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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3KN})*1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y"Jma`Vjq  
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, E)Cdw%}^  
[D<"qT^*z6  
?9:~d#p  
2D ' $  
  class filler bt 0Q6v5  
  { :o}LJc)|  
public : ^,6c9Dxy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j@Y'>3  
} ; CP6xyXOlPB  
^;.&=3N,+  
"D7wtpJ  
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: 50NLguE  
"4/J4'-   
,O 1/|Y  
b' fcWp0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )LjW=;(b  
pij%u<  
.5GGZfJ]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p [7?0 (  
=~ [RG  
]seOc],4  
?j@(1",=&  
二. 战前分析 dNT<![X\  
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。 G"nGaFT~  
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 9?4:},FRmE  
,w$:=;i  
9]PMti  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T<K/bzB3z  
  /* --------------------------------------------- */ t-VU&.Y  
vector < int *> vp( 10 ); XSe\@t~&g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &W$s-qf".  
/* --------------------------------------------- */ b!c2j   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I9O%/^5^[w  
/* --------------------------------------------- */ T1g3`7C3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )5/,B-+O"  
  /* --------------------------------------------- */ UA(&_-C\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); p{oc}dWin  
/* --------------------------------------------- */ LV`tnt's  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4s7&*dJ  
s1%th"e [  
O("13cU  
/DoSU>%hK  
看了之后,我们可以思考一些问题: tlpTq\;  
1._1, _2是什么? JbXd9AMh2  
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。 ^H~g7&f9?N  
2._1 = 1是在做什么? 8Ao pI3  
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。 W|AK"vf  
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。 GVld]ioycG  
f7oJ6'K  
],l\HHQ  
三. 动工  } @4by<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ND\M  
2OsS+6,[x  
w>TTu: 7  
/SD(g@G,  
template < typename T > r!y3VmJ'm  
class assignment VhLS*YiSY  
  { >h{)7Hv  
T value; b;I zK'  
public : J)._&O$  
assignment( const T & v) : value(v) {} JXF0}T)C  
template < typename T2 > !YENJJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } cN%@ nW0i  
} ; 1}ws@hU  
-xL^UcG0  
>Q[3t79^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^:Fj+d  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,j e  
f:KZP;/[c  
lkJ"f{4f  
QyD(@MFxb  
  class holder (qDPGd*1  
  { k]9+/ $  
public : kV@?Oj.&I,  
template < typename T > rBZ0Fx$/[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const KuZZKh  
  { sny$[!)  
  return assignment < T > (t); ?(Ytc)   
} PM`iqn)@  
} ; (Q}ByX  
usR+ZQaA  
aI_[h v  
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: "2z&9`VIY  
x,LY fy"0  
  static holder _1; !4+ FN)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 KtD XB>  
Hb3t|<z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |./{,",  
而不用手动写一个函数对象。 ;.Y-e Q,  
7\[)5j  
u{LtyDnik  
i$lp8Y2ih  
四. 问题分析 4)?s?+  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 uP$C2glyz  
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。 aW_Pv~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /z`.-D(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9xaieR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 REWW(.3o  
;e0-FF+  
五. 问题1:一致性 D-LQQ{!D5  
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?| ag6[Nk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cy0j>-z  
VWrb`p@  
struct holder ]DjnzClx  
  { Scfe6+\EW  
  // ~- eB  
  template < typename T > 5Zn:$?7  
T &   operator ()( const T & r) const m{ f+ !  
  { qyzH*#d=Cf  
  return (T & )r; mwO9`AU;  
} ujS C  
} ; sq{=TB{  
WOi+y   
这样的话assignment也必须相应改动: /Xl(>^|&  
Pye/o  
template < typename Left, typename Right > rqz48~\lJ  
class assignment ,0f^>3&n>e  
  { W/<Lp+p  
Left l; ';xp+,'}\  
Right r; #=N6[:,  
public : @]etW>F_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kQD~v+u{`  
template < typename T2 > TeKU/&fkc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B*:W`}G]_c  
} ; ?-JW2 E"uT  
m= rMx]k  
同时,holder的operator=也需要改动: q\xsXM  
v^aI+p6  
template < typename T > 9XmbHS[0V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Rk#p zD  
  { QL:Qzr[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sKC(xO@L;`  
} ,*8)aZ1 k  
~d-Q3n?zR  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9r> iP L2H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9SXpZ*Sx  
3hcWR'|  
return l(rhs) = r; <[vsGUbc  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 f`YHZ O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 49= K]X  
kn+@)3W:*  
template < typename Tp > |E &|6h1  
class constant_t v%7Gh -P  
  { ssAGWP  
  const Tp t; /9o6R:B  
public : baGV]=j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `jec|i@oO  
template < typename T > .|0$?w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^%O$7*  
  { <Ok7 -:OxA  
  return t; p-*{x  
} =^z*p9ZB  
} ; 5xQ5)B4k  
]e$n;tuW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9<.8mW^68  
下面就可以修改holder的operator=了 ?}HZJ@:lB  
`4wy *!]  
template < typename T > 0-p %.}GE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4kR;K !@k  
  { Q)\[wYMt  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h{ZK;(u$  
} MAQ-'s@  
Y$_^f*sFn  
同时也要修改assignment的operator() -.K'rW  
6=96^o*  
template < typename T2 > !-t"}^)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bnN&E?{hF1  
现在代码看起来就很一致了。 W9]0X  
*0m|`- T  
六. 问题2:链式操作 3;88a!AA!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mR$0Ij/v  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 O"1HO[  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 S[{,+{b0  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 h+}{FB 29  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #<G:&  
,{_56j^d,  
template < typename T > -`$J& YU  
struct result_1 !&5|:96o  
  { 1Se2@WR'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (:R5"|]@<x  
} ; PmQeO*f+  
5sSAH  
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: BZIU@^Q_Y[  
+0%Y.O/{  
template < typename T > 0}M'>  
struct   ref Ym6v4k!@O  
  { _ Td#C1g3  
typedef T & reference; j+e s  
} ; NTSIClm}U  
template < typename T > 8:2Vib$  
struct   ref < T &> nELY(z  
  { BU|)lU5)z  
typedef T & reference; PP]7_h^ 2  
} ; n4.\}%=z  
k%iwt]i%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "whs?^/  
2b Fr8FUt-  
template < typename T > VxE;tJ>1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const , eSpt#M  
  { zjSHa'9*  
  return l(t) = r(t); 5mZwg(si  
} TP/bX&bjCy  
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。 nRT ]oAi  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ])q,mH  
]YOWCFAQot  
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 /m i&7C(6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?Ss~!38  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S+*>""=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,$U~<Zd  
最后的布局是: !pHI`FeAV  
                Add "sWsK %  
              /   \  x$FcF8  
            Divide   5 6$l?D^{  
            /   \ 24wr=5p]Q  
          _1     3 K[x=knFO  
似乎一切都解决了?不。 ;wTc_i  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 &he:_p$x  
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。 X~/-,oV=A  
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: !#W3Q  
dp4vybJ  
template < typename Right > /%)(Uz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vP\6=71Y  
Right & rt) const / %iS\R%ca  
  { Z~[eG"6zI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4~8-^^  
} TX7dwmt) N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 sHPj_d#  
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。 "<f?.l\+  
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。 [+="I &  
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。 [.w`r>kZI  
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。 5Zmc3&vRl  
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? TI\EkKu"  
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: \rE] V,,2  
9<kMxtk$  
template < class Action > ?mN!9/DIc  
class picker : public Action yo%Nz"  
  { `?f<hIJoz  
public : M1T.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m"6K_4r]  
  // all the operator overloaded p#3G=FV  
} ; o)$eIu}Wg  
#%L_wJB-  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 o/[Ks;l  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: T_#8i^;D  
*SpE XO  
template < typename Right > 7xR:\FBa^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ` k(Q:  
  { nc1?c1s,f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vZs~=nfi#|  
} vsQvJDna~  
_>r (T4}]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t:xTmK&vt  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 if3z Fh  
}J2f$l>R  
template < typename T >   struct picker_maker q(4Ny<=,'K  
  { .u`A4;;Gw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {xOzxLB;  
} ; \ Co Z+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i6y=3k  
  { e@S\7Ks  
typedef picker < T > result; q8,,[R_  
} ; k ~F ,n  
e2 g`T{6M  
下面总的结构就有了: [xQ.qZ[h&  
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。 9[lk=1.qN  
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。 bH:C/P<x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 hlz/TIP^N3  
至此链式操作完美实现。 4/v[ .5  
~QUN O~  
c%&*yR  
七. 问题3 BB ::zBg  
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。 ZwiXeD+4  
<*P)"G  
template < typename T1, typename T2 > .ud&$-[a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xsNOjHk  
  { jj]|}G  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HiD%BL>%  
} |34w<0Pc,  
{xTh!ih2 -  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Cv4nl7A'  
sP~xe(  
template < typename T1, typename T2 > /CbiYm  
struct result_2 FMzG6nrdBN  
  { _lRIS_^;eE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hzpl;Mj  
} ; (]10Z8"fJ  
'(ZT }N  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? OYb:);o,iE  
这个差事就留给了holder自己。 |`fuu2W!  
    I]3!M`IMG  
;Cjj_9e,:  
template < int Order > dxH.  
class holder; "$ISun=8  
template <> -Rr !J37  
class holder < 1 > }]<|`FNc  
  { @x;(yqOb  
public : S@y?E}  
template < typename T > {A5$8)nl|  
  struct result_1 1N5lI97j  
  { uD[T l  
  typedef T & result; 09{s'  
} ; ,DEcCHr,  
template < typename T1, typename T2 > 563ExibH  
  struct result_2 Vi0D>4{+  
  { QjYw^[o  
  typedef T1 & result; %;<g!Vw.k  
} ; L|;sB=$'{  
template < typename T > ZF8`= D`:R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !DHfw-1K  
  { P^U.VXY}  
  return (T & )r; H^vA}F`  
} 4$U^)\06W  
template < typename T1, typename T2 > &5[+p{2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E]S:F3  
  { K$r)^K=s  
  return (T1 & )r1; tZFpxyF  
} 'Asr,[]?  
} ; @xBO[v  
<Q`3;ca^  
template <> ou`KkY||  
class holder < 2 > qG9j}[d'  
  { Y^;izM}  
public : z\?<j%e!t  
template < typename T > rfzzMV  
  struct result_1 +Hp`(^(  
  { ;E>#qYC6  
  typedef T & result; 'tU\~3k  
} ; | h+vdE8  
template < typename T1, typename T2 > c\O2|'JzE  
  struct result_2 !| - U,  
  { Z`zLrXPD)  
  typedef T2 & result; 4X+I2CD  
} ; ]\k& l ['  
template < typename T > <'7s3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x"cB8bZ!$  
  { m`]d`%Ex  
  return (T & )r; o02G:!gB  
} 1'8-+?r  
template < typename T1, typename T2 > mgM"u94-]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xO,;4uE  
  { EWv[Sp  
  return (T2 & )r2; |WfL'_?$  
} e"*ho[  
} ; .])X.7@x  
:VLYF$|  
Q/*|ADoq  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 1+Ik\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VUz+ _)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0;`+e22  
Sq:J'%/z  
return l(i, j) = r(i, j); wb h=v;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) GaL UZviJ_  
2v#gCou  
  return ( int & )i; q:iu hI$~G  
  return ( int & )j; UnEgsf N  
最后执行i = j; !41"`D!1  
可见,参数被正确的选择了。 p{ ``a=  
GCv1x->  
_>?.MUPB  
Q:T9&_|  
4?[1JN>  
八. 中期总结 joZd  
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: 8pp;" "b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 KGI <G  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 UIht`[(z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor r6:e 423  
7VWy1  
In+2~Jw/2!  
GhjqStjS&l  
{K?e6-N(z  
>J)4e~9EJ2  
九. 简化 qEl PYN*wF  
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。 vL^ +X`.td  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y=[{:  
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: h(4\k?C5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jpoNTl'  
  +-*/&|^等 WW!-,d{{@  
2. 返回引用。 DZEq(>mn  
  =,各种复合赋值等 #uCfXJ-  
3. 返回固定类型。 D";clP05K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |L:X$oM  
4. 原样返回。 hJz]N$@W  
  operator, OK47Q{.gh  
5. 返回解引用的类型。 /q'-.-bo  
  operator*(单目) (NJ.\m  
6. 返回地址。 wwJs_f\  
  operator&(单目) GMoz$c6n_  
7. 下表访问返回类型。 #CB Kt,  
  operator[] jc#gn& 4C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9RkNRB)8  
  operator<<和operator>> wx!2/I>  
9- 24c  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 3a=\$x@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: LX=v _}l J  
s~ o\j/  
template < typename Left > 0<fQjXn  
struct value_return BlcsDB =ka  
  { YIb7y1\UM  
template < typename T > kmtkh "  
  struct result_1 Z5EII[=$o  
  { 9jNh%raG|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; P6=5:-Hh  
} ; f;Ijl0d@  
p1mAoVxR  
template < typename T1, typename T2 > && PZ;  
  struct result_2 /V#? d  
  { y|3("&)"S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'Z#>K*  
} ; zG^$-L.n  
} ; 4%JJ} {Ff  
UQ@szE  
=ReSlt  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u|D L?c>W  
E]r<t#  
下面我们来剥离functor中的operator() o& $lik  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qG g29  
sr(nd35  
return l(t) op r(t) [UB*39D7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) yw89*:A6  
return op l(t) Bqb`WX[<`  
return op l(t1, t2) 'R42N3|F  
return l(t) op zvdIwV&oT  
return l(t1, t2) op S1C#5=  
return l(t)[r(t)] Q]VG6x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i<=2 L?[.I  
N3oa!PE  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !:tr\L {  
单目: return f(l(t), r(t)); [kqO6U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <i`s)L  
双目: return f(l(t)); X;#Ni}af  
return f(l(t1, t2)); 8+32hg@^F  
下面就是f的实现,以operator/为例 we@*;k@_  
U!JmSP  
struct meta_divide LCq1F(q  
  { zTi 8y<}  
template < typename T1, typename T2 > =5YbK1Q^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j X*gw6!  
  { :7(d 6gEL  
  return t1 / t2; 7| j rk  
} w"O;: `|n  
} ; |tTcJ\bG  
5Kk}sxol  
这个工作可以让宏来做: L%-ENk  
+"~*L,ken0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0 wDhX  
template < typename T1, typename T2 > \ w]V684[>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ub4)x  
以后可以直接用 8H8Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ")nKFs5  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /BhP`a%2Q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 'GO *6$/  
^v:XON<  
P\z1fscnK  
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 =2vZqGO30  
lh!8u<yv*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [TxvZq*4  
class unary_op : public Rettype .SSPJY(  
  { HL:w*8a  
    Left l; Z1;+a+S=z  
public : 54RexB o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {Hv kn{{'  
]+ tO  
template < typename T > f3:dn7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'RNj5r  
      { &lxMVynL  
      return FuncType::execute(l(t)); LJt5?zQKrW  
    } ,">CPl]  
<7/7+_y  
    template < typename T1, typename T2 > .t{uzDM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N%u4uLP5k  
      { _eH@G(W(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .E{FD%U  
    } 8&bNI@:@  
} ; rm|,+ {  
vSH-hAk  
$:onKxVM  
同样还可以申明一个binary_op T~p>Ed9  
A v;NQt8ut  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %uo#<Ny/ I  
class binary_op : public Rettype c^5fhmlt  
  { twaH20  
    Left l; Q2Uk0:M  
Right r; CL t(_!q  
public : V warU(*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |t#s h  
&rc r>-  
template < typename T > uD ;T   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eq9qE^[Z&  
      { &iy7It  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Kf$6D 79#  
    } \fYPz }wt  
X [?E{[@Z  
    template < typename T1, typename T2 > zNEN[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t!>0^['g4  
      {  8*uaI7;*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9R&.$5[W(s  
    } " ;\EU4R  
} ; +hH7|:JQ  
&@PAv5iNf  
i A'p!l |P  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 'p%w_VbI  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =H}}dC<)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) YC*`n3D|'  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 1D~B\=LL}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'w|N} 4  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 M?['HoRo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 s(MdjWw  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 90H/Txq  
下面是修改过的unary_op azTiY@/  
:`4LV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5yroi@KT   
class unary_op %@C$xM"  
  { fRzJiM{  
Left l; T+!0`~`  
  s>TC~d82  
public : x LK,Je  
!__^M3S,k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mxwG~a'_  
sq8O+AWl  
template < typename T > h{?f uoZj%  
  struct result_1 4k6:   
  { qJXf c||Zg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |CBJ8],mT  
} ; KF`mOSP  
g+C~}M_7  
template < typename T1, typename T2 > B{V(g"dM  
  struct result_2 %XXjQ5p  
  { q+lCA#Sx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mDWRYIuN  
} ; 8,B#W#*{  
G/KTF2wl7  
template < typename T1, typename T2 > ~BXy)IB6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?.nD!S@  
  { @\=4 Rin/q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >vuR:4B  
} g_"B:DR  
J^pq<   
template < typename T > 6%&w\<(SG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8%b-.O:_$  
  { i6^-fl  
  return OpClass::execute(lt(t)); o;pJjC]  
} l!}7GWj  
(IAR-957pN  
} ; YD5mJ[1t"2  
os+ ]ct  
tA K=W$r  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug :,'.b|Tl.b  
好啦,现在才真正完美了。 U a1Z,~ *  
现在在picker里面就可以这么添加了: c{i\F D  
q6P5:@  
template < typename Right > D:N\K/p  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pEb/yIT"  
  { T<mP.T,$!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *o=( w5   
} M7(]NQ\TQ  
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。 <mQ9YO#  
&tlU.Whk+  
g}I{-  
Ja%isIdh  
$rQi$w/  
十. bind @8SA^u0  
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。 YUlH5rO3  
先来分析一下一段例子 Dh9C9<Ta:  
s>ZlW:jY  
XeAH.i<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rX|{nb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ys@\~?ym+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )79F"ltz h  
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。 NF_[q(k'  
我们来写个简单的。 2K{)8 ;^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !LpFK0rw  
对于函数对象类的版本: 4/&.N]  
3u= >Y^wu  
template < typename Func > `Fb%vYf  
struct functor_trait MAgoxq~;V  
  { -qB{TA-.\  
typedef typename Func::result_type result_type; W)u9VbPk[  
} ; <\?dPRw2>  
对于无参数函数的版本: ^<Sy{KY  
t\-;n:p-  
template < typename Ret > sTECNY=l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > EB5 ^eNdL  
  { x<) T,c5Y  
typedef Ret result_type; ODPWFdRar  
} ; G5$YXNV  
对于单参数函数的版本: 5g phza  
PtOYlZTe?  
template < typename Ret, typename V1 > 9Ljd or  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {Ytqs(`   
  { v <E#`4{  
typedef Ret result_type; j.29nJ  
} ; gCW {$d1=  
对于双参数函数的版本: ujbJ&p   
ZJ |&t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <{k8 K6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Xm^/t#  
  { o 0H.DeP  
typedef Ret result_type; C.hRL4+;Zm  
} ; JE[J}-2  
等等。。。 N-Sjd%Z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2?c%<_jPA  
;VPYWss  
template < typename Func > ljk,R G  
struct func_return >F;yfv;  
  { PKt;]T0  
template < typename T > ~P+;_  
  struct result_1 iiV'-!3w  
  { DbH'Qs?z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WL1$LLzN  
} ; ZrDr/Q~  
O[HBw~  
template < typename T1, typename T2 > 7u[$  
  struct result_2 7^Y`'~Y^  
  { ;C+ _KS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q%_MO`<]$  
} ; ROr|  <  
} ; O3(H_(P  
Rnk&:c  
M[Mx g  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 WizVw&Iv  
v'u}%FC  
template < typename Func, typename aPicker > XM?C7/^k  
class binder_1 3qrjb]E%}  
  { a*Ng+~5)6  
Func fn; p/Lk'h~  
aPicker pk; *uvE`4V^Jg  
public : ]0myoWpi3  
4d $T6b  
template < typename T > @s~*>k#"#  
  struct result_1 v^1n.l %E  
  { 4XArpKA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u$y5?n|  
} ; lgh+\pj  
3b1%^@,ACy  
template < typename T1, typename T2 > RRR=R]  
  struct result_2 )zvjsx*e=J  
  { O}q(2[*i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oJVpJA0IA  
} ; t3;QF  
Hp-vBoEk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hrTl:\  
@z7$1pl}  
template < typename T > ^h"F\vIpV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5*r5?ne  
  { {@T<eb$d  
  return fn(pk(t)); >D*%1LH~V  
} ,HfdiGs}j  
template < typename T1, typename T2 > <+e&E9;>6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q|N4d9/b  
  { ,PZ[CX;H@  
  return fn(pk(t1, t2)); ]gB:ht  
} q%8Ck)xz  
} ; \Gz 79VW  
rZG6}<Hx  
yI_MY L[  
一目了然不是么? XQ$9E?|=  
最后实现bind <5sP%Fs)  
EJJW  
5q{ -RJ  
template < typename Func, typename aPicker > ~`o%Y"p%rv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uZ(,7>0  
  { t-$Hti7Lk  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); lhduK4u  
} qre(3,VE5  
IyGW>g6_.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 khfWU  
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。 oD~q/04!  
F48W8'un  
十一. phoenix PZO8< d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a #Pr)H  
o.KE=zp&z  
for_each(v.begin(), v.end(), m[6c{$A/w  
( tf?"AY4  
do_ T6Ks]6m_  
[ 8WMGuv  
  cout << _1 <<   " , " ue"e><c6:  
] vB1nj<]&z  
.while_( -- _1), C+Pw  
cout << var( " \n " ) lsRW.h,  
) S]}W+BF3  
); 2U`g[1  
`NARJ9M   
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 2+qU9[kd|  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor oq9gG)F  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 bKP@-<:]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: X16r$~Pb  
p#tbN5i[{7  
2qfKDZ9f^  
template < typename Cond, typename Actor > ]5j1p6;(`  
class do_while uw9w{3]0f  
  { <l"rnM%  
Cond cd; fIm=^}?fwK  
Actor act; W3-g]#\?  
public : }-15^2  
template < typename T > JzuP A I  
  struct result_1 T,fDH!a  
  { U~YjTjbd  
  typedef int result_type; yh"48@L'D  
} ; qBXIR }  
;0]s:0WD0P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4dI =  
C9"yu&l  
template < typename T > )SsO,E+t=U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #FsoK*F  
  { ,ku3;58O<  
  do A!fRpN  
    { TrmrA$5f  
  act(t); 0%>_fMaA  
  } f l*O)r  
  while (cd(t)); H"J>wIuGX  
  return   0 ; Ur2) ];WZ  
} 3IDX3cM9  
} ; -q}I; cH  
:dj=kuUTbu  
gtw?u b  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \s">trXwX  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 W#lt_2!j  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 fW8whN  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <-Q0s%mNj,  
下面就是产生这个functor的类: [gxH,=Pb  
N"&qy3F  
jv'q :uA^  
template < typename Actor > %E`=c]!  
class do_while_actor >q)VHV9P  
  { rwvCp_pN.  
Actor act; <CY<-H  
public : V}+Ui]ie|I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TC^fyxq  
T +~ _D  
template < typename Cond > A N 'L- E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L(w?.)E  
} ; =>,X)+O  
 NncII5z  
&)#bdt[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 && E)  
最后,是那个do_ +tvWp>T+  
=X}s^KbI{  
TOXZl3 s5#  
class do_while_invoker fT  
  { &VfMv'%x  
public : >XK |jPK  
template < typename Actor > |&0zAP"\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =%oQIx  
  { rhA>;9\  
  return do_while_actor < Actor > (act); nZ8f}R!f:  
} ZIikDi h1  
} do_; A,#a?O6m  
+o^sm'$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {2MS,Ua{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9,G94.da  
最后来说说怎么处理break和continue ?_+8K`B  
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。 l fJ lXD  
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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