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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X|]A T9W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (X*^dO  
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, 8'y$M] e9n  
SNk=b6`9  
#&e-|81H  
+X 88;-  
  class filler >Y@H4LF;1x  
  { ,f?*{Q2  
public : Y"$xX8o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s_p!43\J  
} ; 4 s9LB  
>9Vn.S  
42ge3>  
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: rEz^  
zX i 'kB  
o.`5D%}i  
{R{=+2K!|k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _ jlRlt  
@oGcuE  
Bk{]g=DO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 lr&a;aZp  
{?7Uj  
,|/f`Pl  
#~=Ry H  
二. 战前分析 vW@=<aS Z  
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。 E' uZA  
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 sV*H`N')S  
$<[79al#  
)D%~` ,#pQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d2L&Z_}  
  /* --------------------------------------------- */ uCB=u[]y4  
vector < int *> vp( 10 ); 'dc#F3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `uTmw^pZX  
/* --------------------------------------------- */ F_P~x(X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %\:Wi#w>  
/* --------------------------------------------- */ bW+:C5'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); xN'I/@ kb  
  /* --------------------------------------------- */ &BSn?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); uhq8   
/* --------------------------------------------- */ 9W);rL|5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?Q;=v~-Q  
0<*<$U  
{Y1Ck5  
dDGQ`+H9  
看了之后,我们可以思考一些问题: B`sAk %  
1._1, _2是什么? tO&^>&;5  
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。 ]/{)bpu  
2._1 = 1是在做什么? ksm~<;td  
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。 f%8C!W]Dm  
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!)Ss  
eszG0Wu  
MpOc  
三. 动工 5~S5F3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _tycgq#  
-F3-{E  
lmhLM. 2  
f?)-}\[IR{  
template < typename T > uEx-]F  
class assignment GKeU%x  
  { A?0Nm{O;3v  
T value; -ze J#B)C  
public : CNx8] _2  
assignment( const T & v) : value(v) {} Kf-JcBsrT  
template < typename T2 > 7PF%76TO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H0cA6I  
} ; L \iFNT}g`  
T6kdS]4-  
@KUWxFak  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L4l!96]a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #,v {Ihn  
4`=m u}Y2  
I*^Ta{j[  
U`s{Jm  
  class holder xd0 L{ue.  
  { q75s#[<ap  
public : cl/_JQ&  
template < typename T > BD7N i^qI$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,"0 :3+(8;  
  { P1f[% 1  
  return assignment < T > (t); ijU*|8n{>  
} {(?4!rh  
} ; l9H!au=  
K"@M,8hb  
j_ 7mNIr  
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: AkiDL=;w  
YZJyk:H\  
  static holder _1; M rb)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l}M!8:UzU  
mRK>U$v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); , 9 a  
而不用手动写一个函数对象。 E&:,oG2M  
ZSm3XXk  
{BU;$  
Y`wSv NU  
四. 问题分析 X#;bh78&-  
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。 vY`s'%WV  
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。 eb$#A _m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h2J x]FJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ZqO^f*F>h  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '@P^0+B!(.  
b5n'=doR/I  
五. 问题1:一致性 .(2ik5A%9  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| P=G3:eX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lks!w/yCF  
x ]ot 2  
struct holder <1M-Ro?5k  
  { }*"p?L^p{  
  // II x#2r  
  template < typename T > qJUK_6|3  
T &   operator ()( const T & r) const y"wShAR  
  { BIL Lq8)  
  return (T & )r; 7Hu3>4<  
} 3sZ\0P}   
} ; W `}Rf\g  
UW EV^ &"x  
这样的话assignment也必须相应改动: hY8reQp1  
jW@Uo=I[  
template < typename Left, typename Right > >[*qf9$  
class assignment *4Y V v  
  { {Y9q[D'g.  
Left l; |ZBI *  
Right r; tIgN$BHR>  
public : Y:a]00&)#Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `PH{syz  
template < typename T2 > ?FcAXA/J{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h.t-`k7  
} ; PwLZkr@4^  
Tnm.A?  
同时,holder的operator=也需要改动: U/NoP4~{  
TRq6NB  
template < typename T > XpJ7o=?W3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const IO-Ow!  
  { | %Vh`HT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @MCg%Afw  
} [q #\D  
uW36;3[f#1  
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。  kPLxEwl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [IhYh<i  
{{p7 3 'u  
return l(rhs) = r; FJP-y5  
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。 N<injx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )hfpwdQ  
A~t j/yq9  
template < typename Tp > /s}} &u/  
class constant_t JcxThZP~  
  { ?<'}r7D   
  const Tp t; u:_,GQ )\  
public : .OY`Z)SS%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9mTJ|sN:e  
template < typename T > 7O-x<P;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j#q-^h3H  
  { z~ /` 1  
  return t; iAIuxO  
} X_\otV h(D  
} ; x+@rg];m  
Z}Ft:7   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 VS8Rx.?  
下面就可以修改holder的operator=了 #'9HU2  
2a Q[zK  
template < typename T > b B3powy9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const y/ ef>ZZ  
  { RdR p.pb8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `&ckZiq  
} 7\Y0z  
_.Uh)-yR  
同时也要修改assignment的operator() 3m!X/u  
CdjI`  
template < typename T2 > .jjG(L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *mvlb (' &  
现在代码看起来就很一致了。 $C$V%5aA  
> jc [nk  
六. 问题2:链式操作 0[?Xxk}s0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @O^6&\s>  
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。 R|87%&6']  
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。 -**g~ty)  
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。 XYOC_.f1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "n5N[1b k  
nazZ*lC  
template < typename T > PmEsN&YP]  
struct result_1 >$/>#e~  
  { fdi\hg^x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Sp]0c[37R  
} ; B !L{  
1JG'%8}#8  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: m'=Crei  
w;:*P  
template < typename T > `% "\@<  
struct   ref 0gP}zM73  
  { 9W1YW9rL  
typedef T & reference; ^7WN{0  
} ; 6wjw^m0  
template < typename T > Ww+IWW@  
struct   ref < T &> 9ZsVy  
  { fW1CFRHH  
typedef T & reference; J$w<$5UY  
} ; 8COGsWK  
CXx*_@}MU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o&)8o5  
.|>3k'<l  
template < typename T > $2M$?4S/T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const VSI9U3t3w  
  { W ]?G}Q;  
  return l(t) = r(t); Hc$O{]sq  
} _P 3G  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 i0kak`x0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;LPfXpR  
&4x}ppX  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 H0gbSd+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: DIfaVo/"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 RVA (Q[ ;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {14fA)`%  
最后的布局是: {{D)YldtA  
                Add H.|#c^I  
              /   \ N06OvU2>xU  
            Divide   5 mCsMqDH  
            /   \ p6]1w]*R  
          _1     3 SpLzm A  
似乎一切都解决了?不。 =9boya,>  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 0$)>D==  
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。 HU8900k+  
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: ;!mzyb*  
Fa Qe_;  
template < typename Right > HJLG=mU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qn<|-hA*  
Right & rt) const $m%f wB  
  { :bu/^mW[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kHghPn?8]  
} NMa}{*sQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^& tZ  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 XSe=sHEI  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 J6s`'gFns  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 4n !aW?%  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ,.83m%i  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? jk; clwyz/  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: B:;pvW]  
I {S;L  
template < class Action > ~q@|l3?$  
class picker : public Action [LjT*bi  
  { DnMwUykF>0  
public : fo*2:?K&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \ =?a/  
  // all the operator overloaded @Q ]=\N:  
} ; (lBCO?`fx  
"/*\1v9  
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。 53;}Nt#R  
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: q1$N>;&  
t9kzw*U9  
template < typename Right > | C;=-|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :t"^6xt  
  { Ga-k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P_dCR  
} LvH 4{B  
M)J5;^["  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U2tV4_ e  
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。 j\[dx^\=  
n Mq,F#`3N  
template < typename T >   struct picker_maker 3 Gp$a;g  
  { i^X]j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k_L7 kvpt  
} ; tzWSA-Li  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > CTB~Yj@d+  
  { . oF &Ff/[  
typedef picker < T > result; )al]*[lY  
} ; lLX4Gq1  
mDA:nx%5<  
下面总的结构就有了: e&|'I"  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 #`qx<y*S  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4M=]wR;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7X`g,b!  
至此链式操作完美实现。 WrnrFz  
p,EQ#Ik  
CmP9Q2  
七. 问题3 i^/T  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 zq 3\}9  
-V*R\,>  
template < typename T1, typename T2 > .Yamc#A-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6+:iy'-  
  { oM X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S*,17+6dV  
} paA(C|%{  
aj-Km`5r}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -vAC"8)S  
=}<IfNA  
template < typename T1, typename T2 > Fx]WCQo  
struct result_2 %e8@*~h@  
  { ")1:F>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3p$?,0ELH  
} ; 0.Q Ujw  
U"~>jZKk  
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? [CTnXb  
这个差事就留给了holder自己。 >1X|^  
    Zcey|m*|  
[>vLf2OID  
template < int Order > c^5~QGuQ  
class holder; P7ao5NP  
template <> j}#w )M  
class holder < 1 > Ex.yU{|c  
  { ;_XFo&@  
public : 8:q1~`?5"b  
template < typename T > oe ~'o'  
  struct result_1 3RUy, s  
  { xW+6qtG`  
  typedef T & result; k x8G  
} ; qRu~$K  
template < typename T1, typename T2 > 9v#CE!  
  struct result_2 Do9x XK  
  { s `e{}\  
  typedef T1 & result; JT~4mT  
} ; ),_@WW;k  
template < typename T > S0$8@"~=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O4 w(T  
  { #j;^\rSv-  
  return (T & )r; UklUw  
} T%+ #xl  
template < typename T1, typename T2 > //B&k`u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z,RhYm  
  { Xa[.3=bV?  
  return (T1 & )r1; x exaQuK  
} UB@Rs|)  
} ; @?ebuj5{e  
"%)qRe  
template <> cF*TotU_m  
class holder < 2 > WpDSg*fk=Y  
  { MyOd,vU  
public : &{5,:%PXw  
template < typename T > ^+ml5m  
  struct result_1 'I|v[G$l  
  { " > ypIR<  
  typedef T & result; t[HE6ea  
} ; #Bze,?@  
template < typename T1, typename T2 > `6;?9NI  
  struct result_2 qfF~D0}  
  { x%=si[P  
  typedef T2 & result; a"1t-x  
} ; `b&%Hm  
template < typename T > W<{h,j8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xH4m|  
  { E#34Wh2z  
  return (T & )r; 4IK( 7  
} ,O5NLg-  
template < typename T1, typename T2 > 'd0~!w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const + /G2fhE  
  {  ,i NXK  
  return (T2 & )r2; cdH>n)  
} !vi> U|rh  
} ; J6"9v;V  
t|?ez4/{z  
|T /ZL!  
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> >。 iO{hA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: K`eCDvlH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -:^U_FL8un  
W.jGGt\<\  
return l(i, j) = r(i, j); D>r&}6<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f^ZRT@`O  
yqs4[C  
  return ( int & )i; G&SB-  
  return ( int & )j; R+:yVi[F]U  
最后执行i = j; !.$I["/=  
可见,参数被正确的选择了。 hF?1y`20  
Y|m +dT6  
qAr M|\l1  
g9pZ\$J&  
B4/>H|  
八. 中期总结 8,Z_{R#|  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: S>+|OCl";  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G5_=H,Vmd  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 GMx&y2. Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dbLZc$vPj  
4KAZ ':  
]#<4vl\  
H'5)UX@LP  
SGRp3,1\4%  
;O5zUl-`  
九. 简化 tFn)aa~L  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 pad*oPH,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S}3fr^{.  
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: NYUL:Tp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZoqZap6e  
  +-*/&|^等 2W(s(-hD  
2. 返回引用。 SR hiQ  
  =,各种复合赋值等 @7c?xQVd$  
3. 返回固定类型。 /HEw-M9z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N% B>M7-=  
4. 原样返回。 ]mq|w  
  operator, ~Cttzn]pR  
5. 返回解引用的类型。 j_[tu!~  
  operator*(单目) 2s8a $3  
6. 返回地址。 FGJ1dBLr  
  operator&(单目) 3*bU6$|5FP  
7. 下表访问返回类型。 i"FtcP^  
  operator[] uZYF(Yu  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 a!SiX  
  operator<<和operator>> 2.y-48Nz  
iVr JQ  
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。 bWS&Yk(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O\tb R=  
S+6.ZZ9c  
template < typename Left > Oszj$C(jF  
struct value_return 1H`,WQ1mG  
  { RBd7YWo\|j  
template < typename T > W i.& e  
  struct result_1 N>1em!AS  
  { ?UR0:f:}oc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z\rwO>3  
} ; h" W,WxL8  
gJ+'W1$/  
template < typename T1, typename T2 > e%M;?0j  
  struct result_2  K5 z<3+  
  { MN>b7O \.?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cVpp-Z|s8  
} ; 1GRCV8 "Z^  
} ; 4_lrg|X1  
>Tx?%nQ  
(WJRi:NP?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /N .b%M] !  
%;' s4ly  
下面我们来剥离functor中的operator() ^76]0`gS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |r/"  |`  
;(%QD 3>  
return l(t) op r(t) ~~P5k:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @mBQ?; qlK  
return op l(t) n@i HFBb  
return op l(t1, t2) =qIp2c}Rx  
return l(t) op X?',n 1  
return l(t1, t2) op  _[3D  
return l(t)[r(t)] ,0sm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 33q}CzK  
=nS3p6>rZ  
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: 3"i-o$P  
单目: return f(l(t), r(t)); `h\j99  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {P./==^0  
双目: return f(l(t));  (ZizuHC  
return f(l(t1, t2)); zw[m9N5\h  
下面就是f的实现,以operator/为例 0OE:[pR  
59A}}.@?m  
struct meta_divide %> eiAB_b  
  { 4$<JHo @.  
template < typename T1, typename T2 > t*u:hex  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kevrsV]/$  
  { teF9Q+*~  
  return t1 / t2; "+s++@ z  
} aFYIM`?(  
} ; 6{b >p+U  
>bW #Zs,6  
这个工作可以让宏来做: ?a5!H*,  
EQM {  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Yq KCeg  
template < typename T1, typename T2 > \ Z9|P'R(l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TeM|:o  
以后可以直接用 :I#V.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .q>iXE_c  
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 vs4>T^8e  
(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。。。) T~e.PP  
GTd,n=  
0(HU}I  
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 Gc|idjW4  
[W&T(%(W-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Zy/_ E@C}u  
class unary_op : public Rettype 4Nsp<Kn>  
  { e^voW"?%  
    Left l; xJe%f\UDu  
public : ygcm|PrS  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }K(TjZR  
h376Be{P  
template < typename T > ~"!fP3"e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 59u }W 0  
      { > (<f 0  
      return FuncType::execute(l(t)); {Sh ;(.u^  
    } yG{TH0tq  
@0''k  
    template < typename T1, typename T2 > ? r4>"[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K&-"d/QuLg  
      { f o3}W^0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "{t$nVJ  
    } +}AI@+  
} ; {qVZNXDn  
307I$*%W  
vY3h3o  
同样还可以申明一个binary_op fz_r7?  
ueNS='+m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 53 h0UL  
class binary_op : public Rettype !4!~L k=  
  { \;Weizq5  
    Left l; Y]a@j !  
Right r; lB4WKn=?Kl  
public : ['D]>Ot68  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P+}h$ _x  
/-s6<e!  
template < typename T > zQ PQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =_^X3z0  
      { ar,7S&s H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~TtiO#,t  
    } RnN!2K  
Hn:Crl y#  
    template < typename T1, typename T2 > dh\P4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mE[y SrV  
      { l,).p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); khd4ue$  
    } Wp,R ^d  
} ; w-jVC^C]  
lhJ'bYI  
Y);=TM6s  
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 AZ<= o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8Fub<UhJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4M T 7`sr  
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。 qP ,EBE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X3& Jb2c2  
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。。。 d-%hjy3N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 gM]:Ma  
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) Gm`8q}<I  
下面是修改过的unary_op W*G<X.Hf  
+`15le`R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > OTv)  
class unary_op \<K5ZIWV  
  { EX"yxZ~  
Left l; QV8g#&z  
  :'ptuY  
public : <ZW-QN4  
s#MPX3itK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G/W>S,(  
>Gu M]qn  
template < typename T > #K&Gp-  
  struct result_1 )B*t :tN  
  { HKeK<V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Lj7AZ|k  
} ;  5twhm  
T4F/w|Q  
template < typename T1, typename T2 > d=^z`nt !R  
  struct result_2 /V By^L:  
  { )gi9f1n`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zeRyL3fnmb  
} ; yQrD9*t&g  
M\=2uKG#  
template < typename T1, typename T2 > T{'RV0%   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kT=8e;K  
  { D'4\*4is  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ULW~90  
} 31)&vf[[  
JS77M-Ac  
template < typename T > `h;[TtIX4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5-M-X#(  
  { rlD8D|ZG  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]^]wP]R_  
} ce(#2o&`  
^Dx&|UwiZa  
} ; T C"<g  
adw2x pj  
11lsf/IP  
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 Ss`LLq0LO  
好啦,现在才真正完美了。 0IpmRH/  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0$njMnB2l  
 _4f;<FL  
template < typename Right > }\LQ3y"[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~XIb\m9H  
  { r :dTz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Dzbz)Zst  
} ;G!q 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。 @WB@]-+J T  
_G0 x3  
DI%saw  
<uJ@:oWG7  
7 d vnupLh  
十. bind +n)9Tz5  
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。 @@%ataUSBT  
先来分析一下一段例子 #1[u (<AS  
U6VKMxSJ  
Xeaj xcop#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `2snz1>!j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +qoRP2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 he4(hX^  
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。 nrb Ok4Dz  
我们来写个简单的。 +d>IHpt  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]?*wbxU0  
对于函数对象类的版本: 36NpfTW  
ZW}_DT0  
template < typename Func > MJvp6n  
struct functor_trait xA/D'  
  { #S(Hd?34,  
typedef typename Func::result_type result_type; =}*0-\QG  
} ; 7Wno':w8  
对于无参数函数的版本: %LV9=!w  
0mnw{fE8_  
template < typename Ret > _L PHPj^Pg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8RX&k  
  { OH88n69  
typedef Ret result_type; q@qsp&0/  
} ; 6-I'>\U~  
对于单参数函数的版本: j F>[?L  
: 'c&,oLY  
template < typename Ret, typename V1 > >bxS3FCX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .h[:xYm  
  { ?0SEMmp`H  
typedef Ret result_type; R@0R`Zs  
} ; /mMV{[  
对于双参数函数的版本: '7/)Ot(  
*fdTpXa  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n ;Ei\\p!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Gq6*SaTk  
  { \8 ":]EU  
typedef Ret result_type; R=dC4;  
} ; (ZGbh MK  
等等。。。 %*U'@r(A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]yu:i-SfP  
>Q/Dk7#  
template < typename Func > F:VIzyMq<  
struct func_return J05e#-)<K  
  { @,}UWU  
template < typename T > Bwrx*J  
  struct result_1 =vPj%oLp'a  
  { ~@!bsLSMU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XG?8s &  
} ; yX5\gO6G  
B[}6-2<>?C  
template < typename T1, typename T2 > N;R^h? '  
  struct result_2 =v\.h=~~  
  { >sF)Bo Lc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BWNi [^]  
} ; i1085ztN  
} ; .VqhV  
\^LFkp  
KXrjqqXs  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5^cCY'I  
>ef6{URy<  
template < typename Func, typename aPicker > Fcx&hj1gQ  
class binder_1 [KQi.u  
  { C^){.UGmJ  
Func fn; I'Hf{Erw  
aPicker pk; ~~.}ah/_d  
public : b$7 +;I;  
%xW"!WbJ|  
template < typename T > FwK] $4*  
  struct result_1 *Ly6`HZ9  
  { rA1._   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3^ClAE"8  
} ; l}h!B_P'  
2eogY#  
template < typename T1, typename T2 > K:M8h{Ua  
  struct result_2 K}y f>'O  
  { 0J|3kY-n>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l]vm=7:  
} ; pCDmXB  
h;Kx!5)y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ("@!>|H  
=M1I>  
template < typename T > TC('H[ ]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #_1`)VS  
  { aXVFc5C\  
  return fn(pk(t));  G*m 0\  
} ]5O~+Nf  
template < typename T1, typename T2 > #E[0ys1O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l} /F*  
  { +vH4MwG$.&  
  return fn(pk(t1, t2)); 1oS/`)  
} R-:2HRaA  
} ; pmM9,6P4@  
oDR%\VY6T  
sK{e*[I>W  
一目了然不是么? 4 5e~6",  
最后实现bind XX@ZQcN  
}EPY^VIw  
oRFq @g  
template < typename Func, typename aPicker > \RiP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <} .$l  
  { ` A>@]d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); p?!/+  
} YVU7wW,1  
f 2.HF@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^c<Ve'-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 j^'go&p  
QY/w  
十一. phoenix pb}*\/s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |N2#ItBbW  
\Z/@C lCm  
for_each(v.begin(), v.end(), Q?vlfZR`8  
( *p U x8yB  
do_ JI}'dU>*U:  
[ Nc`L;CP  
  cout << _1 <<   " , " gJXaPJA{  
] N['  .BN  
.while_( -- _1), fex@,I&  
cout << var( " \n " ) q 1,~  
) bw7@5=?;  
); ?  t|[?  
N)T}P\l  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (HVGlw'`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor [WmM6UEVS  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 wT@og|M  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t0S 1QC+  
t_^4`dW`  
UNYqft4  
template < typename Cond, typename Actor > ;u JMG  
class do_while 9w"*y#_  
  { A^g(k5M*  
Cond cd; XSR 4iu  
Actor act; By |4 m  
public : s;e\ pt  
template < typename T > !0+JbZ<%r|  
  struct result_1 7#XzrT]  
  { -RwE%  cr  
  typedef int result_type; o&%g8=n%  
} ; 4s- !7  
ye&;(30Oq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T)/eeZ$  
.#gzP2 [q  
template < typename T > Ml_^ `vn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /m1\iM\  
  { (QEG4&9  
  do K+eM   
    { x5Bk/e'  
  act(t); ^8WRqQdx  
  } -@'FW*b  
  while (cd(t)); @d'j zs  
  return   0 ; l?e.9o2-  
} r!v\"6:OM  
} ; ?uu*L6  
2/?|&[  
IGl9 g_18  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J.a]K[ci  
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。 O.? JmE  
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。 6nn *]|7  
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。 &C}*w2]0S  
下面就是产生这个functor的类: L(-4w+  
[Xkx_B  
81F9uM0  
template < typename Actor > &oNAv-m^GD  
class do_while_actor 2 ?C)&  
  { /vt3>d%B;  
Actor act; F59 TZI  
public : ~N4m1s"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "]*tLL:`  
WJi]t93  
template < typename Cond > PCA4k.,T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F4QVAOM]U  
} ; i8p6Xht  
X}]-*T|a  
[E_9V%^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BT$_@%ea&  
最后,是那个do_ (FV >m  
/r 5eWR1G  
ceA9) {  
class do_while_invoker _1^'(5f$  
  { \V:^h [ad  
public :  ]~-r} `]  
template < typename Actor > tPvpJX6kP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const iZ%yd-  
  { \vNU,WO  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'w/hw'F6  
} f1? >h\F8  
} do_; d9ihhqq3}  
~&O%N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? a*;b^Ze`v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *Ex|9FCt$  
最后来说说怎么处理break和continue L];b< *d  
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。 hZ3bVi)L\  
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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