; J~`!@!  
jJvd!,=)  
%cDTq&Q  
一目了然不是么? >Q"3dw  
最后实现bind KdZ=g ZSH  
tp!eF"v=  
^j pQfDe6  
template < typename Func, typename aPicker > ER&\2,fZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `e7vSp  
  { = 4|"<8'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6q0)/|,@  
} S_??G:i  
b 5K"lPr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g~9rt_OV  
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。 MZX@Gi<S[  
C~.\2D`zy  
十一. phoenix cR55,DR,#W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5BLBcw\;  
?l @=}WN  
for_each(v.begin(), v.end(), ?uP5("c  
( l`X?C~JhJ  
do_ r~,3  
[ 9]G~i`QQ  
  cout << _1 <<   " , " vGJw/ij'X  
] E"/k"1@  
.while_( -- _1), qn{9vr  
cout << var( " \n " ) ,|zwY~l t5  
) Dcs O~mg  
); #-"C_~-MH  
p R`nQM-D  
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: d:]ZFk_*  
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 T(cpU,Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %7\l+g,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O\]{6+$fm!  
&i`(y>\  
wF6a*b@v  
template < typename Cond, typename Actor > }+u<w{-7/  
class do_while ,ag* /  
  { R Eo{E  
Cond cd; {VM^K1  
Actor act; C\bJ_vl;'  
public : ao (Lv+  
template < typename T > N0K <zxR  
  struct result_1 -Fop<q\b  
  { ^foCcO  
  typedef int result_type; DI-CC[  
} ; 4QiV@#o:  
,CqGO %DY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Lke!VS!P&  
81I9xqvSd~  
template < typename T > Ib/e\+H\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z<yqQ[  
  { 7o*~zDh@fH  
  do /6 x[C  
    { PCc{0Rp\vk  
  act(t); D7B g!*  
  } iM8l,Os]<f  
  while (cd(t)); }^n"t>Z8  
  return   0 ; (v}l#M7w  
} R"F:(  
} ; i{HzY[  
8f'r_,"  
v.,D,6qZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1^WkW\9kO  
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。 LiGECqWBa'  
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。 (J(SwL|  
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。 YXU2UIY<~  
下面就是产生这个functor的类: ]yFO~4Nu  
] J|#WtS  
!\Xrl) $j{  
template < typename Actor > $c+:dO|Fb  
class do_while_actor RW Jyd=  
  { H:16aaMn(  
Actor act; .NF3dC\  
public : { "f} }}l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >4=7t&h  
wo86C[  
template < typename Cond > W<~u0AyO 3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y;.5AvfD  
} ; $ 93j;  
b'`C<Rk  
a72L%oJ   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /Hq#!2)  
最后,是那个do_ h?->A#  
G*zhy!P  
)fke;Y0  
class do_while_invoker j4#S/:Q<7  
  { 9m%+6#|  
public : "1Y DT-I"  
template < typename Actor > og*ti!Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const p%\&M bA  
  { eFQz G+/  
  return do_while_actor < Actor > (act); H]{`q  
} Vg"vC  
} do_; OeQ~g-n  
j#H&~f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S09Xe_q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]4 \6_J&  
最后来说说怎么处理break和continue HJe6h. P  
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。 Fa X3@Sd!  
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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