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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GZI`jS"lU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F8-?dpf'  
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, -Eu6U`"(  
~5FW [_  
4}+/F}TbJ5  
Od f[*  
  class filler .p0Clr!  
  { HY)-/  
public : *(C(tPhC  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} HK`I\,K  
} ; ZKHG!`X0  
J'$>Gk]  
@)o^uU T  
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: fU=B4V4@  
8Nu=^[qwQM  
/xtq_*I1S  
I:K"'R^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); PB;eHy  
hGpv2>M  
y;_% W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Pj}6 6.  
UMAgA!s  
Zm6{n '  
p w8 s8?  
二. 战前分析 `tP7ncky  
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。 _S>JKz  
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 lXcx@#~  
o2<#s)GpY  
ns6(cJ^a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I f\fLhM  
  /* --------------------------------------------- */ ;4Y%PV z~D  
vector < int *> vp( 10 ); :POj6j/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^0/j0]O  
/* --------------------------------------------- */ ;L']e"G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CrwwU7qKL  
/* --------------------------------------------- */ 5[c^TJ3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); feQ **wI  
  /* --------------------------------------------- */ +v=C@2T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |PC*=ykT3  
/* --------------------------------------------- */ j~!X;PV3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~l)-wNqR4r  
w.[ "p9tc  
;q*e=[_DF  
>0"+4<72  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^]TVo\,N  
1._1, _2是什么? c%MW\qx  
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。 l1f\=G?tmU  
2._1 = 1是在做什么? %i5M77#Z  
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。 \otWd  
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。 Oil?JI Hq  
U&?v:&c#&n  
EOCN&_Z;  
三. 动工 Uu`9 "  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2 B  
Q)IKOt;N]  
 5~>z h  
ZzSz%z_sE  
template < typename T > Evedc*z~P  
class assignment 97}OL`y  
  { "'t0h{W r8  
T value; .>WxDQIo  
public : C#Na&m  
assignment( const T & v) : value(v) {} ; #&yn=^  
template < typename T2 > XT4{Pe7{[P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Le\?+h42>  
} ; PpAu!2lt9  
"vOwd.(?N  
y!_C/!d  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -4 SY=NC_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @0/+_2MH-  
PK`D8)=u  
YB2VcF.LU  
JsODzw  
  class holder MB]<Dyj,  
  { 8|\8O@  
public : a6uJYhS~  
template < typename T > xCc[#0R{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fTK3,s1=  
  { ?`PvL!'  
  return assignment < T > (t); m)'=G%y  
} $w`=z<2yo1  
} ; =`H@%  
NU5.o$  
}f6HYU  
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: ~kEI4}O  
T7hcnF$  
  static holder _1; |R/%D%_g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 A;]}m8(*  
DK: o]~n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q1d}{DU  
而不用手动写一个函数对象。 9,:l8  
-C(crn  
<+?7H\b  
mc? Vq  
四. 问题分析 dtRwTUMe?  
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。 woGAf)vV#  
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。 0"28'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9 a!$z!.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 x"~8*V'0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .uMn0PE   
o<pf#tifv  
五. 问题1:一致性  +|n*b  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| z`f($t[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l)1r+@) \  
/rnu<Q#iH  
struct holder f'EuY17w  
  { l 3ko?k  
  // -z)n?(pftm  
  template < typename T > Z8K?  
T &   operator ()( const T & r) const _x(o*v[Pt  
  { Ch <[l8;K  
  return (T & )r; "&G/T ?4  
} pZqq]mHK  
} ;  KY$)#i  
#P0&ewy  
这样的话assignment也必须相应改动: r\'A i6  
o$jLzE"  
template < typename Left, typename Right > uKUiV%p!  
class assignment Y 5- F@(  
  { $5aV:Z3P  
Left l; z[L8$7L  
Right r; N"Zt47(  
public : 0"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Nfrw0b  
template < typename T2 > 7q?, ?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3Q.#c,`jV  
} ; FWrX3i  
SB H(y)  
同时,holder的operator=也需要改动: C zs8!S  
5YE'L.  
template < typename T > n|Q@UPb/=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cUKE   
  { CQF:Rnb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8lvV4yb  
} g+vva"  
RO+GK`J  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 i&bA2p3+d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S&Zm0Ku  
v_+{'F  
return l(rhs) = r; @E7DyU|  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Z'`<5A%;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0l)~i' '  
jnO9j_CY  
template < typename Tp > 6F!+T=  
class constant_t xpV|\2C  
  { a*lh)l<KV  
  const Tp t; pjKWtY@=X  
public : `VA"vwz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wh$sn:J  
template < typename T > iVhJ t#_b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?+@n3]`0  
  { Lb:g4A"  
  return t; qeVfE_<  
} e^6)Zz1\  
} ; <wN}X#M  
Y,<{vLEC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^oBtfN>4  
下面就可以修改holder的operator=了 tqE6>"jD  
JVvs-bK5  
template < typename T > AVlhNIr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4VJ-,Z  
  { N)uSG&S:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6Zm# bFQ  
} ElcjtYu4  
s4X>.ToMC  
同时也要修改assignment的operator() }7|1  
Yb|c\[ %  
template < typename T2 > 2b}t,&bv?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Kr gFKRgGj  
现在代码看起来就很一致了。 hZ?Rof  
7Wf/$vRab  
六. 问题2:链式操作 MU@UfB|;u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 HJ=:8:  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ZCMw3]*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 w1EXh  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 -; s|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xI#9  
!#], hok8X  
template < typename T > oR)Jznmi}  
struct result_1 @Q)OGjaq  
  { @'#,D!U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kyR:[+je  
} ; uw>Ba %5  
g1/:Q%R,  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: l%k\JY-  
7OcW C-<  
template < typename T > E:UW#S%A f  
struct   ref fiK6@,  
  { }"nItcp.1  
typedef T & reference; >,V9H$n  
} ; x|/|jzJSX  
template < typename T > >N^Jj:~l  
struct   ref < T &> =MQoC:l  
  { a#cCpE  
typedef T & reference; k3lS8d7  
} ; 7Haa;2 T'  
F&4rO\aC"/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -]0OKE&  
=Gpylj7?~  
template < typename T > 5kc/Y/4o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f',Op1o  
  {  U f:`  
  return l(t) = r(t); R/~p>apg8  
} 6dq(T_eG  
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。 ne>pOK<vZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Nyku4r0  
l5S aT,%  
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 )Kc<j!8-[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $SlIr<'*"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %f&/E"M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K0u|U`   
最后的布局是: D$w6V  
                Add v,FU^f-'  
              /   \ ? ^0:3$La  
            Divide   5 #3i3G(mQ  
            /   \ 29;?I3< *  
          _1     3 G?L HmTHg  
似乎一切都解决了?不。 q$0*b]=E  
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。 Mo|;'+  
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。 k0OYJ/  
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: Y+kfBvxyf  
r<9Iof4  
template < typename Right > j@n)kPo,1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k$4y9{  
Right & rt) const Z+*9#!?J  
  { td(li.,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >~''&vdsk\  
} z6KCv(zvB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :y'Ah#  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 v"y-0$M  
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。 JA %J$d  
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。 52@C9Q,  
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。 ]i|h(>QWP  
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? cq,SP&T~  
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: p)KheLiZ  
&y\prip  
template < class Action > Gw}%{=D9  
class picker : public Action n<Z({\9&H  
  { tIWmp30S  
public : |6.l7u ?d  
picker( const Action & act) : Action(act) {} GSoX<*i  
  // all the operator overloaded RVZ")Z(  
} ; $h+1u$po  
J4k=A7^N  
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。 2":pE U{E  
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: Q 1U\D  
h=W:^@G  
template < typename Right > %:M ^4~dc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ow+GS{-q  
  { LD+{o4i  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 216RiSr*  
} TJ2=m 9Z  
n4O]8C'lW9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > y%&q/tk  
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。 S 8kCp;  
bHY=x}Hv  
template < typename T >   struct picker_maker 5VfyU8)7X  
  { +KF^Z$I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q7HRzA^-  
} ; YX!{P=Ua  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ncZ+gzK|"  
  { d?y4GkK  
typedef picker < T > result; 3(="YbZ  
} ; qz"}g/;?  
"H=6j)Cb  
下面总的结构就有了: 0CWvYC%e  
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。 6gL #C&  
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。 e2AX0(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5Y.)("1f}f  
至此链式操作完美实现。 4R#chQ  
oK9( /v  
> $O]Eu!  
七. 问题3 Z-$[\le  
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。 TYy?KG>:'  
eVEV}`X  
template < typename T1, typename T2 > 4n#M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .8 2P(}h  
  { XD!W: uvb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]tim,7s  
} z{8bvuE  
KWq+PeB5TS  
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: B?OFe'*  
o8 IL $:  
template < typename T1, typename T2 > WO7z  
struct result_2 )!3V/`I  
  { M-$%Rzl_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lXx=But  
} ; ^6jV_QM#  
sG(~^hJ_  
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? 9Uh"iMB  
这个差事就留给了holder自己。 g1;:KzVv  
    zv|2:4H  
l^! ?@Kg,z  
template < int Order > 5us:adm[pD  
class holder; Z|&MKG24  
template <> ^3G{|JB!+  
class holder < 1 > kYM~d07 V  
  { |O{m2Fi  
public : 272q1~&  
template < typename T > F6LH $C  
  struct result_1 -zCH**y%1  
  { w0[6t#$F  
  typedef T & result; ZFA`s qT  
} ; *2ZjE!A  
template < typename T1, typename T2 > N&.H|5  
  struct result_2 `:ArT}F  
  { $r^GE  
  typedef T1 & result; O n8v//=&  
} ; "x#-sZ=  
template < typename T > +UCG0D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '<gI8W</  
  { raW>xOivR  
  return (T & )r; g!|=%(G=  
} k 9_`(nx  
template < typename T1, typename T2 > $CRm3#+ ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <KJ/<0l  
  { el&0}`K  
  return (T1 & )r1; {IjF+@I  
} bc7/V#W  
} ; 3BzNi'  
!-g{[19\  
template <> ]dF ,:8  
class holder < 2 > 9G9t" {  
  { *-#&K\  
public : Ij 79~pn  
template < typename T > rExnxQ<e  
  struct result_1 -fM1nH&  
  { b\ X@gq  
  typedef T & result; _1!7V3|^  
} ; xn?a. 3b'  
template < typename T1, typename T2 > m1j*mtu  
  struct result_2 QpF;:YX^3  
  { vXev$x=w-  
  typedef T2 & result; DMs,y{v  
} ; FX;QG94!  
template < typename T > O 5!7'RZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _;W.q7 b]  
  { {k(g]#pP  
  return (T & )r; E}%B;"b/Tj  
} {Je[ZQ$  
template < typename T1, typename T2 > ?)/#+[xa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W=ig.-  
  { O8f?; ]  
  return (T2 & )r2; m\;R2"H%  
} M+-*QyCFK  
} ; &C:IX\  
QfmJn((  
?K1/ <PE+  
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> >。 B[qzUD*P_n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .[YuRLGz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]GUvV&6@(  
 ''|W9!  
return l(i, j) = r(i, j); f<GhkDPm>?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;[(oaK@+n  
y$;/Vm_'  
  return ( int & )i; []D&bYpv  
  return ( int & )j; t1]K<>g  
最后执行i = j; md+nj{Ib  
可见,参数被正确的选择了。 =-tw5], L  
3\AU 72-  
'-wj9OU  
p$O.> [  
3N 8t`N  
八. 中期总结 zh%#Y_[R  
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: PoNi "Pv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9q)Kfz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CZ8KEBl  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rDl*d`He!  
qjwxhabc  
/{Is0+)  
ag;Q F  
qjc8fP2  
Nv$ R\'3  
九. 简化 85>05 ?  
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。 .GbX]?dN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 GXcJ< v  
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: eJ,/:=QQ{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r=Gks=NX"  
  +-*/&|^等 oL-]3TY~  
2. 返回引用。 Y=%tn8<  
  =,各种复合赋值等 iky|Tp  
3. 返回固定类型。 w?3p';C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) PYiU_  
4. 原样返回。 md=TjMaY  
  operator, JELT ou  
5. 返回解引用的类型。 zofa-7'Bn  
  operator*(单目) toLV4BtIG  
6. 返回地址。 #||}R[~P"  
  operator&(单目) :1^LsLr5  
7. 下表访问返回类型。 ><RpEnWZ<  
  operator[] G, 44va  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 p5Z"|\  
  operator<<和operator>> X1,I  
GC<l#3+  
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。 XND|h#i8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: PvzcEV  
9Q.rMs>qj  
template < typename Left > S O4u9V  
struct value_return dW)B1iUo!  
  { 2$9odD<r  
template < typename T > F7A=GF'  
  struct result_1 ZLc -RM  
  { %}[i'rT>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; AmvEf  
} ; }\hVy(\c  
6wPaJbRtaM  
template < typename T1, typename T2 > EH$1fvE  
  struct result_2 tW.9yII  
  { 26e]`]!SU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; UG'Q]S#!  
} ; i% w3/m  
} ; 8k2?}/+  
F7 5#*  
?e` ^P   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l#m#c6;=  
vV6<^ W:9F  
下面我们来剥离functor中的operator() Sw:7pByjI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &[_g6OL  
Jk&3%^P{m  
return l(t) op r(t) G"klu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) grS:j+_M2m  
return op l(t) y.anl  
return op l(t1, t2) I+BHstF5um  
return l(t) op Bu#E9hJFvA  
return l(t1, t2) op UGD2  
return l(t)[r(t)]  >d*iD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^b/ Z)3  
+Um( h-;  
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: *e<[SZzYZ  
单目: return f(l(t), r(t)); //*fSF   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T{Gj+7bQ~  
双目: return f(l(t)); !_"@^?,q  
return f(l(t1, t2)); 9l|@v=gw.  
下面就是f的实现,以operator/为例 6TYY UM"&  
b $'FvZbk  
struct meta_divide 7OC#8,  
  { 8R2QZXJb-  
template < typename T1, typename T2 > >5_2_Y$"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "/)#O~  
  { Diy8gt  
  return t1 / t2; ztnFhJ<a$  
} MPCBT!o4Z  
} ; }d&_q7L@@6  
V E#Wb7  
这个工作可以让宏来做: uvMy^_}L  
O|\J}rm'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c$ao:nP)D  
template < typename T1, typename T2 > \ ^2+yHw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p%#<D9S  
以后可以直接用 FFV `P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U}&2k  
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 1jCLO}  
(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。。。) /rM I"khB  
t'?.8}?)I&  
PjZvQ\Z  
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 ?<V?wsp  
b$4"i XSQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XnDUa3  
class unary_op : public Rettype K:!"+q  
  { ~kQA7;`j$  
    Left l; N2B|SO''  
public : 'U1R\86M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ADS9DiX/  
OSlvwH%(EE  
template < typename T > M}d_I+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %Qc La//  
      { Hcl(3> Jn2  
      return FuncType::execute(l(t)); K$>%e36Cc  
    } ->sm+H-*  
?sab*$wG  
    template < typename T1, typename T2 > 4 K!JQ|9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oT^{b\XN  
      { LISM ngQ.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ./,/y"x  
    } lm!.W5-l  
} ; mZk]l5Lc  
,ek_R)&[o  
D6%J\C13`  
同样还可以申明一个binary_op c0PIc^R(@  
|*:'TKzNS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TX$r `~  
class binary_op : public Rettype JM=JH 51`  
  { GYJ80k|  
    Left l; MJOz.=CbhR  
Right r;  ;hY S6  
public : cU;iUf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }M1`di4e  
'3_]Gu-D  
template < typename T > >Nvjl~o5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J]v%q,"  
      { aIJt0;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~5_Ad\n9  
    } pv*,gSS  
Y'yH;M z  
    template < typename T1, typename T2 > DKne'3pH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TFH\K{DM  
      { mk1bcK9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SNfr"2c'h~  
    } Px$/ _`H  
} ; 0TCBQ~"  
{aY%gk?y#>  
GKOD/,  
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 ugo.@   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b6}H$Sx~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t?q@H8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 h?rp|uPQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'h/CoTk@,  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 a d.3A{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =x!2Ak/)  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .uuO>:  
下面是修改过的unary_op 4xk|F'6K  
uv=.2U46  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > } E0,z  
class unary_op .Si,dc\  
  { *FC=X)_&W  
Left l; P\w\N2  
  NPCs('cd>?  
public : "l*Pd$sr  
fF?z|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N"8_S0=pw  
)^ m%i]L _  
template < typename T > aa?w:3  
  struct result_1 bu |a0h7e  
  { MNC*Glj=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0uWR<,]  
} ; 3{""58  
,8:(OB|a  
template < typename T1, typename T2 > _z'u pb&  
  struct result_2 i 7_ _  
  { /e7O$L)   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^.#jF#u~  
} ; J/\V%~ 1F  
fIj|4a+  
template < typename T1, typename T2 > nN*w~f"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  {k>Ca  
  { PE~G=1x3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >H'4{|  
} {7$c8i  
WKT4D}{1  
template < typename T > `wus\&!W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3D` YZ#M  
  { l% ?T2Fm3>  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3|1i lP  
} w9NHk~LHKF  
ux_Mrh'  
} ; ?**+e%$$  
eln&]d;  
7]9 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 ]<H&+ &!  
好啦,现在才真正完美了。 Ko;{I?c  
现在在picker里面就可以这么添加了: }D7I3]2>   
b+@JY2dvj  
template < typename Right > 0|$v-`P$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CPP` qt%f  
  { nyBJb(5"B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c/zJv*}x ?  
} WpF2)R}G=  
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。 pcYG~pZ9  
c%&: 6QniZ  
!'mq ?C=  
_acE:H  
I 6<*X  
十. bind UG2nX3?  
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。 p /#$io  
先来分析一下一段例子 Rniq(FA x  
NbC@z9Q  
#Yr9AVr}K  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T2SP W@#Z3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4T!+D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h<Ft_#|o[  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 HvM)e.!  
我们来写个简单的。 U}MXT <6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^;/b+ /B0  
对于函数对象类的版本: sB^<6W!`(  
TYJ:!  
template < typename Func > 3~}uqaGt  
struct functor_trait T{Sb^-H#X  
  { /RHo1  
typedef typename Func::result_type result_type; /[Z,MG  
} ; ZHGC6a!a  
对于无参数函数的版本: )=AHf?hn  
b!sRk@LGZ  
template < typename Ret > :lB=L r)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6 G3\=)  
  { LM7$}#$R  
typedef Ret result_type; `FYv3w2  
} ; }z\_;\7  
对于单参数函数的版本: 9T |IvQK8  
RAG3o-  
template < typename Ret, typename V1 > qQ"Fv|]~>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1_\;- !t  
  { !1q 9+e  
typedef Ret result_type; E}sO[wNPf  
} ; q)Fq i  
对于双参数函数的版本: e'0{?B  
Md0 s K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > EmODBTu+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > hjIT_{mk  
  { i?fOK_d  
typedef Ret result_type; G8r``{C!  
} ; $)RNKMZC}A  
等等。。。 =,Dqqf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WAn~ +=Ax  
B>GE 9y5  
template < typename Func > =0G!f$7^i  
struct func_return _~*,m#uxJ  
  { N 5i+3&  
template < typename T > Dh5X/y  
  struct result_1 AwslWkd=  
  { \/1<E?Q f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Td G!&:>  
} ; /c2w/+ _  
EI:w aIr  
template < typename T1, typename T2 > 'g$(QvGF 9  
  struct result_2 4\6N~P86  
  { iVd.f A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (cN}Epi(D  
} ; c05%iv  
} ; rk7QZVE  
R,|d`)T  
G(~;]xNW+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 r8,romE$  
yQ^($#Yk  
template < typename Func, typename aPicker > <o+<H  
class binder_1 ~ug= {b  
  { Nkp)Ax&  
Func fn; 6S+U&Ce\  
aPicker pk; ]p;FZ4-T  
public : tkXEHsRT  
7oq[38zB  
template < typename T > '1$!jmY  
  struct result_1 q*2N{  
  { RTv qls  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lWqrU1Sjl  
} ; # g_Bx  
RB+N IoQQ|  
template < typename T1, typename T2 > hWKJ,r%9;  
  struct result_2  nv0]05.4  
  { t`+'r}=d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h}]fn A  
} ; ~M\I;8ne  
7DIIx}A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jLpc Zb,  
de>v  
template < typename T > kI:}| _  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2'5]~  
  { vq!_^F<  
  return fn(pk(t)); 4E+hRKuo,  
} Op>%?W8/UF  
template < typename T1, typename T2 > *P#WDXRwd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?}m']4p  
  { Q4*fc^?u  
  return fn(pk(t1, t2)); jq+A-T}@  
} ,:`ND28V7  
} ; JB>b`W9   
X+~ XJ  
bk)g;+@  
一目了然不是么? 'sxNDnGg  
最后实现bind {'AWZ(  
;q:jl~  
C#H:-Q&  
template < typename Func, typename aPicker > i| ZceX/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >5j<4ShW  
  { zcva-ze:;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); '&sE=.  
} # hlCs  
^k Cn*&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hAm`NJMSO  
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。 I8QjKI (  
l983vKr  
十一. phoenix x ul]m*Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: IXb}AxB f  
=&},;VOh  
for_each(v.begin(), v.end(), \4AM*lZ  
( ?_ dIIQ  
do_ !H2QjW  
[ eYC^4g%l(  
  cout << _1 <<   " , " o,xxh  
] h(F<h_  
.while_( -- _1), =i(?deR  
cout << var( " \n " ) hRq3C1 mR  
) !wWJ^Oz=  
); AQc,>{Lm  
?X5]i#j[  
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: UThB7(O,  
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 Nx-uQ^e*1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >y}M.Mm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]q6;#EUr?  
[|lB5gi4t!  
doB  
template < typename Cond, typename Actor > 4&HXkRs:  
class do_while b9"jtRTdz  
  { >/#KI~}'N  
Cond cd; _ ib"b#  
Actor act; #BQ.R,  
public : $z$u{  
template < typename T > 8kbY+W%n  
  struct result_1 g/&T[FOr  
  { [y0O{,lI  
  typedef int result_type; <HRBMSR+  
} ; J -ePE7i  
o=RM-tR`v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T2D<UhP  
w ~ dk#=  
template < typename T > 2>\v*adG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }/,HM9Ke  
  { *-12VIG'H  
  do 4:7V./" 9  
    {  iL= m{  
  act(t); [lk'xzE  
  } "7 v-` i  
  while (cd(t)); ZbT/$\0(6  
  return   0 ; KE1ao9H8wR  
} zh $}~RG[  
} ; l?iSxqdT  
oxj3[</'k  
a"av#Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i_kE^SSgm  
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。 0I{gJSK.,  
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。 xP=/N!,#  
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。 lKkN_ (/j  
下面就是产生这个functor的类: S2>c#BQ  
5VO;s1  
.0G6flD   
template < typename Actor > fgj^bcp-  
class do_while_actor '<R>E:5  
  { {} Bf   
Actor act; uHIiH@ S  
public : KIeT!kmDl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5*\\J&H  
b7/AnSR~Jt  
template < typename Cond > A!vCb 8(TX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +p8BGNW,  
} ; P"lBB8\eku  
;Efcw[<  
j,d*?'X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hfcIvs/!  
最后,是那个do_ Jd,)a#<j  
f1PN |  
E`j-6:  
class do_while_invoker }YOL"<,:o  
  { ~Z ~v  
public : 1 ^g t1o  
template < typename Actor > |+U<S~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const HP.E3yYK  
  { +Ug/rtK4   
  return do_while_actor < Actor > (act); Kd3?I5t  
} 0Y]0!}  
} do_; aS}1Q?cU  
&t(0E:^TRU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #tdf>?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^+SkCO  
最后来说说怎么处理break和continue PS S?|Vk  
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。 'O6]0l  
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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