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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda sg8j}^VI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W7?f_E\>W  
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, I2e@_[ 1  
Km!~zG7<  
NzG] nsw  
6'ia^om  
  class filler Ae^ Idz  
  { F~zrg+VDjL  
public : U%l<48@8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} RZTC+ylj  
} ; %]fi;Z  
R[f@g;h  
9 $ Ud\   
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: /<)kI(gf  
' qN"!\  
v<V9Z <ub  
Hi#f Qji  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +~'ap'k m  
+uB.)wr  
}<mK79m  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z0xw0M+X  
:i/uRR  
0%;y'd**Ck  
/}R*'y  
二. 战前分析 ;Ff5ooL{  
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。 nPj &a  
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 7R=A]@  
?f4jqF~Fh  
qExmf%q:q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q#*b4q {  
  /* --------------------------------------------- */ ,xuA%CF-S  
vector < int *> vp( 10 ); epQdj=h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f]DO2 r  
/* --------------------------------------------- */ $uCY\ xqZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ZGC*BP/  
/* --------------------------------------------- */ 3#~w#Q0%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +JPHQx'W  
  /* --------------------------------------------- */ %617f=(E?!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "Is0:au+?}  
/* --------------------------------------------- */ S|/Za".Gr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]_y0wLq  
xOBzT&  
Y!fgc<]'&  
.;jp2^  
看了之后,我们可以思考一些问题: m$80D,3  
1._1, _2是什么? 5<mGG;F  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 sX|bp)Nw  
2._1 = 1是在做什么? ;*q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 O`D,>=[  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 92 =huV  
b";D*\=x  
SZL('x,"^  
三. 动工 mFW/xZwR,5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?b3({P  
6/l{e)rX2o  
)~=g}&  
u>h|A(<  
template < typename T > 7f#r&~=  
class assignment yvt :/X  
  { Pef$-3aP>E  
T value; 48"=,IrM  
public : {B)-+0 6  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;/)u/[KAv  
template < typename T2 > MT(G=r8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )sG/H8  
} ; y)0wM~E;2  
$p~X"f?0  
uH=^ILN.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;SVAar4r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment MH h;>tw  
,R5z`O  
)&wJ_ (z  
$}z%}v  
  class holder pPnJf{  
  { /4bHN:I]M  
public : #xe-Yw1!  
template < typename T > HG:9yP<,o  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @&}~r  
  { $C`YVv%?0  
  return assignment < T > (t); Fa^I 1fk  
} 8D1+["&  
} ; _0 $W;8X  
1zlBkK   
P h/!a6y  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 3iv;4e ;  
3{R7y  
  static holder _1; 4I7;/ZgALQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /I@Dv?  
>cRE$d?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GK8x<Aq%z  
而不用手动写一个函数对象。 O [v(kH'  
;@ lC08SE  
I%gDqfdL  
$hE,BeQ  
四. 问题分析 4}MZB*);0  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 2%gLq  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 VVVw\|JB>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P DtLJt$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J'4V_Kjg-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e!.r- v9  
fd/?x^Z  
五. 问题1:一致性 J~(M%] &k^  
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?| ED=P  6u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -9@/S$i  
3_cZaru  
struct holder ra>jVE0 `  
  { gRQV)8uh  
  // ylVBK{w9  
  template < typename T > 8zWKKcf7t  
T &   operator ()( const T & r) const GjGt' m*  
  { sH `(y)`_  
  return (T & )r; jI~GRk  
} XTPf~Te,=  
} ; 2nA/{W\hC  
5Ff1x-lQ  
这样的话assignment也必须相应改动: v dR6y  
'>0rp\jC  
template < typename Left, typename Right > >+ E  
class assignment `6BjNV  
  { G@I/Dy  
Left l;  :bBMy\(u  
Right r; SXx;- Ws  
public : 3Z-N*bhC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `(6g87h  
template < typename T2 > HDV$y=oHh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0 $_0T  
} ; cBz_L"5vr[  
UKfpoDhEe  
同时,holder的operator=也需要改动: A<|]>[ax  
3IHA+Zz  
template < typename T > l d@B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]5`Y^hS_g  
  { .W1i3Z6g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -/z#?J\  
} "[M k5tM  
IolKe:'>@  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 t9(sSl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5U5)$K'OA  
,a1 1&"xl  
return l(rhs) = r; -&3mOn& (1  
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。 =abBD   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zy!mP  
;0 No@G;z  
template < typename Tp > zb=L[2;  
class constant_t u{dI[?@  
  { 3El5g0'G  
  const Tp t; .6xIg+  
public : sUEvL( %nY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H% "R _[+  
template < typename T > NP?hoqeKs  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p@Ng.HE  
  { /UAcN1K!B  
  return t; ((T0zQ7=  
} ZuIw4u(9  
} ; -D-]tL6w  
NiPa-yRh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1e(Q I) ~  
下面就可以修改holder的operator=了 !1<?ddH6  
g Xi& S  
template < typename T > xHo iu$i6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :*0l*j  
  { u^NZsuak  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vE=)qn=a  
} [sF z ;Py]  
z0Bw+&^]}  
同时也要修改assignment的operator() NL76 jF  
{u4=*> ?G  
template < typename T2 > ZN]LJ4|xu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Am&PH(}L  
现在代码看起来就很一致了。 e6JT|>9A7  
n 0*a.  
六. 问题2:链式操作 f+o%N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c 6"hk_  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Fs|aH-9\  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 lmjoSINy  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ~Vf+@_G8`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1O{x9a5Z?O  
*6b$l.Vs  
template < typename T > *4<Kz{NF  
struct result_1 6;8Jy  
  { z/&2Se:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Yo$NE  
} ; 8p)*;Y  
RHOEyXhOA  
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: ds9L4zfO  
/y~ "n4CK~  
template < typename T > )QO"1#zg@c  
struct   ref a&*fk?o  
  { 43p0k&;-7  
typedef T & reference; f3u^:6U~  
} ; M*x1{g C/  
template < typename T > *'q6#\#.  
struct   ref < T &> PIxd'B*MF  
  { A,4|UA?-  
typedef T & reference; ;#F7Fp*U  
} ; lm 1Mz  
o;D[ F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /v^1/i  
Aa#WhF  
template < typename T > 9N kr=/I"P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^Cm9[1p  
  { Vs0T*4C=n  
  return l(t) = r(t); 5u=(zg  
} :UrS@W^B  
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。 j(*ZPo>oD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 D:yj#&I  
/y.+N`_  
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 OE4hG xG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SK @%r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Cb5Rr +K=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C ~&~Ano,  
最后的布局是: wgeR%#DW  
                Add L9G xqw  
              /   \ OE=]/([  
            Divide   5 snW=9b)m  
            /   \ tAM t7p-  
          _1     3 ~H)s>6>#v  
似乎一切都解决了?不。 ygA~d9"  
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。 kkz{;OW  
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。 +U:U/c5Z^  
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: !N@d51T=N  
E>}(r%B  
template < typename Right > +oT/v3,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const PqO PRf  
Right & rt) const 4%(\y"T  
  { IJ`%Zh{f  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !((J-:=  
} !&n'1gJ)kd  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o JLpFL  
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。 {vf"`#Q9  
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。 mT7B#^H  
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。 <Xsy{7  
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。 {H5a.+-(bE  
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? ~_ 8X%ut y  
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: S?M'JoYy  
C" W,  
template < class Action >  )Uk!;b  
class picker : public Action H:d@@/  
  { gC+PpY#2h  
public : d\_$Nb*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} z~S(OM@olJ  
  // all the operator overloaded Ig sK7wn  
} ; M'n2j  
122%KS  
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。 8-2e4^ g(  
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: yyj?hR@rZ  
41S.&-u  
template < typename Right > {7%W /C#A  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const DLWG0$#!  
  { srh>" 2."  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >+ P5Zm(_  
} jOYa}jm?  
X &z|im'd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @]rl2Qqe  
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。 o<Esh;;*nm  
-Dx_:k|k  
template < typename T >   struct picker_maker \x,q(npHi  
  { T;f`ND2fY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 94>EA/+Ek  
} ; DaN=NURDV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4DYa~ =w  
  { KXQ &u{[<  
typedef picker < T > result; ) H'SU_YU  
} ; %]2hxTV  
$mV1K)ege  
下面总的结构就有了: 907N;r  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 q$|Wxnz  
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。 vSOO[.=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  MYD`P2F  
至此链式操作完美实现。 wc%Wy|d  
h2b,(  
3u)NkS=  
七. 问题3 rY~!hZ  
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。 '\ MYC8"  
v/fo`]zP  
template < typename T1, typename T2 > TQ{rg2_T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vw^2TRU  
  { %|tDb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _{]\} =@  
} !>,\KxnM  
/f5*KRM  
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: GV+K] KDI  
kgq"b)  
template < typename T1, typename T2 > y .O%  
struct result_2 m>H+noc^  
  { \ r^#a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *[P"2b#  
} ; zA ; 7Nv$3  
\I@hDMqv  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? / bxu{|.  
这个差事就留给了holder自己。 &y7<h>z  
    e;*GbXd|  
PQkFzyk  
template < int Order > 4P406,T]r  
class holder; 6ka, FjJ\  
template <> VIXY?Ua  
class holder < 1 > a'[Ah2}3r<  
  { vDeb?n  
public : T uk:: .jD  
template < typename T > qy9RYIfZ  
  struct result_1 /tG0"1{  
  { R">-h;#  
  typedef T & result; nOH x^(  
} ; va`/Dp)M  
template < typename T1, typename T2 > M/O Y "eL  
  struct result_2 B"@3Qav3  
  { %OIJ.  
  typedef T1 & result; K4G43P5q`  
} ; kE8\\}B7  
template < typename T > 2ncD,@ij  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d7f{2  
  { 4R(H@p%+r2  
  return (T & )r; ($h`Y;4  
} FyF./  
template < typename T1, typename T2 > yobcAV`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wjVmK  
  { x %hV5KW  
  return (T1 & )r1; Y-&SZI4H  
} vj_[LFE  
} ; \Nvu[P  
}MCh$  
template <> D(' w<9.  
class holder < 2 > i40'U?eG~6  
  { +nz6+{li\  
public : R7nT,7k.  
template < typename T >  1?oX"  
  struct result_1 dbE]&w`?d  
  { K1gZ>FEY|N  
  typedef T & result; ?ZqvR^  
} ; P[G.LO  
template < typename T1, typename T2 > As y&X  
  struct result_2 "CX@a"  
  { uZg[PS=@!X  
  typedef T2 & result; ~l^Q~W-+  
} ; I*SrK Zb  
template < typename T > :rBPgrt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U5iyvU=UG  
  { j_ \?ampF  
  return (T & )r; j& H4L  
} kL7n`o  
template < typename T1, typename T2 > #Ns]l<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]UMt  
  { f*:DH4g }B  
  return (T2 & )r2; |h7 d #V>  
} 0E<xzYo  
} ; M3 TsalF  
xk#q_!(j  
w|k?2 ?&  
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> >。 ~fht [S?@M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S{0iPdUC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~OE1Sd:2  
BM vGw  
return l(i, j) = r(i, j); ^?~WIS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xnR;#Yc  
y37c&XYq  
  return ( int & )i; |*T`3@R;3  
  return ( int & )j; \U?$ r[P  
最后执行i = j; Qvx[F:#Tk  
可见,参数被正确的选择了。 P4VMGP  
)Z"  
zUIh^hbFf  
t++ a  
5Y3L  
八. 中期总结 l!d |luqbA  
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: &>xd6-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S#:yl>2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TpSv7kT]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -r'/PbV0  
m-v0=+~&  
$!ATj`}kb  
V?zCON  
T[L7-5U0  
C5F=J8pY  
九. 简化 )&") J}@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 -Gyj]v5y`c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Cd7imj  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: YjR`}rdwo  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {tDH !sX  
  +-*/&|^等 \Qgc7ev  
2. 返回引用。 ;k=&ZV  
  =,各种复合赋值等 c{,VU.5/  
3. 返回固定类型。 Jqp;8DV}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v] ?zG&Jh  
4. 原样返回。 "G[yV>pxv  
  operator, [Nw%fuB  
5. 返回解引用的类型。 ]Uu:t  
  operator*(单目) 9sI&&Jg  
6. 返回地址。 i[#XYX'\  
  operator&(单目) |b+ZKRW  
7. 下表访问返回类型。 !!\x]$v  
  operator[] }|j \QjH  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _-R&A@  
  operator<<和operator>> y[64O x  
b;5&V_  
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。 h6(\ tRd!\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QB"Tlw(  
n90DS/Yx  
template < typename Left > xe&w.aBI>  
struct value_return K-2oSS56  
  { b3M`vJ+{  
template < typename T > ?nCo?A  
  struct result_1 @4]} J-3  
  { JGRL&MG4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; unB`n'L  
} ; 579<[[6~d2  
'~\\:37+  
template < typename T1, typename T2 > iRIO~XVo  
  struct result_2 8JFvz(SK>  
  { ?glK~G!i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; hR+\,P#G[  
} ; wV\.NQtS  
} ; U^&,xz$Cg  
k5@PZFV  
h0oe'Xov  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b9Mp@I7Q-  
MfU0*nVF~  
下面我们来剥离functor中的operator() ]I[\Io1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: H 2JKQm_  
R8%%EEB  
return l(t) op r(t) Rh,a4n?W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Kk\TW1w3  
return op l(t) xa[)fk$6  
return op l(t1, t2) o FS2*u  
return l(t) op M/J?$j  
return l(t1, t2) op }`uFLBG3  
return l(t)[r(t)] fW z=bJ"V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] eq6>C7.$  
i1 >oRT{Z  
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: m|]:oT`M  
单目: return f(l(t), r(t)); Ju@8_ ?8=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A:4?Jd>  
双目: return f(l(t)); xS+!/pBf"Y  
return f(l(t1, t2)); %5 ovW<E:  
下面就是f的实现,以operator/为例 WS6;ad;|  
BS|$-i5L  
struct meta_divide HD YWDp  
  { $z[@DB[  
template < typename T1, typename T2 > ;u*I#)7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %:!ILN  
  { =1+/`w  
  return t1 / t2; X-y3CO:&@h  
} W QqOXF  
} ; 2Bz\Tsp  
;Qi0j<dXd  
这个工作可以让宏来做: <  UD90}  
re)7h$f}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {WvYb,  
template < typename T1, typename T2 > \ {` ByZB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "DC L Z  
以后可以直接用 ,v#O{ma  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }B ?_>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 4Ifz-t/  
(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。。。) `rest_vu  
h7kn >q;  
;Sl%I+?  
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 KsSIX  
<)a7Nrc\T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SajasjE!^1  
class unary_op : public Rettype e8 1+as  
  { ix_&os]L_  
    Left l; Ke^9R-jP  
public : #+Y%Bxf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZV ;~IaBL  
`d}t?qWS;F  
template < typename T > t"nxny9&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7nPjeh  
      { O>eg_K,c  
      return FuncType::execute(l(t)); jct'B}@X(  
    } S1o[)q   
}z F,dst  
    template < typename T1, typename T2 > 0[f[6mm%m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :?j]W2+kR  
      { Jb6)U]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &EhOSu  
    } rpUTn!*u/  
} ; .aQ8I1~  
N$.=1Q$F6  
_H"_&m$aDm  
同样还可以申明一个binary_op meYGIP:n  
v, !`A!{D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +GEdVB  
class binary_op : public Rettype X#o<))  
  { -_M':  
    Left l; 73l,PJ  
Right r; A_Y5{6@  
public : a Z8f>t1Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E(_lm&,4+  
84 <zTmm  
template < typename T > aA]wFZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :W#?U yo  
      { |j4p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); QYEGiT   
    } ?-'GbOr!  
pf&U$oR4  
    template < typename T1, typename T2 > bPIo9clq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >*EJ6FPO  
      { [QIQpBL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); deEc;IAo  
    } b!qlucA eE  
} ; 6OR)97  
akG|ic-~  
n}C0gt-  
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  i (`Q{l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p }e| E!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1'H!S%fS  
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。 QT=i>X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qIxe)+.  
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。。。 .O SQ8W }  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o$#q/L  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) t$b5,"G1  
下面是修改过的unary_op <Y"HC a{  
U, 8mYv2|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BKV:U\QZ  
class unary_op !AG oI7W}  
  { d4)0G-|  
Left l; MkWbPm)  
  p*l=rni4  
public : S{Zf}8?6$  
b#*"eZj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} t]T't='  
G[=;519  
template < typename T >  tYG6Gl  
  struct result_1 2t?Vl%<  
  { =7EkN% V:{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )6%a9&~H  
} ; }@~+%_;  
]TN/n%\  
template < typename T1, typename T2 > /4}y2JVv)  
  struct result_2 [ #fz [U  
  { k\RS L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EHfB9%O7y  
} ; R 5\|pC  
-wVuM.n(Z  
template < typename T1, typename T2 > gX| \O']6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >vXS6`;  
  { [ ~kS)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6Ilj7m*  
} 4wWfaL5"  
u4'B  
template < typename T > eIOMW9Ivt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2cwJ);Eg2  
  { 53?Ati\Y)  
  return OpClass::execute(lt(t)); mC3:P5/c  
} R,fAl"wMu  
"bz.nE*  
} ; 0U !&|i\  
-j@IDd7  
^])s\a$  
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 \odns  
好啦,现在才真正完美了。 0<##8m@F8  
现在在picker里面就可以这么添加了: ' Er\ 68  
wh!8\9{g  
template < typename Right > ZZ/k7(8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Y~w1_>b  
  { :  @$5M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9Q1w$t~Y  
} N,.awA{  
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。 .HRd6O;  
iBmvy 7S?  
8"A0@fNz  
9i D&y)$"  
v^;vH$B  
十. bind ..w$p-1  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 " t?44[  
先来分析一下一段例子 {1+meE  
":qS9vW  
}h* j{b,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} QU(Lv(/O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b`ksTO`}x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HBs 6:[q  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `R!2N4|;  
我们来写个简单的。 FEX67A8 /;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;9q$eK%d  
对于函数对象类的版本: /O`R9+;  
@Fzw_qr M  
template < typename Func > ,@I\'os  
struct functor_trait #4!f/dWJp  
  { l<'}`  
typedef typename Func::result_type result_type; $`R=Q  
} ; U[:=7UABU?  
对于无参数函数的版本: +{}p(9w@  
[&l+Ve(  
template < typename Ret > 4q(,uk&R[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zy.v[Y1!  
  { K)}Vr8,V  
typedef Ret result_type; tK `A_hC  
} ; bJkFCI/  
对于单参数函数的版本: b@sq}8YD|z  
a&dP@)  
template < typename Ret, typename V1 > ylDfr){  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7[i&EPN  
  { j&b<YPZ  
typedef Ret result_type; lE!.$L*k  
} ; RWoVN$i>  
对于双参数函数的版本: b,'rz04^  
c{39,oF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6zi Mf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Zu>CR_C  
  { v[ R_6  
typedef Ret result_type; &)|f|\yh"  
} ; lwo,D}  
等等。。。 B B^81{A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy : qV|rih_Q  
uC6e2py<[  
template < typename Func > ;&kZ7%  
struct func_return Ik@MIxLK  
  { 1F+nWc2b  
template < typename T > woN d7`C}7  
  struct result_1 Hq>rK`  
  { RB;2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 75A60Uw  
} ; pK'D(t  
Ye^xV,U@  
template < typename T1, typename T2 > @V@<j)3P  
  struct result_2 6;Mv)|FJF  
  { 3E>]6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [|YJg]i-  
} ; H>"P]Y)oX  
} ; !\5)!B  
'b+ Tio  
`8TL*.9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E~8J<g E  
z5sKV7&\[n  
template < typename Func, typename aPicker > u/wWD@,  
class binder_1 Jq+@%#G  
  { @[n%q.|VB  
Func fn; =,08D^xY  
aPicker pk; Tc|+:Usy  
public : %;J$ h^  
N ]GF>kf:  
template < typename T > 5"+;}E|q  
  struct result_1 dbF9%I@  
  { 5j _[z|W2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J`wx72/-ZW  
} ; U;gy4rj  
U]ZI_[\'U  
template < typename T1, typename T2 > \tdYTb.  
  struct result_2 '[bw7T  
  { rKl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :z$+leNH\  
} ; clM6R  
-&QpQ7q1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NIC.c3  
9D yy&$s  
template < typename T > $us7fuKE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  AZ-JaE  
  { nrM-\'  
  return fn(pk(t)); fOk(ivYy  
} |1T[P)Q  
template < typename T1, typename T2 > `|:` yl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uFOYyrESc  
  { ={{q_G\WD  
  return fn(pk(t1, t2)); 4=|oOIhgb  
} K=dG-+B~}  
} ; Cn>t"#zs!~  
|]?7r?=J9v  
xDmwiVy  
一目了然不是么? )=0@4   
最后实现bind ETfoL.d$(  
kQrby\F(<  
cOP%R_ak?  
template < typename Func, typename aPicker > i^rHZmT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5[^Rf'wy  
  { l585L3i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); CR-2>,*a9  
} Wa%p+(\<uB  
^5-SL?E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =z}M(<G  
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。 5J3K3  
>~T2MlRux  
十一. phoenix MnptC 1N  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yeV|j\TJI.  
?jnbm'~S  
for_each(v.begin(), v.end(), ?nf4K/IjZ!  
( }/7rA)_  
do_ +@\=v}: F  
[ IY|>'}UU#  
  cout << _1 <<   " , " 3[%n@i4H|  
] .?r} 3Ch  
.while_( -- _1), N$cAX^~  
cout << var( " \n " ) D]K?ntS[*  
) |1/?>=dDm  
); :A,7D(H|  
I&5cUj{GX-  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: SFRYX,0m  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor kX:8sbZ##4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,go$ 6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: VQpwHzh  
Vv>hr+e  
zBqNE`  
template < typename Cond, typename Actor > t>"|~T$9  
class do_while .kDJuJ^  
  { NHzVA*f  
Cond cd; YKa9]Q  
Actor act; 4o( Q+6m  
public : +qyx3c+  
template < typename T > vz)zl2F5sY  
  struct result_1 qvRs1yr?q  
  { tSaD=#v  
  typedef int result_type; 1( ]{tF  
} ; H(Ad"1~.#  
_(KzjOMt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {)- 3g~  
q}J Eesf  
template < typename T > /qXP\ a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E_K32) J-  
  { z HvW@A'F  
  do .H5^N\V|  
    { e`% <D[-  
  act(t); ,v(ikPzd  
  } e{*z4q1  
  while (cd(t)); Bv}nG|  
  return   0 ; <&}N[  
} 0JLQ.%_  
} ; +kOXa^K  
)'`@rq!  
FX/f0C3CK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #vT~D>zj  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 R"e533  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ;x4yidb6  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Njs'v;-K  
下面就是产生这个functor的类: *0%G`Q  
'zYx4&s  
rF . Oo0  
template < typename Actor > D}bCMN <  
class do_while_actor q_0,KOGW  
  { a8Z{-=)  
Actor act; WD#7Q&T(;  
public : ks<+gL{K|i  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4% 2MY\  
dxF)) Z  
template < typename Cond > ImI, q:[67  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; i7xBi:Si  
} ; Bet?]4\_  
EBplr ,  
O)}5`0@L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =2, iNn  
最后,是那个do_ lkgB,cflpi  
Yf x'7gj  
~ 6Hi"w  
class do_while_invoker ]Hrw$\Ky  
  { ?uqPye1fc  
public : w0fFm"A|W  
template < typename Actor > f15n ~d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const rNX]tp{j  
  { e>$E67h<~  
  return do_while_actor < Actor > (act); FeuqqZ\=&  
} <0H^2ekd  
} do_; b'G!)n  
=' #yG(h  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <z-+{-?z~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E% \Ohs7  
最后来说说怎么处理break和continue >/DlxYG?  
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。 jftf]n&Z(q  
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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