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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M.HMn N#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !4T!@"#  
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, 4peRbm  
/Pxny3  
`2/V.REX$h  
yJ="dEn>i"  
  class filler dZox;_b  
  { [FZq'E"87  
public : TPs ]n7]:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "|Kag|(qB  
} ; _'4S1  
}kF?9w  
k?rJGc G  
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: FKPR;H8>  
J0imWluhQ  
tH~>uOZW  
4bcd=a;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?E<9H/  
\8g= Ix  
o7 0] F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M!D6i5k,   
gWL`J=DiU  
:G#+ 5 }  
5,4m_fBoW  
二. 战前分析 {9@u:(<X9  
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。 <xe_t=N  
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 +* j8[sz  
,"F0#5  
=kf"%vFV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @t;726  
  /* --------------------------------------------- */ \._|_+HiW  
vector < int *> vp( 10 ); 1rS8+!9C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $ U7#3-'  
/* --------------------------------------------- */ nEPTTp+B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M ziOpraj  
/* --------------------------------------------- */ f-634KuP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &E1m{gB(  
  /* --------------------------------------------- */ Y;'SD{On  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $}'(%\7"  
/* --------------------------------------------- */ ~4|Trz2T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'c_K[p$  
l|{[vZpT  
:wN !E{0j  
vt n T   
看了之后,我们可以思考一些问题: CZ'm|^S  
1._1, _2是什么? I~6 o<HO  
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。 0qIg:+l+  
2._1 = 1是在做什么? 7A) E4f'  
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。 pp@B]We  
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。 Ni%@bU $  
@SyL1yFX  
7xQ:[P!G+  
三. 动工 \*Yr&Lm  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N!MDD?0  
1/~=61msc  
?D6|~k i  
^ g|VZN  
template < typename T > ~@)s)K  
class assignment !A1~{G2VL_  
  { ? |#dGk g  
T value; $PI9vyS  
public : YRCs&tgs  
assignment( const T & v) : value(v) {} + ~5P7dh6  
template < typename T2 > n I&p.i6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OScqf]H  
} ; s2GF*{  
(KwC,0p  
aL`wz !  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "<{|ni}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,p OGT71  
TVx `&C+  
"wuO[c&%/  
jd,i=P%  
  class holder %q~q,=H$]  
  { fm`V2'Rm  
public : A)V*faD  
template < typename T > | oK9o6m4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =<#G~8WYz  
  { .}v" `>x  
  return assignment < T > (t); T1*.3_wtP  
} pf107S  
} ; ]@b9m  
-B9e&J {K  
c{_JPy  
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: \@WVeFr  
%Zbm%YaW5  
  static holder _1; /PeT4hW}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $A-X3d;'\/  
tpC^68* F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |Tc4a4jS  
而不用手动写一个函数对象。 zL9~gJ  
$+_1F`  
=>B"j`oR  
w$AR  
四. 问题分析 xO Aq!,|V  
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。 mO]>]   
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。 F]PsS(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 DU$#tg}{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5h`LWA B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )\ceanS  
7=9>yba)^  
五. 问题1:一致性 H@Ot77(*  
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?| VXWV Pj#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,LN^Zx*  
VQ| {Q}  
struct holder d+,!p8Q  
  { ;nP(S`'  
  // 5cinI^x)f  
  template < typename T > :;yrYAyT3  
T &   operator ()( const T & r) const }O>1tauI  
  { kx?Yin8K  
  return (T & )r; MO0NNVVi%U  
} Y`(Ri-U4  
} ; 77yYdil^W+  
iiMS3ueF  
这样的话assignment也必须相应改动: bTmhz  
nEd "~  
template < typename Left, typename Right > ThgJ '  
class assignment G^#>HE|  
  { W h9L!5  
Left l; ;"x+V gS'  
Right r; S-88m/"]s  
public : qbfX(`nS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #jrlNg4(  
template < typename T2 > (C#0 ML  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }Le]qoW['  
} ; ;Vat\,45pg  
e4SS'0|  
同时,holder的operator=也需要改动: a-Y6ghs  
]!"w?-h Si  
template < typename T > EI6kBRMo  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const su%-b\8K  
  { GI/NouaNfm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,++HiYOG}e  
} ~Yi4?B<  
g^(gT  
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。 c{I]!y^!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]"uG04"Vk  
*>:phs~r{  
return l(rhs) = r; 8Iw)]}T'  
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。 GZu12\0nZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |<h}'  
} SW p~3P  
template < typename Tp > 5~?6]=hl  
class constant_t $j\>T@  
  { I V# 8W  
  const Tp t; UtTlJb{-j  
public : CU\gx*=E  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} # euG$(  
template < typename T > `x/i1^/_@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /X.zt `  
  { Lk,q~  
  return t; LX7P?j  
} |~ fI=1;;x  
} ; t e-xhJ&K  
+] ;WN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6`Tx meIP  
下面就可以修改holder的operator=了 FsJk"$}  
3`%E;?2  
template < typename T > n4S`k%CI  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xw}yl4WT{  
  { .Ji9j[[#D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hZ*vk  
} tt?`,G.(]  
2} pZyS  
同时也要修改assignment的operator() BYEZ[cM  
1bQO:n):~  
template < typename T2 > c.Sd~k:3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _MTZuhY  
现在代码看起来就很一致了。 L7buY(F(  
\]f+{d- &  
六. 问题2:链式操作 j AOy3c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dv\bkDF4A  
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。 gR# k'   
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。 M9R'ONYAa  
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。 xH:L6K/c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j}//e%$a  
~9FL]qo  
template < typename T > #z.n?d2Gd  
struct result_1 S._2..%G  
  { s=(q#Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; HL4=P,'  
} ; 3pvqF,"~D  
!;,\HvEZYw  
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: -#9et30  
=YgH-{  
template < typename T > 9h\RXVk{tA  
struct   ref +S0aA Wal  
  { _|I8+(~)  
typedef T & reference; mP }<{oh`x  
} ; Y,0Z&6 <  
template < typename T > /}~=)QHH  
struct   ref < T &> 4E5;wH  
  { D tZ?sG  
typedef T & reference; @a@}xgn{  
} ; mbkt7. ,P  
a($7J6]M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [%bGs1U  
OgIRI8L  
template < typename T > GD.Ss9_h1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K0j%\]\Tp  
  { G4SA u  
  return l(t) = r(t); wW*7  
} 7ihcjyXB  
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。 rHw#<oV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8+|W%}  
46D`h!7L  
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 u~M$<|;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n46!H0mJ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o0`']-)*2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6?[P^{GpH  
最后的布局是: IxuK<Oe:O  
                Add rIFW1`N}i  
              /   \ %p  
            Divide   5 b-VtQ%Q  
            /   \ u>9` ?O44  
          _1     3 ?ld&}|W~  
似乎一切都解决了?不。 |E?r+]  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 E&kv4,  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Y|r7gy9%  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 1!.-/  
d"Zu10  
template < typename Right > ZtO$kK%q;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8k-]u3  
Right & rt) const e7"T37  
  { X$6NJ(2G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !Ea >tQ|  
} ^4 $4x  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i \NV<I  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 g?"QahH G  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 7!cLTq  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 H; \C7w|  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 q,)V0Ffe[|  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? V5ZC2H  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: E} XmZxHV  
0ex.~S_Oj4  
template < class Action > J78.-J5 j0  
class picker : public Action [k%hl`}  
  { Wj,s/Yr:  
public : KHZ[drb6$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} d]s^?=gM  
  // all the operator overloaded asYk #;z\"  
} ; ~) _Nh  
Wrb[\ ?-  
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。 y*^UGJC:  
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: }#D=Rf?2\P  
;dUKFdKH}  
template < typename Right > }ZVond$y4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b)'CP Cu*  
  { eg/itty  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WlQCPC  
} @;OsHudd  
Hj r'C?[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =QVkY7  
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。 6:|;O  
@U=y}vi8  
template < typename T >   struct picker_maker %r1#G.2YW  
  { }~zDcj_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )/ 'WboL  
} ; n-8/CBEH(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %z@ Z^Jv  
  { b3-j2`#  
typedef picker < T > result; }_KzF~  
} ; m0;j1-t  
o%~fJx:]y  
下面总的结构就有了: 8WQ#)  
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。 #[9UCX^=  
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。 mM&P&mz/D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :a/rwZ[r  
至此链式操作完美实现。 &v .S_Ym  
C5ILVQ  
1z7+:~;l  
七. 问题3 ^ 3 4Ng  
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。 9R8q+2  
0,RYO :`  
template < typename T1, typename T2 > 5@>hjXi"Y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r2\%/9uO  
  { r]cq|Nv8:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hOk9y=  
}  Rw0|q  
z[J=WI  
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: id9QfJ9t  
G3TS?u8Q  
template < typename T1, typename T2 > dT'}:2  
struct result_2 G@ ot^n3  
  { JR]elRR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .q MxShUU  
} ; &j:prc[W  
'e]>lRZ  
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? <jJ'T?,  
这个差事就留给了holder自己。 05ClPT\BCr  
    `Z,WKus  
#3 E"Ame  
template < int Order > (Z$7;OAI  
class holder; ]2f-oz*hU  
template <> H6`k%O*  
class holder < 1 > TfZM0Wz  
  { K Ha,6X  
public : Yf9E0po  
template < typename T > 6w &<j&V  
  struct result_1 Hb*Z_s  
  { +3. 9)w  
  typedef T & result; MV$E_@pg  
} ; :a)RMp+^0  
template < typename T1, typename T2 > l[[`-f8j  
  struct result_2 d)uuA;n  
  { wwdmz;0S  
  typedef T1 & result; P<R^eLZ<&  
} ; DI8I'c-P  
template < typename T > gWU#NRRc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [VXQ&  
  { Ao ?b1VYy/  
  return (T & )r; #\X)|p2  
} }bw^p.ci  
template < typename T1, typename T2 > Te}gmt+#%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 16Ka>=G  
  { Fu{VO~w  
  return (T1 & )r1; $rj:K)P  
} !%R):^R8  
} ; -'miM ~kG[  
%_:L_VD@  
template <> 19GF%+L ,  
class holder < 2 > <$?#P#A  
  { sT1OAK\^  
public : U3Gg:onuE  
template < typename T > [\Wl~ a l  
  struct result_1 moFrNcso  
  { Zex~ $r  
  typedef T & result; cG0)F%?X?  
} ; l,Q`;v5|  
template < typename T1, typename T2 > BDfMFH[1  
  struct result_2 X_X7fRC0  
  { gHp4q!SJ7  
  typedef T2 & result; r+%3Y:dZE  
} ;  =AaF$R  
template < typename T > JQbaD-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +?6]Vu&|f  
  { SPb`Q"  
  return (T & )r; PYi<iSr  
} ,s%+vD$O^  
template < typename T1, typename T2 > RvA "ug.*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2d|^$$#`  
  { )OQm,5F1  
  return (T2 & )r2; Oi|cTZ@A-  
} 5w>TCx  
} ; V$DB4YM1k  
]E"J^mflGK  
|+8rYIms`  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 V8F! o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Oq<3&*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !8|r$mN8  
'uz o[>p  
return l(i, j) = r(i, j); R $<{"b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !2AD/dtt   
4S>#>(n7=  
  return ( int & )i; Q3+%8zZI  
  return ( int & )j; zhow\l2t}  
最后执行i = j; a++gwl  
可见,参数被正确的选择了。 @)Vb?|3  
.&]3wB~  
<^;~8:0]  
- TH(Z(pB  
B7C<;`5TiD  
八. 中期总结 0K"+u9D^  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: i88 5T '  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _0naqa!JyH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 aC9iNm8w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *cFGDQ !  
P)y2'JKL  
D3g5#.$,}>  
bp8sZK"z  
dh{py  
Da! fwth  
九. 简化 /C`AA/@  
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。 ByoI+n* U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -[>J"l  
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: aTHf+;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W1o6Sh8v(  
  +-*/&|^等 KpG'E  
2. 返回引用。 cJm},  
  =,各种复合赋值等 (`Y;U(n  
3. 返回固定类型。 !2B~.!&   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A ][ ;v  
4. 原样返回。 r!{i2I|  
  operator, 8$JJI( {bH  
5. 返回解引用的类型。 ffB<qf)?G  
  operator*(单目) d/TFx  
6. 返回地址。 9gK1Gx:  
  operator&(单目) ,?K5/3ss  
7. 下表访问返回类型。 Vx[Q=raS  
  operator[] Z< C39s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Tl_o+jj  
  operator<<和operator>> b-`P-  
-1d$w`  
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。 KIuj;|!q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k%-y \WM  
"7(@I^'t6  
template < typename Left > 0:`YY 8j1k  
struct value_return es69P)  
  { pIm ]WNX(  
template < typename T > 'Q7t5v@FF  
  struct result_1 jfvlkE-uK  
  { |d42?7}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Lo[;{A$u  
} ; @!x7jPr  
[=-,i#4  
template < typename T1, typename T2 > o2YHT \P n  
  struct result_2 kot KKs   
  { |tY6+T}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S:2 xm8 i  
} ; H`3w=T+I  
} ; <VN< ~sz  
 .;vd  
\Ff]}4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \Ym$to  
0^2e^qf  
下面我们来剥离functor中的operator() X2~KNw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: REX/:sB<  
z __#P Q,n  
return l(t) op r(t) Uq%|v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "$"<AKCwS  
return op l(t) rTC|8e  
return op l(t1, t2) ~Wm'~y>  
return l(t) op g*9&3ov  
return l(t1, t2) op 8z&/{:Z@pH  
return l(t)[r(t)] f4X}F|!h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?q'r9Ehe  
Xn!=/<TIVz  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: &$qIJvMiK  
单目: return f(l(t), r(t)); ]/R>nT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *D7oHwDU  
双目: return f(l(t)); D* HK[_5  
return f(l(t1, t2)); )B @&q.2B=  
下面就是f的实现,以operator/为例 N0 t26| A  
(hY^E(D  
struct meta_divide Jju?v2y`  
  { 5(\[Gke  
template < typename T1, typename T2 > l29AC}^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]?jmRk^ .  
  { Gv(n2r  
  return t1 / t2; <(qdxdUp  
} e [F33%  
} ; Uzn  
eLyIQoW  
这个工作可以让宏来做: wDh&S{N  
w6B`_Z'f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !wrAD"l*@  
template < typename T1, typename T2 > \ 9I|Q`j?p`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {#{nU NW  
以后可以直接用 % e70*;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $i `@0+:  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 2[Qzx%Vp  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) F<6{$YI  
mL, {ZL ^  
M?$tHA~OX  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 1@<>GDB9  
B7'2@+(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /hyCR___  
class unary_op : public Rettype Ga *  
  { URTJA<r8D  
    Left l; 61TL]S8  
public : S7hfwu&7F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ! }awlv;  
h/l?,7KHI  
template < typename T > N4 _V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k#@)gL  
      { %bnjK#o"Q  
      return FuncType::execute(l(t)); ;u%4K$   
    } 3'`X_C|d53  
-g vS 3`lX  
    template < typename T1, typename T2 > NQvT4.*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 495(V(+5  
      { h"N#/zQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Yr:$)ap  
    } *-_joAWTG  
} ; IG@@CH  
(b1rd  
X`daaG_l  
同样还可以申明一个binary_op "w{,ndZ  
`udZ =S"/L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R2[ }  
class binary_op : public Rettype bNz2Uo!0K  
  { _ID =]NJ_  
    Left l; /^Lo@672  
Right r; ~_SVQ7P  
public : 4b$m\hoN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M$LzV}k  
7m 9T'  
template < typename T > ngaQa-8w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ),I7+rY  
      { AzBpQb*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); c6pGy%T-  
    } S4X['0rX!  
7otqGE\2  
    template < typename T1, typename T2 > +Sdki::  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $U5$*R@jo[  
      { X1h*.reFAL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v{>9&o.J  
    } u]Y NF[]  
} ; l_*:StyR+  
X`n*M]  
X 7"hTD  
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 |a[ :L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e?b<-rL   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $L$GI~w/  
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。 p/uOCQ|1l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! QWxl$%`89<  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 kPZ1OSX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !' @  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ,k3aeM~`%w  
下面是修改过的unary_op CU(W0D  
?{6[6T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  SjO Iln  
class unary_op @-qC".CI  
  { ()i!Uo  
Left l; q\5C-f  
  h!>NS ?X7  
public : [Z?vC  
./;*L D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -Qco4>Z8  
|k9A*7I  
template < typename T > 5Bc)QKh`l|  
  struct result_1 ? &;d)TQ  
  { ed)!Snz   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N[,/VCW  
} ; _.Bite^  
) N"gW*  
template < typename T1, typename T2 > MtO p][i  
  struct result_2 0H{0aQQ  
  { x5Ee'G(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T)B1V,2j=  
} ; *`V-zD  
pBu~($%d  
template < typename T1, typename T2 > DV~1gr,\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eDSBs3k7H  
  { Jid:$T>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5{|\h}  
} $pGk%8l%  
aw:0R=S,>  
template < typename T > }t #Hq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a?!Joi[  
  { SB[,}h<u1  
  return OpClass::execute(lt(t)); KhV; />(  
} (Dl68]FX  
y0' "  
} ; w8g36v*+(u  
T {lJ[M  
rzqUI*4%  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug pf`li]j'V  
好啦,现在才真正完美了。 2={ g'k(  
现在在picker里面就可以这么添加了: uQ.VW/>  
BPd]L=,/  
template < typename Right > MY[" zv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Fk,3th  
  { #B)`dA0a  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); tgYIM`f  
} :PaFC{O)*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 }a_: oR  
m"vV=6m|\  
[ @/[#p  
Va/ p   
~ +$l9~`{  
十. bind k\}qCDs  
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。 .9g\WH#qD|  
先来分析一下一段例子 c~|/,FZU'  
hK$-R1O  
/bylA`IMW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &4DV]9+g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E|Grk  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `czXjZE  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 L4;n$=e  
我们来写个简单的。 2s6Hr;^w.1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {_/6,22j(V  
对于函数对象类的版本: Ck.GN<#-^P  
( |5g`JDG  
template < typename Func > q#Qr@Jf  
struct functor_trait Gf'V68,l$  
  { xI~\15PhG  
typedef typename Func::result_type result_type; =4MiV]  
} ; Qzh:*O  
对于无参数函数的版本: R/O_*XY  
1ck2Gxn  
template < typename Ret > W^+b gg<.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4!gyFi6$  
  { W#y)ukRv  
typedef Ret result_type; xD1B50y U  
} ; IW1]H~1w  
对于单参数函数的版本: e:V,>RbC0s  
]@?3,N  
template < typename Ret, typename V1 > tXK hkt`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |ns^' q  
  { HKcipDW  
typedef Ret result_type; xHr  
} ; h=4{.EegG&  
对于双参数函数的版本: 9Jk(ID'c  
cdIy[ 1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xSOL4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {@ , L  
  { f (n{7  
typedef Ret result_type; 3.d=1|E  
} ; d=4MqX r  
等等。。。 d$2{_6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "| Q&  
3iEcLhe"4  
template < typename Func > BS|-E6E<  
struct func_return dadMwe_l0  
  { w pCS]2  
template < typename T > (x$k\H  
  struct result_1 ?I@3`?'  
  { aQ~x$T|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Mm[%v t40  
} ; &1':s|c  
Jc%>=`f  
template < typename T1, typename T2 > &&<^wtznO  
  struct result_2 !J6s^um  
  { #uXOyiE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X7 Za Q .  
} ; _RmE+Xg2  
} ; [X~X?By>  
7e=a D~f  
\qTn"1b Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 YHRI UY d  
&'](T9kg=  
template < typename Func, typename aPicker > R&alq  
class binder_1 <m6I)}K  
  { g<dCUIbcQ  
Func fn; }.gg!V'9w  
aPicker pk; ytC{E_  
public : pM7BdMp   
PvB?57wkF  
template < typename T > F'~/  
  struct result_1 i ('EBO  
  { =4%C?(\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X%F9.<4  
} ; AeJM[fCMa  
{oJa8~P  
template < typename T1, typename T2 > 4 ?c1c  
  struct result_2 slmxit  
  { .BUl$RW|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?rK%;GTo  
} ; s,29_z7  
Q.] )yqX6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q:Ms D.  
q7PRJX  
template < typename T > Z{CL!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ni)#tz_9  
  { Y'HF^jv]R  
  return fn(pk(t)); N*MR6~z4  
} 7cy~qg  
template < typename T1, typename T2 > #&:nkzd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [uY 2N h  
  { Uy1xNb/d  
  return fn(pk(t1, t2)); D vKM>P%|  
} bYgYP|@  
} ; %N  
H'`(|$:|  
9]w0zUOL6  
一目了然不是么? ^U?(g0<"  
最后实现bind 9M=K@a  
WuQYEbap  
8{l=`y"nB  
template < typename Func, typename aPicker > .0-m=3mp2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ykeUS zz2  
  { Y_B 4s-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); iL gt_@g  
} 4a|Fx  
'9dtIW6E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Om"3Q/&  
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。 Mfr#IzNHN  
Ny'v/+nQ  
十一. phoenix UmE{>5Pt  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \|t0~sRwh  
y~=hM   
for_each(v.begin(), v.end(), i+Dgw  
( cs M|VNE>  
do_ 614/wI8(  
[ 9"RfL7{  
  cout << _1 <<   " , " rQm  
] 8'[wa  
.while_( -- _1), "poTM[]tZ7  
cout << var( " \n " ) =4 H K  
) bx^EaXj(r  
); fYjsSUnf  
c]r|I %D  
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: NKKO A  
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 ?t42=nvf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 UhTr<(@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: k f!/9  
?KXQ)Y/su  
x=#5\t9  
template < typename Cond, typename Actor > wg.fo:Q  
class do_while {wXN kq  
  { $:N "*  
Cond cd; E <SE Fn  
Actor act; /xbZC{R  
public : Z+W&C@Uw  
template < typename T > Y]K]]Ehp  
  struct result_1 CEq]B:[IC  
  { Kc\'s65.]  
  typedef int result_type; {:X];A$  
} ; ]e~^YZOs  
* _l o;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} * SMPHWH[c  
F\rSYjMyk  
template < typename T > @e0skc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [s{:}ZuKc  
  { f4T0Y["QA  
  do %pkq ?9  
    { %d J>8.jW@  
  act(t); @qy*R'+  
  } b[;3KmUB  
  while (cd(t)); 'aP*++^   
  return   0 ; }2A1Yt:^P  
} `>EvT7u  
} ; 5 hadA>d  
Hk*cO;c  
}n%R l\p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m Ap|?n/K  
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。 n{r#K_  
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。 5l/l]  
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。 <^_Vl8%  
下面就是产生这个functor的类: o'C.,ic?C  
U hhmG+  
XWQ0V  
template < typename Actor > G?d,$NMo|  
class do_while_actor v@uaf=x-  
  { {4aY}= -Q*  
Actor act; Q]5^Eiq8  
public : 67\Ojl~(1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *>p(]_s,  
},aWCvJL  
template < typename Cond > ~o'#AP#N~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; arQ %  
} ; #*$@_  
4 6lEJ  
hYXZ21(K#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a`~eC)T  
最后,是那个do_ H!.D2J   
%e7(HfW-U  
:U.)YHY  
class do_while_invoker 6Su@a%=j  
  { "5JNXo,H  
public : [H%?jTQ  
template < typename Actor > LZC?383'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y2$;t'  
  { Cm;qDvj+u  
  return do_while_actor < Actor > (act); }R&5qpl  
} %s@S|< W  
} do_; N[<`6dpE  
#"8[8jyV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Te@6N\g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _6UAeZ*M  
最后来说说怎么处理break和continue <I%9O:R  
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。 +aw>p_\  
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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