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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda AF **@iG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wBCnP  
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, z?FZu,h}  
`p'L3u5H-  
'pZ~3q  
~hP[[?  
  class filler <}.)kg${O  
  { dk;Ed  
public : -/7[_,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Tcr&{S&o  
} ; j+Wgjf  
%xWmzdn  
.{)b^gE  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Z&J417buk  
yTbBYx9Bi  
ZL~}B.nqS  
bNIT 1'v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p 4(-  
p7 2+:I  
E/AM<eN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }{E//o:Ta  
[xM07%:  
-7;RPHJs  
~+^,o_hT  
二. 战前分析 p|Z"< I7p(  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /"Rh bE   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 KasOh"W.P  
EYG&~a>L*  
y$\K@B4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7B+?1E(  
  /* --------------------------------------------- */ iHQFieZ.E  
vector < int *> vp( 10 ); I%{U~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ChGwG.-%L  
/* --------------------------------------------- */ _v]I6<!5U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Gs*ea'T)  
/* --------------------------------------------- */ }L:LcM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1&wZJP=  
  /* --------------------------------------------- */ t41\nTZr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); z36nyo  
/* --------------------------------------------- */ 5nf|CQH6?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0@3g'TGl  
-c|O!Lc-  
@{t^8I#]  
@RT yCr  
看了之后,我们可以思考一些问题: r]8tl  
1._1, _2是什么? |(y6O5Y.  
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。 Rra(/j<rQ  
2._1 = 1是在做什么? nb?bx{M  
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。 4+l7v?:Pr  
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。 1~Pht:,t  
REFisH-  
ls #O0  
三. 动工 '[Nu;(>a  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .%~ L  
zse! t  
<8-I:o]mF  
I|iI ,l/9  
template < typename T > swlxV@NQ  
class assignment f ( UcJx  
  { Fi*6ud\n!  
T value; r@s, cCK9?  
public : ]l+2Ca:-[j  
assignment( const T & v) : value(v) {} !M3IuDN  
template < typename T2 > :!{aey  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,{zvGZ|  
} ; `EWeJ(4Z@  
)Tb{O  
4p %`Lv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S7N54X2JwL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @,zBZNX y  
$o]suF;3  
EXb{/4  
%y8w9aGt  
  class holder Jz3q Pr  
  { j:{<    
public : & qd:o}  
template < typename T > n=hz7tjaz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W,wg@2  
  { |#!25qAT  
  return assignment < T > (t); 9(u2jbA  
} t7)Y@gRy  
} ; S :(1=@  
xx/DD%IZ  
|k?,4 Pk  
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: [C7:Yg7  
.fQDj{  
  static holder _1; TzX>d<x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Vvv -f  
}8x[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A$1pMG~as  
而不用手动写一个函数对象。 Y]P $|JW):  
y>wr $  
D8Ni=.ALL  
I`5MAvP  
四. 问题分析 5Vut4px  
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。 "q]v2t  
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。 u45e>F=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 V|b?H6Q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S"N@.n[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 LU;ma((yy[  
D(Xv shQ  
五. 问题1:一致性 a&Z|3+ZA  
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?| m=%W<8[V  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Rzb663d  
lG jdDqi  
struct holder $,6=.YuY  
  { ](8XC_-U'  
  // Uv%"45&7  
  template < typename T > p8F|]6Z  
T &   operator ()( const T & r) const  NPf,9c;  
  { >@EQarD  
  return (T & )r; _Zb_9&  
} uOougSBV,  
} ; Q[~O`Lz  
p&ow\A O  
这样的话assignment也必须相应改动: P#Eqe O  
'n>|jw)  
template < typename Left, typename Right > %f:'A%'Qb  
class assignment g:f0K2)\r:  
  { q:?g?v  
Left l; 0*tEuJ7  
Right r; * z{D}L-&  
public : S6]D;c8GE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 's&Vg09D,  
template < typename T2 > '*)!&4f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U?>zq!C&R  
} ; V(w[`^I>~  
egP3q5~  
同时,holder的operator=也需要改动: o8Bo%OjE  
SkPv.H0Id  
template < typename T > ODEy2).  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *wh'4i}u  
  { aD 3$z;E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x`B :M7+\  
} %*jpQOw  
XWB>' UDQ#  
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。 tQ|b?3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]JhtO{  
a"WnBdFZ  
return l(rhs) = r; ~vF.k,  
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。 q*'hSt@+D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4)XN1r:  
lg!1q8  
template < typename Tp > .|iUDp6vz  
class constant_t =8tdu B  
  { W^y F5  
  const Tp t; L`"cu.l  
public : f_z2d+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} czHO)uQ?d`  
template < typename T > G~m(&,:Mu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V8,$<1Fi;-  
  { pw(`+x]  
  return t; <@zOdW|{:  
} Gjv'$O2_  
} ; 5d L-v&W  
% yJs"%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ShSh/0   
下面就可以修改holder的operator=了 x,p|n  
| sQ5`lV?  
template < typename T > px-*uh<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const BwL: B\  
  { ]k,fEn(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 65<p:  
} Y-,#3%bT;;  
f$H"|Mb e  
同时也要修改assignment的operator() FE_n+^|k<  
F.@yNr"  
template < typename T2 > y ruN5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 'z!I#Y!Y  
现在代码看起来就很一致了。 %!eK"DKG^  
x "N,oDs  
六. 问题2:链式操作 wI`uAZ="  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4vy!'r@   
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。 Hq%`DWus\  
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。 &"L3U  
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"){?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R'9TD=qEK  
L8ZCGW\Rr  
template < typename T > .#+rH}=Z  
struct result_1 3w^q0/ GD  
  { i\`[0dfY  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0~FX!1;  
} ; F*]AjD-  
$jw!DrE  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: z:fd'NC  
mBnC]$<R  
template < typename T > uF< F4m;  
struct   ref }Y-f+qX*  
  { C6/,-?%)  
typedef T & reference; x^C,xP[#Y;  
} ; ^ qE4:|e  
template < typename T > )@Bt[mfrVD  
struct   ref < T &> j.m-6  
  { 4uTYuaCNs  
typedef T & reference; +J#H9>To!  
} ; *^NC5=A(d  
0?sIod  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 35c9c(A  
g0iV#i  
template < typename T > }7&;YAt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p R~PB  
  { i#Wl?(-i  
  return l(t) = r(t); v#nFPB=z  
} [u-~<80  
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。  _@d.wfM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !E$S&zVMQ  
55yP.@i9J  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ^@tn+'.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZegsV|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H,\c"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xXHz)w  
最后的布局是: xorFz{  
                Add l~uRZLx  
              /   \ ~(yh0V  
            Divide   5 OS \co :  
            /   \ -@i2]o  
          _1     3 X?1 :Z|pJ  
似乎一切都解决了?不。 /] R]7  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Fl|u0SY  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 `;i| %$TU  
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: hz )L+  
~v<r\8`OI2  
template < typename Right > (s"_NUj6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E8?Q>%_  
Right & rt) const 0gt/JI($  
  { H:0-.a^ZS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8LiRZ"  
} 43 |zjE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Oj<2_u  
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。 Ujw ^j  
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。 \DfvNeF  
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。 Gz6FwU8L  
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。 ){gOb  
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? (hmasy6hM  
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: &5zUk++  
i 5-V$Qh  
template < class Action > gA.G:1v  
class picker : public Action W_kJb  
  { YDDwvk H  
public : ;rk}\M$+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /'ybl^Km  
  // all the operator overloaded (*hA0&n  
} ; Jk(b=j  
5 bMVDw/  
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。 6,oi(RAf  
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: a2x2N_\=/D  
qWr`cO~hc  
template < typename Right > ( XE`,#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~A"ODLgU9  
  { tCA |sN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {_Ke'" k  
} d5bj$oH  
:*4yR46  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /V3*[  
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。 Z1q '4h=F.  
*]F3pP[  
template < typename T >   struct picker_maker 3>?ip;  
  { g#Yqw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~1}NQa(  
} ; vwP516EM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Zso .3FR,  
  { EB>laZy>  
typedef picker < T > result; *Z{W,8h*s  
} ; o F @{&  
>Z>*Iz,LP  
下面总的结构就有了: U,g!KN3P  
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。 />+JK5  
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。 ^DIN(0u)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }g(aZ  
至此链式操作完美实现。 ?#]c{Tlpz  
>5]Xl*{H)  
vA+RZ  
七. 问题3 !fz`O>-mZ  
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。 oYOf<J  
9}3W0F;  
template < typename T1, typename T2 > E%+V\ W%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `[Lap=.' .  
  { -4X,x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \Z57UNI  
} pk"JcUzR  
'OJXllGi  
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: b6g,mzqu  
6 *Q5.g  
template < typename T1, typename T2 > tF`>.=  
struct result_2 }V9146  
  { kv)LH{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <pi q?:ac  
} ; l65'EO|  
]4hXK!^Uu  
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? ,[~Ydth  
这个差事就留给了holder自己。 i?|K+"=D  
    [i&z_e)  
Cr(pN[,  
template < int Order > AV%Q5Mi}  
class holder; !nykq}kPN\  
template <> Gt-  -7S  
class holder < 1 > 4 (Y5n?/  
  { ]kKf4SJZFU  
public : }H^#}  
template < typename T > 0&EX -DbV  
  struct result_1 n>iPA D  
  { {4:En;  
  typedef T & result; y@hdN=-  
} ; A7: oq7b  
template < typename T1, typename T2 > ]`u{^f  
  struct result_2 z<@$$Z=0UF  
  { i*2z7MY  
  typedef T1 & result; WgY\m&  
} ; -3KB:K<  
template < typename T > rhL<JTS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nPv2: x  
  { R[#5E|` `9  
  return (T & )r; \ iP[iE=  
} zBc7bbK  
template < typename T1, typename T2 > s"a*S\a;b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P,wFib^1  
  { XY%8yII6  
  return (T1 & )r1; iUl{_vb  
} -=g`7^qa>  
} ; HWe.|fH:  
3V,X=  
template <> yy #Xs:/  
class holder < 2 > R~c(^.|r  
  { J-X5n 3I&  
public : Vy(lyD<6  
template < typename T > t`DUY3>36  
  struct result_1 sCnZ\C@u  
  { EBebyQcon  
  typedef T & result; ZJw9 2Sb  
} ; \,(tP:o  
template < typename T1, typename T2 > E}a3.6)p  
  struct result_2 4.VEE~sH$  
  { a(}jn|  
  typedef T2 & result; 8q0f#/`v  
} ; I>P</TE7  
template < typename T > &[3!Lk`.0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EA8(_}  
  { Ye )(9  
  return (T & )r; mexI }  
} h]'fX  
template < typename T1, typename T2 > v4Nb/Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dxASU|Yo9  
  { TyK; q{  
  return (T2 & )r2; 6J=~*&  
} fA+M/}=  
} ; r2xlcSn%  
qi/%&)GZ  
c%B=TAs5c  
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> >。 WMI/Y 9N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [NKWudq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ? X:RrZ:/  
wvq<5gy}  
return l(i, j) = r(i, j); _Juhl^LM;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6XX5K@  
1,pg:=N9  
  return ( int & )i; +_`F@^R_   
  return ( int & )j; }!.7QpA$  
最后执行i = j; -(1e!5_-@  
可见,参数被正确的选择了。 ltD:w{PO]  
)p!dql K  
esLY1c%"/  
B3yn:=80  
"= %-  
八. 中期总结 n_c0=YH  
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: Lnj5EY er  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3@}_ F<"*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c=| a\\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cb UVeh7Q  
rre;HJGEL  
MM5#B!BB  
7unu-P<C  
,p 'M@[  
-eNi;u  
九. 简化 *}2o \h6Q  
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。 K:9.fTCs*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cu""vtK   
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: w]%r]PwU+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _ !Ph1  
  +-*/&|^等 ]_-$  
2. 返回引用。 &V2G <gm0  
  =,各种复合赋值等 Z1OcGRN!  
3. 返回固定类型。 gr-%9=Uq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ( /N`Wu  
4. 原样返回。 ?9PNCd3$d  
  operator, k}<mmKB  
5. 返回解引用的类型。 U O[p   
  operator*(单目) m<076O4|`  
6. 返回地址。 hA~}6Qn  
  operator&(单目) .t}nznh  
7. 下表访问返回类型。 UbuxD})  
  operator[] lL83LhE}<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 PB9<jj;  
  operator<<和operator>> @B[=`9KF[  
m1`ln5(R  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 "/\:Fdc^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g6*}& .&  
5 WAsEP  
template < typename Left > Dic(G[  
struct value_return xr?r3Y~^e  
  { R'80{  
template < typename T > JUXK}0d%eN  
  struct result_1 H?B.Hp|  
  { JE?XZp@V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %_3{Db`R>  
} ; Lh. L~M1X  
h7Ma`w\-  
template < typename T1, typename T2 > 3 +#bkG  
  struct result_2 3yZ@i<rfH  
  { 1`)R#$h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \ oL+O|  
} ; kPxrI=  
} ; {fS/ZG"5<t  
Dbtw>:=  
I4") ;T3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :r~?Z6gK  
hz/5k%%UX  
下面我们来剥离functor中的operator() &0o&!P8CB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -'I)2/%g  
!AMPA*  
return l(t) op r(t) $MR{3-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jwE<}y I  
return op l(t) EM([N*8o  
return op l(t1, t2) :{Y,Nsa  
return l(t) op KT|$vw2b  
return l(t1, t2) op cq!> B{  
return l(t)[r(t)] D #A9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T8RQM1D_s  
9^}GUJy?  
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: GEvif4  
单目: return f(l(t), r(t)); +^"|FtKhE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); VWNmqeP  
双目: return f(l(t)); z24-h C  
return f(l(t1, t2)); LAvAjvRc  
下面就是f的实现,以operator/为例 yC _X@o-n  
Fs=nAn#  
struct meta_divide IYj-cm  
  { [` i;gx[^  
template < typename T1, typename T2 > [}VEDx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 00 $W>Gr  
  { -MU^%t;-  
  return t1 / t2; `rM-b'D  
} EGa}ml/G  
} ; SWmdU]  
`@:^(sMo  
这个工作可以让宏来做: 4+uAd"  
Yt{Y)=_t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5ax/jd~}  
template < typename T1, typename T2 > \ Q"(i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @ 8SYV}0H  
以后可以直接用 t<`BaU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?HBc7$nW  
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 ?Jx8z`(  
(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。。。) ?=fJu\;  
i .'f<z$<  
XBDlQe|>  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 O c" 2|X  
;1o"Oij  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E>7[ti_p5  
class unary_op : public Rettype C f<,\Aav  
  { T{ojla(  
    Left l; ]6(NeS+  
public : A\?O5#m:$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |w:\fK[  
ho0T$hB  
template < typename T > )v'DQAL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #kxg|G[Ol  
      { u'iOa  
      return FuncType::execute(l(t)); 8ayB<b>+]"  
    } s^E%Uk m  
K!'9wt  
    template < typename T1, typename T2 > he!e~5<@y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]pFYAe ?  
      { u9?85  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [jY_e`S  
    } Iw48+krm>  
} ; {Ynr(J.  
p;C`n)7P7  
0z%]HlPg  
同样还可以申明一个binary_op _w'4f )7  
|KkVt]ZQe9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oS]XE!^M  
class binary_op : public Rettype \=nY&Ml  
  { ]xFd_OHdb  
    Left l; @(ev``L5g  
Right r; l3.HL> o  
public : 2"2b\b}my  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =>ignoeI  
NB LOcRSh  
template < typename T > j]kx~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <oO^ w&G  
      { P,*R@N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &"25a[x{B  
    } tcmG>^YM  
{@({po  
    template < typename T1, typename T2 > ]ul]L R%.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aP2  
      { 2pZ|+!xc+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6\ (\  
    } $Y>LUZ)b&8  
} ; 3"cAwU9  
yht_*7.lM  
;i\i+:=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮  a2sN$k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 TTBl5X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e)GFJ3sW_  
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。 nI dvff  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Azu$F5G!n  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 :Oy9`vv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v vOG]2z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) |wWBV{^  
下面是修改过的unary_op `a  
zQ5'q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > U Tw\_s  
class unary_op ~6E `6;`  
  { <Ms,0YKx  
Left l; 3~"G27,  
  cgml^k\k^  
public : c:4 i&|n  
`WX @1]m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :+Y+5:U]  
s [@II]  
template < typename T > W}XDzR'<  
  struct result_1 F"~uu9u  
  { "Q-TLN5(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c]#F^(-A`  
} ; ub7|'+5  
/+iU1m'(  
template < typename T1, typename T2 > Uz[#t1*  
  struct result_2 ?%#3p[  
  { j l%27Ld  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a%V6RyT4qW  
} ; y/Paq^Hd  
c?>@P  
template < typename T1, typename T2 > 0LN"azhz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &Z#g/Hc  
  { gT?:zd=;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); auK*\Wjm?  
} e@w-4G(;  
%?@N-$j  
template < typename T > g >u{H:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /X; [ 9&  
  { Gdb6 U{  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7CWz)LT  
} T}M!A|   
=0 mf  
} ; Am{Vtl)i  
NirG99kyo  
r[ni{ &  
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 ot8UuBq  
好啦,现在才真正完美了。 !.Eua3:V*  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4'P otv@/  
|@!4BA  
template < typename Right > !EB<e5}8wK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L9W'TvTwo  
  { g\ilK:r}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w|lA%H7`J  
} 4$~eG"wu  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 W+k SL{0  
#R-l2OO^]  
A]c'`Nf  
@FO= 0_;y  
)O;6S$z9Y  
十. bind  vtk0 j  
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。 $3psSQQo  
先来分析一下一段例子 6QO[!^lY  
leR-oeSO  
~ HN  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "}fJ 2G3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :qy< G!o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Qqm'Yom%T  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Dc-v`jZ@)  
我们来写个简单的。 oG{0 {%*@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (_1(<Jw  
对于函数对象类的版本: 6&xpS9  
z0!k  
template < typename Func > b\^X1eo  
struct functor_trait @ LPs.e  
  { R2,Z`I  
typedef typename Func::result_type result_type; wIeF(}VM  
} ; /u?ZwoTzY  
对于无参数函数的版本: v,, .2UR4  
||yx?q6\h  
template < typename Ret > 57@6O-t-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %wil'  
  { .6C9N{?Tqf  
typedef Ret result_type; 2 8>  
} ; uC$!|I  
对于单参数函数的版本: lZ gX{  
Z{XF!pS%H  
template < typename Ret, typename V1 > ~/C9VR&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6Uh_&?\%  
  { DL<b)# h#  
typedef Ret result_type; F)K&a  
} ; ` ES-LLhVf  
对于双参数函数的版本: ~xPU#m<  
HV21=W  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > KJ (|skO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =2XAQiUR\  
  { -,:^dxE'  
typedef Ret result_type; }ZqnsLu[)  
} ;  KEPNe(H  
等等。。。 *3@ =XY7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (sDZ&R  
vd{ban9  
template < typename Func > 'Hf+Y/`  
struct func_return <DR$WsDG  
  { 12]rfd   
template < typename T > kLE("I:7  
  struct result_1 yjE $o?A  
  { emT/5'y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \gCh'3  
} ; {HO,d{{  
&s^t~>Gpr  
template < typename T1, typename T2 > \RT3#X+  
  struct result_2 _|jEuif  
  { ZX0#I W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +khVi}  
} ; .D3k(zZ  
} ; '><I|c}  
DMdVE P"m  
h~`^H9?M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 kY?w] lS)t  
Yj"{aFK#u@  
template < typename Func, typename aPicker > *q-VY[2  
class binder_1 (l+0*o,(  
  { TTagZI$  
Func fn; P(xgIMc H  
aPicker pk; Se}&2 R  
public : nPW=m`jG  
qx5jaa3  
template < typename T > B%n|%g6K|h  
  struct result_1 B=}s7$^  
  { J.(mg D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <s=i5t My5  
} ; DFMf" _p  
%w#z   
template < typename T1, typename T2 > yz7Fe  
  struct result_2 7u`:e,'  
  { Og-v][  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oL U!x  
} ; {%Rntb  
Cu! S|Xj.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S'(IG m4  
Vd;N T$S$  
template < typename T > ~K@p`CRbV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XUVBD;"f!  
  { v%muno,  
  return fn(pk(t)); .4J7 ^l  
} ujWC!*W(Q  
template < typename T1, typename T2 > oD3]2o/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "cwvx8un  
  { B7.<A#y2  
  return fn(pk(t1, t2)); 7Hg;SK6t0  
} : #OaE,  
} ; 9 K>~9Za  
,`!>.E.  
\E1CQP-  
一目了然不是么? =F% <W7  
最后实现bind 1* ?XI  
~^/BAc  
LJSx~)@  
template < typename Func, typename aPicker > ]+5Y\~I  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l0PXU)>C  
  { ,&iEn}xG7i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =4uO"o  
} _"t"orD6  
|RH^|2:x9Q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,f~)CXNT?  
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。 CG ,H  
JLGC'mbJ  
十一. phoenix Ip0`R+8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: " 1h~P,  
5Mp$u756  
for_each(v.begin(), v.end(),  _ 'K6S  
( Y,m=&U  
do_ m~tv{#Y  
[ 79uAsI2-Y  
  cout << _1 <<   " , " A |P wm`  
] z(#CO<C.t  
.while_( -- _1), _xM}*_<VP  
cout << var( " \n " ) Lh-+i  
) [U,hb1Wi3  
); s( :N>K5*  
PKZMuEEy,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: -n:;/ere7-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor g*WY kv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MSb0J`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: je74As[  
n){u!z)Al  
 GG(}#Z5h  
template < typename Cond, typename Actor > b?-KC\}v  
class do_while NftR2  
  { q3D,hG_  
Cond cd; xf;Tk   
Actor act; C;YtMY:  
public : +.a->SZ5"  
template < typename T > *iUR1V Y  
  struct result_1 ?s]?2>p  
  { m'eM&1Ba  
  typedef int result_type; , _bG'Hmt  
} ; >&JS-j Fg  
^V"08  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2E.D0E Cu  
0KN'\KE  
template < typename T > BO>[\!=y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v807)JwS  
  { dF^`6-K1  
  do UAds$ 9  
    { gb26Y!7%  
  act(t); '/fueku  
  } fS4 Ru  
  while (cd(t)); % O*)'ni  
  return   0 ; Me-H'Mp~  
} xgIb4Y%  
} ; eMjW^-RgE5  
)gG_K$08?  
W"g@*B'|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'kekJ.wJ;  
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。 wx^1lC2  
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。 T9AFL;1  
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。 `jT1R!$3F  
下面就是产生这个functor的类:  s-S|#5  
{'o\#4 Wk  
3JZ9 G79H  
template < typename Actor > Zzv,p  
class do_while_actor (kJ"M4*<F'  
  { ?dvcmXR  
Actor act; S^)xioKsJ  
public : \; zix(N[5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `llSHsIkXb  
!I Byv%m&\  
template < typename Cond > cK t8e^P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )C>M74Bt  
} ; b\+9#)Up@  
41o ~5:&  
 KRh?{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rlkg.e6  
最后,是那个do_ ZRYHsl{F+  
2w:cdAv$  
_'P!>C!  
class do_while_invoker I z)~h>-F  
  { $,jynRk7q  
public : l_ycB%2e^  
template < typename Actor > 1y.!x~Pi,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y73@t$|  
  { ]ChN]>o  
  return do_while_actor < Actor > (act); !}Ty"p`  
} `BY&&Bv#?  
} do_; &uxwz@RC0  
Mh5 =]O+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y_Nn%(j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +WSM<S2 U  
最后来说说怎么处理break和continue #}zL?s^G  
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。 {pEbi)CF,}  
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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