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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m^KkS   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \g/E4U .+  
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, u e~1144  
tnntHQ&b  
4V5*6O9(u  
5Z{[.&x  
  class filler Ycm1 _z  
  { u 05O[>w  
public : z)Gr`SA<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ><HXd+- sd  
} ; b-XBs7OAx  
=6:Iv"<  
bfgLU.1I  
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: 9UX-)!  
j^M@0o  
S1JB]\  
ga1RMRu+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); EIAT*l:NW  
J u7AxTf~  
@*dA<N.9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FS[CUoA  
kJ >B)  
RIlPH~  
xi0&"?7la  
二. 战前分析 z`CI gSR  
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。 zi'?FM[f)  
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 xk9]jQ7  
URwFNOM2  
Im =E?t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &Jz%L^  
  /* --------------------------------------------- */ m6}"g[nN  
vector < int *> vp( 10 ); NH/H+7,o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ghz)=3  
/* --------------------------------------------- */ %* 8QLI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z^]nP 87  
/* --------------------------------------------- */ -.y3:^){^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IiL?@pIq  
  /* --------------------------------------------- */ <JlKtR&nSo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); fO+;%B  
/* --------------------------------------------- */ va)\uXW.N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -z@}:N-uR  
<GC:aG  
#cA}B L!3  
_]NM@'e  
看了之后,我们可以思考一些问题: %pdfGM 9g  
1._1, _2是什么? WA+v&* ]  
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。 rB\UNXy  
2._1 = 1是在做什么? @eul~%B{X  
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。 . 2WZb_ B  
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。 Wo%&,>]<H  
5m/r,d^H  
RV~w+%f  
三. 动工 w t}a`hxu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uAJC Q)@  
Q"\[ICu!,  
,}<v:!  
/#HY-b  
template < typename T > !&X}? NK  
class assignment cCwT0O#d  
  { sfH|sp  
T value; +r '  
public : }9'rTLM  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'del|"h!M  
template < typename T2 > umj7-fh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6@ + >UZr\  
} ; {3?g8e]zr  
E: %%Dm  
A%Ao yy4E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NLj0\Pz|B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Z#0z#M`  
=,sMOJ c>  
{It4=I)M  
6oC(09  
  class holder C>LkU|[  
  { \Ew2@dF{O  
public : 0tA+11Iu  
template < typename T > B^oXUEOImq  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4aGHks8Z,\  
  { #fwG~Q(  
  return assignment < T > (t); Ts^IA67&<  
} H|Eu,eq-E  
} ; ,5nrovv  
\aG>(Mr  
1=s%.0  
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: ]+oPwp;il  
&9'6hMu  
  static holder _1; \2T@]!n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X(/W|RY{@  
>kd2GZe^_J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FG'1;x!  
而不用手动写一个函数对象。 i~4:]r22  
,cS|fG  
.n"aQ@!  
gB?#T  
四. 问题分析 . a~J.0co  
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。 sLCL\dWT  
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。 XI pXP,Yy  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;i1H {hB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :.@gd7T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z}Xn>-N-  
?g!py[CrE  
五. 问题1:一致性 norWNm(n  
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?| 98A ;R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =3sBWDB[  
&K}!R$[,:P  
struct holder 2mI=V.X[&  
  { ms<?BgCSz  
  // z"R-Sme  
  template < typename T > q[r|p"TGov  
T &   operator ()( const T & r) const JGJQ5zt  
  { ^oj)#(3C  
  return (T & )r; v50=D/&w  
} afH`<!  
} ; %U'YOE6  
b{9q   
这样的话assignment也必须相应改动: m39 `f,M  
>Efv?8$E\  
template < typename Left, typename Right > MOdodyG  
class assignment n pBpYtG  
  { dqnxhN+&  
Left l; S=2-<R  
Right r; fk9FR^u  
public : [CJ&Yz Ji  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0IxXhu6v  
template < typename T2 > @2]_jW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  z>hA1*Ti  
} ;  |G{TA  
:FB#,AOa_  
同时,holder的operator=也需要改动: <$_B J2Z  
]7Tjt A.\q  
template < typename T > +:;r} 7Zh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _a^%V9t  
  { y$7<ZBG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MWu67">"  
} 4$@)yZ  
UV$v:>K#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 0d~>zKho  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2vT>hC?oHz  
J)6f"{} &  
return l(rhs) = r; B$sB1M0q  
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。 K)N7Y=C3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -ZBk^p  
g!i\ AMG?  
template < typename Tp > O:WFh;c  
class constant_t t=Tu-2,k  
  { Ag^Cb'3X  
  const Tp t; (pNA8i%=G  
public : t L}i%7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} " 8>*O;xk  
template < typename T > 1@im+R?a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ](vOH#E  
  {  Q47Rriw  
  return t; x~rIr#o  
} d#T~xGqz  
} ; lZ'-?xo  
+eg$Z]Lht  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f =B)jYI  
下面就可以修改holder的operator=了 s8Xort&   
FE,&_J"  
template < typename T > $_%yr ~2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const M S)(\&N  
  { /{#1w\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "z8L}IC!e5  
} POdk0CuX  
HeCQF=R  
同时也要修改assignment的operator() B0T[[%~3M  
=0cyGo  
template < typename T2 > -y;SR+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -L}crQl.'c  
现在代码看起来就很一致了。 89?$xm_m  
*+{umfZy  
六. 问题2:链式操作 aOFF"(]Cl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LxC*{t/>8  
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。 E`}KVi57  
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。 # XE`8$  
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。 E=+v1\t)]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a=>PGriL  
Ew~piuj  
template < typename T > ,Y6Me+5B  
struct result_1 v,#*%Gn`%  
  { ZnVi.s ~1V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pj4M|'F7  
} ; X`YAJG  
B[w~bW|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: p)NhV  
WLqwntzk  
template < typename T > %{Ez0XwGCn  
struct   ref S7vT=  
  { ]-FK6jw  
typedef T & reference; j?K]0j;  
} ; ]~iOO %&R  
template < typename T > 481J=8H  
struct   ref < T &> q{?Po;\D  
  { }@>=,A4Y  
typedef T & reference; W7r1!/ccj  
} ; dt%waM!  
C%}}~Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: gh>'O/9  
<1cYz\/ !M  
template < typename T > *J&XM[t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const LT']3w  
  { l( /yaZ`  
  return l(t) = r(t); a/Z >-   
} K"B2 SsC  
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。 \q(DlqTqs  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 H}5zKv.T  
k\rzvo=U  
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 Rl@k~;VV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xrd@GTaI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {W*_^>;K  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 H.cN(7LXm  
最后的布局是: G41 gil6k  
                Add [9| 8p$  
              /   \ {eo4J&as  
            Divide   5 N'[bA  
            /   \ jp?;8rS3  
          _1     3 `&]<_Jc1  
似乎一切都解决了?不。 /<,LM8n  
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。 @LZ'Qc }@  
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。 O CIWQ/ P  
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: Vf<VKP[9K  
0EiURVX  
template < typename Right > "5Orj*{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~7a(KJgvd"  
Right & rt) const UZ#Yd|'PD  
  { p(dJf&D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z9OhY]PPF  
} Hg$t,\j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FaS}$-0  
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。 ti$d.Kc(  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 G&8)5d[  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 KZ_d..l*W  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ,Yx"3i,  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? L7oLV?k  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: jzCSxuZ7O  
2 |lm'Hf  
template < class Action > M\\t)=q  
class picker : public Action ;o* n*N  
  { GPP{"6q5'  
public : w;@DcX$]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} pd2Lc $O@  
  // all the operator overloaded d67Q@ ')00  
} ; ]XX9.Xh=-  
6~g`B<(?  
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。 c|?0iN  
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: F|.,lb |L  
$ qOV#,@  
template < typename Right > IoUQ~JviA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6b& <5,=d:  
  { wXdtY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Hjl{M>z  
} qIEe7;DO  
xe ng`!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zGKDH=Yy ;  
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。 lFvRXV^+f  
:6R0=oz  
template < typename T >   struct picker_maker hF`e>?bN  
  { W[B%,Km%]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t [gz#'  
} ; #m 2Ss  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $v|/*1S  
  { 7)iB6RB K  
typedef picker < T > result; *6uZ"4rb.  
} ; R7axm<PR=  
=fA* b  
下面总的结构就有了: MLD-uI10{  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 `U:W(\L  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 N$u;Q(^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'nH/Z 84  
至此链式操作完美实现。 (Uk1Rt*h  
eteq Mg}M  
Vf?+->-?{  
七. 问题3 cspO5S>#  
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。 8I=n9Uyz  
bpq2TgFj  
template < typename T1, typename T2 > Q.SLiI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8j~:p!@  
  { +)8,$1[p|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jY^wqQls  
} 88c-K{} 3  
2 de[ yz  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 3a#X:?  
fwvPh&U&  
template < typename T1, typename T2 > &n:3n  
struct result_2 r2:n wlG  
  { S0X %IG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s"1:#.u  
} ; "r@f&Ssxb  
G55-{y9Q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  B _;W!  
这个差事就留给了holder自己。 B I9~% dm  
    77y_?di^I  
kaSi sjd  
template < int Order > @  s  
class holder; h4@v. GI  
template <> CE :x;!}cd  
class holder < 1 >  Co e q<  
  { 9Z! j  
public : a%3V< "f  
template < typename T > L`"PaIMz  
  struct result_1 <PBrW#:'  
  { "zU}]|R  
  typedef T & result; 1<Vc[p&  
} ; HK~uu5j  
template < typename T1, typename T2 > ^a9v5hu  
  struct result_2 D$k<<dvv  
  { >:5^4/fo*  
  typedef T1 & result; Vs>/q:I  
} ; UsT+o  
template < typename T > ?sF<L/P0 F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $i# 1<Qj  
  { *e E&ptx1  
  return (T & )r; Obl']Hr{y9  
} V0'T)  
template < typename T1, typename T2 > *Q= 3v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iTb k]$  
  { wSrq?U5q  
  return (T1 & )r1;  VlGg?  
} JzhbuWwF-  
} ; :Ja]Vt  
\U^0E> d  
template <> fC!]MhA"i  
class holder < 2 > ,,*i!%Adw  
  { 4]\ f}  
public : T<!&6,N A  
template < typename T > [c6I/U=-  
  struct result_1 yc|j]?  
  { ?NazfK  
  typedef T & result; Bq}p]R3X  
} ; l}|KkW\y  
template < typename T1, typename T2 > JryCL]  
  struct result_2 eURy]  
  {  '%! '1si  
  typedef T2 & result; -#yLH  
} ; L0j&p[(r  
template < typename T > GyE-fB4C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6mH0|:CsY  
  { 7nh,j <~;2  
  return (T & )r; x50,4J%J'r  
} WdXi  
template < typename T1, typename T2 > C %l!"s^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KH4 5A'o  
  { PA5_  
  return (T2 & )r2; O0?.$f9 s  
} p h[ ^ve  
} ; z"`q-R }m  
3`9H  
D;@*  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 zu6Y*{$>g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: FB<#N+L\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'B;aXy/JC  
>BC?% |l  
return l(i, j) = r(i, j); oH/6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) j(j o8  
;F)g r  
  return ( int & )i; 'jv[Gcss3L  
  return ( int & )j; eT??F  
最后执行i = j; vB0O3]  
可见,参数被正确的选择了。 UL0%oJ#  
]e0yC  
zh2gU@"  
R(dVE\u  
sS$"6  
八. 中期总结 AF5$U8jf  
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: !f~ =p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Fv n:V\eb  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 oObm5e*Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x,W)qv  
uus}NZ:*l  
E}U[VtaC  
1(V>8}zn  
i?R+Ul`Q  
m2o*d$Ke  
九. 简化 cnm&o C 6  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 :Mz$~o<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^WDAW#f*<  
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: )+]8T6~ N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 q$vATT  
  +-*/&|^等 : `D[0  
2. 返回引用。 l#P)9$%  
  =,各种复合赋值等 LM:|Kydp3  
3. 返回固定类型。 K/;FP'.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -!E))|A  
4. 原样返回。 3e UTV<!  
  operator, _D9` L&X}  
5. 返回解引用的类型。 ^4@~\#$z  
  operator*(单目) vywd&7gK  
6. 返回地址。 Do@:|n  
  operator&(单目)  SJY<#_b  
7. 下表访问返回类型。 2ye^mJ17  
  operator[] w3lR8R]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5IeF |#g  
  operator<<和operator>> 2mS3gk  
e %VJ:Dj  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。  <b7 4L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0T,Qn{  
Jd_w:H.  
template < typename Left > I8r5u=PH  
struct value_return X#9}|rT56  
  { b-e3i;T!}~  
template < typename T > 1(C3;qlVD  
  struct result_1  V"n0"\k,  
  { I(fq4$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O!+LM{> F  
} ; y(&JE^GfX  
2.)@u~^Q  
template < typename T1, typename T2 > h?wNmLre  
  struct result_2 'LZF^m _<<  
  {  j I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {~DYf*RZ  
} ; reml|!F-)  
} ; =PXQ X(_  
.uzg2Kd_  
l,}{Y4\G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait loVUB'OSv  
|B&KT  
下面我们来剥离functor中的operator() u9>zC QRO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: uN bOtA  
a~YFJAkg9  
return l(t) op r(t) ,)mqd2)+"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R }M'D15  
return op l(t) X%"P0P  
return op l(t1, t2) WrhC q6  
return l(t) op *OU>s;"$  
return l(t1, t2) op 0wZ_;FN*-  
return l(t)[r(t)] hNB;29r~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "?_adot5v  
<{@?c  
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: :+ksmyW  
单目: return f(l(t), r(t)); @AUx%:}0Y:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6U;pYWht  
双目: return f(l(t)); P9Hv){z  
return f(l(t1, t2)); Izq]nR  
下面就是f的实现,以operator/为例 {<~0nLyJS  
8 [i#x|`g  
struct meta_divide $2E n^  
  { Kx9Cx 5B  
template < typename T1, typename T2 > D+{h@^C9Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +7?p& -r)x  
  { CBx1.xL  
  return t1 / t2; y XZZ)i_  
} >T{9-_#P  
} ; \7Hzj0hSi  
:@w ;no>=*  
这个工作可以让宏来做: kvs^*X''Ep  
j &)Xi^^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1 GUF,A+_O  
template < typename T1, typename T2 > \ f XxdOn.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; lZCvH1&"  
以后可以直接用 >XP]NY}Po[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8r /]Q  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 L>$yslH; b  
(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。。。) yrO'15TB  
`L`*jA+_  
 X>OO4SV  
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 (:E_m|00;  
#6'oor X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <uNBsYMuC  
class unary_op : public Rettype E&V"z^qs_  
  { +B^ / =3P  
    Left l; P, !si#  
public : %lz\w{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dluNA(Xc-  
,GXwi|Y  
template < typename T > i`7{q~d=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  'vj45b  
      { G_zJuE$V  
      return FuncType::execute(l(t)); iZ#dS}VlJ  
    } 6~?7CK  
sLK J<=0i  
    template < typename T1, typename T2 > Da1BxbDeI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7{f&L '  
      { &0SGAJlec  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M_+&XLnzsJ  
    } B1c`(mHl  
} ; KL# F5\ E  
LtbL[z>]  
w_pEup\`  
同样还可以申明一个binary_op YQ X+lE  
SSycQ4[{o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2G:)27Q-  
class binary_op : public Rettype 2H;&E1:  
  { ^Tc&?\3  
    Left l; =$Sf]L  
Right r; QE84l  
public : |vz< FR6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?l`DkUo*j  
j(F%uUpN  
template < typename T > W+BM|'%}|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N}nU\e6 Y  
      { f'F:U^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5p"n g8nR  
    } xr?=gY3E;  
5 g99t$p9  
    template < typename T1, typename T2 > ^i_mGeu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?;> s<  
      { rtv\Pf|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8Fx~i#FT  
    } FMhwk"4L  
} ; 6:>4}WOP  
T[U&Y`3g  
N~l(ng9'U  
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 Smo^/K`f9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4Cke(G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~cy/\/oO  
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。 WRZi^B8 @  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! O7ceSz  
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。。。 [Av87!kJ!X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !vfjo[v  
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) ySP1WK  
下面是修改过的unary_op cKh{ s  
dr^pzM!N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > j/3827jw=  
class unary_op iU9de  
  { OgyETSN8C  
Left l; cZ \#074u/  
  +`kfcA#pi  
public : jIK *psaV  
`j0T[Pi  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /u!I2DF  
Z/sB72K1  
template < typename T > K+dkImkh  
  struct result_1 Z66akr  
  { eHF#ME  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t9&)9,my  
} ; 1d7oR`qr  
*PMvA1eN=#  
template < typename T1, typename T2 > ;WJ}zjo >  
  struct result_2 ~Lhq7;=H?O  
  { ~IZ'zuc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y4 ){{bEp  
} ; Wd_bDZQ  
Vky~yTL)\  
template < typename T1, typename T2 > ylLQKdcL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ul^/Dh  
  { Z*.fSmT8)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R3d>|`) +  
} 4} 'Xrg  
O;ZU{VY  
template < typename T > 7]d396%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yb%H9A  
  { j*x8K,fN  
  return OpClass::execute(lt(t)); b9)%,3-  
} A1{P"p!  
-_ .f&l8  
} ; bRJYw6oA<  
GbwcbfH  
^6#FqK+{u  
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 zwN;CD1  
好啦,现在才真正完美了。 -dsB@nPiUw  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2WIL0Siwl  
Pr{?A]dQ  
template < typename Right > ?Bq"9*q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $@FD01h.t3  
  { m/| >4~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (Z=ziopDE  
} M]!R}<]{  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 yrnB]$hf  
pAtHU(}  
eU1= :n&&\  
nj!)\U  
~7Kqc\/H&I  
十. bind r*N:-I~z  
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。 X |.'_6l.  
先来分析一下一段例子 Id *Gs>4U  
Ht5 %fcD  
Qpndi$2H!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j.uN`cU!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -i V&-oP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }el. qZ  
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。 e7t).s)b{  
我们来写个简单的。 iH#~eg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: VFT G3,kI  
对于函数对象类的版本: +&jWM-T"-  
u ?7(A %  
template < typename Func > sT[)r]`T  
struct functor_trait xoTS?7  
  { !oLrN/-  
typedef typename Func::result_type result_type; R,C)|*ef  
} ; 0J_ AX  
对于无参数函数的版本: a^ <  
({yuwH?tH  
template < typename Ret > Cmm"K[>Rx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d;Z<")  
  { >T%Jlj3ZG  
typedef Ret result_type; ~cz] Rhq  
} ; [3nhf<O  
对于单参数函数的版本: S5@/;T  
9qIUBHe  
template < typename Ret, typename V1 >  $Tfq9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > t LdBnf  
  { a^'1o9  
typedef Ret result_type; $yIcut7  
} ; VQZ3&]o  
对于双参数函数的版本: F8;M++  
W8,XSUl  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g.kpUs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )-Zpr1kD  
  { 6TbDno/!'  
typedef Ret result_type; F 71  
} ; *DLv$/(0  
等等。。。 KZ6}),p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Bz_['7D  
1.o-2:]E  
template < typename Func > s{NEP/QQJ  
struct func_return p)f OAr  
  { >@[`,  
template < typename T > DdJxb{y7  
  struct result_1 z_*]joL  
  { JS642T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e!l!T@ pf  
} ; aa_&WHXkt  
hQ i[7r($8  
template < typename T1, typename T2 > y%|nE((  
  struct result_2 &O#a==F!(  
  { Xj&{M[k<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7$z")JB  
} ; V,<,;d fR  
} ; +e)So+.W  
Bg-C:Ok 2'  
=w?-R\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qRJg/~_h{  
"z69jxXo  
template < typename Func, typename aPicker > Ig'Y]%Z0  
class binder_1 K)]7e?:Wu  
  { S6 $S%$  
Func fn; y+(<Is0w  
aPicker pk; T$06DS  
public :  / >Wh  
N;F1Z-9  
template < typename T > -3qB,KT  
  struct result_1 J{@gp,&e  
  { X;w1@4!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Sr)/ Mf  
} ; r%xp^j}  
h76#HUBr!  
template < typename T1, typename T2 > {dg3 qg~  
  struct result_2 z<+".sD'  
  { oZ& ns!#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a)(j68c  
} ; +N5G4t#.  
UQ$dO2^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m1gJ"k6 `j  
:)c >5  
template < typename T > j^1T3 +  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bS&'oWy*B  
  { N(dn"`8  
  return fn(pk(t)); blid* @-  
} 3LG}x/l  
template < typename T1, typename T2 > EX>>-D7L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rzDqfecOmW  
  { [{Fr{La`D'  
  return fn(pk(t1, t2)); Ar'}#6  
} BgA\l+  
} ; }[!;c+ke  
HoT5 5v!o  
u z ` H  
一目了然不是么? *-ZD-B*?  
最后实现bind C@buewk  
hEl)BRJ  
?fXg_?+{'g  
template < typename Func, typename aPicker > .!U `,)I  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E,xCfS)  
  { xii*"n~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q~,E K  
} L-Xd3RCD  
!.+iA=K{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !#rZ eDmw  
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。 ~`#.ZMO  
)FMpfC>An  
十一. phoenix 3a:(\:?z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [=Np.:Y%  
({m["d  
for_each(v.begin(), v.end(), YJuaQxs  
( K>RL  
do_ S"|D!}@-  
[ ' hO+b  
  cout << _1 <<   " , " =V"ags   
] L FHyiIO  
.while_( -- _1), |O+R%'z'<  
cout << var( " \n " ) w6Dysg:  
) k5w+{iOh  
); z:+Xs!S  
5>j,P   
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: ~NpnRIt  
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 n j; KnZ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n >xhT r<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V3yO_Iqa  
D@[$?^H  
x)BG%{h  
template < typename Cond, typename Actor > >6 :slNM#  
class do_while bLCrh(<  
  { &VR<'^>  
Cond cd; J0@m Ol  
Actor act; +O j28vR  
public : xO/44D  
template < typename T > 5iG|C ~  
  struct result_1 k/H<UW?Z]  
  { 1ikkm7  
  typedef int result_type; ;r49H<z   
} ; $]|_xG-6{  
R j(="+SPj  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y|.wL=;  
.NCQiQ  
template < typename T > aZ5qq+1x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ZG>n{Q   
  { 9rn!U2  
  do @F=ZGmq  
    { 8}xU]N#EV  
  act(t); 2J9eeN  
  } S]<G|mn,  
  while (cd(t)); hh+GW*'~  
  return   0 ; ~>>o'H6  
} tI.(+-q  
} ; g|)e3q{M  
(niZN_qv  
9^igzRn0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nqgfAQsE)  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 w V;y]'  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 m"86O:S#d  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 +(PtOo.  
下面就是产生这个functor的类: at7/KuY!~  
BAX])~_  
bTO$B2eh|  
template < typename Actor > d`({z]W;  
class do_while_actor *'d5~dz=  
  { IdzF<>;W  
Actor act; %m+Z rH(  
public : q?} G?n 4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @m6pAo4P  
CtjjN=59  
template < typename Cond > o S_'@u.5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uKpl+>  
} ; rp=?4^(u  
oJ6 d:  
{[r'+=}l\S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Gps  
最后,是那个do_ ,LcMNPr  
SB$~Btr  
*aG0p&n}  
class do_while_invoker EnwiE  
  { 8Yb/ c*  
public : ~\ie/}zYj  
template < typename Actor > ip1jY!   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #Sn&Wo  
  { "_?^uymw  
  return do_while_actor < Actor > (act); S'ikr   
} 7-^df0  
} do_; <408lm  
 ~ikTo -  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I62Yg p$K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 P-+^YN,  
最后来说说怎么处理break和continue fK4laDB TO  
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。 8 eh C^Cg  
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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