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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %6+J]U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b'Pq [ )  
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, #s$b\"4  
1P#bR`I >  
1L]7*NJe  
3~z4#8=  
  class filler L>5VnzSI  
  { g]EDL<b  
public : lTY%,s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +c.A|!-  
} ; l=8)_z;~D  
9uV/G7Geq  
*:J#[ET,  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: xphw0Es  
(# Z2  
,],"tzKtE  
K QXw~g?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8 !Pk1P  
I+Qv$#S/  
w$n\`rQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sOg@9-_Uh  
S(9Xbw)T  
A%> Ir`I  
]wh8m1  
二. 战前分析 I<e[/#5P\`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 / d=i 0E3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 r=Z#"68$  
Rp4EB:*  
!%5ae82~3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X&o!xV -+  
  /* --------------------------------------------- */ [t*m$0[:  
vector < int *> vp( 10 ); \kqa4{7U(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3G9"La,b  
/* --------------------------------------------- */ |7,|-s[R^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AFcsbw  
/* --------------------------------------------- */ CP_ ?DyWU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cTu7U=%  
  /* --------------------------------------------- */ xT70Rp(2po  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k$UgTZ  
/* --------------------------------------------- */ !4GG q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Pk9s~}X  
}hrLM[  
Bj09?#~[  
&sR=N60n  
看了之后,我们可以思考一些问题: sfNXIEr^  
1._1, _2是什么? AVVL]9b_2  
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。 A"x1MjuqLM  
2._1 = 1是在做什么? &,4]XT  
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。 ^wPKqu)^  
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。 lwYk`'  
oEbgyT gB  
|Ak>kQJ(1z  
三. 动工 eZWN9#p2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L@2%a'  
,C2qP3yg  
"u5Hm ^H  
.CdaOWM7  
template < typename T > 4J0{$Xuu 0  
class assignment ?P@fV'Jo  
  { ztf VXmi'  
T value; ^ j;HYs_  
public : XIh2Y\33ys  
assignment( const T & v) : value(v) {} vn|u&}h  
template < typename T2 > OLUQjvnU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Yr5A,-s  
} ; +]uW|owxo  
LuY`mi  
?Y+xuY/t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jK/2n}q&]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H1_XEcaM+*  
wNL!T6"G  
z!;n\CV@  
4)BZ%1+  
  class holder ((^jyQ  
  { !|_b}/  
public : *cx mQ  
template < typename T > 9+"D8J7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q W#]i  
  { r?Jxl<  
  return assignment < T > (t); kCfSF%W&  
} qH!}oPeU'  
} ; VvN52 qeL  
<$wh@$PK  
J2Y-D'*s  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: "<ow;ciJF  
} [}u5T`w>  
  static holder _1; 0#4_vg .  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;l> xXSB7$  
F +PIZ%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _a@&$NEox  
而不用手动写一个函数对象。 (rO_ Vfaa  
F>jPr8&  
pg~vteq5  
?g%5 d  
四. 问题分析 /:v+:-lU  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 (-*NRY3*  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 tagkklJ~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 t+Kxww58  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C-d|;R}Ww  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y(GH/jw  
u8qL?Aj^  
五. 问题1:一致性 x%d+~U;$&  
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?| rB;` &)-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 eO;i1>  
y[[f?rxz>  
struct holder 'EU{%\qM  
  { Z l.}=  
  // DLcfOOn1I  
  template < typename T > JPfNf3<@My  
T &   operator ()( const T & r) const wVkms  
  { IK5FSN]s/  
  return (T & )r; L,!?'.*/]  
} d=V4,:=S  
} ; W[PZQCL}K)  
IF~i*  
这样的话assignment也必须相应改动: :0IxnK(r&  
_'<V<OjVM!  
template < typename Left, typename Right > g0Qg]F5D~  
class assignment ;KJJK#j  
  { j b1OcI%  
Left l;  A]R7H1  
Right r; ^tX+<X  
public : /tRzb8`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n4\6\0jq6  
template < typename T2 > !Sr^4R+Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } " ] 0ER  
} ; l=D E|:  
iz]Vb{5n%  
同时,holder的operator=也需要改动: @QI]P{   
k1Zu&4C\  
template < typename T > hnZI{2XzBE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c'OJodpa  
  { -v?,{?$0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &&$/>[0=.  
} zrk/}b0j  
!e@G[%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。 rubqk4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a OR}  
I8HUH* |)n  
return l(rhs) = r; {:m5<6?x)  
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。 ?GqFtNz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: uA=6 HpDB  
y?O{J!U  
template < typename Tp > 2+" =i/8  
class constant_t zMs]9o  
  { u_.V]Rjc  
  const Tp t; vLR)B@O,2  
public : (y|{^@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @z"Zj 3ti  
template < typename T > ^ L'8:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K+2bN KZ0  
  { d='z^vHK  
  return t; lz\{ X  
} *cCr0\Z`  
} ; +4\JY"oi  
*LcLYxWo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vM~/|)^0sW  
下面就可以修改holder的operator=了 i0/gyK  
D *W+0  
template < typename T > dvxD{UH  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z)'jn8?P  
  { +A8S 6bA[=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d=WC1"  
} qyl~*r*  
]_I<-}?;  
同时也要修改assignment的operator() %8/Gsu;  
%\N.m/5  
template < typename T2 > n>>hfxv(O!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Hf+A52lrf  
现在代码看起来就很一致了。 'j#oMA{0  
toPA@V  
六. 问题2:链式操作 hor ok:{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X +;Q=  
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。 Noz+\O\  
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。 /' L20aN2  
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。 [?Y u3E\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct OdgfvHDgW  
p9R`hgx  
template < typename T > Cvm ZW$5Yo  
struct result_1 D}"\nCz}y&  
  { g*t.g@B<2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qMYR\4"$  
} ; G39H@@ *O0  
?# >|P-4  
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: ^q"p 8   
[ /*$?PXt  
template < typename T > ~cSC-|$^&  
struct   ref !Y=s_)X  
  { C fQj7{  
typedef T & reference; +f\tqucI3  
} ; JeMhiY}  
template < typename T > n-,~Bp [  
struct   ref < T &> ]@l~z0^|[_  
  { L6BHh_*E  
typedef T & reference; FU!U{qDI  
} ; V)R-w`  
GK/a^[f+'l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o]n5pZ\\W<  
eC9~ wc  
template < typename T > ]=9%fA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M<7 <L   
  { Bx E1Ky8@A  
  return l(t) = r(t); %xxe U  
} Bp^>R`,  
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。 vtR<(tOu@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 vb: '%^v  
<y*#[:i  
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 8 /b_4!5c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0'^? m$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R-`{W:S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $f>WR_F  
最后的布局是: )U<4ul  
                Add *bn9j>|iv  
              /   \ A42At]  
            Divide   5 )[9L|o5D  
            /   \ =%U t&6}sQ  
          _1     3 5 W(iU  
似乎一切都解决了?不。 -iBu:WyY$  
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。 mwbkXy;8  
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。  .^@+$}   
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: WSDNTfpI  
4TG|  
template < typename Right > dyWWgC%A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )t&|oQ3sVG  
Right & rt) const ~SM2W%  
  { \'E_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b_V)]>v+  
} QI=SR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 PG<N\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 7bsW7;C  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 =6  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 HH^{,53%  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 _?kf9.  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? }E>2U/wpXY  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: MLBZmM '  
]-x#zp;=  
template < class Action > \vQ_:-A  
class picker : public Action ;i:Uoyi  
  { BC@"WlD  
public : aE,x>I 7 D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ::TUSz2/2  
  // all the operator overloaded bL0+v@(r  
} ; DMf^>{[  
i":-g"d  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 NPB':r-8  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: NLz$jk%=g  
Qs% f6rL  
template < typename Right > &`>*3m(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l*X5<b9  
  { 6h+/C]4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2"__jp:(  
} rEAPlO.Yp  
+\:I3nKs%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r4D66tF  
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。 _R5^4-Qe  
Wc,8<Y'   
template < typename T >   struct picker_maker >wMsZ+@m  
  { <5$= Ta  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <NJ7mR}  
} ; ppV\FQ{K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ce_Z &?  
  { FswFY7 8  
typedef picker < T > result; cz T@txF  
} ; ._FgQ` `PL  
v(: VUo]H  
下面总的结构就有了: Zfb:>J@h6  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 n]j(tP  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 #=O0-si ]P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,E>VYkoA  
至此链式操作完美实现。 |(P>'fat-p  
}kOhwT8sI  
klch!m=d  
七. 问题3 Fa/i./V2  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 jzPC9  
CJu;X[6  
template < typename T1, typename T2 > gdT^QM:y4$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x_@ev-  
  { 10[~ki-1;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $C[YqZO  
} p19Zxh  
uWfse19  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: [ B (lJz  
]a:kP,  
template < typename T1, typename T2 > a:;*"p[R  
struct result_2 L7jz^g^  
  { pt0H*quwI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8F[j}.8q  
} ; VX>_Sp s  
[9LYR3 p  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? vuAAaKz  
这个差事就留给了holder自己。 g|+G(~=e|  
    17 j7j@s)  
]&r/H17  
template < int Order > Yd<~]aXM   
class holder; -d[x 09  
template <> S`6'~g  
class holder < 1 > V)a6H^l  
  { 7=<PVJ*/  
public : C8t+-p  
template < typename T > \`XJz{Lm]  
  struct result_1 qC 6Q5F  
  { 't|F}@HP  
  typedef T & result; !tb RqW6v  
} ; !t_,x=  
template < typename T1, typename T2 > DC$ S. {n  
  struct result_2 t TmFJ5  
  { C$%QVcf  
  typedef T1 & result; UfkRY<H  
} ; #|CG %w  
template < typename T > #dl8+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ow$#kQ&R O  
  { 1L9^N  
  return (T & )r; 4p-$5Fk8}  
} -p;o e}|  
template < typename T1, typename T2 > 4]+ ^K`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6F(yH4  
  { IIu3mXAw  
  return (T1 & )r1; FVD}9ia  
} nQP0<_S  
} ; wG|3 iFK  
VAthQ<  
template <> +<q^[<pS  
class holder < 2 > lGM3?AN  
  { BT#>b@Xub  
public : pUwX cy<n  
template < typename T > j)]'kg  
  struct result_1 nAX |=qp#  
  { pIrAGA;  
  typedef T & result; D!<$uAT  
} ; 5m bs0GL  
template < typename T1, typename T2 > KW;xlJz(j  
  struct result_2 a-} %R  
  { fwnpmuJ  
  typedef T2 & result; Sx~_p3_5U  
} ; RXof$2CZS  
template < typename T > '~f@p~P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z8#I  
  { :E^B~ OuL  
  return (T & )r; hKT:@l*  
} JZY=2q&  
template < typename T1, typename T2 > dyp] y$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [@y=% \%R  
  { XnY}dsS O  
  return (T2 & )r2; ]_=HC5"  
} 8qc %{8  
} ; 'LOqGpmVc  
^GAdl}  
=ddx/zN  
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> >。 p}.b#{HJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n=SZ8Rj7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,G:4H%?  
b{ozt\:M  
return l(i, j) = r(i, j); ."^dJ |fN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2%<jYm#'z-  
}?~uAU-  
  return ( int & )i; O}`01A!u;  
  return ( int & )j; :aqh8b v  
最后执行i = j; Dsua13 hF  
可见,参数被正确的选择了。 ZB2'm3'bh  
3D.S[^s*  
[!q&r(-K  
2at?9{b  
/j)VES  
八. 中期总结 g@y" B6X  
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: X|QCa@Foe  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 UbibGa= )  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 LWL>hd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bc4x"]!  
__fR #D  
Y) h%<J  
8 (KfX%  
~76.S  
C~;0A!@]Y  
九. 简化 bsP ;  
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。 ]~.J@ 1?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7gMtnwT  
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: KVcZ@0[S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 CU;nrd"  
  +-*/&|^等 PJYA5"}W  
2. 返回引用。 OT& E)eR  
  =,各种复合赋值等 M$W#Q\<*#r  
3. 返回固定类型。 w.Vynb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L@_">' pR  
4. 原样返回。 &+j^{a  
  operator, (rG1_lUDu  
5. 返回解引用的类型。 >YBpB,WND  
  operator*(单目) `eWc p^|  
6. 返回地址。 ._&lG3'  
  operator&(单目) N.G*ii\  
7. 下表访问返回类型。 UjDF  
  operator[] !TOi]`vqc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f0`' i[  
  operator<<和operator>> s4gNS eA  
UvZ@"El  
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。 $i@EfujY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: D,n}Qf!GYk  
Xe SbA  
template < typename Left > ?R]y}6 P$  
struct value_return ye|a#a9N  
  { e87- B1`  
template < typename T > 05KoxFO?  
  struct result_1 T"H )g  
  { JZ% F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1 (i>Vt.+  
} ; 6{$dFwl  
bQy%$7UmX,  
template < typename T1, typename T2 > P082.:q"  
  struct result_2 cQ.;dtT0  
  { E.`d k.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ww($0A`ek  
} ; IOkC[([  
} ; w;EXjl;X O  
-p.*<y  
Jo3(bl %u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait unnx#e]  
dl6v <  
下面我们来剥离functor中的operator() klJ[ {p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: F!&pENQ  
2]3HX3  
return l(t) op r(t) ~Ex.Yp8.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "-n%874IT  
return op l(t) 3> #mO}\  
return op l(t1, t2) 6eT'[Umx  
return l(t) op eqZ+no  
return l(t1, t2) op -+rF]|Wi  
return l(t)[r(t)] !Gp3/<"Wy$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _`_IUuj$E  
jN%p5nZ^EK  
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: (bx\4Ws  
单目: return f(l(t), r(t)); e4Ox`gLa*p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^dnz=FB  
双目: return f(l(t)); " q^#39i?  
return f(l(t1, t2)); S[ ~O')  
下面就是f的实现,以operator/为例 cN WcNMm  
Px#QZZ  
struct meta_divide .W :  
  { LBkcs4+  
template < typename T1, typename T2 > K@P`_yxN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) EotwUT|  
  { +qUkMx  
  return t1 / t2; J`q}Ry;   
} vA;F]epr!  
} ; ~$4.Mf,u  
ZSRR lkU  
这个工作可以让宏来做: ,B%fjcn  
t\pK`DM-[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !p,hy `  
template < typename T1, typename T2 > \ G|-\T(&J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hOB\n!  
以后可以直接用 eky(;%Sz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XalJo@%-  
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 |jk-@ Z*  
(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。。。) }@14E-N=  
;}WtJ&y=M  
{zz6XlKPj  
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 lU $4NU wM  
FKox0Jmh=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g. ?*F#2  
class unary_op : public Rettype TH>?Gi) "  
  { +`*qlP;  
    Left l; [vWkAJ'K  
public : `pi-zE)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t0bhXFaiE  
\- =^]]b=  
template < typename T > sm;E2BR$ `  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y|6@-:B.  
      { `~ _H=l9{  
      return FuncType::execute(l(t)); OK-sT7But  
    } E69:bQ94u  
qBy NHo7Tb  
    template < typename T1, typename T2 > i Y*o;z,~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )@]6=*%  
      { ])V2}gH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $_RWd#Q(  
    } GsIwY {d  
} ; (!*Xhz,(-  
tL~,ZCQz  
Pr5g6I'G   
同样还可以申明一个binary_op " ^HK@$  
m_m8c8{Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I7dm \|#  
class binary_op : public Rettype zb;(?!Bd#  
  { #zS1Z f^KP  
    Left l; =#i4MXRZ{  
Right r; QqiJun_m  
public : nn@^K6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7m:|u*ij2~  
UzgA26;  
template < typename T > v /R[?H)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +M'aWlPg,  
      { .tRr?*V|l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I tI0x  
    } 'tb(J3ZP  
;)(Sdf[P  
    template < typename T1, typename T2 > e1 x^PT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  8]q  
      { CmEpir{}(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O^9CV*]!n  
    } zL:&Q<  
} ; ZV'$k\  
Rx6l|'e  
TB7>s~)47E  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 gq'>6vOj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v B h;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Go>wo/Sb  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 DR:8oo&E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fdlvn*H  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ]} 61vV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 q$r&4s)To  
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) sl/=g   
下面是修改过的unary_op z Yw;q3"  
t})lr\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > EL^8zyg%%  
class unary_op ))7LE|1l  
  { eV"!/A2:N5  
Left l; 'X =p7 d|'  
  vQ:wW',i  
public : G' Blp  
,E\h!/X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} OT%0{2c"]  
]N*L7AVl  
template < typename T >  _e%dM  
  struct result_1 v" }WP34  
  { G&q'#3ieC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +R-h ,$\=7  
} ; eR:b=%T8  
opsQn\4DZ?  
template < typename T1, typename T2 > aaDP9FW9e  
  struct result_2 GCDwWCxh  
  { Sw~(uH_l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^ eQFg>  
} ; '77~{jy  
|]`hXr  
template < typename T1, typename T2 > \(I0wEQo$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @q K]JK  
  { U{6oLqwq3Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `@[l\.Vt:  
} ]r4bRK[1  
i AdGgK  
template < typename T > vT|`%~Be  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +`@M*kd  
  { q\%cFB}  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8S\RN&T$  
} u*3NS$vH  
UtnZNdl v  
} ; nq"evD5  
`vd= ec  
{( #zcK  
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 bu>qsU3  
好啦,现在才真正完美了。 $B;_Jo\|  
现在在picker里面就可以这么添加了: WJ |:kuF  
~9\$5n)a  
template < typename Right > eG5Y+iL-V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z(j{F<\jS  
  { 9'?se5\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Mp~y0e  
} kH'p\9=  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 + WVIZZ8  
_A98  
!Uh2}ic  
<a4 TO8  
As~(7?]r  
十. bind w~z[wmOkp  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 #2RiLht  
先来分析一下一段例子 /kgeV4]zR  
hfqqQ!,l!  
 ~*M$O&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r> k-KdS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qFco3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hn.bau[  
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。 $Az^Y0[D  
我们来写个简单的。 'fx UV<K&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9i5tVOhE  
对于函数对象类的版本: K{@3\5<  
N|mJg[j@7  
template < typename Func > Xd<t5{bD!  
struct functor_trait S4N(cn&  
  { '$G"[ljr  
typedef typename Func::result_type result_type; aZ Xmlq  
} ; 20b<68h$:  
对于无参数函数的版本: Fk "Ee&H)(  
~ Vw9  
template < typename Ret > RBwO+J53y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]}Z4P-"t  
  { n(1')?"mA  
typedef Ret result_type; 08s_v=cF  
} ; lx |5?P  
对于单参数函数的版本: ,E;;wdIt  
)?=YT  
template < typename Ret, typename V1 > BHA923p?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]5 Qy  
  { ,1oQ cC  
typedef Ret result_type; slu(SmQ  
} ; 0* ;O?T  
对于双参数函数的版本: E<E3&;qD  
HDVW0QaMu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z(u5$<up  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~YP Jez  
  { X(A.X:"  
typedef Ret result_type; iD`d99f8O  
} ; l[Q:}y  
等等。。。 lDc-W =X=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fB1TFtAh  
KS}hU~  
template < typename Func > ^/U27B  
struct func_return vxFTen{-F  
  { @%/]Q<<q  
template < typename T > o:S0*  
  struct result_1 C NsNZJ  
  { m8R9{LC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JL=U,Mr6  
} ; H 3@Z.D  
lg :  
template < typename T1, typename T2 > t?c}L7ht  
  struct result_2 Rk6deI]  
  { ({s6eqMhDd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S4UM|`  
} ; t5B7I59  
} ; g{IF_ 1  
NVKC'==0  
6%,C_7j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~y HU^5D  
DdQ;Q5|  
template < typename Func, typename aPicker > r]@0eb   
class binder_1 /ID3s`D)  
  { Z@a9mFI?  
Func fn; E/M_lvQ  
aPicker pk; KRAcnY;u  
public : =GlVccc  
Ub1hHA*)  
template < typename T > %`MQmXgM  
  struct result_1 #Z+i~t{e(  
  {  hc#!Lv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vhbDb)J  
} ; O.aG[ wm8  
IU FH:w]  
template < typename T1, typename T2 > M<O{O}t<  
  struct result_2 {8$=[;  
  { $YxBE`)d-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5 @U<I  
} ; F{06 _T  
{]_uMg#!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;~fT,7qBah  
3@+b }9s8  
template < typename T > $`ZzvZ'r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <+MyZM(z>  
  { ]i(-I <`  
  return fn(pk(t)); 8Jf.ECQT  
} 9. 'h^#C  
template < typename T1, typename T2 > [(X y.L7x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'c2W}$q  
  { XU!2YO)t;!  
  return fn(pk(t1, t2)); -9N@$+T  
} S/|,u`g-  
} ; :B3[:MpL}  
j',W 64  
k@zy  
一目了然不是么? *eI)Z=8  
最后实现bind |4$M]Mf0  
]Chj T}  
`&\Q +W  
template < typename Func, typename aPicker > theZ]5_C  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ahx>q  
  { JB!:JML  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #^m0aB7r  
} =q N2Xg/  
rpeJkG@+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 SJD@&m%?[  
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。 P96pm6H_;  
 _zlqtO  
十一. phoenix zvABU+{jD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fYKOJ5f  
C{TA.\   
for_each(v.begin(), v.end(), hxce\OuU0h  
( %ZHP2j %~  
do_  "KcA  
[ n>@oBG)!  
  cout << _1 <<   " , " W3`>8v1?o  
] pv| Pm  
.while_( -- _1), R$;n)_H  
cout << var( " \n " ) y#}cC+;   
) (&/2\0QV  
); }VDqj}is  
wFG3KzEq ~  
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: *s@Qtgu  
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 U qG .:@T  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {vAE:W.s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $w"$r$K9K  
+ QQS={  
06jqQ-_`h  
template < typename Cond, typename Actor >  hi g2  
class do_while .<kqJ|SVi  
  { KNH1#30 K  
Cond cd; v<Bynd-  
Actor act; y% :4b@<  
public : 2]%h$f+  
template < typename T > Bl=tYp|a  
  struct result_1 9UvXC)R1  
  { eQQ>  
  typedef int result_type; ^CwR!I.D}4  
} ; [+qCs7'  
v[Kxja;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g{5A4|_7  
>X*Mio8P#  
template < typename T > sz9L8f2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,3nN[)dk  
  { OY?y^45y  
  do JN7k2]{  
    { !^Q.VYY  
  act(t); @&[T _l  
  } @A)R_p  
  while (cd(t)); +V&{*f)  
  return   0 ; o)'y.-@Q  
} )BRKZQN  
} ; eh"3NRrN  
|_u aS  
\U@rg4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?-1r$31p  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 &=4(l|wcg  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 DBLO|&2!z[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 JEE{QjTh  
下面就是产生这个functor的类: fGmT_C0t  
SNY~9:;]f  
ou %/l4dC  
template < typename Actor > [s<^&WM/  
class do_while_actor L~s3b  
  { !UFfsNiXZ  
Actor act; 8Jz:^k:  
public : #A]-ax?Qc}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {d?$m*YR3`  
6oui]$pH  
template < typename Cond > u,3#M ~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O]qU[y+  
} ; ek&kv#G  
[Y`,qB<B  
9{:O{nl  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $0arz{Oh  
最后,是那个do_ +f[ED4E>'(  
I$8" N]/C  
NH3cq  
class do_while_invoker z $MV%F  
  { S4=R^];l  
public : Q,80Hor#J  
template < typename Actor > IgC}&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^{8Gt @  
  { JgHM?AWg|  
  return do_while_actor < Actor > (act); `U2DkY&n  
} -j&Tc` j_  
} do_; ['ksP-=  
KoS*0U<g6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [d* ~@P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cHa]xmy%r'  
最后来说说怎么处理break和continue p019)X|vx  
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。 ^ "\R\COQ  
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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