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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b`L%t:u{d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l;af~ef)'  
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, Tfh 2.  
'"y|p+=j:  
o5xAav"+>  
`))\}C@k  
  class filler @95FN)TXZY  
  { a-y+@#;2_  
public : 33jovK 2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Hip&8NW  
} ; 1D16   
]e >RK'  
~+bv6qxg]\  
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: #G|qD  
7:A x(El  
^?$WVB  
0- ><q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); pkP?i5 ,  
:!/gk8F|dI  
m7&O9?X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FSUttg"  
qs|mj}?  
[FK<96.nt  
OF%B[h&   
二. 战前分析 ?in|qevL  
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。 dX\.t <  
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 Y^36>1.:  
K6y :mJYp\  
s?zAP O8Sz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $f,n8]  
  /* --------------------------------------------- */ Sa\!*e_sN  
vector < int *> vp( 10 ); f?oa"   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ng:kA%! Q  
/* --------------------------------------------- */ n$U#:aQE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "~=mG--I  
/* --------------------------------------------- */ IC6gU$e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u583_k%  
  /* --------------------------------------------- */ $k0k k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pX/n)q[  
/* --------------------------------------------- */ zR `EU,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~)qtply  
qud\K+  
GFfq+=se  
o]Ol8I  
看了之后,我们可以思考一些问题: D,;\o7V  
1._1, _2是什么? wtmB+:I  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 O_cbP59Y.  
2._1 = 1是在做什么? ?gJOgsHJP  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 \|]Z8t7  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 uMut=ja(U  
DjI3?NN  
\I["2C]3M  
三. 动工 !1n8vzs"c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :gerQz4R8  
 |?Frj  
( xXGSx  
0ge$ p,  
template < typename T > \=+b}mKV m  
class assignment )foq),2  
  { 6&DX] [G  
T value; 9Rn? :B~W:  
public : !l|5z G  
assignment( const T & v) : value(v) {} cZH-"  
template < typename T2 > XQ%?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } v$(lZa1  
} ; 61/.K_%I.  
LVc4CE f  
7@Zx@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #mZpeB~   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment CqHK%M  
^Y u6w\QM  
nt;haeJ  
@mE)|.f  
  class holder af#pR&4}   
  { #Y0-BYa^  
public : t| 9 GS|  
template < typename T > %)[+%57{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Jg]'+>,J  
  { ( Fynok  
  return assignment < T > (t); QU%I43  
} YX=2jI  
} ; cCo`~7rE  
+j(d| L\  
/CuXa%Ci^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: T<JwD[ (  
SrFS#  
  static holder _1; ymegr(9&K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 AZzuI*  
zG' "9kJx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }Ow>dV?  
而不用手动写一个函数对象。 Zq,9&y~  
d)@<W1;  
G P:FSprP  
?."&MZ  
四. 问题分析 rgSOS-ox  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 K TsgJ\W  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7SlsnhpW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +Vo}F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "z0zpHXek  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 OkCQ?]  
4l!@=qwn  
五. 问题1:一致性 c9kzOQ2n  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2pzF5h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'fcMuBc+ 4  
"Fy7K#n  
struct holder FP0G]=ME  
  { {r> .G7P6  
  // {%VV\qaC  
  template < typename T > pl5P2&k  
T &   operator ()( const T & r) const Tneq6>  
  { JC}f-%H?K  
  return (T & )r; Xcrk;!IB?  
} pM{nh00[  
} ; f;&]:2.j  
bHht d_}  
这样的话assignment也必须相应改动: -6tgsfEr  
4Ue_Y 'LmM  
template < typename Left, typename Right > a 4=N9X  
class assignment Cw~RJ^a_  
  { cTXri8K_  
Left l; i `s|,"0o  
Right r; H;U)b{  
public : c&X{dJWD   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o\88t){/kB  
template < typename T2 >  *[r!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L lw&& K  
} ; %/c+`Wd/l$  
,h{A^[yl  
同时,holder的operator=也需要改动: {&P FXJ  
kloR#?8A  
template < typename T > R*oXmuOsYA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V7Z4T6j4  
  { o]ag"Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); uGwJ K`!~  
} ~_9n.C  
b{d4xU8'  
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。 ) c/% NiN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 < -uc."6\  
'Q =7/dY3I  
return l(rhs) = r; $xOI 1|d   
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9%iUG(DC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `C_jP|[e  
tV_t6x_.  
template < typename Tp > UWZa|I~:J  
class constant_t c9\2YKo  
  { &X|<@'933  
  const Tp t; d\H&dkpH  
public : SFb{o <0 =  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} nLwiCf e  
template < typename T > zW}[+el }  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const iweD @b  
  { 'S<%Xm  
  return t; L>!8YUz7p$  
} ( 7ws{)  
} ; ^pS+/ZSi^  
!PMU O\y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^9_U Uzf\  
下面就可以修改holder的operator=了 c(U  
8K;Y2 #  
template < typename T > -UZ@G~K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dLvJh#`o  
  { 7QVuc!V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Uz608u  
} R7s|`\  
F( Ak  
同时也要修改assignment的operator() 'JZJFE7Z  
O1D6^3w  
template < typename T2 > h 6%[q x<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K7e4_ZGI  
现在代码看起来就很一致了。 Y7GF$}%UL  
hH->%*  
六. 问题2:链式操作 >tG+?Y'{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ckjrk  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,;<RW]r-P  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 sBK <zR  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 7 uMd ZpD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YB)3X[R+0  
E15vq6DKF  
template < typename T > iB1i/l  
struct result_1 RGIoI ]_  
  { c=[q(|+O!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jJ3zF3Id  
} ; _Cy:]2o  
v)f7};"z   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: `_5GG3@Ff  
cBYfXI0`  
template < typename T > Eq^uKi  
struct   ref 3L _I[T$s  
  { TwvAj#j  
typedef T & reference; LF?P> 1%-  
} ; Sd))vS^g  
template < typename T > w?mEuXc  
struct   ref < T &> F52B~@ .  
  { _Mc>W0'5@  
typedef T & reference; C}?0`!Cc%  
} ; lFUWV)J\  
]h!`IX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: NQ|xM"MqD  
3+xy4 G@L  
template < typename T > +'#oz+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const VW@ x=m  
  { t` 8!AhOgc  
  return l(t) = r(t); p T[gdhc  
} K"<*a"1I  
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。 JR9$. fGJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )9=(|Lp  
`@`1pOb  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 RGD]8 mw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 64j|}wJ$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hzY[ G :  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sk2%  
最后的布局是: Y'`"9Db  
                Add .wK1El{bf  
              /   \ Y\+KoR' ;  
            Divide   5 [m'CR 4(|  
            /   \ 2.Yi( r  
          _1     3 [U\(G  
似乎一切都解决了?不。 p" `%  
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。 u>.y:>  
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。 0 nW F  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: H]31l~@]  
7Bz*r0 9S  
template < typename Right > ~VTs:h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y7U&Q:5'  
Right & rt) const Uh|>Skic4  
  { GZ }/leR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Di Or{)a  
} 6'OO-o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 XidxNPz0^  
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。 #T~&]|{,  
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。 F9XT lA  
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。 !:fv>FEI9  
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。 Vf-5&S&9  
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? cs_}&!c{  
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: Zv qn%K],  
uCzii o`S  
template < class Action > noNm^hFL  
class picker : public Action q]<xMg#nu  
  { , fb( WY  
public : N dR ]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r$nkU4N'  
  // all the operator overloaded W7UtA.2LT  
} ; FA>1x*;c  
6J%iZ  
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。 u/AT-e r;  
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: |V`S >m%N  
Sl~x$9`  
template < typename Right > =^h~!ovj:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <%bw/  
  { S|R|]J|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3@5p"X  
} j%&  IL0  
xRDiRj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &K:' #[3V  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 d*;$AYI#R  
fk5XvL  
template < typename T >   struct picker_maker A%ywj'|z  
  { <9@7,2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S2=%x.  
} ; MV+i{]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3;$bS<>  
  { PDw{R]V+  
typedef picker < T > result; d,'!.#e  
} ; ]1fZupM^6  
"D> ]ES%5  
下面总的结构就有了: 9Z!lmfnJ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^Gz{6@TY5  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 g0#q"v55  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )&Z>@S^  
至此链式操作完美实现。 K&pM o.  
G%w_CMfH  
izt^Wi|  
七. 问题3 85>S"%_  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 p$!@I  
B.-A $/  
template < typename T1, typename T2 > d><fu]'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mf4z?G@6  
  { ` %' z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o+)A'S  
} /)1v9<vM"  
]XrE  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 6$B'Q30}r  
Uu2N9.5  
template < typename T1, typename T2 > ha'qIT 3&  
struct result_2 3sC: jIp  
  { kfpm=dKL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e`DsP8-&v  
} ; ^!@*P,'I  
]Ti$ztJ  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? sX'U|)/pD  
这个差事就留给了holder自己。 1*R_"#  
    \j:gr>4  
E\e]K !  
template < int Order > d)*(KhYie@  
class holder; /"0as_L<  
template <> 2oNV=b[  
class holder < 1 > u 2lX d'  
  { \|{*arS  
public : 7t4v~'h;5e  
template < typename T > Z% Z"VoxH  
  struct result_1 ggCr-  
  { *98Ti|  
  typedef T & result; >6K4b/.5w  
} ; m'.T2e.u  
template < typename T1, typename T2 > </w 7W3F  
  struct result_2 y''0PSfb#  
  { n2 na9dX)w  
  typedef T1 & result; [a D:A  
} ; j7sU0"7^  
template < typename T > OPJgIU%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S_T  
  { kbq:U8+k  
  return (T & )r; T+W3_xISX  
} Gmgeve  
template < typename T1, typename T2 > a#R %8)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )_pt*xo  
  { D5[VK `4Z  
  return (T1 & )r1; n `#+L~X  
} z\h, SX<U  
} ; W8uVd zQ   
%QE5<2k  
template <> `wV|q~  
class holder < 2 > +QupM  
  { z6}Pj>1  
public : %g-0O#8}  
template < typename T > LI:?Y_r  
  struct result_1 b60[({A\s&  
  { b#}t:yy  
  typedef T & result; ?k w/S4  
} ; E~69^ cd  
template < typename T1, typename T2 > )ys=+Pz  
  struct result_2 p9w%kM?  
  { _}z_yu#jY  
  typedef T2 & result; ox JGJ  
} ; |%3O) B  
template < typename T > hqWPf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const johmJLC  
  { L+(C5L93}  
  return (T & )r; xrX?ZJ  
} Dwk$CJb3-  
template < typename T1, typename T2 > q1<Fg.-r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o>$|SU!a  
  { 8q{1E];:q  
  return (T2 & )r2; ${CYDD"mdy  
} %,Q;<axzi  
} ; UJ9q-r  
dRM5urR6,  
sk\_[p  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 "h`54 }0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: # s,Y% Bce  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6BR \iZ  
u[: P  
return l(i, j) = r(i, j); s.bT[0Vl  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @qpYDnJ:  
JYl\<Z' {  
  return ( int & )i; Bd.Z+#%l"  
  return ( int & )j; Yo@m50s$  
最后执行i = j; ]zy~@,\  
可见,参数被正确的选择了。 U"/yB8!W  
,?t}NZY&  
1riBvBT  
D@}St:m}  
PGMv(}%;  
八. 中期总结 Iy6p>z|  
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: i)GeX:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 olHH9R9:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c-ttds  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sio)_8tp  
} =xI3;7  
#%:`p9p.S  
?L8&(&1@VD  
zL6 \p)y  
+$(71#'y  
九. 简化 d"LoK,p#  
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。 tru;;.lj8K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fuQ4rt[i  
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: $dr27tse&<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V> 1D1  
  +-*/&|^等 y4 dp1<t%  
2. 返回引用。 XX*'N+  
  =,各种复合赋值等 8H&_,;  
3. 返回固定类型。 Y>(ZsHu  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mL8A2>Gig  
4. 原样返回。 >~.Zr3P6kC  
  operator, ?,D>+::  
5. 返回解引用的类型。 .A )\F",X  
  operator*(单目) 0,;E.Py?.  
6. 返回地址。 J2)-cY5G  
  operator&(单目) Wk0>1 rlu  
7. 下表访问返回类型。 x:=0.l#  
  operator[] AlA h S<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xI-=t ib  
  operator<<和operator>> t5I^1u6  
]u\  `  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 kQqBHA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U)SM),bE[  
*4r s  
template < typename Left > 9k714bnMLX  
struct value_return 03P N{<  
  { ?"5~Wwp.T  
template < typename T > 8=lHUn9l  
  struct result_1 " whO}  
  { Wg}B@:`T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =}B4I  
} ; R>/QA RX  
"$`wk  
template < typename T1, typename T2 > D2>hMc  
  struct result_2 4.,KEt'H  
  { <K=@-4/Bp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Eqz4{\   
} ; ?|%\<h@;  
} ; TBoM{s=.  
<`oCz Q1  
ORV}j, Ym  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait V%X:1 8j  
|V5$'/Y  
下面我们来剥离functor中的operator() q[PD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2P;%P]~H  
d,h~u{  
return l(t) op r(t) {bAWc.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NB|RZf9M  
return op l(t) 0A) Vtj$  
return op l(t1, t2) I$3"|7[n  
return l(t) op kX ~-g  
return l(t1, t2) op 2VoEQ  
return l(t)[r(t)] GInZ53cQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *F26}q  
.g6PrhzFbk  
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: f:x9Y{Y  
单目: return f(l(t), r(t)); h,!G7V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); h|(Z XCH  
双目: return f(l(t)); 1YF+(fk  
return f(l(t1, t2)); ?.rH;:9To  
下面就是f的实现,以operator/为例 hQd@bN8  
}}4 sh5z  
struct meta_divide 4yJ*85e]  
  { (T>?8 K _d  
template < typename T1, typename T2 > FUW(>0x?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $UFge%`,q@  
  { reqfgNg  
  return t1 / t2; Wx']tFn"  
} +d6Aw}*  
} ; mkj;PYa  
)vEHLp.  
这个工作可以让宏来做: a>&;K@  
uQ)JC 7b\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ % K9; qJ5  
template < typename T1, typename T2 > \ \-$b o=s.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :_{{PY0PK  
以后可以直接用 j#Ky0+@V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) zkT`] @`J  
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 SIaUrC  
(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。。。) '[M^f+H|  
H|rX$P  
 uu WY4j6  
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  K$37}S5  
o+"0.B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zAkc 67:  
class unary_op : public Rettype `wn<3#  
  { 0i5T] )r  
    Left l; a=:{{\1o  
public : 5v Uz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >m2<Nl}  
z^a6%N  
template < typename T > > hDsm;,/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K#JabT  
      { Cu ['&_@  
      return FuncType::execute(l(t)); +qh< Fj>  
    } !BvTJ-e)F  
,E/Y@sajn+  
    template < typename T1, typename T2 > r {/ G\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LEn=dU  
      { O$<%z[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aUIc=Z  
    } #TW>'l F  
} ; <y\ Z#z  
`lu"yF  
+s/N@]5nW  
同样还可以申明一个binary_op sw=JUfAhy  
 s>*Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c5wkzY h  
class binary_op : public Rettype 3gV&`>@  
  { ATMogxh  
    Left l; Tjeo*n^  
Right r; |;U}'|6  
public : #^4>U&?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H.l,%x&K  
:EQme0OW  
template < typename T > dm/\uE'l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R+kZLOE  
      { )D" G3g.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); NrI 5uC7  
    } ulPrb>i  
LrM.wr zI/  
    template < typename T1, typename T2 > O yH!V&w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t6h`WAZV  
      { %!HnGwv-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SILvqm  
    } Ip7FD9 ^  
} ; ;}>g1&q  
{!{7zM%u0C  
f,`}hFD  
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  Z$#ZYD  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g+KzlS[6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5|~r{w)9  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @7HOL-i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fN"oa>X  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 A9qO2kq7_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y)4Nydq  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) NBg>i7KQ  
下面是修改过的unary_op -t~B@%  
![P(B0Ct/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~0^,L3M  
class unary_op |3<ehvKy  
  { uuUVE/^V'  
Left l; ev: !,}]w  
  ,~j$rs`Z  
public : Q~w G(0'8  
1$!RKqT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |jaY[_ .@  
n;k97>m${x  
template < typename T > 9+is?Pj  
  struct result_1 wx"6",M  
  { Rvz.ym:F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i[t=@^|  
} ; @+CSY-g$  
kO3k| 6f=  
template < typename T1, typename T2 > " ;R3260  
  struct result_2 PRk%C0`  
  { 6U>jU[/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WtdkA Sj  
} ; AINFua4A  
@6!y(e8"J]  
template < typename T1, typename T2 > Qqhb]<z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H+#wj|,+\  
  { @aD~YtL"n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :56lzsWUE<  
} 6 pn@`UK  
N;ecT@U g  
template < typename T > <<2b2?a S`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P7x?!71?L  
  { GY$?^&OO>  
  return OpClass::execute(lt(t)); <9k}CXv2PK  
} kzVI:  
2E ; %=e  
} ; ,^IZ[D>u)  
HlL@{<  
2-E71-J  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug {O&liU4  
好啦,现在才真正完美了。 4 TQISu)  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4tTZkJc  
q'V{vFfY%  
template < typename Right > ot+~|Dl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *1)NABp6D  
  { qQ DFg`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o&F.mYnqX  
} O+o%C*`K  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 "g:&Ge*X  
<K[Zl/7I  
7fzyD  
oJ@PJvmR&a  
9]F&Fz/G  
十. bind i+x6aQ24  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 [ 6o:v8&3  
先来分析一下一段例子 q\HBAr y  
8}#Lo9:,d  
ylxfh(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }.$ B1%2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &'yV:g3H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <[5${)  
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。 \HQb#f,  
我们来写个简单的。 *-!ndbf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u4+uGYr*@  
对于函数对象类的版本: KW6" +,Th  
4"X>_Nt6  
template < typename Func > v|RaB  
struct functor_trait hic$13KuP  
  { ^%X\ }><  
typedef typename Func::result_type result_type; 8(f0|@x^  
} ; e/Oj T  
对于无参数函数的版本: 0(g MR  
u[|S*(P  
template < typename Ret > z%dlajY m:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U?^|>cMr  
  { P_g0G#`4  
typedef Ret result_type; T\s#-f[x  
} ;  ;yER V  
对于单参数函数的版本: ^-;Z8M  
%y7wF'_Y  
template < typename Ret, typename V1 > ftqW3VW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R:R@sU  
  { K':pU1  
typedef Ret result_type; Jo(}#_y?  
} ; l(#Y8  
对于双参数函数的版本: %y\7  
nJ#@W b@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,L:)ZZgN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > h_G7T1;L  
  { (dip Ks?K  
typedef Ret result_type; ,h`D(,?X  
} ; t RyGxqiG  
等等。。。 6Vzc:8o>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2,Dc]oj  
. _t,OX$  
template < typename Func > +sluu!~  
struct func_return : RO:k|g  
  { aw"%B-N \  
template < typename T > /aa;M*Qp  
  struct result_1 q.QYn.CBZz  
  { Iw |[*Nu-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GO3YXO33  
} ; *-LU'yM6Yh  
'htA! KHF  
template < typename T1, typename T2 > '^(v8lCu  
  struct result_2 =pOY+S|  
  { +<WT$ddK=5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KR(ftG'  
} ; d>98 E9  
} ; BF [?* b  
S|4/C  
K y2xWd8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wXGFq3`  
|M>k &p,B-  
template < typename Func, typename aPicker > 4H? Ma|,  
class binder_1 CPeK0(7Zh  
  { HU+H0S~g  
Func fn; _rJ SkZO  
aPicker pk; Z_~DTO2Qg  
public : FEmlC,%  
 +5mkMZ  
template < typename T > CscJy0dB  
  struct result_1 qm5pEort  
  { j77}{5@p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~MQf($]  
} ; Q%1;{5   
T2;  9  
template < typename T1, typename T2 > WA5kX SdIb  
  struct result_2 esFL<T  
  { I_*>EA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {o<p{q  
} ; &D w~Jq|  
]~Qkg+>'&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /iuNdh  
GZX!iT  
template < typename T > (UT*T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .T-p]9*p  
  { GnaV I  
  return fn(pk(t)); cS7!,XC  
} R_&z2I  
template < typename T1, typename T2 > 8|Y^Jn\p5u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W3rvKqdw5  
  { rO%+)M$A  
  return fn(pk(t1, t2)); G_mu7w  
} }PL  
} ; Tic9r i  
6&0a?Xu  
{[~,q\M[  
一目了然不是么? I|;#VejX  
最后实现bind 94@!.11  
yuX 0Y{:I  
DP]|}8~L  
template < typename Func, typename aPicker > n7uD(cL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g(H3arb&  
  { vJUB;hD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); NmF2E+'  
} Z+4Oa f!  
FCJ(D!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3U$fMLx]k  
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。 xyz86r ^u  
v72 dE  
十一. phoenix 7Z3qaXPH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :|3 C-+[  
c?",kzo  
for_each(v.begin(), v.end(), }TvAjLIS6  
( QLG,r^  
do_ hDMp^^$  
[ =oDrN7`,B  
  cout << _1 <<   " , "  N&.p\T&t  
] `VN<6o(  
.while_( -- _1), ?%ntO]  
cout << var( " \n " ) x=N;>  
) @R{&>Q:.  
); cEu98nP  
cfS]C_6d  
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: nHjwT5Q+Q  
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 gMn)<u>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z\ pT+9&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y%@'a~  
\YS\* 'F  
@CDRbXoFk  
template < typename Cond, typename Actor > #JucOWxjY  
class do_while '~J6 mojE  
  { {Aw3Itef  
Cond cd; RUu'9#fq  
Actor act; \_bX2Lg  
public : Njjeg9f  
template < typename T > S:QEHd_C  
  struct result_1 ?K 0V#aq  
  { r+u\jZ  
  typedef int result_type; h zE)>f  
} ; MsQS{ok+  
LJ3UB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D I[Ee?  
p<34}iZ  
template < typename T > Z9I./s9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q'tT)IgD  
  { iX p8u**  
  do ]S ,GHPEN  
    { (tN$G:+")F  
  act(t); UxtZBNn8  
  } #cb6~AH  
  while (cd(t)); yl%F<5  
  return   0 ; DmsloPB?_  
} qW^l2Jff  
} ; &ii =$4"R  
^pa).B.`T  
_Hk`e}}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yI<'J^1C[  
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。 I|H mbTXa  
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。 i,T{SV  
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。 zu%pr95U  
下面就是产生这个functor的类: ta(x4fP_  
gEu\X|7'  
\O~7X0 <W  
template < typename Actor > _P:P5H8  
class do_while_actor *p^MAk9=  
  { |t_2AV  
Actor act; 3RUB2c4  
public : }.zn:e  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9nE%r\H  
5hMiCod  
template < typename Cond > )j'b7)W\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &IYkeGQr  
} ; }I]q$3 .  
=fPO0Ot;  
DJ^JUVi  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oP6G2@3P/  
最后,是那个do_ w5Xdq_e3  
<T]kpP<lC  
)FLpWE"e-  
class do_while_invoker ;r']"JmF,  
  { [>86i  
public : {w++)N2sh  
template < typename Actor > RP9||PFS~~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Jo0x/+?,+  
  { @ 2_&ti  
  return do_while_actor < Actor > (act); w[&BY  
} -=w.tJD  
} do_; i747( ^  
iDsjIW\j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9^tyjX2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {PKER$C  
最后来说说怎么处理break和continue \!3='~2:=o  
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。 j3>< J  
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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