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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i55']7+0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S SzOz-&GA  
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, 6};Sn/ 8  
HdGy$m`  
/f#sg7)  
}b-?Dm_H  
  class filler :{sX8U%  
  { Mfgd;FsX#  
public : 7S Qu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /A>/]2(  
} ; Lpn`HAw&  
h_cZ&P|  
-Ju!2by  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: xGA%/dy,;  
-0W;b"]+A  
+n0y/0Au  
0]Li "Wb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]t,ppFC#  
NZl0sX.:  
ur'A;B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V7&L+]!  
G~_dSa@g G  
J sH9IK:  
JeO(sj$e  
二. 战前分析 )qKfTt N`  
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。 n>@(gDq  
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 L 0|u^J  
0uZHH  
~h1'_0t   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L.8-nTg"y  
  /* --------------------------------------------- */ s)-=l _4T  
vector < int *> vp( 10 ); m\Dbb.vBvW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E)`+1j  
/* --------------------------------------------- */ 8U-}%D<a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1|zo -'y  
/* --------------------------------------------- */ ;}r#08I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )37|rB E  
  /* --------------------------------------------- */ C9~CP8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LTi0,03l<  
/* --------------------------------------------- */ LOp<c<+aW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _/KN98+  
YS;Q l\4   
nY6^DE2f  
gHTo|2 Q{  
看了之后,我们可以思考一些问题: v67o>`<$  
1._1, _2是什么?  _G`kj{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。 (_d^i Zyf  
2._1 = 1是在做什么? )O_Y(^+ $  
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。 :#+VH_%N  
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。 fSSDOH!U,  
W# ev  
VPf=LSxJe  
三. 动工 .i&]VGv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "6.kZ$`%  
@o_-UsUX  
R7vO,kZ6Q  
'(ql7  
template < typename T > q),yY]5  
class assignment EKgTRRW  
  { HogT#BMs  
T value; C EAwQH  
public : M[SWMVN{  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0kmZO"K#e  
template < typename T2 > 'sJYt^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >d_O0a*W-  
} ; aQcJjF5x  
G !wFG-Y}  
X+iUT  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kvKbl;<&#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment z`'{l {  
XO219   
YX- G>.Pc  
2b2/jzO}J  
  class holder hbn2(e;FZ  
  { 3PPN_Z  
public :  w;)@2}  
template < typename T > !A g W @  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const KYMz  
  { #p Ld';  
  return assignment < T > (t); HPT$)NeNc  
} GXf"a3  
} ; Eufw1vDa  
KxqJlben  
8eQ 4[wJY  
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: <w<&,xM  
p"3_u;cN  
  static holder _1; ~^ Q`dJL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bfhap(F~(e  
~:v" TuuK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WF`y j%0  
而不用手动写一个函数对象。 bZz ,'  
.r$d 8J  
&E0P`F,GQA  
$SA8$!:  
四. 问题分析 {p-&8-  
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。 HvLvSy1U  
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。 Xb.WI\Eh  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 w 7s+6,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7:<co  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tWT@%(2~0  
} U\n:@:2B  
五. 问题1:一致性 a;8q7nC  
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?| ~{/"fTif  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 r< sx On  
[HLXWu3  
struct holder `2( )Vf  
  { 6O>NDTd%  
  // -lAX-W 0  
  template < typename T > ET.c8K1f  
T &   operator ()( const T & r) const ?%(:  
  { XcD$xFDZ  
  return (T & )r; #|ETH;HM  
} :/A3l=}iV  
} ; EA) K"C  
s8Bbe t  
这样的话assignment也必须相应改动: h0_od/D1r  
oF7o"NHaWa  
template < typename Left, typename Right > R utRA  
class assignment ^Cs?FF@P  
  { "Y-_83  
Left l; Yi:@>A<#  
Right r; lpi^<LQ@l  
public : jv_z%`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Rf9;jwU  
template < typename T2 > OXAr..  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } AU0pJB'  
} ; 8A}cxk  
@|BaZq,g  
同时,holder的operator=也需要改动: Te_%r9P|2  
`o4alK\  
template < typename T > Y- esD'MD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G |033(j  
  { Y)lYEhF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); DPqk~KCM  
} RzgA;ZC'  
W:VRLT>w>  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2<q.LQ}<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 41dB4Td5t  
:QGgtTEV""  
return l(rhs) = r; tX)l_ ?jVH  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 R+}7]tva6C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: aGSix}b1P  
ny'?Hl'Q  
template < typename Tp > J'4Pp<  
class constant_t \k&2nYVHf  
  { KFZ2%:6>  
  const Tp t; QmxI ;l  
public : _[IOPHa"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /zV&ebN]  
template < typename T > ;=r_R!d@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p`N+9t&I4  
  { fXD9w1  
  return t; >JVdL\3  
} ~$w9L998+  
} ; zp.-=)D4e  
tr?U/YG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e,V @t%  
下面就可以修改holder的operator=了 !W2dMD/  
A~0eJaq+  
template < typename T > wX/0.aZ|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z'"e|)  
  { wjEyU:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [P_@-:(O  
} rHngYcjR  
Q>d<4]`  
同时也要修改assignment的operator() |k,M$@5s  
eICavp  
template < typename T2 > ykMdH:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n[+$a)$8  
现在代码看起来就很一致了。 |[./jg"  
; ,9:1.L  
六. 问题2:链式操作 XSOSy2:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :[\M|iAo  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 rvEX ;8TS  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 j{&*]QTN  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 dQ#$(<v[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j;TXZ`|(  
{f1iys'Om  
template < typename T > L*(Sh2=_  
struct result_1 H;w8[ImK  
  { ?q{HS&k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; % H/V iC  
} ; tXXnHEz  
]Y;5U  
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: -F7P$/9  
$Sls9H+.  
template < typename T > yor6h@F1  
struct   ref 3%~c\naD?O  
  { O n/q&h5  
typedef T & reference; &) qs0  
} ; 6Cj$x.-K  
template < typename T > m:-=K  
struct   ref < T &> ~CX1WPMI:  
  { AJYZ`  
typedef T & reference; }t%2giJ   
} ; 4"^v]&I  
}j`#s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jCp^CNbA  
;M<R e  
template < typename T > ZVIlVuZ}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y?P4EVknM3  
  { %n B}Hq ;  
  return l(t) = r(t); hEhvA6f,  
} _ ci8!PP  
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。 GtLn h~)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 a1dkB"Zp.p  
2I$-&c]  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 vX;~m7+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }Gf9.ACQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 89Ch'D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )dh_eqnX  
最后的布局是: }}b &IA#  
                Add sD=iHO Am  
              /   \ [cso$Tv  
            Divide   5 R1?LB"aN  
            /   \ HRg< f= oz  
          _1     3 >xCc#]v&  
似乎一切都解决了?不。 2A&Y})D  
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。 8, " 5z_  
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。 n?mV(?N  
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: 9f #6Q*/  
4Ai#$SHLm  
template < typename Right > Lj2Au_5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const zvOSQxGQ  
Right & rt) const + 'V ,z  
  { HDHC9E6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }cO}H2m  
} ~0V,B1a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,Pj UlcO_  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 {Rtl<W0  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 2fFGS.l  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 (@i2a  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Z Tzh[2u*  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? y^}00Z+l  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 7El:$H  
mO^ )k  
template < class Action > )-\[A<(  
class picker : public Action Qm@v}pD  
  { \1nj=ca?  
public : (5h+b_eB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l*-$H$  
  // all the operator overloaded (W'3Zv'f  
} ; rUDMQxLruV  
ov|/=bzro  
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。 WUK{st.z  
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: aTFT'(O,  
^oXLk&d  
template < typename Right > oGKk2oP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const el3lR((H  
  { u.ub:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~JX+4~qT  
} _ lE d8Cb  
I?X!v6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  aX}:O  
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。 T{4Ru6[  
RxUzJ  
template < typename T >   struct picker_maker <2ymfL-q  
  { {GhM,-%e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d: LP8  
} ; NsF8`r g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > eUEO~M2&U{  
  { !g7bkA  
typedef picker < T > result; XAb-K?)   
} ; /2Qgg`^)  
uTvck6  
下面总的结构就有了: RGz NZc  
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-D|96>8  
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。 "PfNC<MQo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 859ID8F  
至此链式操作完美实现。 =*=qleC3  
}gtkO&  
@f%q ,:  
七. 问题3 Ja%(kq[v  
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。 hWAZP=H  
Q|Go7MQZ@k  
template < typename T1, typename T2 > xa?   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?X~U[dV?  
  { &? z6f9*$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); p^X \~Yibs  
} R6E.C!EI  
-J(93@X 9  
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: 'Ej&zh  
1gh<nn  
template < typename T1, typename T2 > G21cJi*  
struct result_2 7yFV.#K3O  
  { c~v(bK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F8OE  
} ; 1zWEK]2.R  
We:b1sZR  
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? -=VGXd  
这个差事就留给了holder自己。 tY0C& u2  
    e>Q_&6L  
b^C2<'  
template < int Order > 3}V -'!  
class holder; cRS2v--\-  
template <> ? yek\X  
class holder < 1 > {3){f;b  
  {  HV\l86}  
public : u ioBI d  
template < typename T > 09w<@#  
  struct result_1 (@ixV$Y  
  { N3?@CM^hHw  
  typedef T & result; ~[3B<^e  
} ; m\;@~o'k  
template < typename T1, typename T2 > `uLH3sr  
  struct result_2 Qv/Kbw N{  
  { 6R';[um?q  
  typedef T1 & result; d'*:2;)g^  
} ; (f>~+-IL  
template < typename T > p}9bZKyf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A i5|N  
  { d,*#yzO  
  return (T & )r; L_QJS2  
} Av"^uevfs  
template < typename T1, typename T2 > EjFK zx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ht5eb"c+ 8  
  { Dfl%Knl@J  
  return (T1 & )r1; Ln@n6*%(/  
} &M2SqeR62;  
} ; L6f$ID:  
mIm.+U`a2  
template <> hkoCbR0}8  
class holder < 2 > 4.qW ~ W{  
  { :8jaW?~  
public : <imIgt|`2  
template < typename T > &0*IN nlc?  
  struct result_1 BZ"+ ND9m_  
  { 1PnWgu  
  typedef T & result; 61=D&lb  
} ; -1<*mbb0  
template < typename T1, typename T2 > 6y}|IhX?z  
  struct result_2 7<7 /NZ<I  
  { 2SlOqH1  
  typedef T2 & result; ,/6 aA7(  
} ; UCL aCt -  
template < typename T > cr"AK"TQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9Bw.Ih[Z  
  { xji2#S%  
  return (T & )r; V]qv,>  
} K6nGC  
template < typename T1, typename T2 > z[bS soK`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J-)9>~[E<  
  { /4lm=ZE/  
  return (T2 & )r2; aEwwK(ny  
} kCVA~ %d7  
} ; <yz&> +9,  
+c-?1j  
B?p18u$i#l  
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> >。 Yk!TQY4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: iQJ[?l`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: LJ+Qe%|  
F3pBk)>a\  
return l(i, j) = r(i, j); ^;gwD4(hs  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M8}t`q[-&  
f_qW+fN::s  
  return ( int & )i; +`s%-}-r  
  return ( int & )j; QGM@m:O  
最后执行i = j; YH^h ?s  
可见,参数被正确的选择了。 mH\eJ  
"JJEF2e@Z  
@EV*QC2l;Y  
e SlZAdK  
E0-<-w3'  
八. 中期总结 :$gR >.`  
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:  Re^~8q[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f9FLtdh \7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8dY Pn+`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l1MVC@'pvP  
l\%LT{$e  
Vp~c$y+  
OPP^n-iPr  
">D7wX,.>  
[/iT D=O,  
九. 简化 P}RewMJ$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。 (@"5:M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H(WRm1i"G  
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: D`C#O 7.N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TE!+G\@  
  +-*/&|^等 PGaYYc3X  
2. 返回引用。 ::eYd23  
  =,各种复合赋值等 : ZWKrnG  
3. 返回固定类型。 cTQ]0<9:e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \WN ,.  
4. 原样返回。 GoTJm}[N P  
  operator, :\<D q 71  
5. 返回解引用的类型。 x{.+i'  
  operator*(单目) H@%Y"iIUP  
6. 返回地址。 W{z{AxS  
  operator&(单目) 4IH,:w=ofN  
7. 下表访问返回类型。 p ! _\a  
  operator[] &)y$XsSMW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {ICW"R lcs  
  operator<<和operator>> d?Y|w3lB  
EBl?oN7E  
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。 QaYUcma~n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j68_3zpl  
7\xGMCctM  
template < typename Left > cEc_S42Z  
struct value_return LqA&@  
  { 7Fd`M To  
template < typename T > p,'Z{7HG  
  struct result_1 GL<u#[  
  { Z2cumx(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Sq Y$\&%  
} ; q*E<~!jL  
xq<3*Bcw  
template < typename T1, typename T2 > d$}z,~sN  
  struct result_2 ~  WO  
  { 8nSEAr~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k6b0&il  
} ; @V>BG8Y  
} ; jFr[T  
d%wy@h  
8uZM%7kI6+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fKYR DGn  
_b)=ERBbCo  
下面我们来剥离functor中的operator() *`g'*R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {#o0vWS>  
p6Ie?Gg  
return l(t) op r(t) -)Zp"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Uzzt+Iwm  
return op l(t) XHER[8l  
return op l(t1, t2) c1x{$  
return l(t) op a(Fx1`}  
return l(t1, t2) op v%2@M  
return l(t)[r(t)] rUL_=>3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] AIU=56+I\  
:kb2v1{\  
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: xxS>O%  
单目: return f(l(t), r(t)); Pn|;VCh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :{Mr~Co*  
双目: return f(l(t)); Q 2mTu[tx  
return f(l(t1, t2)); 7XU$O$C  
下面就是f的实现,以operator/为例 ??u*qO:p  
Wp2$L-T&$  
struct meta_divide _< LJQ  
  { tP0\;W  
template < typename T1, typename T2 > c`E0sgp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5z~O3QX  
  { wS"`~Ql_  
  return t1 / t2; uGW!~qAr*  
} 49?wEm#  
} ; BJNZH#"  
J\%SAit@  
这个工作可以让宏来做: JOUZ"^v  
9m+ejTK{U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ km,I75o.  
template < typename T1, typename T2 > \ !-cK@>.pE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GVK c4HGt  
以后可以直接用 1&.q#,EMn(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) uK;&L?WB  
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/&i  
(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。。。) ]H$Trf:L  
Svl; Ul  
=73aME}  
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 h; "pAE  
F +Dke>j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h7a/]~  
class unary_op : public Rettype w =2; QJ<  
  { ~4V-{-=0a7  
    Left l; j' }4ZwEh  
public : 4Wk`P]?^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #9e2+5s  
B"Hz)-MW  
template < typename T > qvC2BQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #6F|}E  
      { 8c3/n   
      return FuncType::execute(l(t)); N# <X"&-_#  
    } )zv"<>Q 6  
VYw<8AEFY  
    template < typename T1, typename T2 > ?[#4WH-G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m>{I>:sq  
      { 1/tyne=m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); '(fzznRH  
    } "%rzL.</  
} ; w/, A@fLL  
8I]rC<O6:  
VoC|z Rd_  
同样还可以申明一个binary_op | <bZ*7G  
E@J}(76VS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZE[NQ8  
class binary_op : public Rettype =v(&qh9Q2  
  { HXb^K  
    Left l; U: q4OtiP  
Right r; OD6dMql  
public : 9 Eqv^0u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <El!,UBq<  
qE*hUzA  
template < typename T > Txa 2`2t7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1deK}5'  
      { UXPF"}S2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xFA+Zj BC  
    } 5h [<!f=  
R q .2  
    template < typename T1, typename T2 > ,X)/ T!ff  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E^C [G)7n  
      { ?W\KIp \Kn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <~hx ~"c  
    } _+ERX[i  
} ; #}+_Hy  
'byao03  
*]>~lO1  
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 :4x&B^,53  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ow4|GLU^;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %4x,^ K]  
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。 Ij?Qs{V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d;g]OeF  
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。。。 S9E<)L  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p>1Klh:8.'  
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) xMA2S*%ca  
下面是修改过的unary_op *t bgIW+h  
7b*9 Th*a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IN=l|Q$8f  
class unary_op IXU~& 5&J  
  { }+fBJ$  
Left l; Q94p*]W"  
  ow7*HN*  
public : c8oE,-~  
+:3p*x%1H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6Tg'9|g  
5 J 7XVe>  
template < typename T > BYZllwxwTE  
  struct result_1 g+QNIM>  
  { J:dNV <A^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b8h6fB:2  
} ; ~EO=;a_  
iUk#0 I  
template < typename T1, typename T2 > -ze@~Z@  
  struct result_2 @5\/L6SRfL  
  { fl71{jJ_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rW[7 _4  
} ; bJB* w  
{W%/?d9m  
template < typename T1, typename T2 > BFPy~5W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wl{wY,u  
  { kj@m5`G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :o_6  
} ~-BIU Z;  
z<u@::  
template < typename T > v;:. k,E0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tRXR/;3O  
  { 2l}3L  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6D29s]h2  
} puK /;nns  
Ql9 )  
} ; cpQhg-LY|  
$`txU5#vs  
#4{9l SbU  
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 +.|8W!h`1  
好啦,现在才真正完美了。 2rqYm6  
现在在picker里面就可以这么添加了: 84y#L[  
2KQpmNN  
template < typename Right > dUP8[y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p 4Y 2AQ9  
  { q&V=A[<rz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2@f?yh0  
} d~w}{LR[1  
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。 /;9]LC.g  
0[!38  
''wF%q  
;op 8r u  
gro@+^DmT  
十. bind ^vr`t9EE  
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。 ?Q/9aqHe;  
先来分析一下一段例子 0 hS(9y40  
Jtl[9qe#]  
8\rHSsP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pu5-=QN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S@eI3Pk E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "hXB_73)V  
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,'P  
我们来写个简单的。 3QD##Wr^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $jNp-5+Q;  
对于函数对象类的版本: QVQ?a&HYS  
q /^&si  
template < typename Func > ns9a+QQ  
struct functor_trait j:J{m0  
  { `"<tk1Kq"  
typedef typename Func::result_type result_type; P:2 0i*QU  
} ; ewv[nJD$  
对于无参数函数的版本: 5E}~iC&  
a*nx2d  
template < typename Ret > 2z[A&s_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?o.Q  
  { &#qy:  
typedef Ret result_type; ~U_,z)<`)c  
} ; Qh@A7N/L  
对于单参数函数的版本: e X q}0-*f  
@Xq3>KJ_)H  
template < typename Ret, typename V1 > ?#_]Lzn'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  B!+`km5  
  { ;c;PNihg  
typedef Ret result_type; A+bU{oLr  
} ; <e7  
对于双参数函数的版本: [";<YR7iRN  
J;cTEB  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1U< g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "+:~#&r  
  { 5b-: e? |  
typedef Ret result_type; >$p|W~x  
} ; cQldBc  
等等。。。 l]v>PIh~N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Rjz~n38.  
KsBi<wY  
template < typename Func > RE}$(T=  
struct func_return ({#M*=&"  
  { f S(IN~  
template < typename T > (lR9x6yf  
  struct result_1 <X1^w  
  { "=9kX`(1y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tN:PWj5  
} ; FZ^j|2.L*  
V+2C!)f(  
template < typename T1, typename T2 > 9`p|>d!.  
  struct result_2 c;pv< lX'  
  { M;K%=l$NG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fG*366W  
} ; uRfFPOYH  
} ; d y^zOqc  
BR [3i}Ud  
CDTM<0`%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2RC|u?+@  
amH..D7_>  
template < typename Func, typename aPicker > q:/<^|  
class binder_1 wio}<Y6Xz  
  { .y~vn[qN  
Func fn; ;VAHgIpx;  
aPicker pk; zwa%$U  
public : K6l{wyMb|  
 }L.&@P<  
template < typename T >  *c6o#[l  
  struct result_1 eAD uk!Iq  
  { j"c30AY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1fzHmD  
} ; l4+Bs!i`  
mE}@}@(  
template < typename T1, typename T2 > ^N\$oV$  
  struct result_2 HM(S}>  
  { Gn8'h TM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1||\3L/  
} ; #[C=LGi  
_rU%DL?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kg^VzNX  
da/Tms`T  
template < typename T > U2D2?#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p\ }Ep  
  { vz-O2B_u  
  return fn(pk(t)); byTTLs,}d  
} (7Q Fy  
template < typename T1, typename T2 > ?|;q=p`t-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vRQ7=N{3  
  { ',Q|g^rF]  
  return fn(pk(t1, t2)); y:R!E *.L'  
} 86AZ)UP2D  
} ; 7} 2Aq  
B<" `<oG@|  
BrO" _  
一目了然不是么? _^5OoE"}!  
最后实现bind gx',~  
j aEUz5  
@jxAU7!  
template < typename Func, typename aPicker > h vO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) lEWF~L5=:  
  { t/57LjV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0<";9qN)6  
} iUua!uC  
(Iz$_(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =h Lw 1~  
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。 +-*Ww5Zti  
Jb (CH4|7  
十一. phoenix !RD<"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3\B 28m  
;qN;oSK  
for_each(v.begin(), v.end(), cfP9b8JG  
( QU;bDNq,c  
do_ qG<3H!Z!ky  
[ c&GVIrJ  
  cout << _1 <<   " , " `UK'IN.il  
] ]9P2v X   
.while_( -- _1), #@3& 1 }J/  
cout << var( " \n " ) n,_q6/!  
) <Cbi5DtR  
); NrK.DY4  
Y*Ra!]62  
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: ls*bCe  
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 H6t'V%Ys  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _*m<Z;Et  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l3O!{&~K  
<1%(%KdN[  
NtfzAz/  
template < typename Cond, typename Actor > aVvma=  
class do_while Id}/(Pkq  
  { {gkzo3  
Cond cd; EQTJ=\WFF  
Actor act; 6^l|/\Y{  
public : ?-Zl(uX  
template < typename T > u$38"&cmA  
  struct result_1 a-bj! Rs  
  { Pb`Uxv  
  typedef int result_type; NZoNsNu*C.  
} ; 6D&{+;  
/f}!G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} je`Ysben  
JJZu%9~[  
template < typename T > >2t.7UhDI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d2a*xDkv  
  { YLsOA`5X  
  do ! *eDT4a  
    { Oo0SDWI`(  
  act(t); !7hjA=0  
  } 4'wbtE|  
  while (cd(t)); e=^^TX`I  
  return   0 ; 2Wn*J[5  
} K'_qi8Z  
} ; \]8 F_K  
NHL9qL"qk  
.sCj3sX*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /wI"oHZd  
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。 K2> CR$L  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 { )-8P  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 !sG# 3sUe[  
下面就是产生这个functor的类: (hJ&`Tt  
4OaU1Y[  
tiGBjTPt  
template < typename Actor > jP{&U&!i  
class do_while_actor yiw4<]{IX  
  { `+m:@0&L  
Actor act; y '[VZ$^i  
public : Gl"|t't(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N<PDQ  
Lc#GBaJ  
template < typename Cond > 2{Y~jYt{h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; z?^oy.  
} ; re~T,PPM  
ZfMs6`Wv 1  
KTq+JT u  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6Hp+?mmh  
最后,是那个do_ >t_h/:JZ)  
"2~L  
_70Z1_ ;  
class do_while_invoker @V&c=8) 8  
  { g\% Z+Dc  
public : AU1U?En  
template < typename Actor > E|vXM"zFl  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [=BccT:b  
  { ,gpZz$Ef(  
  return do_while_actor < Actor > (act); rJ)j./c  
} W#P`Y< u$  
} do_; @-ml=S7;Sz  
@ry/zG#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ysj5/wtO0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 apOa E7|  
最后来说说怎么处理break和continue Kl,NL]]4*5  
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。 iInWw"VbKe  
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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