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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q1jN]H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [#>{4qY2  
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, W\%q} q2?  
ZzT&$J7]`{  
8nodV 9  
=E!x~S;N  
  class filler a&N%|b K  
  { an.`dBm  
public : oCbpK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B2Qp}  
} ; jx'2N~$  
V'C-'Ythwf  
vcwK6G  
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: HZ{n&iJ  
fQP,=  
H@Q`  
puA |NT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ![).zi+m  
+O4(a.  
o_(0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7pP+5&*  
<&6u]uKrW  
D,E$_0  
4QO/ff[ o  
二. 战前分析 =tnTdp0F  
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。 9{$8\E9*nd  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 F(;jM(  
Fh^ox"3c  
nGns}\!7'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;$z7[+M  
  /* --------------------------------------------- */ /z#F,NB  
vector < int *> vp( 10 ); 'u1=XX h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +v!v[qn  
/* --------------------------------------------- */ Hsgy'X%om  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TOrMXcn!/  
/* --------------------------------------------- */ !VFem~'d  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^EuW( "  
  /* --------------------------------------------- */ d+Ds9(gV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qF'~F`6  
/* --------------------------------------------- */ 4~*Y];!Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Gnk|^i;t  
A=y"x$%-_  
Tt%}4{"  
Nq_A8Ph9  
看了之后,我们可以思考一些问题: -Uri|^t  
1._1, _2是什么? ZL=N[XW4'  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 W_%W%i|  
2._1 = 1是在做什么? Qm; BUG]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7OE[RX8!f  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 wA631kr  
SOs,)  
rd">JEK;;  
三. 动工 /K@$#x_{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .yX>.>"T|  
eG4>d^`c  
rFfy#e  
vf N#NY6  
template < typename T > &wb9_? ir-  
class assignment !)nD xM`p  
  { [Y$V\h=V  
T value; `36N n+A  
public : =hGJAU  
assignment( const T & v) : value(v) {} Dkw*Je#6PX  
template < typename T2 > Z\'wm'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1 }nm2h1 I  
} ; Oy%Im8.-A#  
pC^2Rzf  
'W(xgOP1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l]) Q.m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xW\,KSK  
vK:QX$b  
T .hb#oO  
tt{`\1q  
  class holder ,Bf(r  
  { Ka.Nr@Rq*~  
public : ZV( w  
template < typename T > l&Q!mU}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wV:C<Mg7q  
  { jtCZfFD?  
  return assignment < T > (t); )88nMH-  
} vhpvO >Q  
} ; 0bSz4<}  
e#khl9j*bt  
Wcn[gn<  
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: [ f34a  
puF%=i  
  static holder _1; akCIa'>t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (u9Zk~)F  
:XYy7xz<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JGgxAd{L  
而不用手动写一个函数对象。 ?:/|d\,7@  
<m]wi7  
CV3DMA  
W&KM/9d  
四. 问题分析 S(w\ZC  
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。 )x[HuIRaa  
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。 -TS? fne)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bE4HDq34  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 AerFgQiS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0D~=SekQ 9  
Q;wB{vr$  
五. 问题1:一致性 'F7VM?HBfg  
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?| ="dDA/,$VS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c&m9)r~zP  
8&."uEOOU  
struct holder Dft%ip2  
  { M _(2sq  
  // o%qkqK1  
  template < typename T > F~R7~ZE  
T &   operator ()( const T & r) const 7kd|K b(  
  { OD|1c6+X  
  return (T & )r; V.2[ F|P;3  
} CL1 ;Inzl  
} ; Ag6uR(uI  
uLK(F B  
这样的话assignment也必须相应改动: |7c `(.  
@c]Xh:I  
template < typename Left, typename Right > */_@a?  
class assignment yC"Zoa6YZ  
  { SQE` U  
Left l; TGpSulg7  
Right r; J3IRP/*z  
public : !Rqx2Q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3I*uV!notJ  
template < typename T2 > h'!V8'}O?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t 7^D-l  
} ; DY.58IHg1  
FW Y[=S  
同时,holder的operator=也需要改动: JJ-i_5\q  
'hIU_  
template < typename T > tT-=hDw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L[]BzsIv  
  { }"4roJ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); oIxH3T  
} iC*U$+JG  
O^NP0E  
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。 WK4@:k m6)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^*>n4U  
-)RJ\V^{9  
return l(rhs) = r; I4~^TrznRa  
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。 }e2F{pQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zt?H~0$LB  
#HG&[Ywi  
template < typename Tp > W>$BF[x!{  
class constant_t [pR)@$"k'  
  { G#lg|# -#  
  const Tp t; [+Un ^gD  
public : [%~^kq=|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =YHt9fb$c  
template < typename T > j ug'g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  i6 L  
  { F`srE6H  
  return t; |D<+X^0'  
} *l-`<.  
} ; m^A]+G#/  
"K ?#,_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n$W"=Z;`  
下面就可以修改holder的operator=了 U`1l8'W}:#  
4+Ti7p06&\  
template < typename T > blp=Hk  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VVLIeJ(*XT  
  { H"D 5 e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Azn:_4O  
} ?K<Z kYw?  
"mt p0  
同时也要修改assignment的operator()  (YrR8  
^IgS  
template < typename T2 > :H\&2/j  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4>_d3_1sn  
现在代码看起来就很一致了。 Qi:j)uDW  
PkJcd->  
六. 问题2:链式操作 4#h ?Wga  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +5-fk>o  
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。 G_+Ph^  
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。 :x+ig5  
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。 <m1sSghg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k/bque  
$',3Pv  
template < typename T > ^ $wJi9D6  
struct result_1 ,R}Z=w#  
  { _.=`>%,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R9vY:oN%  
} ; {XHk6w *-  
|*E"G5WZM  
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: O#G| ~'.,  
i6PE6> 1/  
template < typename T > _>i|s|aW  
struct   ref PY -+Bf  
  { PI63RH8e  
typedef T & reference;  0Ve%.k  
} ; MHl^/e@  
template < typename T > eE9|F/-L  
struct   ref < T &> CO'ar,  
  { -5xCQJ[  
typedef T & reference; 1 7i$8  
} ; /x/4NeD  
((cb4IX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }9=2g`2Q  
F"=Hp4-C  
template < typename T > iD`k"\>9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const HL8(lPgS  
  { 5H*>  
  return l(t) = r(t); 3cHtf  
} uP Rl[tS0  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 LfllO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (Y)!"_|  
Y'JL(~|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 |!xpYT:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KGQC't  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Xy!&^C` J`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]?# #))RUS  
最后的布局是: gDv$DB8-  
                Add - `4Ty*K  
              /   \ \n;g2/VjO  
            Divide   5 ^r4|{  
            /   \ iN`6xkY  
          _1     3 0[i}rC9&  
似乎一切都解决了?不。 VY_f =  
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。 1vsu[n  
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。 6}STp_x  
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: JaFUcpZk$  
eQ\jZ0s;p  
template < typename Right > 2/EK`S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u?Z <n:  
Right & rt) const `I{tZ$iD  
  { [9HYO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 117c,yM0  
} 8H_l[/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &D)2KD"N  
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。 dr{1CP  
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。 J[6VBM.Y  
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。 Ju4.@  
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。 hk.yR1Y|  
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? Oa1'oYIHg  
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: eK *W =c#@  
kXMP=j8  
template < class Action > }+_9"YQ:  
class picker : public Action {( dP  
  { Vq U|kv  
public : X?R |x[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :t%)5:@A  
  // all the operator overloaded . v\PilF  
} ; S?2YJ l8B  
H@4/#V|Uy  
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。 [n!x&f8Xh  
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: m\?\6W k  
=R2l3-HA=  
template < typename Right > DU`v J2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'QnW9EHLF  
  { *73AAA5LKa  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BtID;^D z  
} M2L0c?  
. wmkj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > jNIUsM 8e  
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。 ?eVj8 $BQo  
%!yxC  
template < typename T >   struct picker_maker ~ttKI4  
  { @C07k^j=U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ",QPb3  
} ; j)BQMtt&U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _<3r'Y,  
  { M_; w %FV  
typedef picker < T > result; $Ba`VGP>)3  
} ; Qi"'bWX@  
"\<P$&`HA  
下面总的结构就有了: 58PKx5`D  
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。 _)q4I(s*  
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。 7~D`b1||  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4/f[`].#W  
至此链式操作完美实现。 l<Lz{)OR  
?l>e75V%w  
jP7w6sk E  
七. 问题3 smbUu/  
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。 k0knPDbHv  
(qbc;gBy  
template < typename T1, typename T2 > #.b^E3#+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *.xZfi_|  
  { Stt* 1gT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )6g&v'dq  
} "d2LyQy  
l)H9J]  
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: g/6nw a  
(<n>EF#  
template < typename T1, typename T2 > =<TO"  
struct result_2 #]igB9Cf)w  
  { &jFKc0\i@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p[b7E`7  
} ; pb6 Q?QG,  
Z+Xc1W^  
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? OK.-]()!  
这个差事就留给了holder自己。 }d@LSaM  
    T6;>O`B.r  
P$Ax c/H  
template < int Order > PJ}[D.elO  
class holder; \k4M{h6  
template <> tfsh!)u?  
class holder < 1 > &`m~o/  
  { %Dl_}  
public : ti+pUlVrM  
template < typename T > -;f+; M  
  struct result_1 uO6c3|Zjs  
  { Na-q%ru  
  typedef T & result; ~yd%~|  
} ; W;91H'`?H  
template < typename T1, typename T2 > c_t7RWV}  
  struct result_2 Y5Ft96o))x  
  { roL}lM$  
  typedef T1 & result; I51M}b,[d  
} ; FU'^n6[<B  
template < typename T > q;KshpfRMD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^fG`DjA)  
  { rpx 0|{m  
  return (T & )r; juR  
} 'aNahzb  
template < typename T1, typename T2 > ]S*E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "i}Z(_7yr  
  { t ]71  
  return (T1 & )r1; C CLfvex  
} e K\|SQb  
} ; py}.00it  
0@:Y>qVa  
template <> O~nBz):2  
class holder < 2 > v]l&dgoT  
  { AUu5g  
public : Ja^7$WY  
template < typename T > 1k*n1t):  
  struct result_1 MM=W9#  
  { O\3r%=TF  
  typedef T & result; LR hP7D+A  
} ; .QNjeMu.  
template < typename T1, typename T2 > &Jrq5Q C  
  struct result_2 vR<fdV  
  { wVlSjk  
  typedef T2 & result; fMgcK$  
} ; 4V!1/w  
template < typename T > zsHG= Ee*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M}R@ K;%  
  { Qfwwh`;  
  return (T & )r; ;jp6 }zfI  
} R (t!xf  
template < typename T1, typename T2 > ;b{pzIe=F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b/T20F{W\o  
  { i0i.sizu  
  return (T2 & )r2; 5?<|3  
} h4J{jh.  
} ; FZM ]o  
"cIGNTLFA  
mjWp8i  
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> >。 g%@]z8L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [_B+DD=}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8L%%eM_O  
2nG{>,#C:O  
return l(i, j) = r(i, j); Sn_z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) i=,B88ko  
~ra#UG\Y8  
  return ( int & )i; 6RR4L^(m  
  return ( int & )j; 4`?sE*P@`  
最后执行i = j; ~)WfJ  
可见,参数被正确的选择了。 =d:R/Z%,  
=U)n`#6_j2  
IwZZewb-a  
qz-#LZFTR  
&':UlzG  
八. 中期总结 /zChdjz  
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: t;Fbt("]:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 COxZ Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q1P,=T@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $8<j5%/ $M  
+&&MUT{ 3  
>cvE_g"?C  
f\U?:8 3  
^bZ<9}  
k~'?"'  
九. 简化 l}U~I 3}).  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 [)C)p*!Y)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 c,b`N0dOKL  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: hfl%r9o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 nR=2eBNf  
  +-*/&|^等 B}l}Aq8  
2. 返回引用。 S,d ngb{  
  =,各种复合赋值等 E.5*Jr=J  
3. 返回固定类型。 !#cKF6%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <lg"M;&Ht  
4. 原样返回。 luP'JUq  
  operator, )]0[`iLe  
5. 返回解引用的类型。 ]4LT#  
  operator*(单目)  tH<9  
6. 返回地址。 ovo?lE-a0  
  operator&(单目) H4,.H,PZ  
7. 下表访问返回类型。 A?6{  
  operator[] / h 2*$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2@=cqD7x  
  operator<<和operator>> <;TP@-a  
Zu [?'  
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。 b.w(x*a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: '&_y*"/c  
Up1$xLSl  
template < typename Left > c(_oK ?  
struct value_return os "[Iji  
  { ?%8})^Dd>4  
template < typename T > Q(!}t"u  
  struct result_1 Kq@m?h  
  { [Ls2k&)0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; utFcFd X  
} ; .:r2BgL  
eEg1-  
template < typename T1, typename T2 > \( Gf+  
  struct result_2 ],fwZd[t  
  { ~#N.!e4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Wf+Cc?/4  
} ; g-{<v4NGI  
} ; 4cVs(`g^  
l1iF}>F2  
%BKR}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z<,CzKs+||  
;/hH=IT  
下面我们来剥离functor中的operator() EP*["fx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !4b; >y=m  
7-G'8t  
return l(t) op r(t) 709Uv5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,h5-rw'  
return op l(t) JQ{zWJlt  
return op l(t1, t2) Hc_hO  
return l(t) op ;#6<bV  
return l(t1, t2) op 6\S$I5  
return l(t)[r(t)] U#~nN+SIt  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ilt L@]e  
.T62aJ   
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: X T)hPwg.  
单目: return f(l(t), r(t)); #P,[fgNy  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }77=<N br  
双目: return f(l(t)); `pv89aO  
return f(l(t1, t2)); mw4'z,1Q  
下面就是f的实现,以operator/为例 tl,x@['p`  
F~d7;x =g  
struct meta_divide 2A18hP`^  
  { LK-K_!F  
template < typename T1, typename T2 > /Mi-lh^j-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =J[[>H'<d  
  { GqK&'c   
  return t1 / t2; G,mH!lSm,  
} ;5JIY7t  
} ; v[3hnLN%  
e$xv[9  
这个工作可以让宏来做: 0 z'={6,  
wEHrer  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3Mh,NQB  
template < typename T1, typename T2 > \ /PB3^d>Q2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 61Iy{-/ZV  
以后可以直接用 gQ@Pw4bA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 65`'Upu  
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 .KwuhmR  
(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。。。) a@a1TpLQ  
%\z COfN  
l_q>(FoqA  
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 [:hy  
L_zmU_zD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [Yahxw}  
class unary_op : public Rettype j5VRv$P  
  { lWyP[>*  
    Left l; ^6NABXL  
public : SUnmp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} MF`k~)bDV  
>. nt'BQ  
template < typename T > "<n"A7e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /x8C70W^  
      { :]z-Rz  
      return FuncType::execute(l(t)); HV.|Eh_7  
    } 52C-D+zCJ  
x#e\ H F  
    template < typename T1, typename T2 > Z$m2rZ#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \q d)l  
      { pil*/&pB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h C`p<jp/  
    } B| 0s4E  
} ; j C1^>D  
jv#" vQ9A]  
aXid;v,  
同样还可以申明一个binary_op &+w!'LSaD  
1r:fxZO\Vd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4uAb LSh9  
class binary_op : public Rettype g]#zWTw(   
  { 8wx#,Xa  
    Left l; Y*X6lo  
Right r; ht cO ~b  
public : F]&J%i F[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #O974f8  
ZWe$(?  
template < typename T > -_f0AfU/a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |u@>[*k'=  
      { 1eR{~ ,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yI)fu^  
    } uY%3X/^j  
/a/uS3&  
    template < typename T1, typename T2 > =z /mI y<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yar IR|  
      { ~x^+OXf!^g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T9;o.f S  
    } r-"`Abev  
} ; &b]KMAo3  
Z 7ZMu  
:V1ZeNw  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 e$+? v2.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :Y?08/V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =Q 0 )t_z_  
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。 m?CjYqvf  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $MEbePxe  
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。。。 ^@w1Z{:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _ ~$0cj<  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) UY& W]  
下面是修改过的unary_op {$eZF_}Y^  
>v4~:n2D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W)P_t"'@L  
class unary_op #7:9XID /  
  { <YNPhu~5  
Left l; o;-! ?uJ  
  2{tJ'3  
public : ~#x!N=q  
(C[S?@S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,&l*AB!  
[0 f6uIF  
template < typename T > rTiuQdvo  
  struct result_1 J#;m)5[ a%  
  { <6@NgSFz'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Oua/NF)  
} ; jM@I"JZ b  
2"K~:Tm#w  
template < typename T1, typename T2 > \z?;6A  
  struct result_2 O6 J<Lqgh  
  { (c7{dYV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VrL>0d&d  
} ; 2%%U)|39mB  
aRKG)0=  
template < typename T1, typename T2 > 1{glRY'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e ^& 8x  
  { g}j>;T  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); , &f20o  
} )8>f  
O g~"+IGp  
template < typename T > {8Nd-WJ{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I:7,CV  
  { juZ3""  
  return OpClass::execute(lt(t)); _NN{Wk/3w  
} P@![P Ij  
]h8V{%H  
} ; W/QOG&g  
QI{Y@xQ  
! \Kh\  
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 71ybZ 0  
好啦,现在才真正完美了。 #gT^hl5/  
现在在picker里面就可以这么添加了: %),O9*[9  
pjn%CR`;  
template < typename Right > Mo=-P2)>lt  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const srA~gzF  
  { #iU/Yg!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wZb@VG}%  
} a6#PZ!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。 ^aoLry&i=  
6Ky"4\e  
W5;sps  
LA Vgf>  
{vlh ,0~  
十. bind a'~y'6  
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。 :!\./z8v  
先来分析一下一段例子 'gH#\he[Dh  
ikiy>W8  
$KFWV2P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} uV:;y}T^Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 p7tC~]r:L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D:,<9%A  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 j!H?dnE||  
我们来写个简单的。 0g)mf6}o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: g?M69~G$:x  
对于函数对象类的版本: r!uAofIi_  
A*i_- ;W)  
template < typename Func > FZ/&[;E!  
struct functor_trait ;OyM~T gI  
  { sva$@y7b  
typedef typename Func::result_type result_type; \2b9A' d>  
} ; Ut=y`]F  
对于无参数函数的版本: a{,t@G  
@jeV[N,0  
template < typename Ret > o(qmI/h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y}`%I&]n  
  { R[t[M}q  
typedef Ret result_type; y~[So ,G  
} ; =)bc/309  
对于单参数函数的版本: :b-(@a7>  
OR{"9)I  
template < typename Ret, typename V1 > M XQ7%G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8hT>)WH}wo  
  { ?H?r!MZ%  
typedef Ret result_type; Z;:-8 HPDY  
} ; tDkqwF),  
对于双参数函数的版本: `#bcoK5  
WI3!?>d  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )]R8 $S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R4;6Oi)  
  { lHXH03  
typedef Ret result_type; zYsGI<4  
} ;  ovO^uWz`  
等等。。。 V5MbWXgR  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Hua8/:![+  
E~Nr4vq  
template < typename Func > g!uhy}  
struct func_return +`FY  
  { z_TK (;j  
template < typename T > yfrgYA  
  struct result_1 8%Lg)hvl  
  { 7Cjrh"al"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tWuQKN`_  
} ; qE[}Cf]X  
jF8ld5|_|  
template < typename T1, typename T2 > R,lr&;a8  
  struct result_2 t!GY>u>`  
  { k6\c^%x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kE}?"<l  
} ; N 1rrKyL!$  
} ; COafVlJ,l  
\D=B-dREq  
J/Li{xp)Lg  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +W`~bX+  
pppbn]%Ob  
template < typename Func, typename aPicker > )uP= o  
class binder_1 b3H;Ea?^^<  
  { DS yE   
Func fn; m" Gr pE3  
aPicker pk; :&MiO3#+  
public : 04:Dbt~=?p  
4Ki'r&L\  
template < typename T > L<n_}ucA  
  struct result_1 P^UcpU,  
  { 7w|s8B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #<{MtK_  
} ; p[Es4S}N  
r|+Zni]  
template < typename T1, typename T2 > .jU9{;[  
  struct result_2 hS  Sq=(S  
  { w]}v m-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .1;?#t]ZV  
} ; )I@iW\`7  
xS'So7:h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O?_'6T  
(,>`\\  
template < typename T > %?seX+ne  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5"+* c@L  
  { 6tM{cK%v1  
  return fn(pk(t)); -kO=pYP*O  
} ocvBKsfhE`  
template < typename T1, typename T2 > lc^%:#@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HDYf^mcW  
  { ETtR*5Y 5  
  return fn(pk(t1, t2)); =S,^"D\Z:  
} | zf||ju  
} ; Z6I!4K  
H={,zZ11{  
r?$\`,;  
一目了然不是么? &nq[Vy0kO4  
最后实现bind "F^EfpcJ{9  
S $Wd}2>  
.s+e hZ  
template < typename Func, typename aPicker >  Cfi5r|S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u[% #/  
  { j2z$kw%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u^uW<.#z  
} |R4](  
*\> &  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +{s^"M2`  
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。 aaBBI S  
D4G{= Y}G  
十一. phoenix C9fJLCufC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3jQ |C=   
I^o^@C  
for_each(v.begin(), v.end(), 975KRnj  
( X@ss d  
do_ Y\rKw!u_!  
[ R .,w`<<  
  cout << _1 <<   " , " '{|87kI  
] Cs$g]&a  
.while_( -- _1), $]_=B Jyu  
cout << var( " \n " ) @`T6\ 1  
) GxBj N7"  
); /a,q4tD@  
,Vogo5~X  
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: P++gR@  
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 :F_U^pyG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 te`4*t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: It4F;Ah  
{uw]s< 6  
tlW}lN}  
template < typename Cond, typename Actor > 5\pizD/17  
class do_while KS%,N _F<  
  { DP?gozm  
Cond cd; Zy<0'k%U  
Actor act; $h2h&6mH  
public : !({[^[!  
template < typename T > WA<~M) rb  
  struct result_1 4)`{ L$  
  { g3y44G CV  
  typedef int result_type; KMZ% 1=a  
} ; S_)va#b#  
Dx8^V%b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y(%6?a @  
<fP|<>s$@1  
template < typename T > J9o ]$.e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /rquI y^  
  { #PiW\Tq  
  do 6pH.sX$!_  
    { !#'*@a  
  act(t); 6(eyUgnb  
  } )!0>2,R1  
  while (cd(t)); U+\\#5$  
  return   0 ; uG/Zpi  
} i6[Hu8  
} ; GhX>YzD7  
oRCj]9I$  
XX+4X*(o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^mH^cP?/  
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。 \=w|Zeu{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。 ^JH 4: h  
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。 rx%lL  
下面就是产生这个functor的类: +] FdgmK:  
N^O.P  
wE'~Qj  
template < typename Actor > &n['#7 <(!  
class do_while_actor WXJ%bH  
  { se_1 wCYz  
Actor act; 1"i/*}M  
public : H=*;3gM,'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} l{kum2DT  
|_Vlw&qu+  
template < typename Cond > Obbjl@]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \h:$q E7  
} ; UF?qL1w  
m'Ran3rp  
b8Y-!] F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 l@':mX3xd  
最后,是那个do_ 59GS:  
Z[ys>\_To  
=ove#3  
class do_while_invoker &)1+WrU  
  { KZ&{Ya  
public : SDZ/rC!C  
template < typename Actor > j2V^1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >]FRHJo_  
  { mkgDg y  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6?r}bs6Msx  
} GP1b/n3F1  
} do_; wD4Kil=v  
kid@*.I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yj-BLR5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J#MUtpPdQ  
最后来说说怎么处理break和continue l7\Bq+Q  
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。 ?3[as<GZ8  
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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