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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Fop'm))C8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2t"&>1  
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, ,qO2D_  
^ Nm!b  
r4Jc9Tv d  
Y**|e4  
  class filler +`~6Weay  
  { y8=H+Y  
public : *Nh[T-y(s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -85W/%  
} ; xsdi\ j;n>  
0:4w@"Q  
qFYM2  
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: ju?D=n@i  
G^/8lIj  
rnTjw "%  
$y+Bril5W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o@tc   
<;nhb  
[&a=vE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YhNO{4D  
/%w3(e  
$[DSe~  
l^%W/b>?b  
二. 战前分析 K';x2ffj  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :f5"w+  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 [}t^+^/  
mR6hnKa_53  
/p_#8}Uh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E*X-f"  
  /* --------------------------------------------- */ U/3 <p8  
vector < int *> vp( 10 ); El#"vIg(\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); JP*VR=0k?  
/* --------------------------------------------- */ -yP_S~ \n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %T'<vw0  
/* --------------------------------------------- */ 6E@qZvQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &a bR}J[  
  /* --------------------------------------------- */ }IGoPCV|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j$Z:S~*  
/* --------------------------------------------- */ `5C uH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Tg ~SGAc  
|#?:KvU97E  
#J09Eka;J  
-{rUE +  
看了之后,我们可以思考一些问题: D>efr8Qd@  
1._1, _2是什么? s'JbG&T[J  
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。 yRv4,{B}X>  
2._1 = 1是在做什么? G2BB]] m3  
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。 Kk9W=vd  
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。 p?XVO#  
(N :vDq'  
c}r"O8M  
三. 动工 W 2.Ap  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: o-_H+p6a  
A$Ok^  
T.?}iz=ZEq  
]XhX aoqL  
template < typename T > wY6m^g$h3  
class assignment 38l 8n.  
  { YecV+ K'p:  
T value; ;dVYR=l  
public : FEwPLViso  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;"Q.c#pA$g  
template < typename T2 > @m+2e C77  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %29lDd(<  
} ; B EB[K2[9  
!)$e+o^W  
@\s*f7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G24 Ov&H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7/b\NLeJ'  
)LDBvpJyQ  
5Sv;a(}  
JsD|igqF-  
  class holder vA&MJD{  
  { B Ms?+  
public : w9]HJ3qi  
template < typename T > 2U.'5uA"L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;G|#i? JJ  
  { ' >R?8Y  
  return assignment < T > (t); x,:DL)$1  
} 5~GH*!h%;  
} ; ,zVS}!jRhy  
"cDMFu  
5e}adHjM  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: q)PLc{NO  
^LAnR>mz^r  
  static holder _1; &Xh_`*]ox  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :^H2D=z@  
[2\jQv\Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?8]g&V  
而不用手动写一个函数对象。 B3g # )  
<e'/z3TbRW  
L-eO_tTh0  
<@H`5[R  
四. 问题分析 _ 2 oZhJ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 s&7TARd  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 DrA\-G_7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (j?ckah%V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v@ifB I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 JpE7"Z"~MS  
hAU@}"=G  
五. 问题1:一致性 34<k)0sO  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| GW,RE\Q:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]@{l<ExP  
PT39VI =  
struct holder TY;%nT  
  { Q4ZKgcC  
  // Kw=][}d`D  
  template < typename T > ,s`4k?y  
T &   operator ()( const T & r) const ]8f$&gw&A  
  { 4t,f$zk  
  return (T & )r; \c4D|7\=  
} S\L^ZH?[2  
} ; ~yiw{:\  
+$$5Cv5#<&  
这样的话assignment也必须相应改动: =A{s,UP  
^C'{# p"  
template < typename Left, typename Right > bXi(]5  
class assignment of8 >xvE|  
  { %>- ?oor  
Left l; [\-)c[/  
Right r; Y1G/1Z# 2  
public : :!yPR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uj:1_&g  
template < typename T2 > ~,7Tj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } GBY{O2!3u  
} ; *i>hFNLdOM  
UM2yv6:/  
同时,holder的operator=也需要改动: ~S\8 '  
4JRQ=T|P7I  
template < typename T > pi5DDK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const C#n.hgo>I  
  { uCoy~kt292  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B`)TRt+'.  
} I]a [Ngj  
*k@D4F ruP  
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。 MM6PaD{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 k)9+;bKQQ  
c#-*]6x  
return l(rhs) = r; DE+k'8\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。 Clb7=@f  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N}nE?|N=5  
hP}-yW6]  
template < typename Tp > ~r_2V$sC2  
class constant_t E24j(>   
  { {YG qa$+\  
  const Tp t; NOmFQ)/ &  
public : L+~XW'P?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6^lix9q7  
template < typename T > Gk xtGe  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (8~D ^N6Z  
  { 0BH-kr  
  return t; ~n$\[rQ  
} h>F"GR?U_(  
} ; p3>Md?e  
;iW>i8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 J9MAnYd)i  
下面就可以修改holder的operator=了 U>sEFzBup  
`O5427Im  
template < typename T > |w+ O.%=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ww"]3  
  { |*^}e54  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [=",R&uD$  
} > `mV^QD  
b +Z/nfS  
同时也要修改assignment的operator() &*74 5,e  
5WvsS( 9H  
template < typename T2 > ^$X|Lq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jYvl-2A'  
现在代码看起来就很一致了。 xz, o Mlw  
0Y:)$h2?  
六. 问题2:链式操作 {T-^xwc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GS7'pTsYH  
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。 0 vYG#S  
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。 m41%?uC/  
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。 zXU g(xu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bDm7$ (  
nM ?Nf}  
template < typename T > G4rzx%W?  
struct result_1 )U7fPKQ  
  { ]s!id[j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9 4^b"hU  
} ; 7&D)+{g  
CO9PQ`9+  
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: c2Exga_  
) iZU\2L  
template < typename T > c&N;r|N  
struct   ref L|L|liWd  
  { g5RH:]DV  
typedef T & reference; KMK8jJ  
} ; |f/Uzd ~  
template < typename T > VN (*m(b  
struct   ref < T &> I9Uj3cL\  
  { G&@d J &B  
typedef T & reference; QBGjH^kL  
} ; I~^Xw7  
!XM<`H/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: uE<8L(*B  
^B%c3U$o  
template < typename T > g"k4Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2r ;h">  
  { a 9{:ot8,  
  return l(t) = r(t); _aBy>=2c$  
} u! &T}i:  
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。 U{/fY/kq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l~w^I|M^C  
seRf q&  
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 /.=aA~|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CBF<53TshR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lSlZ^.&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QnP?j&  
最后的布局是: G+Bk!o  
                Add '2hy%  
              /   \ 2g~ @99`  
            Divide   5 <QO1Yg7}  
            /   \ 0kNKt(_  
          _1     3 D4C:%D  
似乎一切都解决了?不。 7qZC+x6_L  
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。 -FI)o`AE  
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。 lC`w}0 p  
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: 4<Nd5T  
:WX OD  
template < typename Right > u|T]Ne  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /zb/ am1#  
Right & rt) const (z.n9lkfi  
  { ZNM9@;7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |TP,   
} ^,mN-.W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lM}-'8tt?  
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。 iF":c}$.  
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。 1G.?Y3DC<  
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。 Z^z{, 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。 2~l7WW+lx,  
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? F_9 4k  
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: k52IvB@2  
MmfBFt*  
template < class Action > +3o0GJ   
class picker : public Action <\fA}b  
  { ?|/K(}  
public : *9uNM@7&0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^_g%c&H  
  // all the operator overloaded !LM`2|3$  
} ; M. % p'^5  
$5.52  
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。 E?czolNl  
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: Dr:M~r'6  
ACi,$Uq6R  
template < typename Right > hczDu8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P+ CdqOL  
  { }Hq3]LVE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ez"*',(  
} Y]KHCY  
`e~i<Pi  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [@5cYeW3.  
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。 `2LmLFkb  
=}kISh  
template < typename T >   struct picker_maker mXyN{`q=  
  { U;4i&=.!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "uT2 DY[  
} ; Y0krFhL'x0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9jY+0h*uP  
  { {:*G/*1[.  
typedef picker < T > result; ?bt;i>O\  
} ; tpEy-"D&  
wpt$bqs|1  
下面总的结构就有了: @&`^#pok  
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。 O ylUuYy~j  
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。 yj#FO'UY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ZS4dW_*[  
至此链式操作完美实现。 )B"{B1(  
2uN3:_w  
DbLo{mFEIj  
七. 问题3 bGL}nPo  
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。 J`)/\9'&&  
+6$+] u]  
template < typename T1, typename T2 > =}Zl E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cW_wIy\]&  
  { i%.k{MY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); bf+C=A)s0  
} aJf3rHX  
u"(NN9s  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Y'~O_coG  
!j`<iPI7B  
template < typename T1, typename T2 > m BFNg3_  
struct result_2 kP+,x H)1  
  { /;+\6(+X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fdX|t "oz  
} ; ][tR=Y#&y5  
m//aAxmB  
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? T9& {s-3*  
这个差事就留给了holder自己。 WZn;u3,R  
    ;Ivv4u  
%(p9AE  
template < int Order > l+>Y  
class holder; ;`LG WT-<F  
template <> ,$ /Ld76U  
class holder < 1 > 5I1YB+$}e  
  { nRB3VsL  
public :  R*2N\2  
template < typename T > 3IQI={:k|D  
  struct result_1 +DX P &Q  
  { fX 1%I  
  typedef T & result; KYw7Jx`l  
} ; <=GZm}/]N  
template < typename T1, typename T2 > E;s_=j1f  
  struct result_2 ^pd7nr~Y  
  { %q3`k#?<  
  typedef T1 & result; .O'~s/h  
} ; aT Izf qCM  
template < typename T > No6-i{HZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XP o#qT8n  
  { poW%Fzj  
  return (T & )r; d]E={}qo&  
} xok T  
template < typename T1, typename T2 > f4\$<g/~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0C%IdV%CU  
  { lSaX!${R'T  
  return (T1 & )r1; XXn3K BIf  
} xtD(tiqh.;  
} ; T=u"y;&L  
]  &"`  
template <> }(!Uq  
class holder < 2 > ; 8DtnnE  
  { BRM `/s  
public : {g1"{  
template < typename T > VFZ?<m  
  struct result_1 ,M?8s2?  
  { D C/X|f  
  typedef T & result; n/(}|xYU  
} ; N8At N\e  
template < typename T1, typename T2 > IMbF]6%p(  
  struct result_2 5o 5DG  
  { =cS5f#0  
  typedef T2 & result; JD0s0>q_  
} ; ],0I`!\  
template < typename T > dR.?Kv(,E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LKcp.i  
  { =,;$d&#*h  
  return (T & )r; frPQi{u$  
} Z3c\}HLY  
template < typename T1, typename T2 > _[z)%`kay  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -ak. wwx\  
  { FWW@t1)  
  return (T2 & )r2; /iM1   
} G \MeJSt*  
} ; K;"oK  
 0LL65[  
HP_h!pvx  
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> >。 )e'F[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #z&R9$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6M7GPHah  
<";1[A%7<  
return l(i, j) = r(i, j); 4(P<'FK $  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Cq/u$G  
% vy,A*  
  return ( int & )i; 2HBey  
  return ( int & )j; aW dI  
最后执行i = j; @d~]3T  
可见,参数被正确的选择了。 :Ob^b3<t  
a@jM%VZ  
OET/4( C  
8g)$%Fy+N  
zF^H*H  
八. 中期总结 .hxFFk%5  
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: v&;JVai  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5lD`qY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YHom9& A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }]dzY(   
1 +-Go}I  
Kgi`@`  
zE1=P/N  
QnBWZUI  
&F :.V$  
九. 简化 ; % KS?;%[  
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。 B.od{@I(Xp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FIfLDT+Wh  
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: ~E8/m_> rU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SC%HHu\l  
  +-*/&|^等 hM!g6\ w  
2. 返回引用。 zj2y=A| Y  
  =,各种复合赋值等 !m~r0M7  
3. 返回固定类型。 %pOxt<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9#1?Pt^{<  
4. 原样返回。 s 7w A3|9  
  operator,  G$'UK  
5. 返回解引用的类型。 9]ZfSn)  
  operator*(单目) (-0d@eqw  
6. 返回地址。 :}fA98S  
  operator&(单目) YU6|/ <8  
7. 下表访问返回类型。 @8m%*pBg  
  operator[] =to.Oa RR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 p|nPu*R-\  
  operator<<和operator>> "{E%Y*  
~"\v(\Pe  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Q'3tDc<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z]{=Jy !F  
l x5.50mI  
template < typename Left > { g[kn^|  
struct value_return ndDF(qHr  
  { "AXgT[ O  
template < typename T > DAf@-~c  
  struct result_1 ^Tj{}<yT  
  { 4zhh **]B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2f%+1uU  
} ; O>vCi&  
Hp ;$fQ  
template < typename T1, typename T2 > ucz~y! 4L{  
  struct result_2 #+_=(J  
  { `_1fa7,z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x%H,ta%  
} ; |BhL.  
} ; /CyFe<t  
f$5pp=s:n  
o/a2n<4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R#y"SxD()  
/DHV-L  
下面我们来剥离functor中的operator() x;:jF_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: & +k*+  
A2L"&dl  
return l(t) op r(t) ?-2s}IJO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <VstnJo`Z  
return op l(t) ~&<vAgy,  
return op l(t1, t2) Crj7n/mp]s  
return l(t) op ]gnEo.R  
return l(t1, t2) op 7Q Ns q  
return l(t)[r(t)] +3XaAk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^yl}/OD  
=a+  } 6  
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: 2/A*\  
单目: return f(l(t), r(t)); 9* 3;v;F  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -~JYfj@  
双目: return f(l(t)); c V MRSp  
return f(l(t1, t2)); M,kO7g  
下面就是f的实现,以operator/为例 b?,%M^9\`  
"WtYqXyd  
struct meta_divide ^jRX6  
  { ` s+kYWg'Z  
template < typename T1, typename T2 > \5j}6Wj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0:I<TJ~P  
  { Q1yXdw  
  return t1 / t2; | X#!5u  
} stW G`>X  
} ; s~>1TxJe  
aqK+ u.H  
这个工作可以让宏来做: g2==`f!i  
KTot40osj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ YuIF}mUr"  
template < typename T1, typename T2 > \ >)diXe}j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %;u"2L0@  
以后可以直接用 >/ A'G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +`1~zcu  
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 OR $i,N|  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Gl|n}wo$  
rx9y^E5T`;  
?tqJkL#  
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 uF}B:53A  
za 7+xF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @'M"c q  
class unary_op : public Rettype +kE~OdZG  
  { (G{S*+  
    Left l; /uR/,R++  
public : k#\j\t-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [S~Bt78d%r  
1/;E8{  
template < typename T > ;34p [RT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yVXVHCB  
      { y4IQa.F  
      return FuncType::execute(l(t)); j6k"%QHf  
    } uH'?Ikx"  
8L_OH  
    template < typename T1, typename T2 > S|@/"?DC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N`?/kubD  
      { 0T(+z)Ki  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0&Ftx%6%  
    } 3< 6h~ek )  
} ; 6:; >id${  
LCj3{>{/=  
/5L\:eX%  
同样还可以申明一个binary_op ?mK&Slh.  
3pW4Ul@e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H-u SdT  
class binary_op : public Rettype d2gYB qag  
  { rMjb,2*rC7  
    Left l; kF,ME5%  
Right r; r7?nHF  
public : o37oRv]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Pn.DeoHme  
u=]*,,5<  
template < typename T > yk5K8D[tV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const < Mu`,Kv*  
      { ;Sg.E 8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); m0h,!  
    } iOb7g@=  
<,/7:n  
    template < typename T1, typename T2 > =23@"ji@D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const olxxs(  
      { Q/4ICgo4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &)||~  
    } cbm;45 L|  
} ; %t!S 7UD  
.o C! ~'  
YtWw)IK  
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 !plu;w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 OQ wO7Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O_.!qk1R  
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。 qAbmQ{|w  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fXl2i]L(^B  
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。。。 C%]qK(9vvd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #s\kF *  
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) SRk!HuXh  
下面是修改过的unary_op 4~FRE)8  
$2i@@#g8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L'aB/5_%  
class unary_op hp9LV2_5  
  { 7(tsmP  
Left l; .{`C>/"}  
  5%fWX'mS  
public : _JNYvng m  
TKsP#Dt/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1>L'F8"  
#Y'b?&b  
template < typename T > hqjjd-S0  
  struct result_1 )b2O!p  
  { tAJ}36 aG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q<z8P;oP^  
} ; ~re}6-?  
GQA\JYw|oY  
template < typename T1, typename T2 > rrj.]^E_~  
  struct result_2 m0v .[61  
  { M | "'`zc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q6nRk~  
} ; 1%N*GJlwJ  
'OP0#`6`  
template < typename T1, typename T2 > 4Nt4(3Kf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const es#6/  
  { 7'i{JPm  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z,SI  
} ZxT E(BQv  
.n YlYY'   
template < typename T > Y&Fg2_\">  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BU??}{  
  { R0tT4V+  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~ |A0*  
} Xz)F-C27h  
Kn@#5MC rU  
} ; L)F4)VL  
Q25VG5 G  
u)o-H!a  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug QQV8Vlv"  
好啦,现在才真正完美了。 =MJB:  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~XuV:K3  
YCxwIzIR  
template < typename Right > V|sV U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Q{950$ )L  
  { gSw <C+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L;j++^p  
} L2EQ 9i'[  
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。 C5TV}Bq\  
'&Y_,-i  
Fc\]*  
FE,mUpHIR  
?jlz:Z4  
十. bind OM\1TD/-  
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。 +BL46 Bq  
先来分析一下一段例子 X"_ ^^d-  
"zd_eC5  
{en'8kS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} HSRO gBNI:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HNBmq>XDc  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &b5(Su  
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。 Rb:<?&7ZzN  
我们来写个简单的。 76<mP*5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y||RK` H  
对于函数对象类的版本: _Q I!UQdW  
*. |%uf.  
template < typename Func > t$Rc 0  
struct functor_trait xt,Qn460;  
  { -mRgB"8  
typedef typename Func::result_type result_type; [*zg? ur  
} ; $;q }j vo  
对于无参数函数的版本: \ DZ.#=d  
MSvZ3[5Io  
template < typename Ret > s*yl& El/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +#BOWz  
  { =%IyR  
typedef Ret result_type; 6Nn+7z<*&z  
} ; 8t*sp-cy|  
对于单参数函数的版本: At=d//5FFP  
H#;*kc a4  
template < typename Ret, typename V1 > ~:T@SrVI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2m yxwA5  
  { eeCG#NFY5  
typedef Ret result_type; miQ*enZi  
} ; =NC??e{  
对于双参数函数的版本: *4`5&) `  
AK&>3D  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |w{Qwf!2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > MAFdJ +n#  
  { [F+W]Jk,  
typedef Ret result_type; Zc1x"j  
} ; si6CWsb_f  
等等。。。 yFDeY PZP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z)E)-2U$@  
,jis@]:  
template < typename Func > wT" :  
struct func_return a!:N C  
  { V)/J2-w  
template < typename T > ,/b!Xm:  
  struct result_1 d8jH?P-"  
  { b}0h ()v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ( uD^_N]3  
} ; r@zT!.sc!  
Muk J^h*V  
template < typename T1, typename T2 > ? F #&F  
  struct result_2 EyPJ Jc8  
  { qD>^aEd@4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mXyP;k  
} ; ;i6~iLY  
} ; \M\7k5$  
3jxC}xz)  
g3NUw/]#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Dbn344s  
j%nN*ms  
template < typename Func, typename aPicker > BM /FOY;  
class binder_1 8Zsaq1S  
  { <5z!0m-G  
Func fn; xE?KJ  
aPicker pk; zs#-E_^%M  
public : e3;D1@  
\Yr*x7!  
template < typename T >  J3 Q_  
  struct result_1 kMch   
  { )f:i4.M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2\1+M)  
} ; '|ntwK*f  
nahq O|~  
template < typename T1, typename T2 > AtCT  
  struct result_2 `3T=z{HR9g  
  { *GE6zGdN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p)/e;q^  
} ; /)_4QSz7  
08nh y[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,R`CAf%*  
"73y}'  
template < typename T > a pa&'%7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0@ "'SKq  
  { 'xqyG XI  
  return fn(pk(t)); S#C-j D  
} E72N=7v"  
template < typename T1, typename T2 > tz;o6,eb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F7JO/U^oU  
  { 6L8nw+mEK  
  return fn(pk(t1, t2)); %MHL@Nn>e  
} BNdq=|,+"  
} ; jJiuq#;T3  
X.4WVI  
U%:%. Bys  
一目了然不是么? [l5jPL}6  
最后实现bind ~q566k!Ll!  
9/0H,qZc  
*>=tmW;%  
template < typename Func, typename aPicker > }}TPu8Rl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /8qR7Z^HZ  
  { Wu$ryX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z. gb'  
} EWDsBNZaI  
PM[W7g T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j? BL8E'   
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。 Q*#Lr4cm{  
ON\bD?(VY  
十一. phoenix $EFS_*<X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: i;%G Z8  
! I?C8)  
for_each(v.begin(), v.end(), 2: gh q  
( -"nkC  
do_ IwnDG;+Ap  
[ S,:!H@~B  
  cout << _1 <<   " , " 1w7tRw  
] }kmAUaa,Z  
.while_( -- _1), cF15Mm2  
cout << var( " \n " ) I*a@_EO  
) #(614-r/  
); ?fy37m(M}  
/K li C\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: d {U%q d  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +&G(AW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 a.%ps:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fU$Jh/#":  
P I"KY@>H  
ZUHW*U.  
template < typename Cond, typename Actor > ~Re4zU  
class do_while Fc`IRPW<  
  { 'Jf LTG.  
Cond cd; 85&7WAco"B  
Actor act; ;?HP/dZLz  
public : _?"y1 L.  
template < typename T > y60aJ)rAX  
  struct result_1 .c]>*/(+  
  { SV t~pE+Y  
  typedef int result_type; 3#,6(k4>  
} ; dM^EYW  
Cty{   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *Ze0V9$'  
)KFxtM-  
template < typename T > t jThQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V6dq8Z"h  
  { s*g qKQ;  
  do HQ"T>xb  
    { 'm*W<  
  act(t); QTa\&v[f  
  } B;[ .u>f  
  while (cd(t)); ldTXW(^j  
  return   0 ; _0Ea 3K  
} O)&W0` VY  
} ; AAa7)^R  
vcQl0+&  
y_L8i[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yrEh5v:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 }@6Ze$ >  
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。 QD%xmP  
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。 26aDPTP$<  
下面就是产生这个functor的类: YNV, dKB  
&'^.>TJ\  
)@DDs(q=i  
template < typename Actor > *ilh/Hd>  
class do_while_actor )I*(yUj  
  { eV}"L:bgJ  
Actor act; B \R X  
public : ShC$ue?Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ' :_9o5I  
ktfm  
template < typename Cond > -'qVnu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; tUH?N/qn  
} ; \9`E17i  
H'#06zP>5  
15J"iN2"W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Y910\h@V  
最后,是那个do_ yH" i5L9  
Szt2 "AR  
$$ *tK8#  
class do_while_invoker u_NLgM7*  
  { &=)O:Jfa  
public : q n-f&R  
template < typename Actor > e bp t/q[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const oQ -m  
  { =cV|o]  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z4Q]By:/L  
} O'(Us!aq  
} do_; ( gg )?  
AJB NM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? sm'_0EUg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 j=T8 b  
最后来说说怎么处理break和continue bDl#806PL  
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。 !0lk}Uzkh  
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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