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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R\^n2gK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7$z]oVbO'  
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, =54"9*  
$.7Ov|  
1>KZ1Kf  
ODggGB`H`  
  class filler 0u3"$o'R  
  { NZP>aV-  
public : ^}F@*A;o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c" |4'#S  
} ; 4Jf6uhaE  
4iDlBs+  
.L#xX1qr  
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: @@?P\jv~  
L.cGt"{  
%,Pwo{SH  
CDNh9`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "_g3{[es!  
zKnHo:SV  
%, U@ D4w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x#-+//  
vE}>PEfA  
Hn- k*Y/P  
f vAF0 a  
二. 战前分析 -W#-m'Lvu  
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。 yY 3Mv/R  
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 l2AAEB_C.  
e=8z,.Xk  
8 [z<gxP`?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K}r@O"6*\  
  /* --------------------------------------------- */ |i}5vT78  
vector < int *> vp( 10 ); _ ?\4k{ET  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;RmL'  
/* --------------------------------------------- */ rA">< pH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P B W.nm  
/* --------------------------------------------- */ ug|'}\LY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }'"4q  
  /* --------------------------------------------- */ #dd-rooQuD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C6!P8qX  
/* --------------------------------------------- */ B!;qz[]I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -F]0Py8(  
FL,av>mV  
5bfd8C  
IK /@j  
看了之后,我们可以思考一些问题: MPn 6sf9M  
1._1, _2是什么? pejG%pJ  
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。 pE^jUxk6  
2._1 = 1是在做什么? "1-|ahW  
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。 h=1cD\^|qw  
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。 NIzxSGk|  
3RW3<n  
HxH.=M8S_  
三. 动工 -UhSy>m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: AXQG  
XW^Sw;[efZ  
_w'N&#  
b6LwKUl  
template < typename T > jOE~?{8m  
class assignment `X=2Ff  
  { _LOV&83O(  
T value; bR0z$~  
public : R3[H#*gF<  
assignment( const T & v) : value(v) {} -t5DcEAb$  
template < typename T2 > Mzbbr57n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B <CK~ybY  
} ; G T3wJQ5N  
opQ d ym  
u`Sg'ro  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7p!w(N?s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment I1TzPe  
C4`u3S  
,^>WC G  
Gp PlO]  
  class holder ]h`<E~  
  { xpzQ"'be  
public : Hy_}e"  
template < typename T > WN_i-A1G/h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const J4xJGO  
  { Y(` # J[  
  return assignment < T > (t); V&j |St[  
} /=|5YxY  
} ; nj@l5[  
+dt b~M  
On^jHqLaE  
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: )]^xy&:|  
 =Y0>b4  
  static holder _1; .ZB/!WiF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (t{m(;/  
dp&bcR&#)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4ZRE3^y\"  
而不用手动写一个函数对象。 .&Vy o<9Ck  
o C5}[cYD`  
U'Xw'?Uj  
mp\`9j+{  
四. 问题分析 !GNLq.rQ  
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。 neHozmm|  
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。 ub#>kCL9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l5 FM>q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Je5UVf3>2&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \Jcj4  
E@f2hW2  
五. 问题1:一致性 ;M95A  
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?| CXzN4!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w'Cn3b)`  
5T,In+~Kd  
struct holder f a9n6uT  
  { cITF=Ez  
  // :EX H8n&|  
  template < typename T > 1VH$l(7IQ  
T &   operator ()( const T & r) const bhI yq4N  
  { r%QnV0L^  
  return (T & )r; U;QN+fF]u  
} #kuk3}&  
} ; XO=UKk+EK  
R m{\ R  
这样的话assignment也必须相应改动: @rTAbEk{U  
"DW; 6<m  
template < typename Left, typename Right > )k@+8Yfa1p  
class assignment Sb9In_* 0  
  { Ww }qK|D  
Left l; e^Ds|}{V  
Right r; r RfPq  
public : u_5O<UP5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xyoh B#'W  
template < typename T2 > Gob;dku  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `$X|VAS2  
} ; 8@S5P$b};  
&SzLEbU!  
同时,holder的operator=也需要改动: 5&uS700  
ddR_+B*H  
template < typename T > w84 ] s%y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E rf$WPA  
  { Cw=wU/)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dXe. 5XC  
} ql Uw;{;p  
7jb{E+DrG  
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。 B Bub'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Qe~2'Hw#9  
L?@ TF;  
return l(rhs) = r; V!'N:je  
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。 /$IF!q+C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bEXm@-ou  
.Y.{j4[LQ  
template < typename Tp > )A`Zgg'L7D  
class constant_t ]Tje6i F  
  { gAx8r-` `  
  const Tp t; ) OqQz7'  
public : -*?Y4}mK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $jd>=TU|  
template < typename T > ^GXy:S$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .>(?c92  
  { $ljgFmR_  
  return t; ?|i6]y=D  
} u#+p6%?k  
} ; $Qm-p?f  
-zeodv7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [n`SXBi+n  
下面就可以修改holder的operator=了 X9:(}=E V  
&wZ ggp  
template < typename T > xLE+"6;W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const U`j[Ni}"  
  { cU y,q]PO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8e'0AI_>  
} ZOFhX$I  
a.|4`*1[;  
同时也要修改assignment的operator() c=YJ:&/5&  
b&$ ?.z  
template < typename T2 > ^J8sR4p#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^6?NYHMr=  
现在代码看起来就很一致了。 (1bz.N8z  
`.# l_-U{  
六. 问题2:链式操作 Oc;/'d2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?kICYtY:_b  
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。 pai>6p  
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。 ." m6zq  
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。 W#<&(s4  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `ag7xd!  
$jYwV0  
template < typename T > vT<q zN  
struct result_1 5XNIX)H  
  { 3:$hC8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !b O8apn  
} ; 7'[C+/:  
#]s>  
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: gT K5z.]  
8s4y7%,|  
template < typename T > Nxu 10  
struct   ref &gkGH<oaX  
  { 2a;vLc4  
typedef T & reference; +$)C KC  
} ; B| IQ/g?  
template < typename T > r<;bArs-u  
struct   ref < T &> W{OlJRX8  
  { {IeW~S' &  
typedef T & reference; p}KZ#"Q  
} ; eSynw$F2N  
Ae,-. xJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }b9#.H9  
YyX/:1 sg>  
template < typename T > ,L+tm>I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]E66'  
  { v>3)^l:=Y*  
  return l(t) = r(t); Sti)YCXH  
} yQ4]LyS  
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。 uQN8/Gy*J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j.$#10*:  
?~rF3M.=|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 O)MKEMuA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^R.#n[-r2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9&A-o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %zHNX4  
最后的布局是:  6h N~<  
                Add @18"o"c7j  
              /   \ 40pGu  
            Divide   5 ^e$;I8l  
            /   \ N2_j[Pe  
          _1     3 (NUk{MTX  
似乎一切都解决了?不。 >n@?F[Y  
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。 oK h#th  
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。 7?K?-Oj  
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: 5y! 4ny _  
*LeFI%  
template < typename Right > %3'4QmpR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~V?O%1)k?\  
Right & rt) const 9Ot;R?>(  
  { U">D_ 8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TX]4Y953D  
} PY: l  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SoODss~X  
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。 i^(_Gk  
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。 vy#n7hdCc  
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。 wKhuUZj{  
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。 4KE"r F  
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? R2Fh WiL  
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: [7?K9r\#  
KyW6[WA9  
template < class Action > |XxA Fje  
class picker : public Action bD<[OerG  
  { 9|T%q2O  
public : nM  D^x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ahkSEE{  
  // all the operator overloaded |")}p=   
} ; qUSImgg  
v$"#9oh  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 V\@h<%{^%7  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: z 8M^TV  
\4I1wdd|^  
template < typename Right > Y((s<]7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EA%(+tJ^0  
  { s bd;Kn  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *52*IRH  
} ,+P!R0PNH  
o=?sMq1<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > OA2<jrGB!  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 } ab@Nd$  
PygT_-3z{  
template < typename T >   struct picker_maker $78fR8|r-  
  { PJN TIa  
typedef picker < constant_t < T >   > result; au2 ieZZ[  
} ; ; A~S){  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > oju7<b9Ez  
  { ?b2  
typedef picker < T > result; F ^Rt 6Io  
} ; >/1N#S#9  
%\=5,9A\  
下面总的结构就有了: 8Cz_LyL  
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。 QRXsLdf$$  
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。 ^ng#J\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zcD&xoL\H  
至此链式操作完美实现。 9H ?er_6Yf  
?hvPPEJf  
j$^3  
七. 问题3 K+xiov-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。 a ^<W ?Z  
=:[Jz1M5  
template < typename T1, typename T2 > WV!qG6\W  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rj9z '?a9  
  { )I{41/_YA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4x.'H18  
} vmL% %7  
4&)*PKq  
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: XodA(73`i  
%TxFdF{A  
template < typename T1, typename T2 > 2hAu~#X  
struct result_2 `h_,I R<  
  { >>=lh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }N(-e$88  
} ; UA/Q3)  
m v%fX2.  
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? G>&=rmK"  
这个差事就留给了holder自己。 pj&vnX6O^  
    k_#ra7zP  
fLL_{o0T  
template < int Order > {<iIL3\mC  
class holder; :j9{n ,F  
template <> [Rw0']i`4  
class holder < 1 > $'dJ+@  
  { :\L{S  
public : VdQ}G!d  
template < typename T > +4f>njARIb  
  struct result_1 Bvzl* &?  
  { *qYcb} ]  
  typedef T & result; EcrM`E#kaZ  
} ; V"(S<o  
template < typename T1, typename T2 > $q]((@i.  
  struct result_2 9kL'"0c  
  { Ra<mdteZT  
  typedef T1 & result; 9r@r\-  
} ; FOgF'!K  
template < typename T > }UZ$<81=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6Lz{/l8  
  { /4+M0Pl  
  return (T & )r; <splLZW3k  
} #o_`$'>  
template < typename T1, typename T2 > 12DMb9_rp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [t5:4 Iq  
  { S{{D G  
  return (T1 & )r1; vE7L> 7  
} BbUZ,X*Y  
} ; F=yrqRS=  
*DObtS_ 6  
template <> P!'Sx;C^f  
class holder < 2 > kM|akG  
  { AJ`b- $Q  
public : HS.3PE0^C  
template < typename T > NmYSk6kWJ  
  struct result_1 rc1EJ(c  
  { e@*Gnh<&  
  typedef T & result; u& ?J+  
} ; ]78I  
template < typename T1, typename T2 > QgO@oV*S  
  struct result_2 g #u1.|s&p  
  { JYOyz+wNd  
  typedef T2 & result; ) Yz` 6  
} ; V;mKJ.d${  
template < typename T > yd[}?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D{I^_~-\5  
  { lidzs<W-fW  
  return (T & )r; K2>(C$Z  
} 1BwCJ7?8  
template < typename T1, typename T2 > _C~e(/=z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,Y=r] fk  
  { KG6ki_  
  return (T2 & )r2; &10vdAnBRC  
} RzQ1Wq  
} ; 55MsF}p  
GiJ|5"  
/ *xP`'T  
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> >。 JVf8KHDj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `DIIJ<;g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _JOrGVmD  
aAiSP+#  
return l(i, j) = r(i, j); #P=rP=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7'Y 3T[  
R8P7JY[h  
  return ( int & )i; &G7JGar  
  return ( int & )j; C%t~?jEK~^  
最后执行i = j; o $oW-U  
可见,参数被正确的选择了。 YlwCl4hq  
|`_qmk[:R  
?Q[uIQ?dV  
//]g78]=O  
lHv;C*(_=  
八. 中期总结 S Y>i@s+ML  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 4]A2Jl E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J?Brnf.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /c'3I  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor wO&`3Q3~$  
_Sy-&}c+ +  
9KRHo%m  
vg"y$%  
c<L^ 1,G2  
DZ5%-  
九. 简化 <at/z9b  
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。 f@l$52f3D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]#P9.c_}  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: o0^..f  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,$EM3   
  +-*/&|^等 >[B}eS>  
2. 返回引用。 )(~4fA5j)  
  =,各种复合赋值等 K)~ m{  
3. 返回固定类型。 _"SE^_&c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <uDEDb1|l  
4. 原样返回。 w'z ?1M(*  
  operator, #y%bx<A  
5. 返回解引用的类型。 r/'9@oM  
  operator*(单目) cP%mkh_ri  
6. 返回地址。 0'*whhH  
  operator&(单目) ]4-lrI1#  
7. 下表访问返回类型。 ."Wdpf`~  
  operator[] BM!\U 6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G[n^SEY!  
  operator<<和operator>> a_XM2dc%  
"-Gjw B  
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。 S%<RV6{aiM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \.y|=Ql_u  
0H,1"~,w]  
template < typename Left > {%5k1,/(  
struct value_return U1bhd}MoR  
  { F%@( $f  
template < typename T > n#t{3qzpD  
  struct result_1 .ii9-+_  
  { [~9rp]<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; '#gd19#  
} ; Og[NRd+  
jOj`S%7  
template < typename T1, typename T2 > ,0%P3  
  struct result_2 &M(=#pq9  
  { l:mC'aR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 90L,.  
} ; L9nv05B  
} ; aKXaor@0f.  
Nq6~6Rr  
{E1g+><  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l{F^"_U  
WV}<6r$e  
下面我们来剥离functor中的operator() Ac;rMwXk#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YYU Di@K  
rStfluPL  
return l(t) op r(t) l[lUmE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3-#|6khqt  
return op l(t) O9*cV3}H  
return op l(t1, t2) ss63/   
return l(t) op ]Aap4+s  
return l(t1, t2) op XlIRedZ{  
return l(t)[r(t)] 7_C;-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qYv/" 1  
R2WEPMH%  
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: CAyV#7[0  
单目: return f(l(t), r(t)); EM]~yn!+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S'M=P_-7  
双目: return f(l(t)); 7^,C=2  
return f(l(t1, t2)); Ci6yH( RE  
下面就是f的实现,以operator/为例 Sp$~)f'  
834(kw+#9  
struct meta_divide E6a$c`H@?  
  { iL(rZT&^  
template < typename T1, typename T2 > 0Ci\(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z&FC:4!!  
  { g*C&Pr3  
  return t1 / t2; b:3n)-V{u  
} v(D{_  
} ; Au jvKQ(  
Y,EReamp  
这个工作可以让宏来做: dd1m~Gm  
W$LaXytmak  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U;Z6o1G  
template < typename T1, typename T2 > \ dK'?<w$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V&`\ s5Q  
以后可以直接用 -BUxQ8/,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x)0g31 4 9  
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 9t@^P^}=\m  
(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。。。) q<` YJ,  
TxAT ))  
'U ',9  
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 amq]&.M  
!Cxo4Twg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [^xLK  
class unary_op : public Rettype xcdy/J&  
  { {[WEA^C~Q  
    Left l; nN" Y~W^k  
public : q !\Ht2$b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2KVMQH`B9  
L4`bGZl55  
template < typename T > pOP`n3m0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kG_ K&,;@  
      { gX<"-,5jc  
      return FuncType::execute(l(t)); m^cr-'  
    } W5,e;4/hL  
ry9%Y3  
    template < typename T1, typename T2 > ~qQSt%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 58\rl G  
      { v#*9rNEj0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); WNSf$D{p  
    } gQaBQq9  
} ; 9EzXf+f  
P5s'cPX  
J'^H@L/E  
同样还可以申明一个binary_op "?EoYF_  
5=%:CN!/@p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ixF '-  
class binary_op : public Rettype +F3@-A  
  { e! V`cg0  
    Left l; 0[ MQp"z  
Right r; ({ 'I;]AQ  
public : qN((Xz+AZE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .),ql_sXr  
19-|.9m(  
template < typename T > sv`+?hjG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S@i*+&Ot  
      { )RA$E`!b  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); QX}O{LQR  
    } v0euvs  
A41*4!L=  
    template < typename T1, typename T2 > OB"Ur-hJ0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !G E-5\*  
      { I;iJa@HWQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l/9V59Fv9  
    } *olV Y/'O  
} ; |uo<<-\jTO  
)]x/MC:9r  
y ,][  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 #xL^S9P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 XnC`JO+7M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2eErvfC[  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 0'u2xe  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?K, xxH  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 j8WMGSrrF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ! bbVa/  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) xo{3r\u?}  
下面是修改过的unary_op ZuZe8&  
yZ?|u57  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [1{#a {4  
class unary_op MX!t/&X(n  
  { 1_JtD|Jy  
Left l; df@IC@`pB  
  ^q``f%Xt  
public : (iM*Y"Y  
m(Ghe2T:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #B7_5y^  
qOaI4JP@  
template < typename T > _  dFZR  
  struct result_1 o.Ld.I)  
  { 7"}<J7"})  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +~~FfIzf#  
} ; V,t&jgG*  
j8/rd  
template < typename T1, typename T2 > |"V]$s$ c  
  struct result_2 s5{N+O)~S  
  { .)Xyz d  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g/H:`J  
} ; I| j Gu9G  
g+>$_s  
template < typename T1, typename T2 > b0W~*s [4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )Los\6PRn  
  { /)I:C z/f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CZ2&9Vb9I  
} & h)G>Sqc  
/H 3u^  
template < typename T > Vs@[="  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AITV+=sN  
  { PDN3=PAR/A  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5 :O7cBr  
} gG"W~O)yv  
4w p5ghe  
} ; D)C^'/8q  
&8VB{S>r  
JkT , i_  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug VQSwRL3B=  
好啦,现在才真正完美了。 [I/f(GK  
现在在picker里面就可以这么添加了: uJ:'<dJ  
@C[]o.r  
template < typename Right > OcR6\t'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r!Ujy .R  
  { {2u#Q 7]|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 76e%&ZG)Q  
} &YMz3ugI  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 3GMRH;/w  
Ejc%DSG  
h<KE)^).  
U)IW6)q  
qRXQL"Pe_l  
十. bind l :sZ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Y=RdxCCx4  
先来分析一下一段例子 Oc\Bu6F  
E]z Td$v6  
>uMj}<g#Z?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -]8cw#y 0A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3;fuz Kk@b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `fw:   
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。 )b<-=VR  
我们来写个简单的。 z [xi  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: eq^<5 f  
对于函数对象类的版本: _TF\y@hF*D  
 Fa  
template < typename Func > $nR1AOm}.B  
struct functor_trait c\2+f7o@  
  { jKFypIZ4  
typedef typename Func::result_type result_type; N}ur0 'J0  
} ; ! Jh/M^  
对于无参数函数的版本: bWc3a  
pqaQ%|<  
template < typename Ret > ]Z/<H P$#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <b0;Nf   
  { (1.E9+MquU  
typedef Ret result_type; 2&*r1NXBE  
} ; W/*2I3a  
对于单参数函数的版本: ,TrrqCw>  
dP8b\H  
template < typename Ret, typename V1 > VgfA&?4[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > YGp8./ma<I  
  { sflH{!;p  
typedef Ret result_type; KPGo*mY  
} ; SrMg=a  
对于双参数函数的版本: fmH"&>Loc  
gg ;&a(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Rs@2Pe$3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > J7q]|9Hus|  
  { u&)+~X  
typedef Ret result_type; "#uXpCuw  
} ; MCN}p i  
等等。。。 9|yn{4E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sjBP#_lW  
l7G&[\~  
template < typename Func > &A=>x  
struct func_return i7h!,vaK  
  { _YVp$aKDR  
template < typename T > " S6'<~s  
  struct result_1 ]Lg$p  
  { X}?`G?'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3Qt-%=b&  
} ; v=4,k G  
aa!o::;  
template < typename T1, typename T2 > 0pP;[7k\  
  struct result_2 zUg-M  
  { -)%l{@Mr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qaK9E@l  
} ; BU|=`Kb|))  
} ; ?#|Y'%a"  
(<f`}, QxD  
Y`@:L'j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <u\j 4<p  
jOs&E^">&B  
template < typename Func, typename aPicker > B4k ~~;|  
class binder_1 `9;:mR $  
  { ^6=y4t=%F  
Func fn; 1`1U'ibhe  
aPicker pk; H.sHXuu  
public : JTuU}nm+  
{"< D$*K~  
template < typename T > vu^ '+ky  
  struct result_1 9pN},F91n:  
  { . IBy'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +an.z3?w  
} ; BM+v,hGY  
'UGkL;  
template < typename T1, typename T2 > _hgu:  
  struct result_2 BD6oN]  
  { h$`P|#V&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -nP y?>p"|  
} ; AS[yNCsjC  
^O_E T$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} XV"8R"u%Q  
gkDyWZG B  
template < typename T > ;c1ar)G7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @1_M's;  
  { ~Rx:X4|H  
  return fn(pk(t)); C*A!`Q?1Y  
} Y%AVC9(  
template < typename T1, typename T2 > &S/@i|_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?kfLOJQ:I  
  { QXTl'.SfF  
  return fn(pk(t1, t2)); 8]U;2H/z  
} jqULg iC  
} ; ttlFb]zZh  
 egur}  
_tJp@\rOz=  
一目了然不是么? k WVaHZr  
最后实现bind NRU&GCVwu  
|tl4I2AV  
cE3g7(a  
template < typename Func, typename aPicker > Bf37/kkf(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1n+C'P"  
  { !]1'?8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9$)I=Rpk =  
} :\I88 -N@'  
|G^w2"D_Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @edx]H1~^  
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。 k/MrNiC  
=+{SZh@  
十一. phoenix X6lkz*M.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J&mZsa)4  
[ +w=  
for_each(v.begin(), v.end(),  u>R2:i  
( I_|@Fn[>  
do_ #~(J J  
[ koQ\]t'*As  
  cout << _1 <<   " , " 6M({T2e  
] zo!e<>o  
.while_( -- _1), A.0eeX{  
cout << var( " \n " ) |Tn+Aq7  
) VKI`@rY4  
); @w?y;W!a>  
_ISIq3A?  
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: wjLtLtK?  
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 Tw^b!74gq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /G}TPXA  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 565UxG }  
0)=U:y.  
K"lZwU\:On  
template < typename Cond, typename Actor > "UUzLa_  
class do_while ;JQ:S~K9  
  { vUtA@  
Cond cd; -_<rmR[:]  
Actor act; wGRMv1|lIu  
public : v/NkG;NWM  
template < typename T > ozF173iI  
  struct result_1 yHrYSEM  
  { z=YHRS  
  typedef int result_type; BO6u<cu"-  
} ; j5eX?bi_v  
ZdcG6IG+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U]!~C 1cmw  
PH6!T/2[  
template < typename T > ElBpF8xJ|o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QQ1|]/)  
  { CF|4, K)  
  do &x= PAu  
    { t|/{oAj  
  act(t); Ft} h&aYP  
  } ?4G/f<ou  
  while (cd(t)); >fX_zowX  
  return   0 ; 9Tju+KcK  
} /EW1&  
} ; $F^p5EXkc6  
H_ecb;|mP  
ix.I)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [^rMM1^,OB  
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。 6;JlA})  
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。 j>D[iHrH  
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。 wtm=  
下面就是产生这个functor的类: v'fX'/  
Dht,!LVb;  
`dp]N0nz  
template < typename Actor > YwYCXFQ|  
class do_while_actor \%=GM J^[p  
  { y5oC|v7  
Actor act; B<et&r;  
public : $7\!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g#??Mz   
I=vGS  
template < typename Cond > o8Q+hZB}A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Zndv!z  
} ; g`NJ `  
Ms * `w5n  
!:zWhu,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 i'6>_,\(  
最后,是那个do_ p`oSI}ZwB  
r]6X  
;";#{B:  
class do_while_invoker ^nPk;%`0  
  { dq.'[  
public : v;=| -y  
template < typename Actor > ho J{C 0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @'D ,T^I  
  { -D?-ctFYj^  
  return do_while_actor < Actor > (act); u)NmjW  
} :h(r2?=7  
} do_; =zetZJg  
0vi)m y;!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j B.ZF7q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n#\ t_/\  
最后来说说怎么处理break和continue N51g<K  
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。 xoT|fgb  
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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