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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _:,.yRez  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E\e]K !  
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, ATO 5  
nGZ \<-  
P06 . 1  
(Nt[v;BnO  
  class filler D=w9cKa  
  { T0L+z/N_m.  
public : A#:8X1w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5fq.*1f  
} ; YeIe\3x!N  
lV7IHX1P  
4 ?2g&B\  
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: n2 na9dX)w  
[a D:A  
xT+ ;w[s  
Z}f^qc+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XIN5a~[z*  
LD@7(?mlU  
-M`D >  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CveWl$T12  
/Hk07:"c  
;E2kT GT  
XZBj=2~-3  
二. 战前分析 j&llrN  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 AFtCqq#[  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 El1:?4;  
zPE#[\O21B  
%Ht ^yemQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;zm ks]  
  /* --------------------------------------------- */ ) :}Fu  
vector < int *> vp( 10 ); w&+\Wo;([b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .q0AoM  
/* --------------------------------------------- */ US]"4=Zm  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 49y *xMn  
/* --------------------------------------------- */ 7BrV<)ih{*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5\+EHW!o  
  /* --------------------------------------------- */ 45r|1<Ro  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8v$ g  
/* --------------------------------------------- */ X o_] v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =u[rOU{X"W  
|<QI%Y$dr  
wV %8v\  
V4oak!}?  
看了之后,我们可以思考一些问题: >~>{;Wq(p+  
1._1, _2是什么? dWIZ37w+D  
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。 |3"NwM>  
2._1 = 1是在做什么? $OT}`Te~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 E.4n}s  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 <q1'Li)_R  
k{qLkcOg=  
\ j x0ZHR  
三. 动工 I<9n(rA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ){jqfkL  
D;J|eC>^  
Vy&f"4~  
G$S1#F -  
template < typename T > cC' ^T6  
class assignment l92!2$]b  
  { Y"s )u7  
T value; 8t--#sDy{0  
public : s.bT[0Vl  
assignment( const T & v) : value(v) {} @qpYDnJ:  
template < typename T2 > JYl\<Z' {  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,Os7T 1>  
} ; 9DY|Sa]#=  
D'85VZEFyo  
oFwG+W /  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 widI s[ )  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )fy <P;g  
~t$mw,  
A &;EV#]ge  
Y]M^n&f  
  class holder ;*"!:GR%h  
  { ''%;EW>  
public : *u<rU,C8  
template < typename T > giQ{Xrj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h<Jc;ht  
  { tu7+LwF7  
  return assignment < T > (t); {rtM%%l  
} x$*E\/zi<!  
} ; K:Mujx:  
,uKs>T^  
/kAwe *)  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: BQ5_s,VM  
b-,]A2.  
  static holder _1; zZ<ns+h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 D l4d'&!  
0P3j+? N%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wK2yt?  
而不用手动写一个函数对象。 <[/PyNYK  
]VzqQ=U%  
p6B .s_G4  
#?L(#a$k  
四. 问题分析 (QA-"9v#i,  
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。 .jLMl*6%:  
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。 &S9f#Ui  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D$Kz9GVZq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y*y`t6D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e~tr^$/(  
iLjuE)6-$  
五. 问题1:一致性 l7!U),x%/U  
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?| Xs{:[vRW  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =W;t@"6>2  
TEH*@~P"  
struct holder N)9pz?*V  
  { %"1` NT  
  // bnA T,v{  
  template < typename T > YJ &lB&xH  
T &   operator ()( const T & r) const 2]?w~qjWm  
  { W?SP .-I  
  return (T & )r; HVtr,jg  
} R-=_z 6<  
} ; E1$Hu{  
 5xG|35Pj  
这样的话assignment也必须相应改动: M"k3zK,  
D{Hh#x8Y  
template < typename Left, typename Right > ^zBjG/'7  
class assignment bE VO<x+  
  { '*o7_Ez-{  
Left l; .Z(S4wV  
Right r; %s~NQ;Y  
public : N1D6D$s0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8o*\W$K@  
template < typename T2 > 5KL9$J9k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <^H1)=tlF  
} ; Bf D,z  
\O8Y3|<  
同时,holder的operator=也需要改动: m1~qaD<DZ$  
fW_}!`:  
template < typename T > d~togTs1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const pDLu+ }@  
  { c n\k`8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f_Wkg)g  
} +YGw4{\EL  
_A@fP[C  
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。 zhVa.r A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G\'u~B/w  
` <l/GwtAJ  
return l(rhs) = r; 2eZk3_w  
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。 PfwI@%2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $V`KrA~]  
W+F<P@[u<$  
template < typename Tp > m &0(%  
class constant_t 8`L#1ybMO  
  { )OW(T^>_'I  
  const Tp t; C8bGae(  
public : 0%GqCg  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b0~H>cnA  
template < typename T > y(aAp.S>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0)6i~MglY  
  { IGh !d?D  
  return t; d- Z+fz  
} Rye ~w6  
} ; O<eWq]  
~$?y1Yv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =!pu+&I 9  
下面就可以修改holder的operator=了 /pAm8vK   
J1gEjd   
template < typename T > %2rHvF=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =sUl`L+w,L  
  { lRa 3v Ng  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); c&| '3i+  
} . BYKdxa  
d'Ik@D]I  
同时也要修改assignment的operator() Xh7~MU~X  
t+W=2w&  
template < typename T2 > TQOg~lH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S:2u3th7  
现在代码看起来就很一致了。 `uM0,Z  
6)uPM"cO  
六. 问题2:链式操作 KG4#BY&^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 CN8@c!mB  
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。 3$96+A^M*  
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。 )JY_eG&2Dx  
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。 (dLE<\E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  &*>C PO  
dIBKE0`  
template < typename T > cKi^C  
struct result_1 p,[XT`q^  
  { (^s&M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m p|20`go  
} ; epG X.  
zDvP7hl  
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: 7T|J[W O  
'o)ve(  
template < typename T > /IrR,bvA  
struct   ref oqd N5+xt  
  { M3jv aI  
typedef T & reference; E1{:z"  
} ; H/p-YtY  
template < typename T > &k_wqV  
struct   ref < T &> PcNf TB{  
  { r:WgjjA%  
typedef T & reference; R[>;_}5">  
} ; 7q2"b?|h  
Zy!)8<Cgm'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tz0Ttu=xH  
n ]6 0  
template < typename T > wEHAkc)Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const UgD'Bi  
  { ['}^;Y?*o  
  return l(t) = r(t); qUoMg%Z%l  
} V&4:nIS>z  
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。 Ddm76LS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~f]r>jQM  
syC"eH3{  
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 2 l[A=Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iw~V_y4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 VM2@{V/=~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 VhH]n yi7D  
最后的布局是: aaf_3UH.B  
                Add $cJN9|$6  
              /   \ ;Xd\$)n  
            Divide   5 ^pQo`T6  
            /   \ k+q6U[ce  
          _1     3 OnPy8mC  
似乎一切都解决了?不。 u7Y'3x,`  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 _/sf@R  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 CSX$Pk*  
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: O"J.k&C<,  
H/@M  
template < typename Right > ,@'){V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const LD~uI  
Right & rt) const QIMv9;  
  { +U_-Lq )  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \xO2WD  
} X!+Mgh6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5%Fn^u:  
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。 SX?$H~A  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ^;k _  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 l5y#i7q  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 _#YHc[Wz  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? q5\LdI2  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: :oj) eS[Y  
"<.  
template < class Action > 5#9Wd9LP  
class picker : public Action &zh+:TRm  
  { M9 2~iM  
public : J! 6z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |b-Zy~6  
  // all the operator overloaded ad$Qs3)6o  
} ; P15 *VPy  
%oCjZ"ke  
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。 J_wz'eIb0  
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: oCdOC5  
_ !^FW%  
template < typename Right > DCt:EhC  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  > ^v8N  
  { u$%#5_k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [A..<[  
} k>0cTBY&  
(Y.$wMB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uQ%HLL-W/  
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。 P7x?!71?L  
GY$?^&OO>  
template < typename T >   struct picker_maker <9k}CXv2PK  
  { kzVI:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +@],$=aE?  
} ; &9lc\Y4PY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @H# kvYWmn  
  { 4Ig{#}<  
typedef picker < T > result; @x F8' [<  
} ; dYqDL<se/I  
-R$FJb Id  
下面总的结构就有了: ah Xq{>  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 3D09P5$W  
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。 -L'K  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~Yz/t  
至此链式操作完美实现。 NdSxWrD`m  
'5,,XhP  
tEX~72v  
七. 问题3 j_WF38o  
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。 qp_ `Fj:  
/GSI.tO  
template < typename T1, typename T2 > JdYF&~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PKM$*_LcGI  
  { pnA]@FW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WmVw>.]@~  
} MqBATW.pmJ  
0l1]QD+Gc5  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: muX4Y1M_  
x5 ~E'~_  
template < typename T1, typename T2 > vlN. OQ  
struct result_2 rU^ghF  
  { IK?$!jh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; UlN|Oy,  
} ; B*iz+"H  
Isgk  
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? *pC -`k  
这个差事就留给了holder自己。 Rw{v"n  
     ~M^7qO  
?.A/E?Oc  
template < int Order > 'MQGR@*  
class holder; GK+\-U)v  
template <> z%dlajY m:  
class holder < 1 > U?^|>cMr  
  { _>m*`:Wb  
public : |ShRxE3@'  
template < typename T > PZhZK VZx  
  struct result_1 OK J%M]<  
  { JHZo:Ad -&  
  typedef T & result; ;_\  
} ; pbvEIa-Y4  
template < typename T1, typename T2 > 5)v^ cR?&  
  struct result_2 e&4wwP"`<  
  { Qn3+bF4  
  typedef T1 & result; x15tQb+  
} ; r~2@#gTbl  
template < typename T > ZznWs+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k Z[yv  
  { Ng39D#_)  
  return (T & )r; f EiEfu  
} 0S7Isk2W  
template < typename T1, typename T2 > +,^M{^%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #Ii.tTk  
  { \q1%d.\X  
  return (T1 & )r1; zPkPC}f(O  
} vhEs+ j  
} ; hJ*E"{xs  
RF2XJJ  
template <> _r|yt Q)  
class holder < 2 > !skiD}zd1  
  { =l'_*B8  
public : 6ch[B`[h,  
template < typename T > QIV~)`;  
  struct result_1 ~JPzjE  
  { i@^`~vj  
  typedef T & result; <0 idG  
} ; oNsx Fi:  
template < typename T1, typename T2 > P W<wjf,rQ  
  struct result_2 cRr `r[t  
  { MNmQ%R4jRN  
  typedef T2 & result; (a!,)  
} ; D"f(nVEr  
template < typename T > 4H=sD t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t-(7Q8(  
  { a&VJ YAB  
  return (T & )r; HbSx}bM_9  
} K$5P_~;QL  
template < typename T1, typename T2 > `gs,JJ6N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ru aJ9O  
  { ?8}jJw2H  
  return (T2 & )r2; F^G`Jf  
} DmPsltpzQ  
} ; 64X#:t+  
:Qp/3(g e  
3A}8?  
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> >。 Du4#\OK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^Jc0c)*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6b01xu(A[  
r3vj o(  
return l(i, j) = r(i, j); XRz6Yf(/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^ 6|"=+cO\  
\)uad5`N  
  return ( int & )i; w|o@r%Q#l  
  return ( int & )j; QaBXzf   
最后执行i = j; XJ?z{gXJ  
可见,参数被正确的选择了。 r8 >?-P  
'="){  
@}!$NI8  
w>Sz^_ h  
+rP<m  
八. 中期总结 :8wF0n-'  
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: !`=?<Fl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6e| 5qKr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $*-L8An?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :P"Gym  
2U{RA' s  
oA@^N4PD  
P`"DepeD  
.WE0T|qDX  
;_&L^)~P$  
九. 简化 &L~rq)r/&  
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。 ?.ihWbW_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >G~;2K[  
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: MA6%g} o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 obolDh a  
  +-*/&|^等 E_rC"_Zte  
2. 返回引用。 C8q-gP[  
  =,各种复合赋值等 8!>pFVNJf  
3. 返回固定类型。 6D(m8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,sl.:C4  
4. 原样返回。 6 74X)hB  
  operator, CnYX\^Ow  
5. 返回解引用的类型。 rWqA)j*!  
  operator*(单目) m/nn}+*C  
6. 返回地址。 $?{zV$r1  
  operator&(单目) CI'5JOqP  
7. 下表访问返回类型。  E/;YhFb[  
  operator[] \c}r6xOr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j=S"KVp9NF  
  operator<<和operator>> [1CxMk~"[  
.utL/1Ej  
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。 )^sfEYoA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u;g}N'"  
oP 0j>i,"&  
template < typename Left > )~(_[='  
struct value_return yqI|BF`  
  { ~A4WuA  
template < typename T > CNYchE,}  
  struct result_1 uu.Nq*3  
  { e)"cm;BJ^P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Lr:K0A.Ch  
} ; xII!2.  
oX ,M;;Yq  
template < typename T1, typename T2 > i`L66uV  
  struct result_2 {rLOAewr  
  { ;A!i V |  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +-d>Sl (  
} ; Cz)D3Df^  
} ; T]2q >N  
heA\6W:u&  
jqedHn x  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +ETw:i9!?  
C\D4C]/8  
下面我们来剥离functor中的operator() 0fU>L^P_?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: blv6  
f}eVfAf  
return l(t) op r(t) B.#0kjA}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z5A<TC/:  
return op l(t) w2[R&hJ  
return op l(t1, t2) .`XA6e(8KR  
return l(t) op $@;[K \  
return l(t1, t2) op Qpq0j^\  
return l(t)[r(t)] {*9i}w|2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?]N&H90^5  
Q-5wI$=  
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: .Oh$sma1  
单目: return f(l(t), r(t)); t+ ]+Gn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,#l oVLy  
双目: return f(l(t)); .*"IJD9  
return f(l(t1, t2)); U+ =q_ <  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^pa).B.`T  
_Hk`e}}  
struct meta_divide yI<'J^1C[  
  { I|H mbTXa  
template < typename T1, typename T2 > i,T{SV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N0PX<$y  
  { YeJdkt  
  return t1 / t2; dM$S|, H  
} &tIm  
} ; r%i{a  
eSU8/9B  
这个工作可以让宏来做: ~Y[1Me  
QCw<* Id+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ PV2904  
template < typename T1, typename T2 > \ ntejFy9_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v( B4Bz2  
以后可以直接用 o ++Hdvai  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C7PiuL?  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 C2v7(  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) H<"j3qt  
_guY%2% yR  
(k~c]N)v  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 v*LL7b0 A  
t {}1 f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N}= - +E|  
class unary_op : public Rettype ZHJzh\?  
  { OH w6#N$\  
    Left l; 9'M_tMm5  
public : d?n~9_9e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L  z  
jg(A_V  
template < typename T > ->(B: Cz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _G|6xlO  
      { XQA2uR4h  
      return FuncType::execute(l(t)); t JP(eaqZ  
    } y (A"g3^=  
bOdD:=f  
    template < typename T1, typename T2 > %O${EN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A5b}G  
      { 8TZe=sD~cr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); g d-fJ._1  
    } mN`a]L'  
} ; ~cjvo?)&e;  
DI\sq8J^  
rgCId@R  
同样还可以申明一个binary_op eMwf'*#  
r[x7?cXsW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5tL6R3  
class binary_op : public Rettype *QX$Mo^E  
  { iu'yB  
    Left l; JY,+eD  
Right r; 4/4IZfznX  
public : I}X8-WFB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;z68`P-  
=3'wHl  
template < typename T > _u0dt) $  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h| Ih4  
      { ;/.ZYTD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~U|te_l  
    } @WmB0cc_  
RjT[y: !  
    template < typename T1, typename T2 > jv ";?*I6.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `xSXGI  
      { 0/Csc\Xl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cQny)2k*x  
    } I zT%Kq  
} ; k8TMdWW  
>&R|t_ypw  
yWuq/J:  
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 s5.2gu|"%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v:chr$>j5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \0$?r4A  
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。 -l",!sV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ])`F$S  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 H4N==o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 = U5)m  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ?2M15Q  
下面是修改过的unary_op ?=,tcN  
V;!D:N8<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^6`U0|5mRX  
class unary_op l},%g%}iMU  
  { p82qFzq#  
Left l; i=ba=-"Mt  
  j{vzCRa>8  
public : MI/1uw  
]mp.KvB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} __QT lj  
KH;e)91  
template < typename T > eR/7*G5  
  struct result_1 a4wh-35/  
  { (n< xoV[e  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 46vz=# ,6L  
} ; <1y%ch;  
Ul=`]@]]  
template < typename T1, typename T2 > Abl=Ev  
  struct result_2 B 5?(gb"  
  { vq{:=:5'P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R1nctA:  
} ; 8wBns)wy@  
|^1eL I  
template < typename T1, typename T2 > jkbz8.K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6jn<YR E-  
  { +RbCa c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); aU3&=aN+  
} dCHU* 7DS  
olqHa5qn  
template < typename T > (HTVSC%=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c[5>kQ-nq  
  { 0<Y)yNsV  
  return OpClass::execute(lt(t)); +,smjg:O  
} ' o 5,P/6  
n8?gZ` W  
} ; |peZ`O^ ~  
a^2?W  
1}(g=S  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug -Xj+7}4  
好啦,现在才真正完美了。 *mYec~  
现在在picker里面就可以这么添加了: A >x{\  
B *:6U+I  
template < typename Right > vs.q<i-u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Hi ?],5,/  
  { ZXco5,1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y A;S'dxY  
} !_]WUQvV?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 s?=J#WV1y  
,3^N_>d$W  
Tj>~#~  
/_LUys/0  
~2pctqMA  
十. bind %3q@\:s  
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。 0s4%22  
先来分析一下一段例子 tUt l>>6Iu  
u~G,=n  
ZJ!/49c*>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} kcQ |Zg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  Jl}$) '  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'j}%ec1  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 zRB1V99k  
我们来写个简单的。 bJ9>,,D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f$P pFSY4  
对于函数对象类的版本: g6N{Z e Wg  
w7O(I"  
template < typename Func > D[U5SS!)  
struct functor_trait ;'nu9FU*O  
  { ?bbguwo~F  
typedef typename Func::result_type result_type; IH{g-#U  
} ; gllXJM^ -  
对于无参数函数的版本: = uOFaZ4  
0`_Gj{:L  
template < typename Ret > 75{QBlf<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #MI}KmH  
  { ')go/y`YK  
typedef Ret result_type; )(,+o  
} ; ]92@&J0w  
对于单参数函数的版本: sR#( \  
1(C%/g#"  
template < typename Ret, typename V1 > 8TuOf(qE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z,ag5 w`]L  
  { Lx2.E1?@  
typedef Ret result_type; Y(<>[8S m  
} ; u+S*D\p<`  
对于双参数函数的版本: W[+E5I  
oZ!rK/qoA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  37{mhU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \p.ku%{  
  { $NqT ={!  
typedef Ret result_type; MvObx'+  
} ; !k&<  
等等。。。 QarA.Ne~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RM,r0Kv17Y  
zX(p\NU  
template < typename Func > X1$0'u sS  
struct func_return :eDwkzlHH  
  { AWGeK-^  
template < typename T > pi+m`O   
  struct result_1 BLfoU_Z  
  { J5IQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n;4` IK|  
} ; eja_+`cJ  
z$;z&X$j  
template < typename T1, typename T2 > ~g)gXPjke  
  struct result_2 oc>,5 x  
  { M,:GMO:?a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?-J\~AXL  
} ; J,k9?nkY /  
} ; ;Cm%<vW4!  
7LKNEll  
y~;Kf0~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'R?;T[s%  
sJ!AI n<  
template < typename Func, typename aPicker > /O+,vRw\A  
class binder_1 ><5tnBP|+L  
  { WM:we*k8h  
Func fn; 7 zK%CJ  
aPicker pk; 6wfCC,2  
public : |no '^  
*cJ GrLC  
template < typename T > 9aYCU/3  
  struct result_1 ,M5J~Ga  
  { T+RfMEdr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; KZJ;O7'`  
} ; aw {?UvL&  
]uj6-0q){W  
template < typename T1, typename T2 > ho;Km  
  struct result_2 sZ7{_}B  
  { G5?Dt-;I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wSnY;Z9W_  
} ; @~xNax&^  
4)i/B99k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (?D47^F &  
b$H{|[  
template < typename T > Sr/"'w;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D8qZh1w%A|  
  { 5&\Q0SX(~  
  return fn(pk(t)); #8QQZdC8`  
} :J5xO%WA(  
template < typename T1, typename T2 > P$4G2>D8dg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n ;y<!L7  
  { v|"Nx42  
  return fn(pk(t1, t2)); D`2Iy.|!  
} Mq8jPjL  
} ; NAlYfbp  
D~G24k6b3  
?,O{,2}  
一目了然不是么? D*I%=);B_  
最后实现bind 6m|j " m  
la[xbv   
[0w @0?[  
template < typename Func, typename aPicker > `c ^2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }L3kpw  
  { b<~\IPY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f^Lw3|rq4  
} =i4Ds  
_ ^r KOd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1nye.i~  
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。 &ScADmZP^d  
oyiEOC  
十一. phoenix MyXgp>?~T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X~T"n<:a>  
Yw vX SA  
for_each(v.begin(), v.end(), C2<!.l  
( '!I^Lfz-Z  
do_ F\ yxXOI  
[ "}Of f  
  cout << _1 <<   " , " CD;C z*c  
] KW ]/u  
.while_( -- _1), 4#{i  
cout << var( " \n " ) dd@qk`Zl&A  
) 06|+ _  
); `B}( Ln  
%+ynrg-  
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: _pnJ/YE  
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 3.Oc8(N^}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 y'(l]F1]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: PF+v[h;,  
" qY Pi  
G'{$$+U^K  
template < typename Cond, typename Actor > mp:%k\cF|  
class do_while 7y1J69IK  
  { mzLDZ# =b  
Cond cd; I9-vV>:z  
Actor act; Y9F!HM-`  
public : KWq7M8mq  
template < typename T > K3Zc>QL{  
  struct result_1 4W &HUQ?^  
  { CqDKQQ  
  typedef int result_type; /p+ (_Y  
} ; %6}S1fuA  
\BOZhXfl'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} '8R5?9"  
wuSp+?{5k  
template < typename T > u=JI 1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RcIGIt  
  { t."hAvRL  
  do %"Q{|}  
    { y w)q3zC  
  act(t); &=oW=g2  
  } D<B/oSy  
  while (cd(t)); NHG+l)y:  
  return   0 ; vtM!?#  
} @-|{qP=Dy  
} ; +YVnA?r?  
[XK Ke  
:biM}L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }u8o*P|,  
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。 ^tc2?T  
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。 5}@6euT5$  
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。 ;+t~$5  
下面就是产生这个functor的类: ~$-Nl  
5RCZv\Wd&  
qPY OO  
template < typename Actor > FTZ][  
class do_while_actor fmC)]O%q  
  { ~GZ!;An  
Actor act; `!rH0]vy  
public : UE33e(Q<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t2d _XQOK  
/^v?Q9=Y  
template < typename Cond > #-?pY"N,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )xYv$6=  
} ; m22M[L(q  
28J ; 9  
4)./d2/E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )y&}c7xW  
最后,是那个do_ &"]Uh   
!4cO]wh5  
69AgPAv<k  
class do_while_invoker H)tnxD0)  
  {  Cg[]y1Ne  
public : ~= qJSb  
template < typename Actor > m2{3j[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i j&_>   
  { @|kBc.(]  
  return do_while_actor < Actor > (act); $Ay j4|_-  
} \lwYDPY:  
} do_; x-O9|%aRJ  
:a3  +f5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `\LhEnIwu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <;}jf*A  
最后来说说怎么处理break和continue a'=C/ s+  
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。 ^{\gD23  
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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