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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lnUy ? 0(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Bf'(JJ7&N  
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, 4|UIyDt8  
48VsHqG  
OYkd?LN  
MvA_tRO  
  class filler }W J`q`g  
  { K(Nk|gQ  
public : ~Hf,MLMdTf  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ah.Kb(d:  
} ; nNr3'6lz  
dEn hNPeRl  
'aJ?Syn  
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: BN67o]*]<  
l;fH5z  
9v A`\\9  
TnrMR1Zx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  E7,\s   
Phczf  
\$I )}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 t+VPX2  
hV%l}6yS&  
6r`g+Js/  
U7N<!6  
二. 战前分析 spf}{o  
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。 :>5]A6Wi  
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 w@4+&v>O  
YZ}gZQ.A0  
^/,s$dj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,^(T^ -  
  /* --------------------------------------------- */ 7g$t$cZby,  
vector < int *> vp( 10 ); {XAKf_Cg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DRnXo-Aaj  
/* --------------------------------------------- */ K{c^.&6D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); h(fh |R<  
/* --------------------------------------------- */ t%%I.zIV7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a;(:iMCi  
  /* --------------------------------------------- */ )c*~Y=f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9D bp`%j  
/* --------------------------------------------- */ la-+ `  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (8{Z@  
l/]P6 @N  
)\e_I\-  
$]vR,E  
看了之后,我们可以思考一些问题: _^B+Xo@E-  
1._1, _2是什么? 5]{YERa'  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 3+Q6<MS q  
2._1 = 1是在做什么? E-/]UH3u H  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 P>H'od  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 wNPZ[V:  
E,;nx^`!l  
9'tM65K  
三. 动工 I%ez_VG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,UP6.C14  
?;$g,2n  
Ai/#C$MY$  
c/s'&gG33z  
template < typename T > 2`z+_DA  
class assignment 6 @d( <Z  
  { 3RD Q{&J:  
T value; zIL.R#|D=  
public : 6V8"[0U  
assignment( const T & v) : value(v) {} wxoBq{r;  
template < typename T2 > NENbr$,G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Lpn`HAw&  
} ; (<f[$ |%  
r1[0#5kJ;J  
`pKQ|zGw  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 i^n&K:6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F8pLA@7[  
ur'A;B  
:!R+/5a  
hGpaHY>My  
  class holder ]@'YlPU  
  { ]6%| L  
public : M]&9Kg3   
template < typename T > ]-O:|q>]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #bGt%*Re p  
  { eX=W+&lj  
  return assignment < T > (t); 2nw P-i  
} K(_nfE{  
} ; 9@!`,Co  
V8c&2rNa  
Q4UaqiL  
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: Oh|Hy/&6W  
P'g$F<~V  
  static holder _1; En[cg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?gTY! ;$P  
\s,ZE6dQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7VR+EV  
而不用手动写一个函数对象。 pN?  
HQ]g{JVld\  
b,I$.&BD  
]A'E61t<n  
四. 问题分析 xvb5-tK -  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Og^b'Kx/  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 >R :Bkf-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Uc6P@O*,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >d_O0a*W-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 edA.Va|0  
6VIi nuOW  
五. 问题1:一致性 d?'q(6&H  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| U"/":w ~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 hv8V=Z'Q  
3PPN_Z  
struct holder ]x?`&f8i  
  { `N$<]i]s5  
  // SxH b76 ;  
  template < typename T > O TSbhI'v  
T &   operator ()( const T & r) const tK0?9M.)  
  { z^@98:x  
  return (T & )r; Eqnc("m)  
} Q/L:0ovR  
} ; k\I+T~~xD  
!bRoNP  
这样的话assignment也必须相应改动: i#=s_v8  
qE!.C}L +  
template < typename Left, typename Right > +O2T%  
class assignment Ar,B7-F!  
  { .gzNdSE  
Left l; : OQx;>'  
Right r; cl/}PmYIZ  
public : wgp{P>oBX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y?ouB  
template < typename T2 > AQ7w5}g+V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t&*X~(Yb!  
} ; EPkmBru ^  
*#\da]"{  
同时,holder的operator=也需要改动: D% v{[ KY  
%L,mj  
template < typename T > 3+ JkV\AF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =^%#F~o:  
  { * `1W})  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K*NCIIDh  
} Rw-!P>S$  
AXFQd@#  
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。 `v) :|Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qy|[V   
DPqk~KCM  
return l(rhs) = r; <#HQU<  
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。 #2{H!jr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,}?x!3  
|soDt <y+L  
template < typename Tp > aGSix}b1P  
class constant_t 0&wbGbg(W  
  { ~?E.U,R  
  const Tp t; qD!qSM  
public : _3YZz$07  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &&SA/;F  
template < typename T > fXD9w1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5\S s`#g  
  { !79eF)  
  return t; ZMa@/\pf1  
} $DS|jnpV  
} ; dA 03,s  
|YEq<wbQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !:BmDX[<n  
下面就可以修改holder的operator=了 f(SK[+aqW  
VkW N1A  
template < typename T > f N_8HP6&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2;2FyKF(  
  { !pT i.3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); XSOSy2:  
} :[\M|iAo  
+ PAb+E|,  
同时也要修改assignment的operator() ^GL>xlZ(  
Nl$b;~ u  
template < typename T2 >  :d) y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @y1:=["b  
现在代码看起来就很一致了。 RwyX,|  
GUDz>(  
六. 问题2:链式操作 IEmjWw4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 omu )s '8  
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。 y <] x  
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。 ~CX1WPMI:  
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。 {J~VB~('  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BZP{{  
jCp^CNbA  
template < typename T > 2]:Z7Ji  
struct result_1 pOq9J7BS  
  { 1[:tiTG|C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Bcl6n@{2f  
} ; *N65B#  
EBMZ7b-7  
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: bDtb"V8e  
)dh_eqnX  
template < typename T > Q ym=L(X  
struct   ref uz;zmK  
  { ]5a,%*f+  
typedef T & reference; |SX31T9rG  
} ; p N+1/m,  
template < typename T > Mwtd<7<!A  
struct   ref < T &> hM nJH_siY  
  { 9 v 3%a3  
typedef T & reference; Qv B%X)J  
} ; irooFR[L9  
{Rtl<W0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {?uG] G7  
#`qP7E w  
template < typename T > 6 ~+/cY-V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M0K+Vz=  
  { hZtJ LY  
  return l(t) = r(t); 2)T.Ci cx  
} qr'P0+|~5  
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。 |Ye%HpTTv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 WUK{st.z  
krecUpo  
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 PzH#tG&.j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: u.ub:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^GC 8^f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tdi^e;:?  
最后的布局是: }%Vx2Q  
                Add &O\$=&, h  
              /   \ #xNXCBl]O  
            Divide   5 &BE'~G  
            /   \ l'FNp  
          _1     3 bR}=bp4K  
似乎一切都解决了?不。 )uazB!X  
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。 U( (F<  
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。 "2>_eZ#b  
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: :FWo,fq?:{  
3-U@==:T  
template < typename Right > -=VGXd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const RJ~I?{yR0[  
Right & rt) const gFAtIx4  
  { [O\[,E"K  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u ioBI d  
} D>m!R[!o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |^T?5=&Kt  
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。 /p7-D;  
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。 9MR,3/&N  
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。 ~-zch=+u  
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。 Gb_y"rx?0  
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? A i5|N  
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: jyFXAs2  
'.1_anE]  
template < class Action > !R"iV^?V  
class picker : public Action D/Hob  
  { q}MPl2  
public : .wJv_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} OM 4, Sevk  
  // all the operator overloaded !/wR[`s9w  
} ; JsyLWv@6xa  
(|_N2R!  
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。 # 25%17  
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: LS{t7P9K  
a[A9(Ftn  
template < typename Right > e QGhX(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9~6)u=4sS"  
  { V]qv,>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w;4FN'  
} *9I/h~I  
^L +@oS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )ND%MYJSq  
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。 jk-e/C  
/R!/)sg  
template < typename T >   struct picker_maker ~.L\f%<  
  { OD`?BM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ed+"F{!eQ  
} ; w0!4@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xv:VW<  
  { j& ~`wGM  
typedef picker < T > result; QGpAG#M9?  
} ; RJO40&Z<Z  
QM 'Db`B  
下面总的结构就有了: qmWn$,ax  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Mpu8/i gX,  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 I|oS`iLl$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 LCf)b>C*  
至此链式操作完美实现。 %?WR 9}KU0  
$bd2TVNV:  
`R+I(Cb  
七. 问题3 qTD^Vz V  
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。 D`C#O 7.N  
{ i2QLS  
template < typename T1, typename T2 > q|_t=YM@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cTQ]0<9:e  
  { y+g01z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M)v4>Rw+  
} DpZO$5.Ec+  
fu]mxGPc  
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: %pk'YA{M)q  
+'f+0T\)  
template < typename T1, typename T2 > X:1&Pdi  
struct result_2 ^^C@W?.z  
  { gvLzE&V}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g!*5@k|C  
} ; yv2N5IQ>{V  
E)}& p\{E  
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? /-v6jiM  
这个差事就留给了holder自己。 2V6kCy@V  
    2MQ XtK  
Tb@r@j:V  
template < int Order > 8nSEAr~  
class holder; vz1yH%~E  
template <> 9z0G0QW[  
class holder < 1 > bh&Wy<Y  
  { bB->7.GXu  
public : ZD(VH6<g%  
template < typename T > b2<((H  
  struct result_1 , A@uSfC(  
  { $2gX!)  
  typedef T & result; 6J""gyK.  
} ; 7}r6mr0vpm  
template < typename T1, typename T2 > iS]4F_|vd  
  struct result_2 .4&pi  
  { 7kDqgod^A  
  typedef T1 & result; f2f2&|7  
} ; b$W~w*O   
template < typename T > #PJHwvr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R|u2ga ~  
  { SE7mn6,%\  
  return (T & )r; F).7%YfY  
} }gR!]Cs)^  
template < typename T1, typename T2 > M8{J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L%Mj{fJ>Wm  
  { mQka?_if)  
  return (T1 & )r1;  gmW-#.  
} 1&.q#,EMn(  
} ; W_bp~Wu  
hC D6  
template <> "pInb5F  
class holder < 2 > m<liPl uv  
  { >.o<}!FW  
public : 2K VX  
template < typename T > s$D"  
  struct result_1 ?l>Ra0  
  { ya'Ma<4  
  typedef T & result; lK%)a +2  
} ; bHK[Z5  
template < typename T1, typename T2 > h2P&<ggqX  
  struct result_2 zb,YYE1  
  { nIEIb.-  
  typedef T2 & result; &WJ;s*  
} ; C-sFTf7  
template < typename T > m 88(f2Ch  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9  M90X8  
  { ,~G:>q$ad  
  return (T & )r; O[j$n  
} ,:6.Gi)|  
template < typename T1, typename T2 > @ QfbIP9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -_^#7]  
  { u-u:7VtH0=  
  return (T2 & )r2; 1deK}5'  
} W_bA.z T{  
} ; Aj{G=AT  
qS/ 'Kyp_  
eHc.#OA&  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 v`\CzT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3U9leY'2N  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?6V U4nK/*  
PnJA'@x  
return l(i, j) = r(i, j); S76x EL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Bp/ k{7  
@@5Ju I-!  
  return ( int & )i; W2]%QN=m$  
  return ( int & )j; ekCt1^5Y  
最后执行i = j; wpf  
可见,参数被正确的选择了。 $AF,4Ir-b+  
)(h<vo)-zX  
,!bcm  
yHnN7&  
EASN#VG  
八. 中期总结 q9B5>Ye)  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Q(BM0n)f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kPYQcOK8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]D@y""{--s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .#_g.0<  
h{CMPJjD  
v03 ^  
oRHWb_$"  
Wl{wY,u  
bj=YFV+  
九. 简化 *]e 9/f  
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  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g.x]x #BC  
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: ;|.IUXEgcF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 eXQzCm  
  +-*/&|^等 Jm3iYR+,  
2. 返回引用。 3M[5_OK   
  =,各种复合赋值等 p2j=73$  
3. 返回固定类型。 o%l|16DR  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) YA@OA$`E  
4. 原样返回。 cB4p.iO   
  operator, 5uD'Kd$H  
5. 返回解引用的类型。 ZZU"Q7`^  
  operator*(单目) g({dD;  
6. 返回地址。 htHnQ4Q  
  operator&(单目) Hv .C5mo  
7. 下表访问返回类型。 *_tJ;  
  operator[] bS*oFm@u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v DVE#Nm_  
  operator<<和operator>> X-J<gI(Y  
z=a{;1A  
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。 av}pT)]\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X] v.Yk=wu  
['_G1_p  
template < typename Left > Q~G>=J9  
struct value_return Pt8 U0)i)  
  { S`&YY89{&  
template < typename T > H8?Kgaj~vf  
  struct result_1 5mF"nY&lI  
  { i>L>3]SRr{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EFS2 zU  
} ; (f?&zQ!+  
ee{8C~  
template < typename T1, typename T2 > l/@t>%  
  struct result_2 PH3#\ v.   
  { jwZBWt )5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; psZ #^@>mJ  
} ; xbhU:,o  
} ; cQldBc  
_T[m YY  
xk$U+8K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E0a &1j  
pt+[BF6P  
下面我们来剥离functor中的operator() #jNN?,ZK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q(I`g;MF  
h$~ \to$C  
return l(t) op r(t) uGMmS9v$ J  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ESt@%7.F  
return op l(t) enJgk(  
return op l(t1, t2) 7;;HP`vY  
return l(t) op d y^zOqc  
return l(t1, t2) op I,d5Y3mC  
return l(t)[r(t)] =vZF/r  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'lD"{^  
wio}<Y6Xz  
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: *eonXJYD  
单目: return f(l(t), r(t)); oWo/QNw9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \tx4bV#  
双目: return f(l(t)); oyeJ"E2  
return f(l(t1, t2)); j"c30AY  
下面就是f的实现,以operator/为例 7r4|>F  
j6_tFJT  
struct meta_divide -@EAL:kY  
  { e=m=IVY #W  
template < typename T1, typename T2 > mjtmN0^SR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) GnzKDDH '  
  { ,_(AiQK  
  return t1 / t2; o6[aP[~F  
} ;9rS[$^$O  
} ; )IH|S5mG?  
O.% $oV  
这个工作可以让宏来做: 9Oe~e  
NP#:} )  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /:OSql5K*<  
template < typename T1, typename T2 > \ P@wuk1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; OmR) W'  
以后可以直接用 yxx'g+D*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R ]! [h  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 e 1$<,.>  
(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。。。) W1T% Q88  
-FGQn |h4  
|r%NMw #y  
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 34gC[G=  
BHZCM^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >{HQ"{Q  
class unary_op : public Rettype %qYiE!%&  
  { -0>gq$/N=^  
    Left l; (rfR:[JkC2  
public : 15X.gx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  UqwU3  
s9)U",  
template < typename T > dz>2/'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <Cbi5DtR  
      { Sr#\5UDS  
      return FuncType::execute(l(t)); <(c_[o/  
    } MoX~ZewWR  
.;$Ub[  
    template < typename T1, typename T2 > Z.l4<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nr,Q u8  
      { ``?79MJ5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); g]Jt (aYK  
    } "!w#E6gU  
} ; {TL.2  
$&~moAl  
pv[Gg^  
同样还可以申明一个binary_op je`Ysben  
Db`SNk=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |8q:sr_  
class binary_op : public Rettype !y\r.fm!A  
  { 4'wbtE|  
    Left l; {)jTq??  
Right r; $-MVsa9>I  
public : YWFq&II|Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -^aJ}[uaI  
K2> CR$L  
template < typename T > TT@ U_^o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1PB"1.wnd  
      { #PkZi(k hv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); FMi:2.E  
    } \47djmG-  
D){my_ /  
    template < typename T1, typename T2 > IE|? &O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dfP4SJqq  
      { awv$ }EFo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZfMs6`Wv 1  
    } b} 0G~oLP  
} ; Uv m:`e~?  
\(A A|;  
Kr5(fU  
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 * '_(.Z:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xG(xG%J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,gpZz$Ef(  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 v YJ9G"E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r3B}d*v  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 1Q/= s,{u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bp!Jjct  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) U`aB&[=$  
下面是修改过的unary_op "<"m}rE?Q  
/%mT2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C-@[=  
class unary_op fX.1=BjXi  
  { )bWopc  
Left l; Y4C<4L?  
  !:PiQ19 'u  
public : !Ii[`H  
^Z-oO#)h#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} o1vK2V  
[l3ys  
template < typename T > QC?~$>h!?  
  struct result_1 ]rv4O@||w  
  { 1ysQvz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P6&%`$  
} ; Z}TLk^_[  
dU#-;/}o  
template < typename T1, typename T2 > 9QaE)wt  
  struct result_2 au04F]-|j8  
  { 9O -2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lYTQg~aPm  
} ; Q~tXT_  
zXM,cV/s   
template < typename T1, typename T2 > >.6|\{*sG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R8cOb*D  
  { [}YUi>NGA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6Cz O ztn  
} )S 7+y6f&*  
>MGWN  
template < typename T > fd4C8>*7G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n m<?oI*\  
  { 0'Si ^>bW  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8Z0x*Ssk  
} V ^+p:nP  
veHe   
} ; NNF"si\FE  
'w27Lt'V  
%uN<^`JZ  
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 mUbm3JIjJ  
好啦,现在才真正完美了。 kzjuW  
现在在picker里面就可以这么添加了: Jup)A`64  
K J\kR  
template < typename Right > b?l>vUgAg  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qx'0(q2Ii(  
  { 1vxRhS&FY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $8)XN-%(  
} QJ3#~GYNr  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 cf88Fd6l/  
gLB(A\yG  
X58U>4a  
`R$i|,9 )  
G;3%k.{  
十. bind _"ciHYHBQ  
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。 O|V0WiY<  
先来分析一下一段例子 lcie6'<  
N#K)Z5J)b  
?1D!%jfi  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >[AmIYg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4AS%^&ah  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 E ?Mgbd3  
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;r_[^  
我们来写个简单的。 >jX "  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  E.h  
对于函数对象类的版本: (N}-]%#  
byxlC?q7  
template < typename Func > {^z73Gxt,  
struct functor_trait DjM*U52Yfj  
  {  u]Ku96!  
typedef typename Func::result_type result_type; s/tLY/U/  
} ; Z*m^K%qJ  
对于无参数函数的版本:  y:RW:D&  
]SCHni_  
template < typename Ret > +})QTFV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )Ka-vX)D@  
  { 6G2~'zqPc~  
typedef Ret result_type; dd  
} ; wa8jr5/k"  
对于单参数函数的版本: "E\vdhk  
]q1w@)]n}  
template < typename Ret, typename V1 > ij$NTY=u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,)1C"'  
  { !T,<p    
typedef Ret result_type; .dU91> ~Ov  
} ; |M;Nq@bRv  
对于双参数函数的版本: ?>;aD  
G'\[dwD,u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^ 8}P_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5-X$"Z|@  
  { 3Y)&[aj  
typedef Ret result_type; uppa`addK  
} ; V *@q< rQ  
等等。。。 :^]Po$fl  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G<?RH"RZr  
;\7`G!q  
template < typename Func > &V?+Y2  
struct func_return A;;#]]48  
  { h>`[p,o  
template < typename T > RnkV)ed(  
  struct result_1 LA6XTgcu  
  { ^aB;Oo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~EBaVl ({  
} ; ! v![K  
Z;uKnJh  
template < typename T1, typename T2 > ?ES{t4"  
  struct result_2 >GIQT ?O6  
  { ? X8`+`nh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1'hpg>U  
} ; D+!T5)>(  
} ; (csk   
%`bs<ZWT  
%g7j7$c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 I%4eX0QY=z  
%1{S{FB  
template < typename Func, typename aPicker > vu.ug$T  
class binder_1 9BakxmAc  
  { /uWUQ#9  
Func fn; YHN6/k7H  
aPicker pk; \l=A2i7TQ  
public : <IZr..|O  
4M"'B A<  
template < typename T > CZzt=9  
  struct result_1 \ ERBb.  
  { .B^ tEBGVD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2_Lu 0Yrg  
} ; F42^Uoaz  
d*u3]&?x&f  
template < typename T1, typename T2 > 9+(b7L   
  struct result_2 [p4([ef '  
  { |$tF{\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t,Tq3zB  
} ; AIP0PJI3  
lGet)/w;c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =n.&N   
&x (D%+  
template < typename T > "vYjL&4h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K z^.v`  
  { &#C|  
  return fn(pk(t)); >]B_+r0m^  
} Ozqh Jb  
template < typename T1, typename T2 > B|syb!g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9a:(ab'  
  { ht\_YiDg3  
  return fn(pk(t1, t2));  <}^p5|  
} P{RGW.Ci@  
} ; Y;\@ 5TgQ,  
>8NUji2I  
;Zf7|i`R3  
一目了然不是么? G~zfPBN0D  
最后实现bind ,*[N_[  
.Z`xNp  
&/Gf@[  
template < typename Func, typename aPicker > f. h3:_r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "MPS&OK  
  { a/CY@V-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MTR+|I3V  
} [:izej(\  
sC f)#6mI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 B&(/,.  
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。 c r18`xU  
 >YdLB@  
十一. phoenix t@2MEo  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uxX 3wY;M  
-g"Wi@Qr  
for_each(v.begin(), v.end(), 7OPRf9+o  
( ZKS]BbMZa  
do_ tI0D{Xrc  
[ Dz$dJF1 8  
  cout << _1 <<   " , " OSJL,F,  
] $|@-u0sv  
.while_( -- _1), H.Z<T{y;  
cout << var( " \n " ) i:&$I=  
) Yi`DRkp]3  
); nWd;XR6|  
Tj2pEOu  
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: &`g^b^i  
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 r.]IGE|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;e2D}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4?_^7(%p  
i_y%HG  
j3R}]F'C*  
template < typename Cond, typename Actor > d|sf2   
class do_while &jrc]  
  { [.;I}  
Cond cd; |lIgvHgg  
Actor act; a 4? c~bs  
public : u`*1OqU  
template < typename T > B}I9+/|{  
  struct result_1 w,1*dn  
  { 0Y!~xyg/  
  typedef int result_type; OP``+z>  
} ; AgOti]`aR  
E,/nK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rLp0)Go  
] `;Fc8$  
template < typename T > S;u 2B_/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wk2Ff*&  
  { bW GMgC  
  do #,SPV&  
    { .sZ"|j9m  
  act(t); yi<H }&  
  } 0J .]`kR  
  while (cd(t)); !3ji]q;uF  
  return   0 ; .aC/ g?U  
} 6"2IV  
} ; &8JK^zQq  
-{p~sRc&  
w*7wSP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). wYd{X 8$  
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。 &3 x [0DV  
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。 fHgvh&FU  
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。 \ Ju7.3.  
下面就是产生这个functor的类: 5~RR _G  
<SSkCw  
gAK"ShOhG=  
template < typename Actor > g7v(g?  
class do_while_actor N LSJ D  
  { S3y(' PeF  
Actor act; ,a ":/ /[  
public : oUL4l=dj.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3 5p) e c  
z7HM/<WY  
template < typename Cond > }k @S mO8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ufocj1IU  
} ; $nNCBC=  
(~?p`g+I.P  
lB   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (JT 273  
最后,是那个do_ O_v*,L!  
-o@L"C>   
WIw*//nw  
class do_while_invoker ,#j'~-5  
  { {vp*m :K  
public : 2~%^ y6lR  
template < typename Actor > sL#MYW5E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yKC1h`2  
  { h*\u0yD)  
  return do_while_actor < Actor > (act); c'wU$xt.w  
} D=}\]Krmay  
} do_; mTLJajE/  
wQ81wfr1:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YRU95K [  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JgBC:t^\pV  
最后来说说怎么处理break和continue +9B .}t#  
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。 -0P9|;h5  
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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