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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kU.@HJ[@j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 PX`xr1o  
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, *eI{g  
%Hhk 6tR,  
Ty7)j]b"zl  
,qNbo 11  
  class filler </aQ  
  { "F4 3q8P  
public : sd =bw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h.NCG96S  
} ; po.QM/b \  
D]N)  
7U2B=]<e-  
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: U} w@,6  
{CNJlr@z  
'%o^#gJp  
[8%q@6[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); W>: MK-_ J  
G\^<MR|  
`,4@;j<^@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Bx6,U4o*  
'`f+QP=`  
a2/Mf   
fzvyR2 I  
二. 战前分析 OXn-!J90P  
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。 #rNc+  
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 UT[{NltH  
(]PH2<3t  
;' H\s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [JV?Mdzu  
  /* --------------------------------------------- */ S\!vDtD@  
vector < int *> vp( 10 ); s!>9od6^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W=OryEV?  
/* --------------------------------------------- */ (@;^uVJP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); < RtyW  
/* --------------------------------------------- */ m9+?>/R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sf:IA%.4t  
  /* --------------------------------------------- */ bm4Bq>*=U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kE|x'(x  
/* --------------------------------------------- */ T8Q_JQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mIqm/5  
'?g&);4)k-  
I5`>XfO)  
Wh~,?}laj  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5)5yH bS  
1._1, _2是什么? t*H|*L#YR  
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。 -Q&@P3x  
2._1 = 1是在做什么? S4-jFD)U  
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。 RzzU+r  
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。 :R>RCR2g)  
k 8%@PC$  
ZX8@/8sv  
三. 动工 7AWq3i{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A}&YK,$5ED  
.rnT'""i<5  
rBy0hGx  
UBk:B  
template < typename T > c;06>1=wP5  
class assignment OK YbEn#  
  { t1yOAbI  
T value; )VqPaKZl  
public : DiTpjk ]c`  
assignment( const T & v) : value(v) {} S\Le;,5Z  
template < typename T2 > l-S0Gn/'X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ] @#wR  
} ; o>bi~(H  
q/d?c Lgl  
 :8==Bu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >yHtGIHe-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5SmJ'zFO  
}maD8,:t  
iHK.hs;  
1eEML"  
  class holder }pnp._j  
  { " Up(Vj@  
public : u3E =r  
template < typename T > <5P*uZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^S?f"''y3  
  { tE <?L  
  return assignment < T > (t); Ei\>gXTH1-  
} l&:8 'k+%=  
} ; iA[o;D#  
@+Sr~:K  
-KH"2q  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: o?j8"^!7  
c 3o3i  
  static holder _1; (@qS  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 AE~@F4MK  
dqo-.,=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +v:]#1  
而不用手动写一个函数对象。 :Ea|FAeK8  
;Bj&9DZd  
`'k2gq&  
 N&kUTSd  
四. 问题分析 r;* |^>  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 z8]@Gh+ (  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 cAot+N+9|]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0a#v}w^ *  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pV_zePyOn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -.ZP<,?@F  
\i@R5v=zL  
五. 问题1:一致性 .:B>xg~2  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| );6f8H@G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,4 _H{+M  
m<kJH<!j  
struct holder `wU['{=  
  { !E_|Zp]up  
  // :FtV~^Z  
  template < typename T > F]r'j ZL  
T &   operator ()( const T & r) const @TX@78fWz=  
  { aNNRw(0/  
  return (T & )r; u%E8&T8,  
} U1pE2o-  
} ; A'b$X1h  
8"g+ k`PRy  
这样的话assignment也必须相应改动: c00rq ~<K  
vCSC:  
template < typename Left, typename Right > 5U4V_*V  
class assignment JtxVF !v  
  { EzjK{v">  
Left l; N5ZO pRH{  
Right r; 1_v\G   
public : rqdN%=C  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vNuws_  
template < typename T2 > q5-i=lw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @xa$two  
} ; !Ko>   
!G0Mg; ,  
同时,holder的operator=也需要改动: VwZ~ntk  
VNIl%9:-l  
template < typename T > Q^nf D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cfa1"u""e  
  { F ]Zg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); y Rl   
} J5HK1  
!6RDq`  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 3&AJN#c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `BG>%#  
vt *  
return l(rhs) = r; ~ss6yQ$  
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。 US"g>WLwJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: OY:rcGc`t  
BG?>)]6  
template < typename Tp > -l[$+Kw1S  
class constant_t xS5 -m6/  
  { q>>1?hzA  
  const Tp t; cc_'Kv!  
public : ~LV]cX2J(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >dm9 YfQ  
template < typename T > Q1x&Zm1v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const oVn&L*H   
  { Wkjp:`(-$r  
  return t; .Wy'  
} C~@m6K  
} ; &Mudu/KTr  
K/f-9hE F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5|K[WvG@Co  
下面就可以修改holder的operator=了 YW/V}C'>  
U4K ZPk  
template < typename T > RtHai[j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "0#(<zb|  
  { !bYVLFp=\_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U.P1KRY|=  
} QSa#}vCp*  
S2*sh2-&6  
同时也要修改assignment的operator() ckY#oRQ1  
Ew| Z<(  
template < typename T2 > GWPBP-)0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bo\Ah/.  
现在代码看起来就很一致了。 $`/UG0rdC  
w?|qKO  
六. 问题2:链式操作 ; YQB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 SE^l`.U@  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 :?g+\:`/0j  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ,@?9H ~\  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 rXD:^wUSc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct , h'Q  
9wldd*r  
template < typename T > &,jUaC5I  
struct result_1 :}Yk0*  
  { Hv,ll1@h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U), HrI>;  
} ; q mFbq<&  
 .nrbd#i-  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: UWV%  y P  
Y3&,U  
template < typename T > !ae?EJm"  
struct   ref ,&S0/j  
  { Qr3!6  
typedef T & reference; 9cP{u$  
} ; Q*ELMib  
template < typename T > KhB775  
struct   ref < T &> eUB!sR%  
  { O)VcW/  
typedef T & reference; *Ic^9njt  
} ; UhS:tT]7  
*p\Zc*N;%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2672oFD  
,iP YsW]5  
template < typename T > ~B"HI+:\L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &DGz/o  
  { x} c  
  return l(t) = r(t); <Y?Z&rNb  
} mR@d4(:J?  
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。 -#T%*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d!R+-Fp  
ZZo<0kDk  
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 (ub(0 h0j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Il&7n_ H  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dG5jhkPX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `Tyd1!~  
最后的布局是: nTr]NBR  
                Add U{oM*[  
              /   \ X5J)1rL  
            Divide   5 Tf]ou5|  
            /   \ ?i#x13  
          _1     3 JXe~ 9/!  
似乎一切都解决了?不。 W5`pQdk  
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。 CQ/+- -o  
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。 Eq;w5;7s  
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: Nr>UZlU8  
L{F]uz_[x  
template < typename Right > jwE=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *.>@  
Right & rt) const <zn)f@W  
  { Tt~[hC h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;#v3C;  
} >\? z,Nin  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ZJ)Z  
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。 zqNzWX  
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。 rY^uOrR>j*  
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。 ^t gjs$M|  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 -`\rDPGf  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? |*g#7 YL  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: vMou`[\WlJ  
,s 3|  
template < class Action > p+]S)K GZw  
class picker : public Action ANw1P{9*  
  { W9w(a:~hY  
public : u]Vt>Ywu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~210O5^  
  // all the operator overloaded  eu$VKLY*  
} ; 9 CZ@IFS  
_^GBfM.  
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。 h0 92S|iY  
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: iU 6,B  
Pa d)|  
template < typename Right > >^g2 Tg:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const QEt"T7a[/  
  { (jU_lsG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UwS7B~  
} Iga +8k  
Y2l;NSWU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8o|C43Q_  
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。 ;AOLbmb)H4  
=bD.5,F)  
template < typename T >   struct picker_maker ya~;Of5  
  { nsi? .c&0!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ojl X<y.  
} ; E%v0@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [nVBnB  
  { sv% E5@  
typedef picker < T > result; 5<PNl~0  
} ; Sq,>^|v4&e  
#b428-  
下面总的结构就有了: t6+W  
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。 y ]@JkF(  
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。 )Hin{~h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6}R*7iM s  
至此链式操作完美实现。 [UzacXt  
B6IKD  
nm<VcCc  
七. 问题3 -( p%+`  
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。 gkxHfm  
*l =f=  
template < typename T1, typename T2 > \f4rA?+f  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (kY  0<  
  { S"G(_%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); uQ_C<ii"W  
} s&V sK#  
8=Oym~  
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: n^{h@u  
n!Y_SPg   
template < typename T1, typename T2 > v+{{j|x=  
struct result_2 ELnUpmv\  
  { cFq<x=S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -DHzBq=H  
} ; Ow>u!P!  
K5LJx-x*j  
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? diu"Nt  
这个差事就留给了holder自己。 &':C"_|&r  
    cd1-2-4U  
Zx{Sxv"  
template < int Order > Hm>cKPZ)  
class holder; D%3$"4M7!  
template <> w]qM  
class holder < 1 > KZg2`8F   
  { z0+JMZ/  
public : :X}SuM ?c  
template < typename T > S{l)hwlE  
  struct result_1 Q.Nw#r+m  
  { '/UT0{2;rS  
  typedef T & result; UVl B=  
} ; 7NT} Zwf  
template < typename T1, typename T2 > s|XWw<Sa  
  struct result_2 (Ox&B+\v+v  
  { V]J"v#!{  
  typedef T1 & result; D<FQVdP  
} ; WynTU?  
template < typename T > .^=I&X/P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u(1m#xr8$  
  { =TEe:%mN  
  return (T & )r; :35h0;8+  
} @a]cI  
template < typename T1, typename T2 > IxUj(l1Fm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9Cd/SlNV2  
  { BQWg L  
  return (T1 & )r1; n6Uh%rO7S|  
} fgL"\d}  
} ; E)m \KSwh  
Dx /w&v  
template <>  \H>T[  
class holder < 2 > ,_(=w.F   
  { V2?{ebx`  
public : nkPlfH  
template < typename T > \9p.I?=  
  struct result_1 [I%e Ro[  
  { W^^0Rh_  
  typedef T & result; g,WTXRy  
} ; T2]8w1l&K  
template < typename T1, typename T2 > 4.,|vtp  
  struct result_2 ^kcuRJ0*$  
  { 8i;drvf  
  typedef T2 & result; {ST8'hY  
} ; Lct_6?  
template < typename T > A3 TR'BFw-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0B9FPpx?:  
  { .4E24FB[f?  
  return (T & )r; nT=%3_.  
} \6a' p Q,  
template < typename T1, typename T2 > JE:LA+ (  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |*J;X<Vm  
  { {~51h}>b#  
  return (T2 & )r2; L''VBY"?  
} -eV*I >G  
} ; ,^mEi  
y~]D402Cx  
WLU_t65  
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> >。 *^]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~2hzyEh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q`J U[nY  
W?E01"p  
return l(i, j) = r(i, j); y=\&z&3$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |b='DJz2  
2l V`UIa  
  return ( int & )i; ,V]FAIJ  
  return ( int & )j; z"7?I$N Q  
最后执行i = j; T;Kv<G;  
可见,参数被正确的选择了。 R6 ej  
Kk=>"?&  
V]Ccj\Oi  
w-)JCdS6Tb  
wsrdBxd5  
八. 中期总结 8Wtr,%82  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: fl4@5AVY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a0JMLLa [I  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #+6j-^<_6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7W},5c  
n=d#Fm0<  
d <ES  
) xV>Va8)  
9fbo  
n@kJ1ee'  
九. 简化 h){#dU+&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @/As|)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D.7cWR`Wp  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: B(71I;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |uFb(kL[U  
  +-*/&|^等 l#ct;KZ  
2. 返回引用。 8TH;6-RT  
  =,各种复合赋值等 dQH8s  
3. 返回固定类型。 {7IZN< e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f9_Pn'"I  
4. 原样返回。 !T)_(}|6}  
  operator, A;ZluQ  
5. 返回解引用的类型。 K( MZ!>{  
  operator*(单目) `_neYT  
6. 返回地址。 ||cI~qg  
  operator&(单目) ScInOPb'K  
7. 下表访问返回类型。 4>Ht_B<<  
  operator[] !F6rcDKI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,{iMF (Nj  
  operator<<和operator>> po]<sB  
g] IPNW^n  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 i/8OC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \N?lG q  
%ByqkY{5F  
template < typename Left > 9@M;\ @&g  
struct value_return eUa:@cA  
  { ri3*~?k00  
template < typename T > ^Bw"+6d  
  struct result_1 )<'2 vpz  
  { 2^5RQl/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C)qG<PW.!  
} ; 60|m3|0o  
^N ;TCn  
template < typename T1, typename T2 > th"Aatmp  
  struct result_2 buKkm$@w  
  { A;/,</  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H,/ =<Th;i  
} ; `7`` 1TL  
} ; _q-k1$ o$  
fWg 3gRI  
7S= ]@*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [ryII hQ  
E'+z.~+  
下面我们来剥离functor中的operator() xw~oR|`U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _iqaKYT$  
A5}N[|z  
return l(t) op r(t) ==KDr 0|G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) VL\Ah3+  
return op l(t) >W:kTS<  
return op l(t1, t2) c2gZ<[~  
return l(t) op .ArOZ{lKD>  
return l(t1, t2) op 0"sZP\<p  
return l(t)[r(t)] (S=CxK  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ffOV7Dxy  
'UCClj;?K  
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: j6*e^ B  
单目: return f(l(t), r(t)); Xe ^NVF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); h^H)p`[Gme  
双目: return f(l(t)); Kx;la  
return f(l(t1, t2)); $G /p[JG6-  
下面就是f的实现,以operator/为例 {>ghX_m |  
FVOPC:}bj  
struct meta_divide aNICSxDN  
  { \H PB{ ;  
template < typename T1, typename T2 > sA"B/C|(g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K[V#Pj9  
  { @9]TjZd  
  return t1 / t2; -Y"2c,~pH  
} gazX2P[D  
} ; O+DYh=m*p  
\$,;@H5I^  
这个工作可以让宏来做: k_OzkEM9!  
&6\E'bBt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A(C0/|#V  
template < typename T1, typename T2 > \ +I.{y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; JVx-4?  
以后可以直接用 (3m^@2i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) JAmpU^(C  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  </Dv?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) kf' 4C "}  
0}>p)k3&A  
2tp95E`(O  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 *2m{i:3  
#("E) P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wX@g >(  
class unary_op : public Rettype ~P-^An^  
  { 8hX /~-H  
    Left l; SmP&wNHQf  
public : @Rqn&tA8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} k#5Qwxu`  
&x[V<Gq  
template < typename T > :{#w-oC>6P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a0wpsl iF  
      { vWYU'_=  
      return FuncType::execute(l(t)); ^{O1+7d[.  
    } _6sSS\  
V$  MMK  
    template < typename T1, typename T2 > Ez^wK~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R{Me~L?  
      { ML1/1GK*i+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); R8, g^N  
    } cEPqcy *  
} ; 2B=BRVtSs  
Pfg.'Bl  
@PKY>58)  
同样还可以申明一个binary_op Y)C!N$=@Q  
l.SoiFDd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Kl :x?"g)  
class binary_op : public Rettype =%crSuP  
  { K3J,f2Cn$  
    Left l; ? C6t Yd  
Right r; *b(nX,e  
public : Hh qNp U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c38ENf  
 }}d,xI  
template < typename T > yt`K^07@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $?|$uMIafp  
      { ekSSqj9";  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); p}a0z?  
    } v==/tr)  
CDG,l7  
    template < typename T1, typename T2 > N MH'4R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CGZ3-OW@E  
      { U!524"@%U`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p,S/-ph  
    } U;Q?Rh- W  
} ; Z2I2 [pA  
G9 ra;.  
?Lquf&`vP  
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 `mDCX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6"U$H$i.G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `R_;n#3F0  
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。 2?(dS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z~RE}k  
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。。。 :>m67Zq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +nQp_a1{9%  
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) n4Q ^   
下面是修改过的unary_op yH',vC.  
Sk%*Zo{|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6F3FcUL  
class unary_op t`"pn <  
  { y9Q.TL>=[  
Left l; te#Wv9x  
  0{.[#!CSk  
public : t|}}#Z!I[f  
pn aSOyR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /9@ VnM  
@A8@j%CK1  
template < typename T > / #D R|  
  struct result_1 sk~inIj-  
  { 63pd W/\j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; p2(Z(V7*  
} ; L<ET"&b;4  
LZ1)zoJ  
template < typename T1, typename T2 > %bgUU|CdA  
  struct result_2 Kr@6m80E5  
  { 7E\k97#G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; / yTPb  
} ; g3vR\?c`  
l !:kwF  
template < typename T1, typename T2 > 1HBXD\!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :#Nrypsu  
  { Nu7lPEM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qW|_|%{U+  
} }\aJ%9X02  
<,Pk  
template < typename T > .%+y_.l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q?{^8?7  
  { &O^t]7  
  return OpClass::execute(lt(t)); iO{LsG*5Z  
} } o@Dsx5  
&[y+WrGG  
} ; _.^`DP >  
fsUZG6  
w'a3=_nW  
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 UKp^TW1^  
好啦,现在才真正完美了。 4* V[^mht  
现在在picker里面就可以这么添加了: z--Y  
4>(rskl_  
template < typename Right > IQQ QB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $9?<mP2-*  
  { hf< [$B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @5*$yi 'Cp  
} dc,qQM  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 b-HELS`nX  
C,VvbB  
sTw+.m{F  
^_\%?K_u  
U*7x81v?j  
十. bind |?4NlB6  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 "WzD+<oL  
先来分析一下一段例子 -nDY3$U/  
b>L?0p$ej  
z^\-x9vL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q:u,)6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tYMPqP,1.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1}3tpO;  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `{9bf)vP6  
我们来写个简单的。 `zsooA Gt  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: eR:C?v  
对于函数对象类的版本: (0^ZZe`# j  
)_SpY\J  
template < typename Func > k[{ ~ eN:  
struct functor_trait !TLJk]7uC  
  { )F,z pGG  
typedef typename Func::result_type result_type; %`}nP3  
} ; @IV,sz e  
对于无参数函数的版本: qpV"ii  
/n1L},67h  
template < typename Ret > I*H($ a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > QVo>Uit   
  { 3a}53? $  
typedef Ret result_type; CI^s~M >  
} ; >Et~h65d5  
对于单参数函数的版本: f-Zi!AGh>  
h}4yz96WD  
template < typename Ret, typename V1 > 1C(sBU"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +P%k@w#<Z  
  { !TO+[g!  
typedef Ret result_type; z[' 2  
} ; ~,.'#=V  
对于双参数函数的版本: ) (0=w4  
moL3GV%]Gq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > pKaU [1x?%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > USZBk0$  
  { OxN[w|2\4  
typedef Ret result_type; a] 7nK+N  
} ; 0G`@^`  
等等。。。 /h9v'Y}c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4))N(m%3F  
bD. KD)5  
template < typename Func > CZog?O}<  
struct func_return b*1yvkX5  
  { q1Mt5O}  
template < typename T > *auT_*  
  struct result_1 1@n'6!]6O  
  { vQ,<Ke+d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :Q8*MJ3&V  
} ; V&7NN=  
Q hdG(`PY~  
template < typename T1, typename T2 > DhXV=Qw  
  struct result_2 UjS+Ddp  
  { /[E2+g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Vllxv6/_  
} ; ~I;|ipK4m  
} ; d|>/eb.R  
`R!Q(rePx  
g{CU1c)B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~ +h4i'  
G|u)eW  
template < typename Func, typename aPicker > wsB  
class binder_1 .q1y)l-^Z  
  { %<fs \J^k  
Func fn; wHh6y?g\  
aPicker pk; n'[>h0  
public : 6sG5 n7E-A  
&hih p"  
template < typename T > J&&)%&h'I  
  struct result_1 }42Hhu7j  
  { E;wT4 T=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZsSW{ffZ77  
} ; FmSE ]et  
_qk yU)z  
template < typename T1, typename T2 > 9sI&d  
  struct result_2 *7b?.{  
  { nw(R=C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vo(:g6$  
} ; *HB 32 =qD  
gegM&Xo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H4W!Md  
'2 Y8  
template < typename T > sf/m@425  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cg_ " }]Y1  
  { d"L(eI}G  
  return fn(pk(t)); (4?^X  
} =cO5Nt  
template < typename T1, typename T2 > e+)y6Q=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hu.p;A3p;  
  { g#`}HuPoE  
  return fn(pk(t1, t2)); e4|a^lS;  
} c-_1tSh}  
} ; P+BGCc%);B  
X&IT  s  
LH.Gf  
一目了然不是么? m#[9F']Z`  
最后实现bind #+i:s92],  
RA?_j$  
9MH;=88q  
template < typename Func, typename aPicker > "U+c`V=w  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (<rE1w2s:  
  { <v/aquLN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %|D) U>o{  
} -}PE(c1%?q  
#RbdQH !  
2个以上参数的bind可以同理实现。 mG$N%`aG  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 l(Dr@LB~  
`Ns Q&G  
十一. phoenix !&:Cp_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  ? 8/r=  
zliMG=6  
for_each(v.begin(), v.end(), )Ly ~\*  
( u80C>sQ  
do_ &*Xrh7K2e  
[ #!E`%' s]  
  cout << _1 <<   " , " nCQ".G  
] `\|tXl.  
.while_( -- _1), [oXSjLQm[  
cout << var( " \n " ) 'IFA>}e7W  
) _`gkYu3R+  
); )B+R|PZ,  
("F$r$9S  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: -2!S>P Zs  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor VrLp5?Bh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 zA}JVB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: v*0J6<  
d2V\T+=  
-#mN/  
template < typename Cond, typename Actor > \4^zY'  
class do_while b8Z_o N5!  
  { S(nQ?;9,  
Cond cd; S=lCzL;j"  
Actor act; wVFa51a)yy  
public : mj'N)6ga  
template < typename T > 0|J9Btbp  
  struct result_1 {to(?`Y  
  { qA\&%n^ j]  
  typedef int result_type; vH-|#x~  
} ; * xmC`oP  
Lq ;~6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Nsq=1) <  
U<;{_!]  
template < typename T > >2#<tH0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F_g(}wE# q  
  { . AOc$Nt  
  do 2wnk~URj  
    { ,9}JPv4Z  
  act(t); a'/C)fplL  
  } G6qZ>-GiL  
  while (cd(t)); i7PS=]TK\  
  return   0 ; 'jMs&  
} -:p VDxO  
} ; ] Ok &%-  
/4OQx0Xmm  
 B9y5NX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9H;Os:"\|  
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。 }yn%_KQ0  
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。 gK;dfrU.8Y  
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。 qoH:_o8ClO  
下面就是产生这个functor的类: {5D%<Te  
aMGh$\Pg  
fa,:d8  
template < typename Actor > GM9[ 0+u;  
class do_while_actor SP<Sv8Okj  
  { \m}a%/  
Actor act; <}A6 )=T  
public : \)wVO*9*0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} v;5-1  
Q]GS#n  
template < typename Cond > ks("( nU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; wJJ|]^0.  
} ; p>\[[Md  
/m;Bwu  
A^+kA)8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -T1R}ew*t  
最后,是那个do_ l3BN,HNv+  
l3u+fE,;_  
s.rQiD  
class do_while_invoker xzA!,75@U  
  { #o[n.  
public : xu"-Uj1  
template < typename Actor > R[6R)#o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r}e(MT:R'  
  { Q?LzL(OioN  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7VZ^J`3  
} Z.Z31yF:f  
} do_; +mD;\iW]  
[tSv{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? eN|zD?ba&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \'u+iB g  
最后来说说怎么处理break和continue [.Md_  
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。 bZgo}`o%  
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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