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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0e vxRcrzz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $ Qg81mu  
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, FG#E?G  
5+%BZ  
P'ZWAxd  
:Fj4YP"  
  class filler 'U}i<^,c  
  { E C7f  
public : o}WbW }&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3L>V-RPiM  
} ; aeUm,'Y$  
uX}M0W  
%q>gwq A  
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: E? F @  
_rjCwo\  
~sSB.g  
-ZihEyG?V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }aX).u  
yJb;V#  
FLy|+4D_%4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,  PN?_N  
103^\Av8  
, st4K;-  
$#Ji=JX  
二. 战前分析 l@#X]3h!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 NJl|/(]v  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 :^iR&`2~  
j1d#\  
} A# C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V i#(x9.  
  /* --------------------------------------------- */ ~q|^z[7  
vector < int *> vp( 10 ); (Z`Y   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N;[w`d'#  
/* --------------------------------------------- */ +}9%Duim  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yxA0#6so  
/* --------------------------------------------- */ 5@ ZD'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X#eVw|  
  /* --------------------------------------------- */ Pi*,&D>{7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b:%>T PT  
/* --------------------------------------------- */ /h2`?~k+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O4$: xjs  
u%*;gu"2  
'inWV* P*g  
I/^Lr_\  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?'_iqg3  
1._1, _2是什么? N pRC3^  
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。 L7Skn-*tnA  
2._1 = 1是在做什么? (x=NA )  
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。 Mu:*(P/  
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。 #lVVSrF,-  
OH=Ffy F,  
PwDQ<   
三. 动工 qVM]$V#e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $<33E e:a  
Uc9Uj  
6K<vyr40  
j@9nX4Z  
template < typename T > l_f"}l  
class assignment H uE*jQ  
  { Jge;/f!i  
T value; 6'wP?=  
public : *2@ q=R-1  
assignment( const T & v) : value(v) {} vB.LbYyF  
template < typename T2 > Qgf_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ied<1[~S  
} ; R`$Odplh>  
HDy[/7"  
VNytK_F0P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }l[t0C t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V@Po}  
N$=<6eQm  
fYCAwS{  
+p43d:[  
  class holder Vx#xq#wK  
  { H-UMsT=g]  
public : (iS94}-)  
template < typename T > z-,U(0 .  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _N<qrH^;  
  { V25u'.'v  
  return assignment < T > (t); 7z+NR&' M$  
} }Rt<^oya*  
} ; ,e,fOL  
LTa9' q0  
(cCB3n\20  
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: j4NS5  
MOOL=Um3  
  static holder _1; iezz[;t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7qh_URt@  
ke/o11LP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f 8uVk|a  
而不用手动写一个函数对象。 ^R2:Z&Iv%  
4QDF%#~q^  
dB1bf2'b#  
K): )bL(B  
四. 问题分析 m*a0V  
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。 e1'_]   
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。 rP>5OLP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~i(*.Z) \  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 isDr|g$S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 sjzZl*GSy  
 kU#$  
五. 问题1:一致性 P|64wq{B8  
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?| 5$O@+W!?@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u37+B  
;xj^*b  
struct holder 02=eE|Y@  
  { Zo&U3b{Dy  
  // Cjwg1?^RZ  
  template < typename T > F!Nx^M1  
T &   operator ()( const T & r) const h7%<  
  { A).wjd(_,  
  return (T & )r; (F#Qunze  
} ]p$fEW g  
} ; _/PjeEm $p  
`|]juc  
这样的话assignment也必须相应改动: M\T6cN@m  
W;hI[9  
template < typename Left, typename Right > r?[Zf2&  
class assignment wRWN]Vo  
  { vmk c]DC  
Left l; ^srx/6X  
Right r; t/y0gr tm6  
public : WMYvE\"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M'[J0*ip  
template < typename T2 > CaK 0o*D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h],_1!0  
} ; X}S<MA`  
6rR}qV,+{  
同时,holder的operator=也需要改动: -1U]@s  
 okfhd{9  
template < typename T > gI T"nG=a4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7@06x+!  
  { v/CXX<^U(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K{"+eA>CU  
} `+i<:,z-gs  
U${dWxC  
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。 &:Raf5G-E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /y NU0/  
4S+P]U*jW  
return l(rhs) = r; WJ/&Ag1  
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。 HhIa=,VY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tn:tM5m  
M|e@N  
template < typename Tp > Nhuw8Xv  
class constant_t J/ 4kS<c  
  { Pc1vf]  
  const Tp t; 0 5 `x$f  
public : ?L7z\b"_~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q?JP\_o:  
template < typename T > _jP]ifu`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const tX6n~NJ$  
  { <sn^>5Ds  
  return t; $,bLb5}Qu  
} * y u|]T  
} ; hfVJg7-  
9D-PmSnv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `43E-'g  
下面就可以修改holder的operator=了 \vpUl  
(LQ*U3J]_  
template < typename T > [?_^Cy  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &Q 3!ty  
  { "y#$| TMB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l8jm7@.E  
} 'BtvT[KM  
`Y8 F}%i[  
同时也要修改assignment的operator() *<]ulR2  
i. 6c;KU  
template < typename T2 > Wc#4%kT  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U%m,:b6V  
现在代码看起来就很一致了。 _@SC R%  
uBH4E;[f  
六. 问题2:链式操作 E ekX|*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5_0Eh!sx  
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。 51l:  
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。 kwWDGA?zFB  
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。 S0du, A~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct arET2(h  
r ",..{  
template < typename T > =`99ez+y  
struct result_1 FL9 Dz4  
  { O_*%_S}F&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3Vs8"BFjz  
} ; 0.=dOz r  
N-y[2]J90  
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: t#=W'HyW8  
|+f@w/+  
template < typename T > F7x]BeTM  
struct   ref /Rf:Z.L  
  { V*}ft@GPD  
typedef T & reference; 4ba[*R2  
} ; ,F!zZNW9  
template < typename T > Z<@0~t_:?p  
struct   ref < T &> J>TNyVaoQ  
  { #;z;8q  
typedef T & reference; ACctyGd  
} ; eD 4X:^@  
Uyj6Ij_Pj)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Xq@Bzya  
n#|ljC  
template < typename T > _<qe= hie!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #~BsI/m  
  { whxTCIV  
  return l(t) = r(t); .J"QW~g^  
} Uc^eIa@  
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#fr5>h-w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TkBHlTa"=  
gNUYHNzDM(  
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 u%!/-&?wF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: GRM6H|.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;G.5.q[A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Gh>&+UA'$1  
最后的布局是: < KG q  
                Add E2K{9@i  
              /   \ X|y(B%:  
            Divide   5 vJ9I z  
            /   \ ^m~&2l\N=  
          _1     3 iO+,U}&  
似乎一切都解决了?不。 ,sI<AFI  
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。 }IEwGoDwNs  
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。 =h0vdi%{  
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: :e /*5ix  
,cE yV74  
template < typename Right > `,QcOkvbC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _t&` T  
Right & rt) const %e^GfZ  
  { =gNPS 0H  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n&OM~Vs  
} '.EO+1{a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 % b fe_k(  
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。 d^MRu#]  
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。 'b)qP|  
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。 DK)T2{:  
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。 v;soJlxF~  
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? cX7 O*5C  
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: }D>#AFs6#  
@@JyCUd  
template < class Action > VWq]w5oQO  
class picker : public Action ' _d4[Olu  
  { 5EU~T.4C<  
public : 7UIf   
picker( const Action & act) : Action(act) {} {Y-~7@  
  // all the operator overloaded 0FSNIPx  
} ; "i#aII+T  
% IHIXncv[  
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。 "!+gA&  
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: {ETM >  
Z _Wzm!:  
template < typename Right > `AYq,3V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }@eIO|  
  { :*f  2Bn  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @}=(4%  
} hw$!LTB2  
d~1uK-L]*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rk6K0TQ8  
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。 27k(`{K  
_j+!Fd  
template < typename T >   struct picker_maker a`L:E'|B9  
  { Kv<f< >|L  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pO_IUkt  
} ; j$K*R."  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > AbxhNNK  
  { z',Fa4@z  
typedef picker < T > result; I`zd:o]  
} ; 5r`rstV  
K+pVRDRcs  
下面总的结构就有了:  0:f]&Ng  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Xu8I8nAwl  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 6<2H 7'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9w$m\nV  
至此链式操作完美实现。 3pg=9*{  
*,mI=1  
AHRJ7l;a  
七. 问题3 |>yWkq   
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。 8l_M 0F ,  
')U~a  
template < typename T1, typename T2 > 2]1u0-M5L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U.KQjBi  
  { rUpe  ;c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4;fuS_(X  
} L RVcf  
l%T4:p4e  
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: U@M3.[jw  
Hs*["zFc  
template < typename T1, typename T2 > T]\c2U  
struct result_2 ;I&VpAPx  
  { I]^>>>p$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L8 L1_  
} ; 4qE95THB  
<q8@a0e@  
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? q pCI [[  
这个差事就留给了holder自己。 )\|+G5#`  
    ]QhTxrF"  
6|zhqb|s  
template < int Order > 5BJ E  
class holder; -~mgct5  
template <> )V\@N*L`ik  
class holder < 1 > TWzLJ63*  
  { 1h&`mqY)L.  
public : ? 3=G'Ip5n  
template < typename T > %WgN+A0  
  struct result_1 2%dL96  
  { &}r"Z?f)  
  typedef T & result; fes s6=k  
} ; @eJCr)#}  
template < typename T1, typename T2 > N7?B"p/  
  struct result_2 H5T_i$W  
  { j-":>}oW2.  
  typedef T1 & result; yd).}@  
} ; hW~.F  
template < typename T > 8.i4QaU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 83n%pS4x  
  { /]_t->  
  return (T & )r; <7M-?g:vj  
} y3zP`^  
template < typename T1, typename T2 > L5-|-PP|;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MKl0 d  
  { TxX=(7V  
  return (T1 & )r1; s_'&_>D  
} /8FmPCp}r  
} ; _y@].G  
mHxR4%i5  
template <> Fl-\{vOn  
class holder < 2 > !cwZ*eM  
  { qI+2,6 sGI  
public : J;C:nE|V  
template < typename T > ]mTBD<3\  
  struct result_1 '+`[)w  
  { V)j[`,M:  
  typedef T & result; -L1785pB85  
} ; T3X'73M  
template < typename T1, typename T2 > %2?+:R5.  
  struct result_2 xT%`"eM}  
  { n t}7|h|  
  typedef T2 & result; p;O%W@n"  
} ; 5 % 2A[B  
template < typename T > }yz>(Pq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >]\I:T  
  { c.ow4~>  
  return (T & )r; i[o 2(d,  
} s6!6Oqh  
template < typename T1, typename T2 > UEU/505  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =dmr ,WE  
  { T5(S2^)o  
  return (T2 & )r2; iwotEl0*{  
} bGPE0}b  
} ; l/&.HF  
5*AXL .2ih  
Zt`Tg7m  
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> >。 4:`D3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \^x{NV@v42  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $ik*!om5  
P {TJ$  
return l(i, j) = r(i, j); ,/42^|=Z6O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /Mqhx_)>A  
`(e :H  
  return ( int & )i; /yOx=V  
  return ( int & )j; /wV|;D^ )  
最后执行i = j; 3Q=^&o0fl  
可见,参数被正确的选择了。 l":W@R  
Ri.tA  
#BC"bY  
'nmA!s  
&*C5Nnlv  
八. 中期总结 M]x> u@JH  
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: W>K^55'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 XKoY!Y\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rUiYR]mV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Lc*>sOm9  
<ql,@*Y  
kT% wt1T4  
v}G^+-?  
g'8Y5x[  
*g/klK  
九. 简化 =[6^NR(  
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。 a`xq h2P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !+l'<*8V  
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: LdPLC':}x|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 wA) Hot  
  +-*/&|^等 kv+%  
2. 返回引用。 sV\_DP/l  
  =,各种复合赋值等 $Ome]+0  
3. 返回固定类型。 c8l>OS5i3_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *FlPGBjJ  
4. 原样返回。 "6B7EH  
  operator, fz&B$1;8  
5. 返回解引用的类型。 OQVrg2A%(  
  operator*(单目) }9~^}99}  
6. 返回地址。 I6>J.6luF9  
  operator&(单目) RK3y q$  
7. 下表访问返回类型。 $l7^-SK`E  
  operator[] 64s;EC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 AK:cDKBO  
  operator<<和operator>> o[|[xuTm  
8bIP"!=*W  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ] lB zpD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5xQ-f  
>=~\b  
template < typename Left > 2]>O ZhS  
struct value_return zM'eqo>!c>  
  { ^Q6J$"Tj  
template < typename T > N]<(cG&p  
  struct result_1 vQAFgG  
  { FFHq':v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :^;c(>u{  
} ; R.~[$G!  
D /eH~  
template < typename T1, typename T2 > 9!FX *}dC  
  struct result_2 !jCgTo y  
  { )vp0X\3q`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v+c>iI  
} ; d2k-MZuT6  
} ; %uW  =kr  
e8m,q~%#/  
r*X,]\V0x  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [$N_YcN?  
)*')  
下面我们来剥离functor中的operator() I>c,Bo7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7Cgi&  
aZfMeW  
return l(t) op r(t) ^^y eC|~N:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fgLjF,Y  
return op l(t) G7Nw}cVJ)  
return op l(t1, t2) / 3A6xPOg  
return l(t) op *Gsj pNr-  
return l(t1, t2) op OM*_%UF  
return l(t)[r(t)] Y\|#Lu>B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &C 9hT  
3h@]cWp  
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: FpoH m%+  
单目: return f(l(t), r(t)); P4zo[R%4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 60D36b(  
双目: return f(l(t)); nJD GNm,  
return f(l(t1, t2)); Z\&f"z?L  
下面就是f的实现,以operator/为例 sD|l}f  
h Yu6PWK  
struct meta_divide Z;0~f<e%  
  { dcz?5O_{,  
template < typename T1, typename T2 > nl@an!z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |Uh8b %  
  { 2RiJm"   
  return t1 / t2; 7Ai?}%b-  
} \kADh?phV  
} ; sNf& "C!;  
<p@Cx  
这个工作可以让宏来做: @d75X YKu  
|tXA$}"L8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mScv7S~/s  
template < typename T1, typename T2 > \ UaT%tv>}8#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; J<) qw  
以后可以直接用 tbrU>KCBD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d {z[46>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 jhu &Wh  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) "c^!LV  
[&x9<f6  
, X5.|9  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 1.hWgWDP  
aSR-.r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7DB_Z /uU  
class unary_op : public Rettype ,_z79tC{s  
  { { U4!sJSl1  
    Left l; /dnwN7Gf  
public : `e[S Zj\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "*g+qll!5d  
X/_I2X  
template < typename T > AtT7~cVe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JsEJ6!1  
      { N?GTfN  
      return FuncType::execute(l(t)); <-lM9}vd  
    } STKL  
2TK \pfD  
    template < typename T1, typename T2 > %? ~'A59  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iP:i6U]  
      { |vI*S5kn6A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); QM$UxWo-  
    } ZOK!SBn^?  
} ; PyeNu3Il4  
6opin  
D9rQ%|}S  
同样还可以申明一个binary_op 6BE,L  
ep>!jMhJa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kpOdyn(  
class binary_op : public Rettype 5LeZ ?'"c  
  { *k?:k78L  
    Left l; E)b$;'  
Right r; R2bqhSlF  
public : bM W|:rn  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F.s$Y+c!6  
2.qPMqH  
template < typename T > H MOIUd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,p2UshOmd  
      { Q*M#e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _3IT3mb2n  
    } "be\%W+<  
!-I,Dh-A  
    template < typename T1, typename T2 > DE13x *2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I8#2+$Be+@  
      { e =amh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /2^L;#  
    } "2%z;!U1  
} ; ?0qVyK_1  
s 6Wp"V(  
BR|!ya+_2  
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 \PX4>/d@y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zLJ>)v$81  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bpu`'Vx  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Iu'9yb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )\wkVAm  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 PgtLyzc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ku5||u.F4*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) X'A`" }=_  
下面是修改过的unary_op lg^'/8^f  
uHbg&eW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v>X!/if<y  
class unary_op EEe$A?a;  
  { DYX{v`>f^  
Left l; Upz)iOqLi  
  y4\X~5kU  
public : iSfRJ:_&6  
44CZl{pt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [8ZDMe  
jaS<*_~#R  
template < typename T > ammi4k/  
  struct result_1 ~M~DH-aX  
  { 5SFr E`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }G4I9Py  
} ; If'q8G3]-  
}:$cK(|  
template < typename T1, typename T2 > ?;~!C2Zs  
  struct result_2 N2:Hdu :  
  { XJul~"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 14$%v;Su4  
} ; xd?=#d  
NKY|Z\  
template < typename T1, typename T2 > n6Oz[7M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QO@86{u#Y  
  { g{&5a(W&`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q0A4}  
} SQMl5d1d:  
rgy I:F.  
template < typename T > ;<~f-D,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N^ +q^iW  
  { ._+cvXy  
  return OpClass::execute(lt(t)); t{;2$z 0  
} bRo<~ rp%  
7i5B=y7b  
} ; P" c@V,.  
`IN!#b+Eo  
?K$&|w%{3  
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 FNGa4  
好啦,现在才真正完美了。 WcmX"{  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^y,h0?Z9  
aEf3hB*~  
template < typename Right > fW = N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p22AH%  
  { Q#MB=:0 {  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); LhG\)>Y%  
} {S0-y  
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。 av'DyNW\  
CU=sQfE  
D5gj*/"  
`%YMUBaI  
|s3;`Nxu7  
十. bind m|NZ093d  
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。 coCT]<  
先来分析一下一段例子 Kp7D I0~  
Kebr>t8^  
hpf0fU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,#;hI{E  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MkW=sD_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V7,dx@J-  
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。 cvcZ\y  
我们来写个简单的。 &mX_\w /%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8K4^05*S   
对于函数对象类的版本: *+v*VH  
I<}% L V  
template < typename Func > lIyMNw  
struct functor_trait 9L$OSy|  
  { -!!]1\S*Y  
typedef typename Func::result_type result_type; [4?r0vO  
} ; ~d7t\S  
对于无参数函数的版本: 2l?^\9&  
DE.].FD'  
template < typename Ret > R;HE{q[ f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v4e4,Nt  
  { 3$hIc)  
typedef Ret result_type; s.4+5rE  
} ; E6 oC^,ZRy  
对于单参数函数的版本: `E|i8M3g  
+'8a>K^  
template < typename Ret, typename V1 > cr;:5D%_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Kyx9_2  
  { 4dixHpq'  
typedef Ret result_type; ]QlW{J  
} ; pZ8J\4+  
对于双参数函数的版本: G:*vV#K  
OROvy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $e1.y b%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9(t(sP_  
  { 7R:j^"I@  
typedef Ret result_type; ezw*Lo!  
} ; LqYyIbsvf  
等等。。。 Tdh(J",d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {|>'(iqH"w  
+ yI$4MY  
template < typename Func > Muwlehuq  
struct func_return @Ommd{0M  
  { # fqrZ9:@  
template < typename T > TG;[,oa  
  struct result_1 Q z(n41@`  
  { G,>YzjMY`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \k5"&]I3  
} ; U!uPf:p2  
Ma!  
template < typename T1, typename T2 > (F^R9G|  
  struct result_2 dC,C[7\  
  { 5r)8MklZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R?u(aY)P  
} ; a/ uo)']B  
} ; %Bw:6Y4LZ  
xc*a(v0  
q\@_L.tc[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =4`wYh  
umns*U%T;  
template < typename Func, typename aPicker > $y6 <2w%b  
class binder_1 U;/2\Ii  
  { QM8Ic,QFvo  
Func fn; R*vQvO%)h  
aPicker pk; ,c"J[$i$  
public : -E1-(TS  
1UK= t  
template < typename T > "dP-e  
  struct result_1  dwk%!%  
  { ]y.V#,6e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (o*YGYC  
} ; msxt'-$M  
d4ecF%R  
template < typename T1, typename T2 > w:lj4Z_  
  struct result_2 wH8J?j"5>  
  { ,=\.L_'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i{m!v6j:  
} ; x</4/d  
T/E=?kBR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} dV[G-p  
WP*}X7IS  
template < typename T > tx7 zG.,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %SB4_ r*<  
  { PwW$=M{\.  
  return fn(pk(t)); Xk.OyQ@  
} K ,NmDc^  
template < typename T1, typename T2 > 8Azh&c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,r*Kxy  
  { EF!J#N2  
  return fn(pk(t1, t2)); sJx_X8  
} fD@d.8nXd  
} ; Xr=BxBttp  
N `:MF 9  
Yw#fQFm  
一目了然不是么? 9vP;i= fr  
最后实现bind 7)QZ<fme  
Xuu&`U~%  
. .5~ x~O  
template < typename Func, typename aPicker > Hk;;+'-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W6T4Zsg  
  { i=\)[;U  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); QTBc_Z  
} VOD-< "|  
Awa| (]  
2个以上参数的bind可以同理实现。  nBp6uNK[  
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。 rwJ U;wy  
l,lqhq\  
十一. phoenix \{`^Q+<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qK7:[\T|?T  
.Pj<Pe  
for_each(v.begin(), v.end(), !O%!A<3  
( %:'G={G`QH  
do_ yVnG+R&  
[ !*Is0``  
  cout << _1 <<   " , " MoN0w.V  
] i[9yu-  
.while_( -- _1), V K6D  
cout << var( " \n " ) we[+6Z6J  
) D(ItNMc Ku  
); ]}lt^7\=  
Y>w7%N  
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: dJ I }uQ  
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 OY}FtG y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %B\x %e ;P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3as=EYm  
d eT<)'"  
"\EX)u9ze  
template < typename Cond, typename Actor > Xi%Og\vm5  
class do_while i*/i"W<  
  { ;ZUj2WxE  
Cond cd; }(8>&  
Actor act; g>h/|b w4  
public : 2|^@=.4\  
template < typename T > pDlrK&;\z  
  struct result_1 y@l&B+2ks  
  { :pdX  
  typedef int result_type; V5(_7b#z``  
} ; FA*$ dwp  
P 9yMf~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DAb/B  
r|UJJ9i  
template < typename T > 1l$ C3c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pp"#pl  
  { zQulPU  
  do >fWGiFmlk  
    { 3!l>\#q6  
  act(t); 9{OO'at?  
  } 6Yn>9llo}=  
  while (cd(t)); (*$F7oO<  
  return   0 ; 2pdeJ  
} FShjUl>mV  
} ; I;NW!"pU  
Ur#jJR@%3  
+Mq\3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). P4Pc;8T@!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9oJM?&i  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 s0dP3tz>  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,Tr&`2w  
下面就是产生这个functor的类: 3`yO&upk  
=KHb0d |.  
@CzFzVmF"  
template < typename Actor > ]S4"JcM  
class do_while_actor I :<,9.   
  { xg/(  
Actor act; 7*uN[g#p  
public : %urvX$r4K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^}Vc||S  
neM.M)0  
template < typename Cond > c`;oV-f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]0*aE  
} ; iSO xQ  
aI&~aezmN  
`hO%(9V9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 56z>/`=  
最后,是那个do_ ?@4Mt2Z\  
AB/${RGf+  
|K1S(m<F  
class do_while_invoker a6n@   
  { fE~KWLm  
public : se %#U40*  
template < typename Actor > + )Qu,%2   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _">F]ptI;  
  { YCiG~y/~  
  return do_while_actor < Actor > (act); T;(,9>Qsu  
} 76rv$z{g^  
} do_; X1(ds*'Kv  
Gt#r$.]W?o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y\^zxG*]'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bK%F_v3'  
最后来说说怎么处理break和continue [<f2h-V$  
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。 *fc8M(]&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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