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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jqsktJw#i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tsC|R~wW  
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, VP[!ji9P   
im[gbac  
x[@3;_'K  
Wq&c,H  
  class filler "8dnFrE  
  { Kf<_A{s  
public : ;|1P1H-W~M  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ssbyvzQ  
} ; >b](v)  
OiEaVPSI;  
Tka="eyIj3  
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: ]H'82a  
\ iSBLU  
ZGvNEjff  
_\[JMhd}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "A`'~]/hE  
PH &ms  
.[85<"C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <Py/uF|  
5)i0g  
boB{Y7gO4  
_u5U> w  
二. 战前分析 +N&(lj  
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。 Fpwh.R:yV  
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 SP1oBR"3  
iPYlTV  
L<]P K4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fa^]\:  
  /* --------------------------------------------- */ qiJ{X{lI  
vector < int *> vp( 10 ); r26Wysi~%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *j:5  
/* --------------------------------------------- */ bvTkS EN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K%Ml2V   
/* --------------------------------------------- */ l6Bd<tSH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); UbH=W(%  
  /* --------------------------------------------- */ %z(=GcWm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X/749"23  
/* --------------------------------------------- */ 7s3<}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Nuq/_x  
XL9lB#v^  
a8$pc>2E  
7J/3O[2  
看了之后,我们可以思考一些问题: A*;h}\n  
1._1, _2是什么? m q9&To!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 V@f#/"u'  
2._1 = 1是在做什么? P .(X]+  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Us.jyg7_c  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 1Xc%%j  
ghiElsBU  
7|Y8^T s  
三. 动工  t/(j8w  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )}5r s  
b=EZtk6>  
9Ua@-  
}$U6lh/Ep  
template < typename T > mJT m/C  
class assignment Q)&Ztw<  
  { x|5/#H  
T value; d a9 *>+[  
public : 8^T$6A[b  
assignment( const T & v) : value(v) {} VvKH]>*  
template < typename T2 > |05LHwb>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ccmbdw,Z 5  
} ; [*v\X %+  
x #g,l2_!  
Q5JeL6t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +^:K#S9U  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1cega1s3xR  
x]T;W&s  
u{ /gjv  
SYx)!n6U  
  class holder 1<5yG7SZ  
  { f^ qQ 5N  
public : TmiQq'm[b  
template < typename T > [XK"$C]jHJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &5<lQ1  
  { #$E vybETx  
  return assignment < T > (t); ,5:86'p  
} +0DIN4Y(4  
} ; ~Ji A  
Fy^\Uw  
HL]?CWtGP  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: xm5D$m3#  
\=~Ap#Mpc4  
  static holder _1; )9O{4PbU!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 % e(,PL  
7 &Aakl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gK'MUZ()  
而不用手动写一个函数对象。 rOGJ%|%(  
3}Pa,u N  
Xs/hqIXB  
OoNAW<  
四. 问题分析 Lif mYn[  
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。 \8!HZei  
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。 xAflcY>Ozs  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'I2)-=ZL6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IcZ'KV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 NR5A"_'  
[(mq8Nb  
五. 问题1:一致性 $nW>]S\|  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| A 3l1$t#w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4w,}1uNEf  
5I14"Qf  
struct holder $.kYAsZts  
  { gFH_^~7i8p  
  // N>_7Ltw/  
  template < typename T > |j<'[gB\p  
T &   operator ()( const T & r) const ]F~5l?4u#  
  { Gmb57z&:  
  return (T & )r; t +_G%tv  
} 6~s,j({^  
} ; iu .{L(m  
NKRXY~zHh  
这样的话assignment也必须相应改动: 7~&Y"&  
~Y(M>u.+!  
template < typename Left, typename Right > 6`i'  
class assignment g7pFOcV  
  { =[,adB  
Left l; jn[a23;G)  
Right r; iX28+weH  
public : g6farLBF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Smp+}-3O  
template < typename T2 > IO4 IaeM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SO%5ts  
} ; 19EU[eb  
2-~oNJqX  
同时,holder的operator=也需要改动: fjb2-K  
]8#{rQ(  
template < typename T > 5^k#fl2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9fiZ5\  
  { DEBgb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vlD]!]V:h  
} TsD >m  
v7-'H/d.  
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。 qrdI"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,-Na'n  
wcOAyo5(n  
return l(rhs) = r; $2.DZ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3 R m$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8P 8"dN[  
$#!~K2$  
template < typename Tp > YANEdH`d  
class constant_t +38t82%YWo  
  { VlEkT9^:  
  const Tp t; & 2b f  
public : R8 KL4g-d  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +%yh@X6  
template < typename T > ps]6,@uyB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3B0%:Jj  
  { ;# {x_>M  
  return t; g^idS:GtX5  
}  LCG<  
} ; _YY)-H  
}LRAe3N%8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 I4*N  
下面就可以修改holder的operator=了 ^Iz.O  
}X UHP%  
template < typename T > v6GWD}HH,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  u32<=Q[  
  { zb<+x(0y"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &$=F $  
} kK(633s  
)sQbDA|p  
同时也要修改assignment的operator() Ub"\LUu  
8c~H![2u  
template < typename T2 > @EQ{lGpU3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 23>?3-q  
现在代码看起来就很一致了。 B[$e;h*Aw[  
MLDuo|?  
六. 问题2:链式操作 ldxUq,p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yF:fxdpw  
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。 aZ'p:9e  
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。 xnLfR6B  
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。 8177x7UG2[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?1d_E meG2  
T:-Uy&pBEN  
template < typename T > 6?~pWZ&k_  
struct result_1 o] nQo?!  
  { Mk?9`?g.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zh6so.  
} ; ~q/`Z)(yc  
*cd9[ ~  
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: 5mV'k"Om#"  
;8A_- $  
template < typename T > H$;\TG@,  
struct   ref ,"/_G  
  { ] =D+a&  
typedef T & reference; /; _"A)0  
} ; w8E,zH  
template < typename T > 9> |rIw  
struct   ref < T &> HG^8&uh]  
  { hk=+t&Y<H  
typedef T & reference; D&'".N,}  
} ; [:o#d`^  
~5|a9HV:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^mGTZxO  
=m40{  
template < typename T > Pg:Nz@CQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const eY-$h nUe  
  { u0x\5!?2  
  return l(t) = r(t); i"b*U5k  
} Y8d%L;b[D  
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。 YONg1.^!(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JmBYD[h,  
kN_LD-  
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 h$k(|/+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T7,tJk,(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j_{gk"2:d`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5pDxFs=v  
最后的布局是: W=DQ6.   
                Add MDlC U  
              /   \ >):b AfI  
            Divide   5 w"D"9 G  
            /   \ X:dj5v  
          _1     3 Y 8P  
似乎一切都解决了?不。 $yt|nO  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 l 0 1Lg6+S  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 %jkd}D  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: | zAey\  
cB<Zez  
template < typename Right > gt ?&!S^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T.xW|Iwx  
Right & rt) const CzK X}  
  { rF5<x3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UeVF@rw  
} 6"wY;E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0}ZuF.  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 iX,Qh2(ig  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 vEb~QX0~  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。  *Vc}W  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 j/W#=\xz  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? f(3#5288  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: &38Fj'l  
!~RD>N&n  
template < class Action > bi_R.sfK&  
class picker : public Action J/mLB7^R  
  { IXH;QwR:  
public : :O{:;X)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]M2>%Dvw  
  // all the operator overloaded TKmC/c  
} ; 5Ph"*Rz%  
ljk-xC p/  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 _Q7)FK  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: @P8q=j}l9  
m{1By/U  
template < typename Right > >s{[d$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lUp 7#q  
  { :gR`rc!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <}e<Zf!  
} 1mB6rp  
U$-FQRM4K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > lKm?Xu'yH  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 osnDW aN  
0wc+<CUW  
template < typename T >   struct picker_maker t%/5$<!b  
  { :]]amziP&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $k!t&G  
} ; Zw }7vD0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ld3,)ZY  
  { oc15!M3$  
typedef picker < T > result; D3jP hPy.  
} ; D6 M:pIN*  
f[X>?{q  
下面总的结构就有了: EswM#D 9(4  
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。 [6c{t  
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。 >si<VCO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2Aff3]-:Gd  
至此链式操作完美实现。 <|.M]]}j  
kQj8;LU  
r[hfN2,#  
七. 问题3 d 29]R.  
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。 }e82e  
K r9 @  
template < typename T1, typename T2 > ;z&p(e  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6#.R'O  
  { l lQ<x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Hiq9Jn uv(  
} mxXQBmW  
pa.W-qyu  
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: r^]0LJ  
h5Z%|J>;0  
template < typename T1, typename T2 > (g   
struct result_2 YAO.Ccz  
  { 44n^21k  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t4,6`d?C  
} ; V57^0^Zp`  
MRiETd"  
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? ysSEgC3  
这个差事就留给了holder自己。 Q:%gJ6pa  
    Zaq:l[%  
[jafPi(#g  
template < int Order > c|I{U[(U  
class holder; xOS4J+'s@  
template <> LEk W^Mv  
class holder < 1 > ^*Ca+22xO  
  { |vGz 1jLV  
public : D F0~A  
template < typename T > 2#sE\D  
  struct result_1 p[W8XX  
  { ] Li(E:  
  typedef T & result; N<?RN;M  
} ; 5 1 L:%Af  
template < typename T1, typename T2 > X3'z'5  
  struct result_2 >bmL;)mc&  
  { l_$~~z ~  
  typedef T1 & result; (/Nw  
} ; z<)?8tAgq  
template < typename T > TG'A'wXxy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;N i+TS  
  { b`1P%OjC  
  return (T & )r; h v9s  
} E4WoKuE1$  
template < typename T1, typename T2 > @!K)(B;A0b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A/ GEDG ?  
  { ]x~H"<V  
  return (T1 & )r1; QHA<7Wg  
} rU(N@i%  
} ; lQ@ 2s[  
c~p4M64  
template <> R$v{ p[  
class holder < 2 > &x\u.wIa  
  { {GZHD^Ce  
public : 3vmZB2QG  
template < typename T > _4.fT  
  struct result_1 j# o0y5S  
  { qA&N6`  
  typedef T & result; '%)7%O,2  
} ; cl^tX%  
template < typename T1, typename T2 > c6Wy1d^  
  struct result_2 N=-hXgX^  
  { UiW( /L  
  typedef T2 & result; Kh3*\xT  
} ; aQkgkV;~  
template < typename T > CkIICx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KeY)%{  
  { Nqy',N  
  return (T & )r; nz+DPk["  
} hO\_RhsRy?  
template < typename T1, typename T2 > (5VP*67  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;clF\K>  
  { ]yA| m3^2  
  return (T2 & )r2; (l9U7^S"{K  
} ]"aC wr  
} ; L1M]ya!l  
lshO'I+)*  
BpRQG]L  
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> >。 = R; 0Ed&b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8!E$0^)c|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8%2*RKj  
/1t(e._  
return l(i, j) = r(i, j); v?5Xx{ym  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qH$G_R#)8B  
fq _6xs  
  return ( int & )i; EcFYP"{U  
  return ( int & )j; J*qepq`_  
最后执行i = j; HIeWgw^"  
可见,参数被正确的选择了。 +#n5w8T)M  
c.,eIiL  
(lT H EiX  
8gr&{-5  
}yC ve  
八. 中期总结  E~jNUTq  
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: 0g~WM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 GAEz :n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ngn%"xYX  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f!eC|:D  
?}bSQ)b  
G{$9e}#  
u3w `(3{ <  
a|  
B$_F)2%m;  
九. 简化 n!A')]y"  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 a:7"F{D91  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &> p2N  
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: m>jX4D7KZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ` L6H2:pf  
  +-*/&|^等 _T<ney}Y<  
2. 返回引用。 m%'9zL c  
  =,各种复合赋值等 b8feo'4Z   
3. 返回固定类型。 cg}46)^<QH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9Or3X/:o  
4. 原样返回。 gU0}.b  
  operator, (S =::ODU  
5. 返回解引用的类型。 w[n|Sauy,  
  operator*(单目) RHz'Dz>0  
6. 返回地址。 ^4`q%_vm  
  operator&(单目) )p).}"   
7. 下表访问返回类型。 vx5;}[Bhm  
  operator[] P)tXU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j}X4#{jgC  
  operator<<和operator>> ^kch]?  
;yx+BaG~?  
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。 69`9!heu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HEhdV5B  
W#8qhmt  
template < typename Left > pIqPIuy  
struct value_return axxd W)+K  
  { 7"Zr:|$U  
template < typename T > 0/#XUX 4  
  struct result_1 = K"F!}  
  { gOx4qxy/m|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ACU0  
} ; e-]k{_wm  
mO?G[?*\  
template < typename T1, typename T2 > tv,^ Q}  
  struct result_2 ? Ls]k  
  { Z>7Oez>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q(\$-Dk.Vv  
} ; MV e5j+8  
} ; Ra;e#)7 X  
^8 AV#a  
ad&Mk^p  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait SdYES5aES  
Bb}JyT  
下面我们来剥离functor中的operator() `g6ZhG:W  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C.C\(2- Rr  
|/]bpG'z  
return l(t) op r(t) 23U9+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c_kxjzA#  
return op l(t) o//N"S.)  
return op l(t1, t2) }u5 Mexs  
return l(t) op Zdr +{-  
return l(t1, t2) op ~5:]Oux  
return l(t)[r(t)]  8Nd +  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] dG Qy=T:  
$_S^Aw?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Rdwr?:y(]  
单目: return f(l(t), r(t)); :c!7rh7O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kD >|e<}\  
双目: return f(l(t)); UDt.w82  
return f(l(t1, t2)); rw ^^12)  
下面就是f的实现,以operator/为例 :uu\q7@'  
#Ru+|KL  
struct meta_divide %Kw5 b ;  
  { ?N,a {#w  
template < typename T1, typename T2 > 2a (w7/W:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }]=b%CPJh+  
  { 6$%]p1"!K  
  return t1 / t2; jQ%}e"  
} ! r.X.C  
} ; cd) <t8^KE  
:>F:G%(DK  
这个工作可以让宏来做: 85w D<bN27  
nO\|43W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O >n L;I  
template < typename T1, typename T2 > \ nUs)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QI0ARdS  
以后可以直接用 z]gxkol\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +ulX(u(,  
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 IN , @  
(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。。。) X.j#??  
zc*qmb  
P]yER9'  
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 9P{5bG0o8  
K)_0ej~C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =y0!-y  
class unary_op : public Rettype lBD{)Va  
  { yE{l Xp;  
    Left l; 'gI58#v  
public : j ;VYF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NO`LSF  
#U"\v7C{n  
template < typename T > Hu1w/PLq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A;SRm<,  
      { 1YAy\F~`.  
      return FuncType::execute(l(t)); !+U#^2Gz  
    } O4]Ss}ol  
xDRK^nmC  
    template < typename T1, typename T2 > $daI++v`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h+R}O9BD  
      { 0}Kl47}aD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); zw\"!=r^  
    } \@MGO aR]  
} ; 03$Ay_2  
B?#@<2*=L  
&X}9D)\UJ  
同样还可以申明一个binary_op 14s+ &  
|Ro\2uSr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |n01T_Z)P  
class binary_op : public Rettype b]hRmW  
  { :bLGDEC  
    Left l; }gag?yQ.^  
Right r; @<>](4D  
public : IBES$[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C\$7C5/  
9#O"^.Z !  
template < typename T > "N7C7`izc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <9\_b 6  
      { <:q]t6]$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6l:CDPhR  
    } M?)>, !Z)  
KXicy_@DC`  
    template < typename T1, typename T2 > Z~T- *1V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MbY a6jrF  
      { xqb I~jV#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (VC{#^2l  
    } Kc{fT^E  
} ; 1ub03$pL;  
lYQcQ*-  
r4!zA-{  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 o] )qv~o)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0fi+tc 30  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !. q*bY  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 |{t}ULc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %ze Sx  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 %z.u % %  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 JGGss5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) (8=Zr0He  
下面是修改过的unary_op cN&b$ 8O=%  
y$4,r4cmR|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]C5JP~ #z  
class unary_op O23f\pm&  
  { I#uJdV|x  
Left l; QVzLf+R~  
  7Py8!  
public : uysGOyi<u  
crZ\:LeJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _W]3_1Lu  
G>*s+  
template < typename T > ywi Shvi8  
  struct result_1 RX7,z.9@'O  
  { OEq8gpqY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }v=q6C#Q>  
} ; el+euOV  
e:NzpzI"v  
template < typename T1, typename T2 > XXxX;xz$  
  struct result_2 9-}&znLZe  
  { /PHktSG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *k=Pk  
} ; JMO"(?  
V , )kw{](  
template < typename T1, typename T2 > Z{u*vUC&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VpTp*[8O  
  { [S3X  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Fv#ToT:QXe  
} {%UY1n  
(_U&EX%  
template < typename T > N @]*E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lyv9eM  
  { 1)%9h>F7  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?$=N!>P#  
} (W*yF2r  
o7]h;Zg5r  
} ; w;>]L.n  
Dve5Ml-  
#t3j u^ |?  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug .\*\bvyCw  
好啦,现在才真正完美了。 Lrr6z05FQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7&m*: J  
>UR-37g{p  
template < typename Right > "qQU ^FW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U:YT>U1Z  
  { 2JtGS-t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ed>_=i  
} <J?i+b  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 G8akMd]2  
}JrM!'  
BD,~M*%z  
{7B$%G'  
OO53U=NU  
十. bind gt{ei)2b  
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。 TZ-n)rC)v  
先来分析一下一段例子 B\Rq0N]' M  
]'2p"A0U  
.+{nfmc,c  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  :jB(!XH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s+Ln>c'|o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B>AIec\jG  
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。 `^ F'af  
我们来写个简单的。 >.J68 x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |MTgKEsn  
对于函数对象类的版本: uR@\/6!@  
tty 6  
template < typename Func > X+bLLW>&  
struct functor_trait 6Y\9h)1Jo  
  { ^>[DG]g  
typedef typename Func::result_type result_type; ]<W1edr  
} ; P{rJG '  
对于无参数函数的版本: * Oyic3F  
^_)CQ%W?  
template < typename Ret > 9I30ULm  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?#slg8[  
  { jVk|(  
typedef Ret result_type; ^x:4%%Q]l  
} ; B]Yj"LM)  
对于单参数函数的版本: >:Q:+R;3o  
sR?_{rQ  
template < typename Ret, typename V1 > Y6^lKw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (WN'wp  
  { >2>xr"  
typedef Ret result_type; 5 BcuLRId:  
} ; fIWQ+E  
对于双参数函数的版本: %>5Ht e<  
= eTI@pN`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +`.%aJIi9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k= nfo-h  
  { {TE0  
typedef Ret result_type; 4ol=YGCI_  
} ; k]; <PF  
等等。。。 sks_>BM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  /=[M  
)bw>)&)b`  
template < typename Func > Fk=_Q LI  
struct func_return l_^>spF  
  { Z0`?  
template < typename T > S,Zjol%p  
  struct result_1 {vA;#6B|  
  { b^hCm`2w*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }[ux4cd8Y  
} ; ot(|t4^  
LUS7-~:F  
template < typename T1, typename T2 > 90I)"vfW5  
  struct result_2 UY%@i  
  { :Q$3P+6a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f_.1)O'83  
} ; gtjgC0   
} ; EsA^P2?_+  
%z8@;  
=p&6A^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Er{[83  
CdTmL{Y1  
template < typename Func, typename aPicker > `2r21rVntf  
class binder_1 t$Irr*  
  { B>a`mFM  
Func fn; ]~kqPw<R  
aPicker pk; b39;Sv|#  
public : >k_Z]J6Pd  
!v`q%JW(  
template < typename T >  s.GTY@t  
  struct result_1 ~R!(%j ]  
  { p c-'+7Dh>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zS?i@e $  
} ; iF61J% 3-  
,ISq7*%F  
template < typename T1, typename T2 > B;1wnKdj  
  struct result_2 L[TL~@T   
  { f()^^+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vbwEX6  
} ; hw~cS7  
;CAB.aB~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} EY2s${26%  
B#EF/\5  
template < typename T > t*.v!   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9R.tkc|K  
  { &[RC4^;\V  
  return fn(pk(t)); fjp>FVv3  
} {"{J*QH  
template < typename T1, typename T2 > )#*c|.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H~Q UN  
  { IFpmf0;^  
  return fn(pk(t1, t2)); 9h*$P:S;1v  
} z:< (b   
} ; ?]h+En5z8  
2$1rS}}  
Ej.D!@   
一目了然不是么? :nZ*x=aq  
最后实现bind :Q\h'$C  
to:hMd1T  
_DJ0 MR~3  
template < typename Func, typename aPicker > 5l(;+#3y/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) OtQKDpJq  
  { O8dDoP\F2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b[RBp0]x  
} ch : 428  
%@pTEhpF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g08=D$P  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -t*C-C'"|  
#"7:NR^H^  
十一. phoenix LGod"8~U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #o yvsS8  
bdcuO)3  
for_each(v.begin(), v.end(), 4S"K%2'O  
( 2sittP  
do_ DO( /,A<{8  
[ B8a!"AQ~5  
  cout << _1 <<   " , " 2M1yw "  
] !L3Bvb;Q  
.while_( -- _1), ~{d94o.  
cout << var( " \n " ) \19XDqf8  
) nMVThN*I g  
); DB>>U>H-  
n,Ux>L  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: * ?KQ\ Y  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor T 6phD8#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v8pUt\m"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: jl:O~UL6i  
/9GqEQsfM  
c+4SGWmO  
template < typename Cond, typename Actor > ]$*N5Y  
class do_while NPS=?5p>  
  { (G$m}ng  
Cond cd; 4r5,kOFWb  
Actor act; z': >nw  
public : x!"!oJG^k  
template < typename T > *FG@Dts^&  
  struct result_1 _B W$?:)9  
  { MX9 q )(:  
  typedef int result_type; * =;=VUu5  
} ; OpH9sBnA  
W%1fm/ G0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} d,D)>Y'h  
Wg}#{[4  
template < typename T > eMh:T@SN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cwpDad[Kx  
  { 5~.\rcr%  
  do *]Vx=7 D  
    { ^i:%;oeG  
  act(t); 4Nq n47|>e  
  } y8<,>  
  while (cd(t)); =BGc@:2  
  return   0 ; z,] fR  
} A #jiCIc  
} ; $ B$=,^)3  
XU SfOf(  
<F=j6U7   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b0KorUr  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^k-H$]  
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。 yyA/x,  
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。 5h20\b?=$  
下面就是产生这个functor的类: /n"A%6S  
Jv)]7u  
(.n" J2qj  
template < typename Actor > _$=xa6YA  
class do_while_actor wkd591d*  
  { `I'=d4  
Actor act; ,#"AWQ  
public : JBWiTUk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZFdQ Z=.'  
gV`:eNo*  
template < typename Cond > sO(Kpo9jq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s;5PHweWf  
} ; JL(*peeu3  
{1SxM /  
oY0*T9vv+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  |u$AzI  
最后,是那个do_ -k<.Q=]<t  
@*2FG\c<  
=6+BBD  
class do_while_invoker G: @gO2(D  
  { s V77WF  
public : XhIgzaGVu  
template < typename Actor > ^ePSI|EW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const WVo%'DtF`  
  { ZE=~ re  
  return do_while_actor < Actor > (act); ipbVQ7  
} [C d 2L&9  
} do_; U9N}6a=  
%NAz(B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @Sv  ?Ar  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :'rXu6c-  
最后来说说怎么处理break和continue ?Z14l0iZ%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。 c/x(v=LW  
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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