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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L/YEW7M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <kmH^ viX  
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, 2!}:h5   
/"f4aF[  
z-J?x-<  
#835 $vOe  
  class filler 3 7F&s  
  { "%mu~&Ga  
public : wWaJ%z>3y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K [.*8  
} ; o>#ue<Bc6  
"B$r{ vG  
=vpXYj  
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: ,4OH9 -Q1  
]"*sp  
(>LJv |wn  
oZ /z{`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /^2&@P7  
wT taj08D  
)zKZ<;#y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4P>4d +  
Dh4 EP/=z  
'X$J+s}6&  
si!jB%^  
二. 战前分析 Qw,{"J  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 mZ[tB/  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 0tFR. sS?  
jQV.U~25Q  
5LkpfmR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zFFip/z\  
  /* --------------------------------------------- */ KeGGF]=>  
vector < int *> vp( 10 ); ~+HZQv3Y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5C G ,l  
/* --------------------------------------------- */ ~vL`[JiK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3SeM:OYq]s  
/* --------------------------------------------- */ dw"Tv ~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); TTfU(w%&P  
  /* --------------------------------------------- */ Yu`KHvur  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Hy*_4r  
/* --------------------------------------------- */ W`d\A3v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); m?@0Pf}xa  
bMrR  
pO10L`|  
pE~>k:  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^@4$O|3Wh'  
1._1, _2是什么? H[u[3  
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。 WlF}R\N!  
2._1 = 1是在做什么? 0wA?.~ L  
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。 l_1y#B-k5  
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。 ]E:P-xTwaI  
;;Y>7Kn!u  
5LF#w_x  
三. 动工 [%1 87dz:D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0C,2gcq  
w]& o]VP  
JtB]EvpL}  
({5`C dVi  
template < typename T > 8Q*477=I  
class assignment `nvm>u~[Hq  
  { |_H{ B+.  
T value; O^_$cq  
public : fPj*qi  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9?6]Z ag  
template < typename T2 > (9A`[TRwi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } jW!x!8=  
} ; 5RUhrE   
5TB==Fj ?  
;LhNz()b  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Rr!oT?6J?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^]_5oFRIj  
UD+r{s/%  
f-'$tMs  
op|:XLR5  
  class holder ,Qw\w,  
  { SBbPO5^](  
public : RPh8n4&("  
template < typename T > p?#%G`dm  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  z^YL$  
  { DH*=IzcJf  
  return assignment < T > (t); -:P`Rln  
} E979qKl  
} ; $YPQi.  
x392uS$#  
<:YD.zAh|  
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: :8CYTEc  
D$vP&7pOr4  
  static holder _1; \U\k$ (  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7Gs0DwV  
;/- X;!a>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K;NaiRP#k  
而不用手动写一个函数对象。 /qeSR3WC  
ywl7bU-f  
->0OqVQA  
Ozo)}  
四. 问题分析 B*,Qw_3dG  
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。 ,iYKtS3  
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。 ;A3aUN;"I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Cjn)`Q8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M%#H>X\/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |TE\]  
RO9oO7S  
五. 问题1:一致性 Q&;d7A.@  
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?| noLb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 OD~TWT_  
wRLj>nc  
struct holder ` g5S  
  { mm@)uV<\  
  // zr1,A#BV  
  template < typename T > uV'w0`$y  
T &   operator ()( const T & r) const <Ky6|&!  
  { J@4,@+X  
  return (T & )r; HbUadPr  
} $S(q;Y  
} ; xSal=a;k  
:87HXz6]jS  
这样的话assignment也必须相应改动: ,2y " \_  
G1`H H&  
template < typename Left, typename Right > I$#)k^Q  
class assignment UN"U#Si)  
  { IY=CTFQ8lm  
Left l; 4[$D3,A  
Right r;  @U;U0  
public : ~?x `f +  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RE?j)$y?`  
template < typename T2 > OlJkyL8|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zV<vwIUrr  
} ; Dqu][~oQ  
C $r]]MSj  
同时,holder的operator=也需要改动: G'\x9%  
?t{ 2y1  
template < typename T > g12mSbf=9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hV6=-QL*B  
  { ^9zFAY.|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h+!   
} wzka4J{  
m@W\Pic,j.  
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。 HxXCxI3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nP+]WUnY  
zs_^m1t1s  
return l(rhs) = r; ,aLdW,<6  
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。 0k7kmDW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~=pAy>oV  
#!n"),3  
template < typename Tp > +mqz)-x  
class constant_t ^^{gn3xJ  
  { xr<.r4  
  const Tp t;  K#LG7faj  
public : RlH~<|XK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} XJ.ERLR.  
template < typename T > .bT|:Q~@{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \XUG-\$p  
  { ~_YU%y  
  return t; z12c9k%s  
} n~wNee  
} ; R Wd#)3  
J|Xu]fg0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \B<A.,i4  
下面就可以修改holder的operator=了 .eSMI!Y=  
nU6WT|  
template < typename T > V L&5TZtz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }?vc1%w  
  { NIQX?|;b{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); YyZ>w2_MTi  
} !83N. gN  
^z^ UFW  
同时也要修改assignment的operator() :<}.3Q?&  
-}W `  
template < typename T2 > WRWcB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mu!hD^fw  
现在代码看起来就很一致了。 NSPa3NE  
b[MdA|C%j  
六. 问题2:链式操作 hR]AUH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8O)!{gB  
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。 -5Km 9X8  
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。 hjgxCSp  
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。 -'sn0 _q/e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  );cu{GY  
N]k(8K  
template < typename T > ^uy2qO4Yw  
struct result_1 qU1^ K  
  { &Vtgh3I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; oo:(GfO}  
} ; d/Z258  
8w[nY.#T  
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: _Q:739&  
qhPvU( ,  
template < typename T > V@(7K0  
struct   ref ARZ5r48)  
  { ly{Q>MBM  
typedef T & reference; 0F\ e*{gc  
} ; @"`{gdB$  
template < typename T > 2`o}neF{  
struct   ref < T &> dX58nJ4u  
  { AxN.k  
typedef T & reference; ;I#S m;  
} ; x 7;Zwd  
y,*>+xk,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W:8*Z8?7  
u I \zDR  
template < typename T > ||lI_B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .o2]ndT/J  
  { [;Q8xvVZ'  
  return l(t) = r(t); 8"#Ix1#  
} b$24${*'  
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。 sp0j2<$a  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 CFW\  
b 83__i  
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 w :w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: + !I7(gL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $hkMJ),T~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~)zoIM\  
最后的布局是: +n ${6/  
                Add }^Unx W  
              /   \ e%v<nGN.-  
            Divide   5 jDp]}d|f)  
            /   \ J#0oL_xY#  
          _1     3 C^ hHt,&  
似乎一切都解决了?不。 EzDj,!!<w  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ',Mi D=_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 l#FW#`f  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: vFK&63  
7H-,:8  
template < typename Right > y=H^U.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R?Dbv'lp>  
Right & rt) const ~ E) [!y  
  { K8`M~P.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x*~a{M,h  
} G36}4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U#O 6l-xe]  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 <(]e/}  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 OAc*W<Q0  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 1$q>\  
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。 u7=jtB   
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? LvJ')HG  
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: D<rO:Er?*a  
Ty"OJ  
template < class Action > D&{ 7Av  
class picker : public Action s<I[)FQVr  
  { XIu3n9g^#  
public : 959i2z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [mSK!Y@u  
  // all the operator overloaded ^KU:5Bn  
} ; FQR{w  
>-Qg4%m  
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。 P&/PCSf  
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: ^N!l$&=  
}LH>0v_<Y  
template < typename Right > 74c1i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const D!. r$i)  
  { Ul?Ha{ W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S8O^^jJq;  
} .wrNRU7s  
T,72I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ! af35WF  
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。 !*:Zcg?7n  
u"K-mr#$[o  
template < typename T >   struct picker_maker ~RVx~hh  
  { J?XEF@?'G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t6;Ln().Hw  
} ;  `x"0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > zaX!f ~;"  
  { Jy'ge4]3  
typedef picker < T > result; H!Y`?Rc  
} ; eH2.,wY1  
%d+:0.+`n  
下面总的结构就有了: _/"m0/,  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?-,v0#  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 k;p:P ?s5Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H1uNlPT  
至此链式操作完美实现。 _wWh7'u~G  
6&=xu|M<x=  
]@op  
七. 问题3 pa&*n=&cL  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Aa;R_Jz  
l1~>{:mq  
template < typename T1, typename T2 > 4WnB{9 i`I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R/ 7G  
  { "t+VF 4r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); slEsSR'J]  
} ]6{G;f$  
cLH|;  
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: p+ymt P F  
im^G{3z  
template < typename T1, typename T2 > m :ROq  
struct result_2 vrsO]ctI  
  { +MKr.k2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; jxL5L[  
} ; Ys10r-kDS  
\oPW  
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? s> JmLtT  
这个差事就留给了holder自己。 VdR5ZP  
    wO!k|7:Z  
cpB$bC](  
template < int Order > *1V}vJvi  
class holder; fmH$ 1C<  
template <> M_V\mYC8I  
class holder < 1 > M'D;2qo  
  { c"%XE#D  
public : 2.Ym  
template < typename T > #;U_ L`q  
  struct result_1 5AR\'||u  
  { 4J2NIFZ  
  typedef T & result; >?yaG=  
} ; q('O@-HA  
template < typename T1, typename T2 > oUEpzv,J  
  struct result_2 qFmvc  
  { |jW82L+!N%  
  typedef T1 & result; -san%H'  
} ; 7t\W{y  
template < typename T > L<Q1acoZm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )`Tny]M  
  { .:c^G[CQ^9  
  return (T & )r; 7|3Z+#|T  
} _s!(9  
template < typename T1, typename T2 > in-/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8ON$M=Ze$  
  { 5aw#!K=J'  
  return (T1 & )r1; w-[WJ:2.  
} NA[yT  
} ; H$Fz{[[u  
IuTZ2~  
template <> cS,(HLO91  
class holder < 2 > H"d.yZM0  
  { zt!mx{l'  
public : .@.,D% 7<  
template < typename T > l%lkDh!$"  
  struct result_1 =-{+y(<"r  
  { GAbX.9[V  
  typedef T & result; v')Fq[H  
} ; }4Lv-9s,  
template < typename T1, typename T2 > $k*E^~qT  
  struct result_2 !l@IG C  
  { YY]JjMkU  
  typedef T2 & result; {) 4D1  
} ; :{%6< j  
template < typename T > O'U0Y8HN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MuYr?1<q  
  { #"%oz^~\  
  return (T & )r; |)i- c`x  
} Y1txI  
template < typename T1, typename T2 > gm9e-QIHK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V;ZyAp  
  { #B|`F?o  
  return (T2 & )r2; =)"60R7{  
} .Nr}V.?57  
} ; rE[*i q,#  
p+#J;.  
O9oVx4=  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 83:m 7;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }Gr5TDiV0\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A1Mr  
%I;ej{*c  
return l(i, j) = r(i, j); Q<P],}?:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~d?7\:n  
)-#%  
  return ( int & )i; *-T3'beg  
  return ( int & )j; 8263  
最后执行i = j; A!H6$-W|p  
可见,参数被正确的选择了。 KWCA9.w4q  
$}2m%$vJO  
o5mt7/5[i  
.?CDWbzq  
-#j-Zo+<  
八. 中期总结 cIK-VmO  
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: 7EOn4I2@[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q0jzng  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W@AZ<(RI:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G+ Y`65  
 :D} xT]  
1[D~Ee p  
8V`r*:\  
G<9MbMG  
oOBN  
九. 简化 k]`I 3>/L  
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。 Sb>;k(;`:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .1 .n{4z>:  
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: 0vQ@n7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fOm=#:O  
  +-*/&|^等 pY!@w0.  
2. 返回引用。 iW+ZI6@  
  =,各种复合赋值等 \A*#a9"  
3. 返回固定类型。 [IF3 ,C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;gTdiwfgZ=  
4. 原样返回。 <tMiI)0%  
  operator, 4&!`Yi_1L  
5. 返回解引用的类型。 &48wa^d  
  operator*(单目) *I(>[m!  
6. 返回地址。 TjncW/\Z  
  operator&(单目) Dsw(ti`@  
7. 下表访问返回类型。 ])'22sY  
  operator[] 2Prr:k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D@!`b6  
  operator<<和operator>> 0diQfu)Fi  
;XSV}eLu  
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。 }ARWR.7Cc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #n]js7  
'D-eFJ5  
template < typename Left > NcZ6!wWdE  
struct value_return (ST />")L  
  { M-,vX15S  
template < typename T > y+_G L=J  
  struct result_1 tcSn`+Bu_`  
  { h<4WY#Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ",(-AU!a)h  
} ; VzA~w` $d  
;<Oe\X  
template < typename T1, typename T2 > {kD|8["Ie'  
  struct result_2 R}8!~Ma`|  
  { `LVItP(GUM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &Zs h-|N  
} ; {vx{Hwyv  
} ; aDm$^yP  
v2gK(&?  
$fPf/yQmC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vY7C!O/y_k  
k=Pu4:RF  
下面我们来剥离functor中的operator() $^INl0Pg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i d\0yRBt  
5O#CdN-S  
return l(t) op r(t) 2.p7fu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =Jg5J5  
return op l(t) h2`W~g_  
return op l(t1, t2) yP :>vFd7  
return l(t) op ~!E% GCyFy  
return l(t1, t2) op 6c^2Nl8e  
return l(t)[r(t)] QY8I_VF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k]u0US9/  
Q[;!z1ur  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 57Y(_h:  
单目: return f(l(t), r(t)); f$Q#xlQM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y-cRqIM  
双目: return f(l(t)); W( E!:  
return f(l(t1, t2)); f]^(|*6  
下面就是f的实现,以operator/为例 S7P](F=n#  
]7^OTrZ N  
struct meta_divide %0YwaxXPn7  
  { p ~J`}>yo  
template < typename T1, typename T2 > w")VcAq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) RnPJ,Z5s&&  
  { -_[n2\|we)  
  return t1 / t2; dB ?+-aE  
} >M<rr!|  
} ; CN#`m]l.  
sg;G k/]  
这个工作可以让宏来做: 0t*JP  
bLUn>ch  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ pFX Do4eH  
template < typename T1, typename T2 > \ 9w[7X"#n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A7>0Pn%D3  
以后可以直接用 3Ew-Ia%A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *>n<7T0  
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 ~P 1(%FZ  
(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。。。) K||9m+  
^&am]W;T  
R9f*&lj  
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 - U!:.  
}\|$8~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +yiGZV/X  
class unary_op : public Rettype rBye%rQRq  
  { 1/c7((]7(,  
    Left l; mg[=~&J^  
public : PEW^Vl-6q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W&q]bi@C  
` :eXXE  
template < typename T > %k_R;/fjW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m]R< :_  
      { ,Bk mf|  
      return FuncType::execute(l(t)); kIWQ _2  
    } 8G`fSac`  
}BlVLf%C  
    template < typename T1, typename T2 > u7ZSs-LuHw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wo5"f}vd#  
      { v~[=|_{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U2\g Kg[-Q  
    } " |[w.`  
} ; F<Js"z+  
cW4:eh  
0(VAmb%{  
同样还可以申明一个binary_op {"S"V  
>0~|iRySi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r&@#,g  
class binary_op : public Rettype 75v 5/5zRn  
  { 1Y6<i8  
    Left l; }`E5I&r4  
Right r; Rx<m+=  
public : {Lwgj7|~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vz #VW  
`of 5h* k  
template < typename T > j2\bCGY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <k-&Lh:o3  
      { V0q./NuO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); RMUR@o5N  
    } i 2hP4<;h  
J3KY?,g3O_  
    template < typename T1, typename T2 > mRZC98$ @r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ;)s$Et%  
      { wkOo8@J\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6+u}'mSj8  
    } lM`M70~  
} ; _tTtq/z<  
Gl}[1<~o  
Ox7v*[x'  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 "aIiW VQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 td%]l1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) JV(qTb W  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 De%WT:v  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `[3Iz$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。。。 _U(b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3TVp oB`  
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) 3/>T/To&2  
下面是修改过的unary_op !G =!^RA  
vM!lL6T:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &b8Dy=#  
class unary_op 2a8ZU{wjn  
  { vh5`R/<3  
Left l; f2ygN6(>  
  6SI`c+'@5  
public : {XH!`\  
@8E mY,{;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8 z0j}xY%  
smvIU0:K  
template < typename T > Z 6KM%R  
  struct result_1 !`"@!  
  { OF J49X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Kq#\P  
} ; Fka&\9i  
QH@?.Kb_qU  
template < typename T1, typename T2 > G8dC5+h  
  struct result_2 ,e$]jC<sv2  
  { FDBj<uXfM|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J}U);A  
} ; ;#$ 67G$  
H&\[iZ| -N  
template < typename T1, typename T2 > d.Wq@(ZoA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aNLRUdc.  
  { d/5i4g[q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /.B7y(  
} 0t[|3A~Q  
2z+Vt_%  
template < typename T > kDI(Y=Fg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X3&-kU  
  { {U@&hE -  
  return OpClass::execute(lt(t)); cdiDfiE  
} l)tK/1 W  
hr3RC+ y  
} ; Afa| 6zZ>  
Gu[G_^>  
lz=$Dz  
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 L A &W@  
好啦,现在才真正完美了。 1bjhEO W  
现在在picker里面就可以这么添加了: "P.H  
Z Ear~  
template < typename Right > {=mf/3.r  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K"4m)B~@Y  
  { ~,[-pZ <  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :U;n?Zu S  
} Y~z3fd  
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。 Ua0fs|t1v  
'-C%?*ku  
vF yl,S5A  
c1 aCN  
"Kky|(EQ$$  
十. bind N fe  
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。 v"wxHro  
先来分析一下一段例子 mp]}-bR)  
\AFoxi2h  
kS_oj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Su.imM!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N3/G6wn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vEQw`OC  
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。 qJV2x.!  
我们来写个简单的。 'YQ^K`lV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;Z>u]uK4+  
对于函数对象类的版本: Itq248+Ci  
@ 3n;>oi  
template < typename Func > -M=#U\D  
struct functor_trait 7|$cM7_r  
  { #._%~}U  
typedef typename Func::result_type result_type; .U}"ONd9e  
} ; +9mE1$C  
对于无参数函数的版本: jw63sn  
@c 3GJ'"X  
template < typename Ret > Rdb[{Ruxb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @o4+MQFn  
  { n-ZOe]3  
typedef Ret result_type; bu[PQsT  
} ; 0zJT _H+  
对于单参数函数的版本: 0X \OQ;  
+c4-7/kE  
template < typename Ret, typename V1 > q8&2M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > EFpV  
  { $ZnLYuGb  
typedef Ret result_type; Pn?Ujjv  
} ; *B<Ig^c  
对于双参数函数的版本: 7oUecyoj  
kp F")0qr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %LI[+#QE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z}Y23W&sX  
  { 3B*b d  
typedef Ret result_type; 4)- ?1?)  
} ; Vyy;mEBg  
等等。。。 KmF" Ccc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,q9nHZG^  
)9F o  
template < typename Func > u7PtGN0r%  
struct func_return 4I"%GN[tA  
  { :mP%qG9U  
template < typename T > }~B@Z\`O  
  struct result_1 h?t#ABsVK  
  { ~nQ=iB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K<k!sh   
} ; dyH<D5  
~H<oqk:O-  
template < typename T1, typename T2 > qW~Z#Si  
  struct result_2 >WYiOXYv  
  { 6t zUp/O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8bf_W3  
} ; qDSZ:36  
} ; ENx1)]  
C8^h`B9z&I  
FYwMmb ~3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  Tt;h?  
l]g /rs  
template < typename Func, typename aPicker > \\ZR~f!<  
class binder_1 Rgstk/1  
  { TRLz>mQ  
Func fn; -4 *94<  
aPicker pk; fEv`iXZG  
public : 31VDlcn E  
tW^oa  
template < typename T > gu1:%raXd  
  struct result_1 WFr;z*  
  { F!k3/z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qS8p)pw  
} ; 1w` ]2  
\@\r`=WgB  
template < typename T1, typename T2 > ajM3Uwnr  
  struct result_2 a:q>7V|%$  
  { :| s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #'5C*RO  
} ; 9+irf^D`O  
OBnf5*eJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !xE /  
_cRCG1CJ  
template < typename T > wOMrUWB0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x]6-r`O7r  
  { kv!QO^;^Y  
  return fn(pk(t)); ul@swp  
} f6of8BOg  
template < typename T1, typename T2 > b(E}W2-t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^uWPbW&/q  
  { %#_"I e  
  return fn(pk(t1, t2)); Pv#Oea?  
} "=0(a)01p:  
} ; ?IN'Dc9&%-  
24g\x Nnt  
$a@T:zfe  
一目了然不是么? &b__ /o  
最后实现bind nE&`~  
4Eri]O Ri  
&g;&=<#I  
template < typename Func, typename aPicker > pftnF OLO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7 I$~E  
  { '9ki~jtf=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *+ i1m `6Q  
} Y:?cWO  
}O + a  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2iWS k6%R  
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。 74wDf  
cj64.C  
十一. phoenix = :/4)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `iQ])C^d  
B,5kG{2!  
for_each(v.begin(), v.end(), sBq-"YcjR  
( v 1.8]||^  
do_ /g`!Zn8a  
[ &FpoMW  
  cout << _1 <<   " , " /Kd9UQU  
] i8h^~d2"  
.while_( -- _1), [yhK4A  
cout << var( " \n " ) mEZHrr J  
) Ueb&<tS  
); c 98^~vR]]  
{V^|9j:\K  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: G`e!WvC  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor R<<U(.E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e0$.|+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5r` x\  
6uTFgSqZ  
mB5Sm|{  
template < typename Cond, typename Actor > ufi:aE=}  
class do_while L%`MoTpK q  
  { }> ]`#s  
Cond cd; 0'g e}2^  
Actor act; KSYHG  
public : %Q080Ltet  
template < typename T >  ?8/T#ox  
  struct result_1 hh[@q*C  
  { @kPe/j/[1  
  typedef int result_type; fq[1|Q  
} ; 1xD?cA\vu  
K%g_e*"$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} | 9 <+!t\  
1KadT7<0}  
template < typename T > @$|8zPs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "(YfvO+  
  { #z5$_z?_  
  do :\]qB&  
    { u_=^Bd   
  act(t); _u9bZ'  
  } rU |%  
  while (cd(t)); 3^,p$D<T:,  
  return   0 ; 0aqq*e'c  
} Y D,<]q%  
} ; 0JXXJ:dB  
[$D%]]/,  
|%g)H,6c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ANRZQpnXQ  
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。 6W/uoH=;  
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。 ;w<r/dK   
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。 FmhT^  
下面就是产生这个functor的类: 4g)$(5jI}  
!DkIM}.  
}a"koL  
template < typename Actor > -7IRlP&  
class do_while_actor HLX  #RQ  
  { j%)@f0Ng  
Actor act; iLO,XW?d v  
public : jfU$qo!gi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jpkKdQX)  
jSQM3+`b  
template < typename Cond > GQ0(lS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T`2a)  
} ; v@,`(\Ca'  
8K9RA<  
Ww0dU_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =>- W!Of  
最后,是那个do_ 8I7JsCj  
s[;1?+EI  
"9IR|  
class do_while_invoker X2mZ~RB(p  
  { pD]2.O  
public : q\/xx`L  
template < typename Actor > AHzm9U @  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mYFc53B  
  { $wcTUl  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;o?o92d  
} .\+c{  
} do_; p{x6BVw?>  
Gce[RB:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -XfGF<}r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F8xu&Vk0:  
最后来说说怎么处理break和continue 0E7h+]bh|  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 `-g$ 0lm7  
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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