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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Px M!U!t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e75UMWaeC  
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, WxbsD S;  
6|J'>)  
a;$P:C{gj?  
&V7>1kD3  
  class filler *QM~O'WhD  
  { 69kJC/1+l  
public : w:o-klKXY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v&g0ta@  
} ; Ni*Wz*o  
. BO<  
RA a[t :|  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: %;z((3F  
IGFGa@C  
+TeFt5[)h  
Fk^3a'/4KJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lEPAP|~uw  
{OT:3SS7  
j1Yq5`ia  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vMSW$Bx ;  
K:yr-#(P/  
pz_e=xr  
LT+3q%W.UC  
二. 战前分析 dMl+ko  
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。 YEYY}/YX  
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 Qq0l* )mX  
oJ*1>7[J  
0MIUI<;j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |'HLz=5\  
  /* --------------------------------------------- */ 7Tf]:4Y"  
vector < int *> vp( 10 ); q}L+/+b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m:`@?n~..  
/* --------------------------------------------- */ Gie@JX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <64HveJ  
/* --------------------------------------------- */ tPuut\ee  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); % U`xu.  
  /* --------------------------------------------- */ ~3WL)%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Q |i9aE  
/* --------------------------------------------- */ [A~G-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); icUT<@0  
:ipoD%@  
m4ApHM2  
-E&e1u,Mi  
看了之后,我们可以思考一些问题: ul5|.C  
1._1, _2是什么? !)NidG  
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。 5b #QYu  
2._1 = 1是在做什么? us)*2`?6t  
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。 H5wb_yBQ+  
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。 J/D|4fC  
%4>x!{jwV  
~hN~>0O  
三. 动工 c"gsB!xh  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n l/UdgI  
"c`xH@D  
xc'vS>&  
V*jsq[q=  
template < typename T > h.tY 'F  
class assignment va{#RnU  
  { o96:4j4  
T value; pe04#zQK  
public : S;@ay/*~  
assignment( const T & v) : value(v) {} EU`T6M  
template < typename T2 > 0=U70nKr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S0@T0y#  
} ; Lue|Plm[y  
4\ $3  
SHdL /1~t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  ;\b@)E}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L&w.j0fq  
=_=*OEgO]  
yFIIX=NC  
/Ic[N&  
  class holder EO"C8z'al  
  { p6 xPheD  
public : ?F$6;N6x  
template < typename T > BD;H   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const zQuM !.  
  { 2:v<qX  
  return assignment < T > (t); 4L:>4X[T  
} z%"Ai)W/{  
} ; \SYvD y]  
LPE)  
"G?9b  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: oh}^?p  
,jh~;, w2  
  static holder _1; *v #/Y9}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \aSz2lxEHn  
ZCiY,;c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o42`z>~  
而不用手动写一个函数对象。 Pern*x9$  
{sc[RRN~C  
WfVMdwz=  
C|e+0aW  
四. 问题分析 `1'5j "v  
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。 ^Vo"fI`=C  
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。 >BiRk%x  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E/ O5e(h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E 5kF^P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 PW[6/7  
%!W%#U0  
五. 问题1:一致性 X8 qIia  
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?| T_ ^C#>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 R^{xwI  
! Cb=B  
struct holder }:#dV B+  
  { 0\ f-z6  
  // o~~9!\  
  template < typename T > \graMu}-  
T &   operator ()( const T & r) const  5H.Db  
  { t.=Oj  
  return (T & )r; 5+L8\V9;  
} b(T@~P/  
} ;  X4I]9 t\  
xXOw:A'  
这样的话assignment也必须相应改动: 76MsrOv55  
1_3?R }$Wl  
template < typename Left, typename Right > .uDM_ 34  
class assignment /yK"t< p  
  { @36S}5Oa  
Left l; zh?4K*>.k  
Right r; FzhT$7Gw  
public : iG-N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BED@?:U#h  
template < typename T2 > gM, &Spn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } QMb^&?;s  
} ; 5b fb!7-[i  
oyQ0V94j  
同时,holder的operator=也需要改动: /.ZaE+  
U"x~Jb3]O  
template < typename T > -3k;u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6Q$BUL}2?  
  { H-a^BZ&iU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b;{h?xc6  
} RZ6~c{  
@XBH.A^7r  
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。 ay[ZsQC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cHEz{'1m  
>Z"9rF2SW  
return l(rhs) = r; B/_6Ieb+  
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`@w(HhS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pzSqbgfrQ  
+ (=I8s/  
template < typename Tp > 1*c>I@I;  
class constant_t |Mlh;  
  { )k~1,  
  const Tp t; <ge}9pU)o^  
public : '>]&rb09|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `]&*`9IK{  
template < typename T > uQ1jwYK`7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -$L(y@%X^  
  { uN(b.5y  
  return t; L]>4Nd  
} xN "wF-s4?  
} ; w`Xg%*]}  
^BNp`x;;`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 AA.Ys89V  
下面就可以修改holder的operator=了 x\]z j!  
SJ[AiHR  
template < typename T > 6`W|V+6|7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const TU-c9"7M~  
  { MA"#rOcP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nrbazyKm  
} 2:~cJk{  
FK3Whe{KP{  
同时也要修改assignment的operator() \bRy(Z)  
$owb3g(%4  
template < typename T2 > %09*l%,;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `{L{wJ:&a  
现在代码看起来就很一致了。 Z fqQ {_  
' 3VqkQ4  
六. 问题2:链式操作 PC0HH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O(Td:Zdp  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 OaNc9c"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 <vLdBfw&N  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 i :EO(`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct c _p[yS  
kU(kU2u%9  
template < typename T > #!1IP~  
struct result_1 IadK@?X6j  
  { BDp:9yau  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rFO_fIJno  
} ; 9nO(xJ"e4  
+i4P,Lp  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: -O /T?H  
"Whwc   
template < typename T > ~R$[n.Vpk  
struct   ref <H-tZDh5  
  { _r[r8M B  
typedef T & reference; sU0Stg8&b  
} ; qkiJ HT  
template < typename T > k_BSY=$e*D  
struct   ref < T &> 3Mxz_~  
  { g@}6N.]#  
typedef T & reference; _ Q{T';  
} ; -Sp/fjlq/  
C|9[Al  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =!YP$hfY  
pOX$4$VR<  
template < typename T > 5U3qr*/;m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J+0/ :00(  
  { )FV6,  
  return l(t) = r(t); 1O23"o5=  
} )ph30B  
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。 C~{xL>I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K,G,di  
*^ey]),f54  
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 / Z1Wy-Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '%);%y@v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dA|Lufy#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {clC n  
最后的布局是: Q|Nzbmwh  
                Add 7 T mK  
              /   \ 8V,"Id][  
            Divide   5 7t`E@dm  
            /   \ T0s35z9  
          _1     3 ~K_]N/ >  
似乎一切都解决了?不。 {[my"n 2  
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。 CH55K[{<  
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。 Imke/ =h  
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: k"5`:qL  
\ hrBq^I  
template < typename Right > gO9'q='5l  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u/;_?zI  
Right & rt) const cl@kRX<7'  
  { `!<x"xKu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2.!1kije  
} F9v)R #u~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~d&'Lp[3  
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。 u"*J[M~  
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。 ^M [#^wv,  
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。 ;,mBT[_ZO  
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。 ?rAi=w&c  
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? !~?W \b\:  
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: a^%8QJW  
^dheJ]n=k  
template < class Action > sN"p5p  
class picker : public Action /4(Z`e;0  
  { 'lxLnX  
public : ]!]`~ Z/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =7FE/S  
  // all the operator overloaded  ^8b~ZX  
} ; ! Zno[R  
QjehDwt|  
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。 F19;RaP+  
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: %uh R'8"  
l}dj{s  
template < typename Right > A>4l/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const TlM'g6SQS  
  { &"sX^6t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r(PJ~8)(=  
} ZYrKG+fkl  
XCW+ pUX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ( P  
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。 Gs^(YGtU  
6{cybD`Ef&  
template < typename T >   struct picker_maker Bjurmo  
  { jQY >9+t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -[G/2F'  
} ; [[#xES21F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > T_3V/)%@  
  { }P05eI  
typedef picker < T > result; s.<olxXRW  
} ; I/u'bDq  
#Y/97_2 xa  
下面总的结构就有了: I[tAT[ <  
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。 >&*6Fqd  
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。 0Ei\VVK>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +I^+k"  
至此链式操作完美实现。 c ,Qw;  
tVC@6Z$  
}K#iCby4  
七. 问题3 Vww@eK%5Q  
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。 e@='Q H  
516VQ<?B  
template < typename T1, typename T2 > ~+sne7 6 U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U;x99Go:  
  { Z)C:]}Ex  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zyIza@V(  
} >:3xi{  
e-nWD  
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: Rh wt<  
d)`nxnbMeM  
template < typename T1, typename T2 > \9dz&H  
struct result_2 trID#DT~  
  { % <8K^|w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^hQ:A4@q  
} ; s4\SX,  
X7'h@>R   
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? qkIA,Kgy  
这个差事就留给了holder自己。 v1`bDS?*Q  
    tXssejiE%  
zv$=*  
template < int Order > dbf^A1HI  
class holder; @t{{Q1  
template <> yVbg,q'?  
class holder < 1 > @ef//G+Z"  
  { {jj]K.&  
public : ;`X`c  
template < typename T > Y?"v2~;3  
  struct result_1 fY| @{]rx  
  { v*vub#wP  
  typedef T & result; , V0iMq  
} ; K8yWg\K  
template < typename T1, typename T2 > GV `idFd  
  struct result_2 umq$4}T '$  
  { z{ Zimr  
  typedef T1 & result; Qs#9X=6e@  
} ; $i1>?pb3  
template < typename T > Hl4vLx@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &F@tmM~  
  { (hD X4;4  
  return (T & )r; e#76h;  
} -jcrXskb&N  
template < typename T1, typename T2 > :Su5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OF<[Nh\.  
  { -y7l?N5F>  
  return (T1 & )r1; ex;Y n{4  
} s+OvS9et_  
} ; NKIkd  
'ugR!o1  
template <> BP7<^`i&  
class holder < 2 > [A.eVuV;+  
  { Rx_,J%0Fq  
public : QjW~6Z.tI  
template < typename T > *YiD B?Si  
  struct result_1 H4K(SGx  
  { m\R@.jkZ  
  typedef T & result; (o6A?37i  
} ; K4K3< Pg  
template < typename T1, typename T2 > -7C=- \]  
  struct result_2 (AyRs7Dkn  
  { hs -}:^S`  
  typedef T2 & result; #U6/@l)  
} ; 93zlfLS0  
template < typename T > g:@Cg.q8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IArpCF/"8  
  { O(c4iWm  
  return (T & )r; .q|xMS}4  
} !T&u2=`D  
template < typename T1, typename T2 > _3FMQY(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p!rG PyGC  
  { >E 2WZHzd2  
  return (T2 & )r2; Hsux>+Q  
} %Pt[3>  
} ; unbcz{&Hb[  
K7d1(.  
HeAc(_=C  
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> >。 `siy!R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $)i"[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Si%Eimiq  
Fr E/K_L  
return l(i, j) = r(i, j); i >/@]2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) st1M.}  
r(/P||`l  
  return ( int & )i; :u|UVp5  
  return ( int & )j; QVA!z##  
最后执行i = j; 2-B8>-   
可见,参数被正确的选择了。 J[_?>YJ  
4=#QN  
E!(`275s  
'E4(!H,k  
]>]H:NEq  
八. 中期总结 ;*85'WcS  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: im^I9G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .jG.90  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 iaq:5||,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ug[F3J|Mu  
p_kTLNZd9  
nG(|7x   
5D q{"@E  
n B|C-.F  
xX67bswG  
九. 简化 `:^)"#z)  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 E`Zh\u)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 tI(t%~>^  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: LnACce ?b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =K&q;;h  
  +-*/&|^等 Zq6ebj  
2. 返回引用。 @rDv (W  
  =,各种复合赋值等 8i+jFSZ$  
3. 返回固定类型。 l.t.,:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,19"[:WN  
4. 原样返回。 Q!$kUcky9  
  operator, 7[VCCI g  
5. 返回解引用的类型。 ;kcFQed\w  
  operator*(单目) Ub-k<]yZ  
6. 返回地址。 9R<J$e  
  operator&(单目) ,HjHt\!~<  
7. 下表访问返回类型。 /)HEx&SQmZ  
  operator[] ^SES')x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vN[m5)aT  
  operator<<和operator>> @x\gk5  
i =+<7]Q  
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。 9= ;g4I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9HBx[2&  
k@X As  
template < typename Left > [O =)FiY-  
struct value_return "q#g/T  
  { yyYbB]D  
template < typename T > s</ktPtu  
  struct result_1 iS^^Z ZyR  
  { (5\d[||9g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1 bx^Pt)  
} ; dXr !_)i  
$[9V'K  
template < typename T1, typename T2 > PfMOc+ q  
  struct result_2 Ay. q)  
  { 1F%*k &R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9hi(P*%q   
} ; {Eb2<;1o{  
} ; $2Tty 7  
E?W!.hbA  
bu!<0AP"N+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [ZpG+VAJ8  
a~+WL  
下面我们来剥离functor中的operator() z K]%qv]  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  7qdl,z  
"gVH;<&]  
return l(t) op r(t) QrRCsy70  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (inwKRH  
return op l(t) v6(l#,  
return op l(t1, t2) nT6iS}h  
return l(t) op "MKsSty  
return l(t1, t2) op `rFGSq$9  
return l(t)[r(t)] bqLYF[#T  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] oML K!]a  
D}C*8s bC}  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: C'#)bX{  
单目: return f(l(t), r(t)); 6j.(l4}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); MkIO0&0O  
双目: return f(l(t)); C3 c|@7FU  
return f(l(t1, t2)); h3 ZL0Fi*  
下面就是f的实现,以operator/为例 UEb'E;  
L ~' N6  
struct meta_divide p~ VW3u]  
  { YRX2^v ^[  
template < typename T1, typename T2 > |r!Qhb.!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;C@^wI  
  { .ceU @^  
  return t1 / t2; Ptxc9~k  
} LGue=Hkp  
} ; g{.@|;d <p  
FKTP0e7=9  
这个工作可以让宏来做: }E] &13>r  
8J@OMW&[l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9S`b7U=P  
template < typename T1, typename T2 > \ x6mq['_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |UiykQ  
以后可以直接用 z+`)|c4-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [\y>&"uk  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 >TVd*S  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) &dMSX}t  
Z#t.wWSq  
E<[ bgL  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 }tgn1xpx  
`RLrT3 4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #8HXR3L5=!  
class unary_op : public Rettype gG?*Fi  
  { ?v*7!2;  
    Left l; 4C*=8oe_  
public : nqW:P$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} im%3*bv-  
2n,73$ s  
template < typename T > YuuG:Kk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "+C\f)  
      { y^fU_L?p  
      return FuncType::execute(l(t)); sX?7`n1U  
    } UjK&`a ;V  
^d=@RTyo/  
    template < typename T1, typename T2 > Dy'l]vN$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qt;Tfuo  
      { V'4}9J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0X6o  
    } qOanu  
} ; {;~iq  
(M?Q9\X  
_ q1|\E%`h  
同样还可以申明一个binary_op +F6_P  
BFRSYwPr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '.v^seU  
class binary_op : public Rettype *g}&&$b0  
  { XsMphZnK  
    Left l; Lu5.$b  
Right r; L-TVe  
public : `h]f(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JQ4>S<ttJ  
 `a9>4  
template < typename T > U Bg_b?k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *a.*Ha  
      { WHT%m|yn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \C.@ @4{  
    } n[-!Jp[  
>C66X?0cd  
    template < typename T1, typename T2 > 1W7BN~p14  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~;s)0M  
      { S?tLIi/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ku'U^=bVm:  
    } Wuz~$SU  
} ; 8hA=$}y&x  
ApBThW *E  
?V)6`St#C  
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 <us{4 %  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p+?WhxG)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xo+z[OIlF  
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。 1MSu ]) W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &d;$k  
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。。。 y?hW#l~#X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {HDlv[O%  
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) z#/*LP#oY  
下面是修改过的unary_op c^k. <EA  
-qF|Y f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rpWy 6oD  
class unary_op #+\G- =-  
  { b>EUa> h  
Left l; /ep~/#Ia  
  ?8/h3xV;  
public : _\[G7  
,oil}N(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /L^dHI]Q  
}5U f`pM8  
template < typename T > 8m0sEV>  
  struct result_1 >S]')O$c  
  { ;{20Heuz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tTt~W5lo  
} ; TQH#sx  
+Eg# 8/q  
template < typename T1, typename T2 > * vD<6qf  
  struct result_2 e:<> Yq+  
  { 1L7,x @w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cGKk2'v?  
} ; ?CDq^)T[  
q4oZJ-`  
template < typename T1, typename T2 > i2E7$[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e+TNG &_  
  { 5c8x: e@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q!v[b{]8  
} H2vEFnV  
o5uwa{v  
template < typename T > KMcP!N.I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |zKcL3*  
  { g~b'}^J  
  return OpClass::execute(lt(t)); tHeLq*))  
} >wwEa4   
5JXLfYTUI  
} ; `RRORzXoS  
6~LpBlb  
Ok!{2$P8U9  
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 Z)%p,DiNM  
好啦,现在才真正完美了。 e`^j_V nEH  
现在在picker里面就可以这么添加了: |~Iw   
AP%h!b5v  
template < typename Right > ";]m]PRAam  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const QTH yH   
  { ?%(*bRV -  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Pl4d(2 7  
} ;nE}%lT  
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。 ; ]!  
_NFJm(X.  
Pif1sL6'  
+8M{y D9#  
~4 ab\hq  
十. bind :|Cf$2k7  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 LJD"N#c   
先来分析一下一段例子 f&'md  
-5K/ cK  
2X`M&)"X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Y i`.zm  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tN~{Mt$-W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "2J;~  
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。 szHUHW~;J  
我们来写个简单的。 4~4Hst#^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F<[8!^l(z  
对于函数对象类的版本: n^K]R}S  
%~~QXH\  
template < typename Func > "'Ik{wGc  
struct functor_trait EZ4qhda  
  { J7ln6Y  
typedef typename Func::result_type result_type; k>"I!&#g  
} ; gQ~4udla.  
对于无参数函数的版本: DVd/OU  
X9R-GT  
template < typename Ret >  ~$B ,K]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Iu8=[F>  
  { P1<;:!8'  
typedef Ret result_type; .JE7vPv%!  
} ; M%/D:0  
对于单参数函数的版本: Ts\7)6|F  
6C:Lq%}  
template < typename Ret, typename V1 > )'JSu=Ej  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6x0>E^~  
  { hjE9[{K  
typedef Ret result_type; 9pXFC9  
} ; dU,/!|.K  
对于双参数函数的版本: \ iFE,z  
(ZYOm  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @cON"(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \xt!b^d0  
  { +]#>6/2q  
typedef Ret result_type; pmC@ fB  
} ; jVDNThm+  
等等。。。 1na[=Q2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E] [DVY  
bpkn[K"(  
template < typename Func > 99 [ "I:  
struct func_return ;$Y?j8g  
  { 04s N 4C  
template < typename T > ;.Kzc3yz}  
  struct result_1 f: R h9  
  { NoMC* ",b>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hRP0Djc  
} ; M`(xAVl  
sEoS|"  
template < typename T1, typename T2 > -Jhf]  
  struct result_2 *)`:Nm~y  
  { (/%}a`2#o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QwhPN'U  
} ; ;BqX=X+#  
} ; E$cr3 t7Xy  
+wmfl:\^{H  
>,DR{A2hSB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +"<f22cS1  
"-a>Uj")%  
template < typename Func, typename aPicker > X@arUs7  
class binder_1 ,GK>|gNsb  
  { m>iuy:ti  
Func fn; ~Sh}\&3p  
aPicker pk; '@$?A>.cj  
public : \R~Lf+q  
dgO2fI  
template < typename T > >@t]M`#&h  
  struct result_1 I0Vm^\8  
  { :7R\"@V4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; sIy  LW  
} ; U}UIbJD*=  
?f%@8%px  
template < typename T1, typename T2 > (k[<>$hL*  
  struct result_2 IcA]<}0!"v  
  { r@_;L>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4EOu)#  
} ; k2xjcrg  
69_c,(M0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (vQShe\  
C. Sb4i*  
template < typename T > ]|-y[iu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +Y .As  
  { &P\T{d2"  
  return fn(pk(t)); 9Vp$A$7M  
} }>grGr%oR  
template < typename T1, typename T2 > pD){K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zNB G;\ W  
  { giI9-C  
  return fn(pk(t1, t2)); &=f%(,+  
} KVK@Snn   
} ; ~WVrtYJu  
m^TkFt<BM  
;$W|FpR2  
一目了然不是么? +ux,cx.U"  
最后实现bind n |(Y?`(  
7Q^t(  
vZ*5 93C8  
template < typename Func, typename aPicker > -q-%)f  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k(T/yd rw  
  { _mcD*V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9;:Lf  
} -`rz[";n  
C3 D1rS/I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~V(WD;Mk  
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。 &ed.%:  
P*\.dAi  
十一. phoenix }APf^Ry  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f9; M"Pd  
A6-JV8^  
for_each(v.begin(), v.end(), `>K;S!z  
( T;I a;<mfE  
do_ CnJO]0Op3  
[ q'PA2a:  
  cout << _1 <<   " , " w@hm>6j  
] La9dFe-uu{  
.while_( -- _1), ,KZ_#9[>  
cout << var( " \n " ) @*F NWT6  
) `?~pk)<C].  
); 9HWtdJ+^C=  
'DVPx%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: ~~>D=~B0'  
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 >YD? pDPb/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 " MlY G6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ptX;-'j(  
+ -U7ogs  
^G=s<pp  
template < typename Cond, typename Actor > $=t&NM  
class do_while xaejG/'iK  
  { 7Qz Uw  
Cond cd; 3. Kh  
Actor act; ,LG6py&aT  
public : !MoGdI-<r[  
template < typename T > |[C3_'X  
  struct result_1 IEHAPt'  
  { u PjJ>v  
  typedef int result_type; l,L#y 4#  
} ; *V5R[   
gaVWfG  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e;!si>N  
}VdohX-  
template < typename T > jeC3}BL }  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DjtUX>e  
  { 1Qv5m^>vj  
  do ]r{y+g|  
    { UZv^3_,qz  
  act(t); nCJ)=P.d  
  } G,%R`Xns  
  while (cd(t)); G|v{[>tr  
  return   0 ; .X TBy/(0  
} ?~hC.5  
} ; JuS#p5E #  
u1(`^^Ml  
y?;&(Tcbt8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eA4@)6WP(  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 an=8['X  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 *e!0ZB3J  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ^ola5wD  
下面就是产生这个functor的类: k#&d`?X  
wm !Y5  
V~%!-7?  
template < typename Actor > c&J,O1){\  
class do_while_actor 44b;]htv  
  { Z-.`JkKd8  
Actor act; rOEk%kJ  
public : 8 Ys DE_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wHvX|GwMv  
V`m'r+ Y  
template < typename Cond > =Z2Cg{z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZXh6Se4o  
} ; FY@ErA7~  
9])dLL0  
V)=!pT  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *xI0hFJIM  
最后,是那个do_ GMyzQ]@}  
n3 -5`Jti  
V*"-@  
class do_while_invoker :'|%~&J  
  { F$F,I,$ "  
public : ?I6!m~  
template < typename Actor > \ym3YwP4/:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &;DK^ta*P  
  { $i;%n1VBg  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1 \:5ow&a  
} R<I)}<g(A3  
} do_; bk44 qL;8  
JmjqA Dex  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ko|nF-r_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8GgZAu'X  
最后来说说怎么处理break和continue UOC>H%r~M?  
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。 "AMbU6 8  
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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