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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xb1 i{d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;[V_w/-u  
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, (LbAP9Zj#f  
u.ubw(vv  
:L*"OT7(6  
#Drs=7w  
  class filler ,5$V;|  
  { :vZ8n6J[  
public : ? FGzw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~w_4 nE  
} ; bw\fKZ  
|WqEJ*$,  
r2M Iw  
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: V3DXoRE-8i  
Ir'(GB  
D/uGL t~D(  
F67%xz0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ()a(PvEO  
m7}PJ^*b  
(ZH5/VKp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |:BKexjHL  
Fr_esx  
ARvT  
Ysbd4 rN  
二. 战前分析 $fES06%  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 F9@,T8I  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 3C'`K ,  
A(zF[\{]  
u>SGa @R)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); exT O#*o  
  /* --------------------------------------------- */ y=7WnQc  
vector < int *> vp( 10 ); })RT2zw}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1henQiIO  
/* --------------------------------------------- */ B7BXS*_b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zea=vx>`  
/* --------------------------------------------- */ v'gP,UO-%D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )[_A{#&  
  /* --------------------------------------------- */ 29]-s Utqv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3 r4QB  
/* --------------------------------------------- */ k]?M^jrm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); tl9=u-D13@  
Mwp[?#1j  
y"q7Gx*^j  
,S[,F0"%  
看了之后,我们可以思考一些问题: j}$dYbf$  
1._1, _2是什么? x dDR/KS  
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。 >fHg1d2-  
2._1 = 1是在做什么? &U q++f6  
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_; pEe  
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。 k.=67L  
Hbwjs?Vq?]  
q,6 y{RyS  
三. 动工 5(e?,B }  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7.g)_W{7}  
X{KWBk.1  
? g9mDe;k  
5dOA^P@`,M  
template < typename T > %.^8&4$+  
class assignment Xb +)@Y4h  
  { b[p<kMTir  
T value; ;ELQIHnD"  
public : {T|sU\|Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} ZfalB  
template < typename T2 > U U!M/QJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Cx$C+  
} ; v\7k  
s 33< }O0  
M7z>ugk"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 CY2DxP%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L$zI_ z  
!#cZ!  
8was/^9;  
jCdKau&9  
  class holder HRS|VC$tz  
  { kcT?<r  
public : \%\b* OO  
template < typename T > 4 4%jz-m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r"#h6lYK&  
  { 5<Mht6"H  
  return assignment < T > (t); Y#'mALC2  
} VesW7m*z  
} ; s)Sa KE*d  
7+] T}4;  
`L0aQ$'>z  
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: ;-84cpfu  
N,v4SIC@  
  static holder _1; *;A I0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h.0Y!'?  
XvBEC_xWZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V+M2Gf  
而不用手动写一个函数对象。 "o#N6Qu71  
-f?Rr:#  
+wd} '4)  
]:TX> X!  
四. 问题分析 H -('!^  
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。 R<W#.mpo6  
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。 etF?,^)h=g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \ZrLh,6f.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,Ie~zZE&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *8k`m)h26  
Dz, Fu:)  
五. 问题1:一致性 .N~qpynY  
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?| a(CZGIB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #sit8k`GR8  
:&$4&\_F  
struct holder zSta !]  
  { pNpj, H*4  
  // #u+BjuZo  
  template < typename T > 6w{^S~rqo  
T &   operator ()( const T & r) const _DfI78`(  
  { 5vIuH+0  
  return (T & )r; n0:+D R  
} Zrfp4SlZZ  
} ; $ hB;r  
2 =tPxO')B  
这样的话assignment也必须相应改动: Cnf;5/  
^EU& 6M2  
template < typename Left, typename Right > 'R6D+Vk/  
class assignment @'[w7HsJ  
  { }i_[wq{E&  
Left l; L;.6j*E*  
Right r; X70vDoW  
public : ~h-G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5n;|K]UW  
template < typename T2 > Avw"[~Xd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9[5NnRv$P  
} ; .FK'T G  
&B3Eq 1A  
同时,holder的operator=也需要改动: /:dVW" A|  
Y.rHl4  
template < typename T > (\FjbY9&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %o< &O(Y  
  { $I_ 04k#t  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [ d<|Cde  
} HC w$v#  
>j?5MIm03  
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。 E*Vx^k$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 YlOYgr^  
4@#1G*OO  
return l(rhs) = r; sw*k(i  
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。 a AYO(;3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (omdmT%D  
qcke8Q  
template < typename Tp > q p|T,D%  
class constant_t f ;|[  
  { Y">tfLIL_  
  const Tp t; |w[}\#2  
public : i2b\` 805  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;nj'C1  
template < typename T > E=gD{1,?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [$?S9)Xd  
  { Kbx(^f12  
  return t; x@.iDP@(  
} qM@][]j:  
} ; DMcvu*A  
xTD6?X'4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O60jC;{F  
下面就可以修改holder的operator=了 f4s[R0l  
QHr 3J  
template < typename T > u]E%R&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @&+h3dV.V  
  { Ndi'b_Sh\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KtY~Y  
} =B1t ?( "  
#f.@XIt'  
同时也要修改assignment的operator() wd*T"V3  
5:|5NX[.b  
template < typename T2 > MS^,h>KI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u!g=>zEu  
现在代码看起来就很一致了。 /(n)I  
-j3 -H&  
六. 问题2:链式操作 _KmpC>J+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2 T{PIJg3  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ~'fa,XZ<  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 BO[Q"g$Kon  
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。 X_s;j5ur  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b9|F>3?r>  
^1,]?F^  
template < typename T > l=9 &  
struct result_1 !dhZs?/UI  
  { f;u;hQxs  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *-+~H1tP  
} ; pzU">)  
qCgP8U/jv  
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: a}E8A DyC  
HT?`PG  
template < typename T > ?RWd"JTGue  
struct   ref uNXh"?  
  { AG}' W  
typedef T & reference; w])~m1yW  
} ; 1b3Lan_2  
template < typename T > +Q-~~v7,  
struct   ref < T &> eV9:AN}K=  
  { K 1:F{*  
typedef T & reference; 2SG|]=  
} ; 6El%T]^  
=q xcM+OX1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O-T/H-J`  
u.hnQsM  
template < typename T > =5Q;quKu^5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *kyy''r  
  { 8"8{Nf-"  
  return l(t) = r(t); xDADJ>u2K  
} m$LZ3=v%8  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 W\~ZmA.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 aE{b65'Dt  
NlcWnSv  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 HqYaQ~Dth  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y_$^Po  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L6 _Sc-sU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 w4L\@y 3  
最后的布局是: ^;@Bz~Z  
                Add '3hvR4P  
              /   \ ^* DKF  
            Divide   5 :+Dn]:\  
            /   \ GMNf#;x  
          _1     3 %< j=&  
似乎一切都解决了?不。 kI[EG<N1k  
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。 bjT0Fi0-  
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。 }_?7k0EZ@  
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: BMX x(W]  
&OzJ^G\o  
template < typename Right > M$&>"%Oi  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :cynZab  
Right & rt) const '!1lK  
  { p$9N}}/c  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~o # NOfYi  
} .{x5(bi0S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P{>T?-Hj  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?q,x?`|(8  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 WLh_b)V|  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 LoCxoAg  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 "R9kF-  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? N@d4)  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: in+`zfUJ9  
{?L}qV  
template < class Action > hcf>J6ZLT  
class picker : public Action 7L<oWAq  
  { @~N#)L^  
public : "t\9@nzdX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6kDU}]c:H]  
  // all the operator overloaded *M`[YG19!e  
} ; q?0goL  
aPb!-o{  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 iTK1I0  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: w^p2XlQ<  
d,0pNav)  
template < typename Right > 1^W Aps  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3<`h/`ku  
  { 7olA@;$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DHJnz>bE  
} 4PF4#  
<s{/ka3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #{ ?oUg>$  
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。 dkn_`j\v  
eBN>|mE4N  
template < typename T >   struct picker_maker 1)Ag|4  
  { x NC>m&T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'V>+G>U  
} ; d z\b]H]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2'}2r ~6  
  { s3knh&'zb  
typedef picker < T > result; Uis P 8/k  
} ; dJ;;l7":~  
Ud9\;Qse  
下面总的结构就有了: LpiLk| 2i  
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。 AP~!YwLW  
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。 a* D|$<V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \C6m.%%={R  
至此链式操作完美实现。 EPg?jKZava  
e,4G:V'NX  
u4nXK <KL|  
七. 问题3 Fca?'^X  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 wvYxL c#p0  
aOuon0  
template < typename T1, typename T2 > >L(F{c:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VuR BJ2D  
  { }9kq?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tO0+~Wm  
} }hf*Jw  
wb?hfe  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: x SUR<  
E:tUbWVp  
template < typename T1, typename T2 > rTJWftH!  
struct result_2 Lr~K3nb  
  { ;K_B,@:'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y\=:j7'  
} ; N?Z?g_a8  
!6%mt}h  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? @rF\6I  
这个差事就留给了holder自己。 u`~{:V  
    GhT7:_r~  
`fRy"44nR  
template < int Order > FSB$D)4z>b  
class holder; g\Z k*5(  
template <> aD^MoB3  
class holder < 1 > @88 efF  
  { +Oscy-;  
public : 1W8W/Y=hT  
template < typename T > :Ry 24X  
  struct result_1 %qHT!aP  
  { =V , _  
  typedef T & result; b(VU{cf2d  
} ; ~_&.A*Jh  
template < typename T1, typename T2 > +!Ltn  
  struct result_2 vqHJc2yYkZ  
  { D^~g q`/)  
  typedef T1 & result;  {MtB!x  
} ; ^`7t@G$ D  
template < typename T > t<7WM'2<y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /%c^ i!=f"  
  { pSP_cYa#(#  
  return (T & )r; ]3,0 8JW=  
} )X/Faje  
template < typename T1, typename T2 > CvJm7c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZL>V9UWN  
  { P(;c`   
  return (T1 & )r1; ,W-0qN&%/  
} X3nhqQTZ  
} ; YMd&+J`  
?Sqm`)\>4  
template <> ["M >  
class holder < 2 > ("6W.i>  
  { H-W) Tq_?-  
public : m0"\3@kB  
template < typename T > 6T s`5$e  
  struct result_1 "=(;l3-o  
  { {Jc!T:vJ  
  typedef T & result; /z5lxS@#  
} ; #V 6 -*  
template < typename T1, typename T2 > }}_uN-m  
  struct result_2 *PEuaRDN  
  { pYG,5+g  
  typedef T2 & result; * 2%e.d3"M  
} ; xNkY'4%  
template < typename T > (0Cszm.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hl:eF:'hm  
  { 4QNR_w  
  return (T & )r; ->8q, W2A  
} pxx(BE  
template < typename T1, typename T2 > r\d:fot  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 81cmG `G7  
  { m #QI*R XP  
  return (T2 & )r2; 0 l@P]_qq`  
} l,FoK76G  
} ; 5KR|p Fq  
6hK"k  
DeA'D|  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [R>   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ntV >m*^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J"rwWIxO*  
?<'W~Rm6n  
return l(i, j) = r(i, j); c5e\ckqm^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L@r.R_*H?s  
sV[Z|$&Z  
  return ( int & )i; Xb* _LZAU  
  return ( int & )j; h\d($Ki  
最后执行i = j; M[u3]dN  
可见,参数被正确的选择了。 4d G-  
"S`wwl  
ZPao*2xz  
MPn>&28"|K  
I;-5]/,  
八. 中期总结 9`xFZMd31A  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %n25Uq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r5!M;hU1j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rVy\,#|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *hs<Ez.cC  
p0y?GNQ  
!h>$bm  
p,\bez  
{K4t8T]  
[E (M(w':  
九. 简化 X-#mv|3  
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。 JK"uj%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .oj"ru  
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: 43=-pyp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sDm},=X}  
  +-*/&|^等 XhAcC  
2. 返回引用。 }]+}Tipd  
  =,各种复合赋值等 >5Oy^u6Ly  
3. 返回固定类型。 a=.db&;vY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8M+F!1-#  
4. 原样返回。 xKST-:c+  
  operator, P=[x!}.I  
5. 返回解引用的类型。 14 'x-w^~k  
  operator*(单目) up3<=u{>  
6. 返回地址。 ysJhP .  
  operator&(单目) OCO,-(  
7. 下表访问返回类型。 ' 5 qL  
  operator[] ({ kGK0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S aet";pf`  
  operator<<和operator>> h$ iyclX  
jQeE07g  
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。 B9)qv>m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b%f2"e0g  
1=5'R/k  
template < typename Left > zRoEx1  
struct value_return x ETVt q  
  { R 4QwWSBJ  
template < typename T > e=)* O  
  struct result_1 ZX6=D>)u  
  { ; :\,x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lEb R)B,  
} ; ilcy/  
1qKxg  
template < typename T1, typename T2 > k>;r9^D  
  struct result_2 I u~aTgHX%  
  { Doc'7P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >wk=`&+V@  
} ; rn[}{1I33Q  
} ; 1\J1yOL  
}:l%,DBw  
5YG@[ic  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait K<  
x*"pDI0k)  
下面我们来剥离functor中的operator() pkV\D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K^& ]xFW  
.'{6u;8  
return l(t) op r(t) ID).*@(I"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _ KhEwd  
return op l(t) +JAfHQm-  
return op l(t1, t2) aco}pXz  
return l(t) op l^y?L4hg)  
return l(t1, t2) op Ta\8 >\6  
return l(t)[r(t)] 9c5G6n0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9EA !j}  
M= q~EMH  
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: 2:HP5   
单目: return f(l(t), r(t)); {9|$%4kRl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); t"bPKFRy9E  
双目: return f(l(t)); b}*@=X=4o  
return f(l(t1, t2)); ))69a  
下面就是f的实现,以operator/为例 ])ALAAIc-  
GE8D3V;*V  
struct meta_divide I%Po/+|+  
  { b}?@syy8  
template < typename T1, typename T2 > Gp3nR<+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `ToRkk&&>{  
  { k1Mxsd  
  return t1 / t2; yw Q!9 \  
} Q~Sv2  
} ; sHPwW5j/o'  
0jJ28.kOp  
这个工作可以让宏来做: V=zM5MH2  
-2jBs-z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b^l -*4  
template < typename T1, typename T2 > \ Rr;LV<q+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !%RJC,X  
以后可以直接用 .";tnC!e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E ^SM`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xX&>5 "  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,ORG"]_F  
zr;Y1Xt4  
rb}wv16?  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 "J[i=~(  
: ` 6$/DK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &(uF&-PwO4  
class unary_op : public Rettype 7ru9dg1?  
  { ZaUcP6[h  
    Left l; ?m9UhLeaS=  
public : Va/@#=,q]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K,C $J I  
k.=S+#"}  
template < typename T > (|a$N.e&K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ({H+ y 9n  
      { ^~r&}l4c,  
      return FuncType::execute(l(t)); qJFgbq4-  
    } <GT>s  
cxP9n8CuT  
    template < typename T1, typename T2 > mb~=Xyk&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r@ T-Hi  
      {  fBWJ%W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5Du>-.r  
    } K7[AiU_I  
} ; X@h^T> ["  
LcpyW=)}"V  
%M;_(jda  
同样还可以申明一个binary_op rMXOwkE  
e2-70UvW^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (9YYv+GGd*  
class binary_op : public Rettype |<$<L`xoe  
  { O2'bNR  
    Left l; B )1<`nJA  
Right r; EDgob^>  
public : 8W1K3[Jj<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .y;\puNq  
9OQ0Yc!3  
template < typename T > kP}hUrDX5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const we H@S  
      { A}#]g>L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |?fW!y  
    } CNpe8M=/3  
HV$9b~(  
    template < typename T1, typename T2 > z7@(uIl=X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ah"'hFY  
      { 4*D fI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [N+ m5{tT  
    } 6L:tr LuQ  
} ; }4\!7]FVYX  
\%-E"[!  
b5n]Gp  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 x '=3&vc4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P+;CE|J`X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B.Zm$JZ:  
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。 lZS_n9Sc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  [`hE^chd  
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。。。 {#w A !>.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6m-:F.k1(  
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) rt3f7 s*  
下面是修改过的unary_op MR?*GI's  
[B"dH-r7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;Txv -lfS  
class unary_op u6iU[5  
  { >2|[EZ  
Left l; ]e@0T{!  
  !e:iB7<  
public : {;Y 89&*R  
==h|+NFa  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~|r'2V*  
 O ':0V  
template < typename T > $TD~k;   
  struct result_1 ~$&:NB1~q  
  { $KwI}>E4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w PG1P'w;  
} ; LL= Z$U $  
?u_gXz;A  
template < typename T1, typename T2 > #K :-Bys5v  
  struct result_2 $S6HZG:N  
  { }XGMa?WR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z{,GZT  
} ; 3wN?|N  
Yo~LckFF  
template < typename T1, typename T2 > Q )LXL.0h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tb:,Uf>E  
  { )h>\05|T  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZR;8r Z](  
} M#\  <  
E[|s>Xv~  
template < typename T > %]a @A8o0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  k#axt Sc  
  { Snc; p  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9 3W  
} .N~PHyXZR  
.>mH]/]m  
} ; ]>R`;"(  
KP[NuXA`  
GI2eJK  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug "3{#d9Gs  
好啦,现在才真正完美了。 > 63)z I  
现在在picker里面就可以这么添加了: <*s"e)XeqF  
^[{`q9A#d  
template < typename Right >  G"o!}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S=0"f}Jo.  
  { 7|&e[@B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w5F4"nl#O}  
}  ]{f^;y8  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ==QWwPpA  
hp bwZ  
!dU9sB2  
]pW86L%  
O1GDugZ  
十. bind G'ij?^?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 R)0N0gH  
先来分析一下一段例子 \~JNQ&_o  
+h0PR?  
s kN9O"^A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Y3#Nux%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  f~w>v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 wP[xmO-%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 :83,[;GO2  
我们来写个简单的。 FJP< bREQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^4c,U9J=  
对于函数对象类的版本: 0U$:>bQ  
e^j<jV`1  
template < typename Func > K)\(wxv  
struct functor_trait 4p.^'2m  
  { PG{i,xq_B{  
typedef typename Func::result_type result_type; ?b||Cr  
} ; =43I1&_   
对于无参数函数的版本: 0cHfxy3  
O^5UB~  
template < typename Ret > T4mv%zzS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > q@(1Yivk  
  { zVSx$6eiU  
typedef Ret result_type; 9<yAQ?7 L  
} ; rh@r\ H@j  
对于单参数函数的版本: "jMqt9ysN  
JnfqXbE  
template < typename Ret, typename V1 > 4-mVB wq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3Jk[/ .h  
  { H&M1>JtE  
typedef Ret result_type; aF!Ex  
} ; b"I~_CL|  
对于双参数函数的版本: LO)GTyzvJ  
{Fbg]'FQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]eE 1n2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]kx-,M(  
  { P0^c?s"I  
typedef Ret result_type; I%oRvg|q  
} ; bW53" `X  
等等。。。 \V,c]I   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "!O1j r;  
|^R*4;Phe  
template < typename Func > bmu6@jT  
struct func_return "e 1wr  
  { *h$&0w y  
template < typename T > -."kq.m*  
  struct result_1 #ZJMlJ:q`"  
  { Vtr3G.P^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~.J,A\F  
} ; tJNIr5o  
zh\$t]d<I  
template < typename T1, typename T2 > @5xu>gKn  
  struct result_2 (Yv{{mIy  
  { iv*V#J>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .}q]`<]ze  
} ; ;f:gX`"\  
} ; ^i+[m  
]jyM@  
@Br {!#Wf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 En(7(qP6}  
B{C_hy-fw  
template < typename Func, typename aPicker > ^T:gb]i'Qa  
class binder_1 ?]c+j1 i  
  { 8V9 [a*9  
Func fn; xACdZB(  
aPicker pk; 7Y1GUIRa3  
public : r`j Wp\z  
%Tv^GP{}  
template < typename T > gY(1,+0-  
  struct result_1 `0{ S3v  
  { 5,1{Tv`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WK0C  
} ; t V03+&jF  
kZLMtj-   
template < typename T1, typename T2 > 4U=75!>  
  struct result_2 UZGDdP  
  { ]ab#q=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XM/vDdR  
} ; Tkw;pb  
LH2PTW\b!6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |Y},V_@d  
sYqgXE.  
template < typename T > y500Xs[c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ye5jB2Z  
  { $d/&k`  
  return fn(pk(t)); Ts9ktPlm  
} z x@$RS+]  
template < typename T1, typename T2 > "7,FXTaer  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d--'Rn5  
  { nPN?kO=]  
  return fn(pk(t1, t2)); JN4fPGbV  
} {^}0 G^  
} ; ]E3<UR  
: =Kx/E:1  
n((vY.NDV  
一目了然不是么? $bvJTuw  
最后实现bind ,lt8O.h-l  
G_ >G'2  
FY'ty@|_s  
template < typename Func, typename aPicker > 2 rN ,D(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "B{ECM;  
  { 0:=ZkEEeU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Wh( |+rJ?Z  
} x[Im%k  
o31Nmy Ni  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \K iwUz  
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。 H={&3poBz  
;apzAF  
十一. phoenix 2-'Opu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $s\UL}Gc  
;@3FF  
for_each(v.begin(), v.end(), F S"eM"z  
( a.@qGsIH  
do_ ~Rpm-^  
[ ~+G#n"Pn  
  cout << _1 <<   " , " P[ r];e  
] 47r&8C+&\  
.while_( -- _1), X^@ I].  
cout << var( " \n " ) 17|np2~  
) MFt*&%,JX  
); V Z y4_v=  
I.'b'-^  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: QA#3bFZt1n  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (=4W -z7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4)6xU4eBaL  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K_/zuTy  
3;[DJ5  
A"v{~  
template < typename Cond, typename Actor > MZ> 6o5K|  
class do_while FLZWZ;  
  { S4CbyXW  
Cond cd; ln!'_\{  
Actor act; (ljF{)Ml+=  
public : ] )DX%$f  
template < typename T > CO:u1?  
  struct result_1 44ed79ly0)  
  { q.#[TI ^  
  typedef int result_type; ccFn.($p?,  
} ; .w?(NZ2~  
@}-r&/#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ->^~KVh&  
N|g;W  
template < typename T > \2 y5_;O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kq=V4-a[  
  { FQz?3w&ia  
  do a:, y Z  
    { ;`YkMS`=W  
  act(t); )D&M2CUw"f  
  } 8~lIe:F-  
  while (cd(t)); ~PWSo%W8  
  return   0 ; U69u'G:  
} fBn"kr;  
} ; 4Y> Yi*n  
d[ >`")2)  
g*UMG>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;< jbLhHwD  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Yap?^&GV  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 G!N{NCq  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 RyJ 1mAC  
下面就是产生这个functor的类: A - YBQPE  
*^\HU=&  
X~=xXN.  
template < typename Actor > z4#(Ze@u~_  
class do_while_actor !" #9<~Q,p  
  { <h).fX  
Actor act; PNOGN|D  
public : "\W-f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} eN? Y7  
TL$EV>Nr  
template < typename Cond > D4Al3fe  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `;|5  
} ; ^9OUzTF  
[D-Q'"'A  
9^"b*&>P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g"s$}5{8:  
最后,是那个do_ ,#FLM`  
1"7Sy3  
xkNyvqcw  
class do_while_invoker Rlnbdb;!k  
  { 1OLqL  
public : 5!YA o\S  
template < typename Actor > %J:SO_6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bzDIhnw  
  { 8P7"&VYc8  
  return do_while_actor < Actor > (act); ml0.$z  
} S{4z?Ri, '  
} do_; ?\KM5^eX  
99$ 5`R;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E!BPE>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D4eTTfQ  
最后来说说怎么处理break和continue tWTKgbj(  
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;|c  
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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