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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !R74J=#(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T%kKVr  
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, <1 S+ '  
_s*! t  
ra]:$XJ5=a  
%K?iNe  
  class filler .fEw k  
  { Ukc'?p,*  
public : jn$j^ 51`C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wWTQ6~Y%d  
} ; n' ?4.tb  
"U{,U`@?  
r1G8]agO  
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: 4 \ F P  
|'<vrn  
xl8#=qmCD  
5mavcle{4r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); sL i*SR  
3u_oRs  
b@ 6:1x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c4 5?St  
4UD' %}>y  
.E$q&7@/j  
2h )8Fq_"  
二. 战前分析 BSKEh"f  
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。 skR,-:"8  
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 RM,'o[%  
>rw"Rd'  
OR;&TbWF(R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _R74/|  
  /* --------------------------------------------- */ p+[} Hxx=  
vector < int *> vp( 10 ); u s`}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U Du~2%  
/* --------------------------------------------- */ HN68!v}C|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cy3M^_5B<  
/* --------------------------------------------- */ fK_~lGY(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SA+d&H}Fc  
  /* --------------------------------------------- */ 6V2j*J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B\[-fq  
/* --------------------------------------------- */ 3gc"_C\$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %ek"!A  
h<Wg3o  
,QvYTJ{  
 F\LsI;G  
看了之后,我们可以思考一些问题: TatMf;?h&  
1._1, _2是什么? KO&:06V{  
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。 l.oBcg[  
2._1 = 1是在做什么? -B 9S}NPo  
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。 q- :4=vkn  
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。 yW("G-Nm  
d}-'<Z#G  
xNX'~B^4d  
三. 动工 j"hASBTgp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: TQJF+;%  
t',BI  
v=p0 +J>  
,|pp67  
template < typename T > t$ZkdF  
class assignment M&yqfb[  
  { J=*K"8Qr  
T value; )GJP_*Ab  
public : Qh-4vy =r  
assignment( const T & v) : value(v) {} m7m \`;  
template < typename T2 > tD-gc ''H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _whF^g8  
} ; |<(t}}X  
XLb0 9;  
tjxvN 4l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C:GvP>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Qq3fZ=  
`6F +Rrn  
w$>3pQ8d  
z+/LS5$  
  class holder }OrYpZob  
  { /DO'IHC.o  
public : UX_I6_&  
template < typename T > zfjw;sUX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3LW[H+k  
  { >a=d;  
  return assignment < T > (t); >^3zU   
} >nry0 ;z0,  
} ; "EH,J  
l^r' $;<m  
Mr* |9h  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: S$O,] @)  
+(mL~td01  
  static holder _1; dJl^ADX[@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ({M?Q>s  
% {Q-8w!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !8$RBD %  
而不用手动写一个函数对象。  YqU/\f+  
JJ5C}`(  
frqJN  
z*LiweR-  
四. 问题分析 cNj*E =~;  
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。 io4aYB\  
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。 &Rp"rMeW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -t4 [oB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1TRN~#ix  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [ /ohk&  
*48IF33&s  
五. 问题1:一致性 SRCOs1(EK9  
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?| 0M8.U  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &+r 4  
El6bD% \G  
struct holder g$3> ~D  
  { >}SRSqJu  
  // JD~aUB%  
  template < typename T > &71e5<(dG  
T &   operator ()( const T & r) const (F8AL6  
  { n93zD*;5  
  return (T & )r; 6[?}6gQ  
} sX:lE^)-z  
} ; XnXb&@Y  
1V%'.l9  
这样的话assignment也必须相应改动: Wsm`YLYkt!  
bGv4.:)  
template < typename Left, typename Right > p4> ,Fwy2  
class assignment CLN+I'uX0  
  { %S#WPD'Y  
Left l; Hr }k5'  
Right r; ow.6!tl0=h  
public : x~/+RF XF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <4mQ*6  
template < typename T2 > g:gB`8w?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^\wl2  
} ; inF6M8 A1  
n}J^6:1  
同时,holder的operator=也需要改动: daX*}Ix  
\##`pa(8  
template < typename T > +v15[^F  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  Q2\  
  { [ rdsv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); G;]:$J  
} _N'75  
)|]Z>>%t  
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。 )+Y&4Qu  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hI~SAd ,#A  
!k<:k "7  
return l(rhs) = r; ]rW8y%yD  
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。 AS;.sjgk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G|9B )`S  
+R[4\ hC0Y  
template < typename Tp > J_xG}d  
class constant_t T:!MBWYe|  
  { 5 09Q0 [k  
  const Tp t; z[&s5"  
public : _Bk U+=|J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )saR0{e0N  
template < typename T > Q$=*aUU%G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }<[Db}?9  
  { +LzovC@^  
  return t; `6Hf&u<  
} 97!5Q~I  
} ; xl] ;*&  
=B(mIx;m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G6O/(8  
下面就可以修改holder的operator=了 9L)L|4A.l  
I/p]DT  
template < typename T > ixw(c&gL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const % vS8?nG  
  { 8tQ|-l *  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F2>%KuM  
} d6.}.*7Whc  
s AE9<(g&@  
同时也要修改assignment的operator() )=H{5&e#u  
S,vu]?-8  
template < typename T2 > (pYYkR"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H(qm>h$bU  
现在代码看起来就很一致了。 :vQM>9l7  
0Nr\2|  
六. 问题2:链式操作 WE.Tuo5L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  5$Kf]ZP  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 T *P+Fh"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 w O!u!I  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 BGqa-d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct CC8k&u,  
aRwnRii  
template < typename T > {Y_Nj`#BT  
struct result_1 (9GbG"   
  { ./w{L"E  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R6@uM<  
} ; 9<cOYY  
jXR16|  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5(J^N  
o'Y#H r)/  
template < typename T > "ahvNx;x  
struct   ref Qpu3(`d<  
  { +qkMQETV6  
typedef T & reference; mJMq{6;  
} ; nem@sB;v#  
template < typename T > L[C*@ uK  
struct   ref < T &> gq4 . d  
  { DuNcX$%%  
typedef T & reference; \4s;!R!  
} ; H;I~N*ltJ(  
Z.Pi0c+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V0NVGRQ  
Lt>7hBe"  
template < typename T > fNoR\5}!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fIyPFqf7w)  
  { )zJ=PF  
  return l(t) = r(t); y8?t-Pp]1  
} M+aEma  
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。 ~B_ D@gV|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _!:@w9  
Efr&12YSS  
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 >L[lV_M_>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C1QWU5c v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6%?A>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {tt$w>X  
最后的布局是: ~ hm`uP  
                Add sv=H~wce  
              /   \ n\ Uh  
            Divide   5 D#v?gPo4  
            /   \ oVkr3K Z  
          _1     3 p>p'.#M  
似乎一切都解决了?不。 gpAHC   
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 s*JE)  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 3qo e^e  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: x!?Z *v@I  
M 9"-WIG@h  
template < typename Right > 2Xgx*'t\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F<r4CHfh;  
Right & rt) const ;r!\-]5$  
  { 0w3b~RJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0&$xX!]  
} Gvn: c/m;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =|0/Ynfe  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 l0`'5>  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 dS$ji#+d$  
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。 fn1pa@P  
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。 O71BM@2<  
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? s.y}U5Ty?P  
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: g1qi\axm  
8]C1K Zs  
template < class Action > 7) 0q--B  
class picker : public Action 2U%qCfh6|  
  { }n95< {  
public : [TCRB`nTQF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Wz{%"o  
  // all the operator overloaded !K\itOEP-  
} ; 8c).8RLf  
mP!N<K  
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。 ) `I=oB  
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: an KuTI  
h5!d  
template < typename Right > \)R-A '*U  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qLRE}$P  
  { |nm2Uy/0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $ !5f"<FCB  
} K:w]> a  
(1 yGg==W.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %#9P?COs&W  
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。 .,mM%w,^O  
xjrlc9  
template < typename T >   struct picker_maker A& =pw#  
  { stXda@y<p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; o<J5!  
} ; [ &daG:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > STB-guia5  
  { mJ$Htyr  
typedef picker < T > result; Tc_do"uU  
} ; 6ZksqdP8  
:#SNpn=@  
下面总的结构就有了: A^g>fv  
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。 s##Ay{  
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。 ^ LbGH<#J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ohplj`X[21  
至此链式操作完美实现。 z8tl0gd%D  
,'_( DJX  
0||F`24  
七. 问题3 b,Lw7MY}[  
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。 kW(Kh0x  
A'~#9@l<  
template < typename T1, typename T2 > kaO{#i2-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C8MWIX}  
  { jGiw96,Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4:`[qE3  
} raHVkE{<  
2Oi'E  
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: Y^3)!>  
$_bZA;EMQ  
template < typename T1, typename T2 > $rTu6(i1  
struct result_2 6$(0Ty  
  { h--45`cE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ucM.Ro=@  
} ; l/F!Bq[*g  
-lnevrl   
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? +"Ub/[J{G1  
这个差事就留给了holder自己。 +!xu{2!  
    @<5Tba>SC  
sDAK\#z  
template < int Order > k}<<bm*f  
class holder; 2_N/wR#=&  
template <> w&C1=v -h  
class holder < 1 > J7m`]!*t  
  { ?\M)WDO  
public : mR,O0O}&  
template < typename T > ]|y}\7Aa  
  struct result_1 k- vA#  
  { K=o:V&  
  typedef T & result; AZBC P  
} ; OA5f}+  
template < typename T1, typename T2 > %-r?=L  
  struct result_2 XLocg  
  { ^k;mn-0  
  typedef T1 & result; 1b+h>.gWar  
} ; m2ox8(sd  
template < typename T > p2^)2v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j%u8=  
  { ZR6&AiL(Bj  
  return (T & )r; % GVN4y&  
} ) H+d.Y  
template < typename T1, typename T2 > ETg{yBsp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HSC6;~U  
  { Tplg2p% k  
  return (T1 & )r1; `Jqf**t  
} F;W'  
} ; TR?Bvy2s:g  
FR(QFt!g  
template <> w_!%'9m>  
class holder < 2 > 2$Wo&Q^_  
  { Onyh1  
public : n5\}KZh  
template < typename T > w -M7opkq  
  struct result_1 =G*z 5 3  
  { :i}@Br+R7L  
  typedef T & result; D=JlA~tS>  
} ; k|5k8CRX  
template < typename T1, typename T2 > +8eVj#N  
  struct result_2 o Fi) d[`  
  { IF e+ B"  
  typedef T2 & result; IE}Sdeqi)  
} ; P]- #wz=S  
template < typename T > Y=|CPE%V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /wlFD,+8  
  { I[%M!_+  
  return (T & )r; hu&n=6  
} IG&B2*  
template < typename T1, typename T2 > U(!?d ]en  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _C5nApb  
  { e]Puv)S>{8  
  return (T2 & )r2; x?gQ\ 0S<  
} m'c#uU  
} ; d&?F#$>7|  
\D ^7Z97  
moe/cO5a9  
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> >。 ) u-ns5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: py=i!vb&Z%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xmOM<0T  
1j+eD:d'  
return l(i, j) = r(i, j); \:h0w;34O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Eh:yR J_8  
:Nkz,R?  
  return ( int & )i; &D^e<j}RQ  
  return ( int & )j; 8a?IC|~Pz  
最后执行i = j; i"< ZVw  
可见,参数被正确的选择了。 Pm~,Ky&Hl  
9V.+U7\w  
/K[]B]1NE  
^SgN(-QH  
|Cu1uwy  
八. 中期总结 !*9FKDB{  
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: yZ?$8r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x!>d 6lgej  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 u!M& ;QL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "7:u0p!  
KjC[q  
["<5?!bU  
3eJ\aVI>pE  
oH=4m~'V  
$@68=  
九. 简化 TX&[;jsj  
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。 ~6] )*y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (&k') ff9K  
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: 6R L~iD;X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~R)1nN|  
  +-*/&|^等 t&3 8@p  
2. 返回引用。 $4sA nu]  
  =,各种复合赋值等 80dSQ"y  
3. 返回固定类型。 QP'qG@j[:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9OH.&g  
4. 原样返回。 `..EQ BM  
  operator, z_'dRw  
5. 返回解引用的类型。 \G]K,TG  
  operator*(单目) bKTqX[=  
6. 返回地址。 Sio1Q0  
  operator&(单目) ykJ+%gla  
7. 下表访问返回类型。  z I(xSX@  
  operator[] 5[1@`6j   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ixg\[5.Q+  
  operator<<和operator>> n<=y"*  
x,}ez  
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。 w' .'Yu6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: y(V&z"wk[  
BEFe~* ~  
template < typename Left >  PE^eP}O1  
struct value_return 9+W!k^VWq  
  { RzMA\r;#  
template < typename T > kBQ5]Q"  
  struct result_1 ux%&lff  
  { ^*HVP*   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {`($Q$Q1  
} ; QziN]  
Y!bpOa&  
template < typename T1, typename T2 > 3/SfUfWo  
  struct result_2 KsZ@kTs  
  { NJ.rv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9zmD6G!}t  
} ; Pv^(Q ]  
} ; F@B  
+Kxe ymwr2  
&t[z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N'htcC  
f34_?F<h  
下面我们来剥离functor中的operator() 6s> sj7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~W2:NQ>i  
9yO{JgKA  
return l(t) op r(t) qn5y D!1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @?'t@P:4  
return op l(t) ~JAH-R  
return op l(t1, t2) #8P#^v]H  
return l(t) op 1'(_>S5CG  
return l(t1, t2) op .`:oP&9r  
return l(t)[r(t)] ' m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] BERn _5gb  
<\B],M1=s=  
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: VaOpO8y`  
单目: return f(l(t), r(t)); AN|jFSQ'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4he v ;  
双目: return f(l(t));  JsZAP  
return f(l(t1, t2)); Bu*W1w\  
下面就是f的实现,以operator/为例 a7ub.9>  
|Ba4 G`  
struct meta_divide 3?a0 +]  
  { @m*&c*r  
template < typename T1, typename T2 > 0sq=5 BnO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )pkhir06t  
  { oG|?F4l*  
  return t1 / t2; <1;,B%_^  
} MzBfHt'Rk  
} ; 9^6|ta0;0  
GN"M:L ^k`  
这个工作可以让宏来做: 6ON  
Z"teZ0H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o[5=S,'  
template < typename T1, typename T2 > \ @2x0V]AI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =NVZ$KOZ  
以后可以直接用 fvAh?<Ul  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [lDt0l5^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 pko!{,c  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) , mAB)at  
X67C;H+  
'6Pu[^x  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =:t@;y  
+G3nn!g l4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Pn'QOVy  
class unary_op : public Rettype DTX/3EN  
  { "1gk-  
    Left l; 2?#y |/  
public : M"$jpBN*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} pfJVE  
3Hb .Z LE#  
template < typename T > pIU#c&%<9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CSd9\V  
      { ~:P8g<w  
      return FuncType::execute(l(t)); Pj1K  
    } =]5DYRhX]  
y]~+`9  
    template < typename T1, typename T2 > |!jYv'%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HJ2]Nz:   
      { 'O\d<F.c$2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1j${,>4tQ  
    } =jk-s*g  
} ; <3],C)Zwc  
=F^->e0N  
}iiG$?|.  
同样还可以申明一个binary_op ne !j%9Ar  
7gZVg@   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {kRDegby  
class binary_op : public Rettype Skr\a\ J  
  { MA/"UV&M(  
    Left l; eMpEFY  
Right r; g%fJyk'  
public : B $ y44  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R:pBbA7E  
qH {8n`  
template < typename T > -Y 6.?z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8JjU 9#  
      { \>aa8LOe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R%]9y]HQ  
    } 7YQK@lS  
T}b( M*E  
    template < typename T1, typename T2 > :?&WKW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IgHs&=  
      { 61s2bt#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZH`K%h0  
    } ]P}K3tN%]  
} ; &bS"N)je  
@gu77^='  
}jyS\drJ  
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 xsY>{/C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 dEAAm=K,<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2EqsfU* I  
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。 =yhn8t7@]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `DWi4y7  
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。。。 5 vu_D^Q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [#P`_hx  
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) =?`y(k4a  
下面是修改过的unary_op Nak'g/uP>  
DO1N`7@o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^NnU gj  
class unary_op nY"rqILX?  
  { c=jI.=mi3  
Left l; 6b+ Wl Ib  
   Vgru, '  
public : _/z)&0DO  
JQbMw>Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D"( 3VIglq  
Vx7Dl{?{'  
template < typename T >  K+`-[v5\  
  struct result_1 } {gWTp  
  { 23u1nU[0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BhE~k?$9  
} ; #1qVFU  
D?*sdm9r`  
template < typename T1, typename T2 > wTMHoU*>  
  struct result_2 G|6|;   
  { Ae{4AZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H>X>5_{}  
} ; Z.Y;[Y  
{KpH|i  
template < typename T1, typename T2 > utm+\/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .' N O~  
  { G &rYz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4f*Ua`E_  
} p$b= r+1f  
i6g[E 4nk  
template < typename T > 3Ld ;zW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +{Vwz  
  { sKB-7  
  return OpClass::execute(lt(t)); amk42  
} ,TfI  
{,-5k.P[  
} ; M:1F@\<  
sWZtbW;)  
jO3u]5}.6  
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 T>uWf#&pjs  
好啦,现在才真正完美了。 &"j).Ogm4  
现在在picker里面就可以这么添加了: G}?P r4Gj  
,C@hTOT  
template < typename Right > GFc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {,  *Y  
  { 4k&O-70y4^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !Bd* L~D  
} CXP $bt}  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Q3'B$,3O^  
M;TfD  
"JUQ)> !?  
]x(2}h^ S  
z:Zn.e*$b  
十. bind */Ry6Yu  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3NxaOO`  
先来分析一下一段例子 !wR{Y[Yu  
.L(j@I t  
18w^7!F?~u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DneSzqO"o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 SeJFZ0p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k4AE`[UE  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 v`ZusHJ1d  
我们来写个简单的。 uI-7 6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @01D1A  
对于函数对象类的版本: ?D^,K`wY=B  
Xx<&6 4W  
template < typename Func > uA/.4 b  
struct functor_trait F6GZZKj  
  { m[Ac'la  
typedef typename Func::result_type result_type; !wb~A0m  
} ; xd BZ^Q  
对于无参数函数的版本: Y/ac}q  
7pI \`*7b  
template < typename Ret > F+y`4>x  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -x%`Wv@L  
  { ; # ?0#):-  
typedef Ret result_type; ESf7b `tS  
} ; qpwh #^2  
对于单参数函数的版本: g(Xg%&@KZ  
i6ypx  
template < typename Ret, typename V1 > m<'xlF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Md?bAMnG+}  
  { _kY[8e5  
typedef Ret result_type; dV=5_wXZ$  
} ; 6r-n6#=  
对于双参数函数的版本: 3w:Z4]J  
jUR #  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8 W<)c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &'ETx"  
  { QKaj4?p$|S  
typedef Ret result_type; ut5!2t$c  
} ; 6ewOZ,"j"4  
等等。。。 a&c#* 9t{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [11-`v0  
A%w]~ chC9  
template < typename Func > }:D~yEP  
struct func_return Z a1|fB  
  { gsR9M%mv  
template < typename T > rn5g+%jX*  
  struct result_1 UoS;!}l  
  { ]XafFr6pe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0V,MDX}#_  
} ; HXV73rDA  
Di"9 M(6vf  
template < typename T1, typename T2 > +2fJ  
  struct result_2 @[kM1:G-F{  
  { NlEWm8u   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _5S$mc8K0  
} ; JTB~nd>  
} ; +e4<z%1  
CU`Oc>;*T  
dQ|Ht[ s=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @N_H]6z4  
od's1'c R  
template < typename Func, typename aPicker > x)wt.T?eL  
class binder_1 ~)8i5p;P/k  
  { |Ge/|;.v`  
Func fn; 3a)Q:#okD  
aPicker pk; /FV6lR!0^  
public : 0#{]!>R  
YB1DL ^ :  
template < typename T > _ * s  
  struct result_1 qe"6#@b *|  
  { 0t[mhmSU,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  2:/MN2  
} ; z==}~|5  
yxUVM`.~  
template < typename T1, typename T2 > q[+: t   
  struct result_2 &trh\\I"  
  { -LK(C`gB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f=O>\  
} ; g+r{>x  
BCZnF /Zo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} PZg]zz=V4  
uvv-lAbjw  
template < typename T > St&HE:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  mFoK76  
  { DSZhl-uGM  
  return fn(pk(t)); AbI*/ |sY  
} 4x?u5L 9o  
template < typename T1, typename T2 > 9.#R?YP$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `/ReJj&~  
  { uWtS83i  
  return fn(pk(t1, t2)); 2pNJWYW"  
} "_@+/Iy.  
} ; _"bvT?|  
 KP-z  
/D]r "-  
一目了然不是么? :9q^  
最后实现bind UMW^0>Z!v  
$hp?5K M  
(IHBib "  
template < typename Func, typename aPicker > il%tu<E#J~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) RW[<e   
  { \0T*msYQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Xt*%"7yTp  
} 9,>Y  
2co{9LM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Y'*h_K  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (wF$"c3'{  
U9sub6w6  
十一. phoenix '?GZ"C2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @5VZ   
uOqDJM'RM  
for_each(v.begin(), v.end(), vS__*} ^  
( |F {E4mg(o  
do_ S,v>*AF  
[ 8B+^vF   
  cout << _1 <<   " , " _H<OfAO  
] J$*["y`+  
.while_( -- _1), `2,_"9Z(  
cout << var( " \n " ) J,KTc'[  
) -mo ' $1  
); %)ov,p |  
T\CQ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: @Hdg-f>y]  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor i1@gHk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ibUPd."W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: v$/i5kcWx  
B_jI!i{N%o  
}C`0" 1  
template < typename Cond, typename Actor > 8&hn$~ate  
class do_while Dohe(\C@  
  { W%Q>< 'c  
Cond cd; s(Bi& C\  
Actor act; 0MGK3o)  
public : [z@RgDX v  
template < typename T > .h^Ld,Chj  
  struct result_1 I19F\ L`4  
  { 2czL 1Ci  
  typedef int result_type; abP?Dj&  
} ; N ] /d  
3"D00~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x+`3G.  
R:x04!}  
template < typename T > c}s3c >`d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |sM#g1D@  
  { [N+ruc?)  
  do * xXc$T  
    { 2;r^~:  
  act(t); urjp&L&  
  } &Sp:?I-  
  while (cd(t)); RW8u0 ?b  
  return   0 ; <{Wa[1D  
} Ps4A B#3  
} ; v~QZO4[ '  
d}J#wT  
wk/U"@lq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iqP0=(^m  
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。 x l=|]8w  
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。 )PNk O3  
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。 90D.G_45  
下面就是产生这个functor的类: X]%4QIeS  
o;/F=Zp  
:8T@96]P  
template < typename Actor > G=Bj1ss.  
class do_while_actor Y %8QFM  
  { RM$S|y{L  
Actor act; me\)JCZpb{  
public : 5*Iz3vTq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ')~HOCBSE  
IWnW(>V  
template < typename Cond > D"5~-9<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :\We =oX  
} ; iAhRlQ{Qu  
>g=:01z9  
sOenR6J<$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :PkSX*E[q  
最后,是那个do_ T5G+^XDA  
m':m`,c!  
-8e tH&  
class do_while_invoker hV>Ey^Ty  
  { ^E*C~;^S  
public : )A;<'{t #L  
template < typename Actor > f89<o#bm7h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 36UW oo  
  { Yb/^Qk59  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^>uGbhBp  
} ^T>.04";x  
} do_; ?id^v 7d  
]TN}` ]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q&{5.}L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {'C74s  
最后来说说怎么处理break和continue cn{l %6K  
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。 Gl9a5b  
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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