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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o]oum,Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =GMkR+<)  
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, 8'io$ 6d=  
+VOK%8,p  
BUXpC xQ  
c 3)jccWTc  
  class filler R!gEwTk  
  { LFRlzz;  
public : j'"J%e]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} JU&c.p /  
} ; <6 Uf.u`  
\"OG6G_>$  
Btn]}8K  
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: ; )@~  
_F|Ek;y%  
sS'm!7*(3  
T}v4*O.,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <}9lZEqY  
e=m42vIB-  
RQ" ,3.R==  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d|Lj~x|  
4O!ikmY:t  
12gU{VD  
 S9FE  
二. 战前分析 .Rs^YZF  
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。 H8}oIA"b  
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 @Qt{jI !  
$}<e|3_  
k>si5'W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mGg+.PFsM  
  /* --------------------------------------------- */ K_Eux rPn  
vector < int *> vp( 10 ); 5MJS ~(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #BH*Z(  
/* --------------------------------------------- */ `1IgzKL9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R`E~ZWC4V  
/* --------------------------------------------- */ $c(nF01  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -;WGS o  
  /* --------------------------------------------- */ B>P{A7Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ee76L&:  
/* --------------------------------------------- */ CryBwm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); LsU9 .  
bdE[;+58  
ZyFjFHe+  
z1X`o  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^v7gIC  
1._1, _2是什么? 5">Z'+8  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 D_zZXbNc  
2._1 = 1是在做什么? suDQ~\ n  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 hf&9uHN%7m  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 f x+/C8GK  
88wa7i*  
ri-b=|h2j  
三. 动工 1\I}2;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q9s=~d7  
Jij*x>K>y  
4ID5q~  
+A?U{q  
template < typename T > NU2;X (z[  
class assignment )MTOU47U  
  { #Ki[$bS~6  
T value; Z=vU}S>r|v  
public : aWF655Fs*  
assignment( const T & v) : value(v) {} IyG}H}  
template < typename T2 > yEE*B:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Zp=U W*g^  
} ; }b.%Im<3R  
FJ)$f?=Qd  
'E""amIJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 toC^LZgZ_6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L) T (<  
Qh\60f>0  
a<bwzX|.  
T1=fNF  
  class holder "@2-Zdrr1<  
  { S;`A{Mow  
public : Q>Yjy!. <^  
template < typename T > VRB;$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^s"R$?;h  
  { ;>7De8v@@  
  return assignment < T > (t); 0YDR1dO(*  
} w~qT1vCCN  
} ; Vs!Nmv`  
.eVG:tl\  
t;\Y{`  
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: 7WZ+T"O{I  
ePo}y])2  
  static holder _1; { 9q4)R}G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k~nBiV  
k~w*W X'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]~3V}z,T*  
而不用手动写一个函数对象。 -6B4sZpzD  
r mg}N  
7J<5f)  
QhJiB%M  
四. 问题分析 8 v%o,"  
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。 &^Q/,H~S  
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。 c\AfaK^KF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;u)I\3`*!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $*fMR,~t&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |@4' <4t  
7hPY_W y  
五. 问题1:一致性 zy }$i?  
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?| v`1M[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1p=]hC  
xU`p|(SS-  
struct holder H9e<v4 c  
  { 2[02,FG  
  // \bw2u!  
  template < typename T > <7jW _R@  
T &   operator ()( const T & r) const 8bld3p"^  
  { ~b8]H|<'Y  
  return (T & )r; P/_['7  
} j&qub_j"xX  
} ; }*]-jWt1J\  
gRcQt:  
这样的话assignment也必须相应改动: g`QEu 5v  
[d ]9Oa4  
template < typename Left, typename Right > TuaBm1S{f  
class assignment h@ry y\9  
  { Qt<&WB fn  
Left l; $ (x]  
Right r; l+^*LqEW2  
public : |&i<bqLw:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {"KMs[M  
template < typename T2 > `<d }V2rdz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }@d@3  
} ; z<' u1l3  
tc_3sC7jN  
同时,holder的operator=也需要改动: @f3E`8  
AH~E)S  
template < typename T > R.<g3"Lm>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FGq [ \B  
  { SXP]%{@ R/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pOoEI+t  
} DZtsy!xA  
 _6vW F  
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。 dG?*y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]3Sp W{=^(  
q'Pf]  
return l(rhs) = r; 7;@]t^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。 /Lr.e%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +9sQZB# (  
[j+sC*  
template < typename Tp > U8$27jq  
class constant_t ~})e?q;b  
  { (X*^dO  
  const Tp t; 1T n}  
public : Y(Hs#Kn{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'PW5ux@`<  
template < typename T > ")p\q:z6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z6MO^_m2  
  { !0<,@v"  
  return t; 44j*KsBf  
} SiN0OB  
} ; ]u/sphPe  
h^P#{W!e\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {(Es(Sb}c  
下面就可以修改holder的operator=了 &s!@29DXR  
5~DJWi,  
template < typename T > Xne1gms  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  uHRsFlw  
  { !&@615Vtw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /Z}}(6T  
} +D*Z_Yh6  
>9Vn.S  
同时也要修改assignment的operator() o}p n0KO,  
,zY{  
template < typename T2 > xxQ;xI0+]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -jm Y)(\  
现在代码看起来就很一致了。 zX i 'kB  
p0eX{xm  
六. 问题2:链式操作 J C}D` h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sU^1wB Rj  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Pr C{'XDlU  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 a(ZcmYzXU  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {Qj~M<@3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @oGcuE  
0#gK6o!  
template < typename T > :7;@ZEe  
struct result_1 H3oFORh  
  { P16~Qj  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; VuZr:-K/  
} ; -yNlyHv9  
Y8t8!{ytg  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ?:9"X$XR  
8zq=N#x  
template < typename T > [{/jI\?v  
struct   ref #,'kXj  
  { lH~[f  
typedef T & reference; *lJxH8\  
} ; J] r^W)O  
template < typename T > bpa?C  
struct   ref < T &> <(!:$  
  { &5!8F(7  
typedef T & reference; ZSo)  
} ;  e]$s t?  
o^wqFX(Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tfWS)y7  
%\:Wi#w>  
template < typename T > .x&%HA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ML p9y#  
  { %!#azI  
  return l(t) = r(t); KqP#6^ _  
}  4Wp=y  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 uhq8   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,<X9Y2B  
| 6y  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Rf% a'b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "$vRMpW:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0<*<$U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Vi|#@tC'  
最后的布局是: ?Z}&EH  
                Add EKN~H$.  
              /   \ \z)%$#I  
            Divide   5 I]_5}[I  
            /   \ q1ma%eiN  
          _1     3 PZzMHK?hP  
似乎一切都解决了?不。 iU:cW=W|M\  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 !bP@n  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 {K!)Ss  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: TkF[x%o  
bW:!5"_{H  
template < typename Right > )LCHy^'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const MWh6]gGs  
Right & rt) const W} ofAkF  
  { -tU'yKhn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?&uu[y  
} /zox$p$?h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ` G kX  
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。 {2gwk8  
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。 ,/U6[P_C5  
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。 dD@(z: 5M\  
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。 "uf%iJ:%  
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? *=xr-!MEk  
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:  _','9|  
c1gQ cqF  
template < class Action > hCo|HB  
class picker : public Action FC4wwzb  
  { f,Ghb~y  
public : !TcJ)0   
picker( const Action & act) : Action(act) {} &,)&%Sg[  
  // all the operator overloaded A/?7w   
} ; c4zR*  
3r1*m  +  
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。 ,tRj4mx  
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: fd9k?,zM  
$NO&YLS@  
template < typename Right > [KQ6Ta.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rW#T vUn  
  { lr$zHI7_`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N)Z?Z+ }h  
} EBmt9S  
nT)vNWT=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EEL,^3KR  
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。 iam1V)V  
LXCx~;{\  
template < typename T >   struct picker_maker {7pli{`  
  { D3K8F@d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3 8`<:{^Y  
} ; xd0 L{ue.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k|f4Cf,  
  { %N_%JK\{@  
typedef picker < T > result; {fp[BF  
} ; uvS)8-o&F  
E<*xx#p  
下面总的结构就有了: C9 j|OSgk  
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。 YA5g';$H*  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 [a<SDMR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _Bj":rzY  
至此链式操作完美实现。 ijU*|8n{>  
\lNN Msd&  
M"To&?OI  
七. 问题3 |e0`nn=  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 /_ajaz%  
rQ snhv  
template < typename T1, typename T2 > eJ81-!)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '/%H3A#L  
  { z([</D?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9-m=*|p  
} pI<f) r  
h!9ei6  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 3HK\BS  
] @fk] ]R  
template < typename T1, typename T2 > zp?`N;  
struct result_2 }W,[/)MO  
  { IO:G1;[/2L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y\'}a+:@Ph  
} ; Yu2Bkq+  
Ny)X+2Ae  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? C+&l< fM&  
这个差事就留给了holder自己。 Eu04e N  
    seeB S/%  
~4cC/"q$X  
template < int Order > {H'Y `+  
class holder; o*hF<D$Y  
template <> FHI ;)wn=  
class holder < 1 > ENY+^7  
  { BTrn0  
public : ,UE83j8D^  
template < typename T > P=G3:eX  
  struct result_1 uWE^hz"  
  { lks!w/yCF  
  typedef T & result; 8, >P  
} ; )wh A<lC  
template < typename T1, typename T2 > ;i:d+!3XwC  
  struct result_2 QkC(uS  
  { q'MZ R'<@  
  typedef T1 & result; ;gr9/Vl  
} ; II x#2r  
template < typename T > uY'HT|@:{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7. ;3e@s  
  { y"wShAR  
  return (T & )r; -z(+//K:#  
} @Do= k  
template < typename T1, typename T2 > ;sFF+^~L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S|+o-[e8O  
  { 8}| (0mC  
  return (T1 & )r1; r]36z X v  
} jrh43 \$*  
} ; k|d+#u[Mj@  
$* Kvc$D  
template <> wLr_-vJ  
class holder < 2 > wq`Bd  
  { =w0R$&b&  
public : :*\Pn!r  
template < typename T > bA->{OPkT  
  struct result_1 45>?o  
  { {Y9q[D'g.  
  typedef T & result; 7D5]G-}x.  
} ; H<N,%G  
template < typename T1, typename T2 > tIgN$BHR>  
  struct result_2 i~J'%a<Qp  
  { wj0\$NQ=x  
  typedef T2 & result; 6!FQzFCZq  
} ; VP]%Hni]  
template < typename T > B^9j@3Ux  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const czd~8WgOa  
  { u;c?d!E  
  return (T & )r; h'F=YF$o  
} {/:x5l8  
template < typename T1, typename T2 > Z?QC!bWb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +K4}Dmg  
  { J7p),[>I<  
  return (T2 & )r2; [cp+i^f  
} J/*`7Pd  
} ; gB'6`'  
Q'0d~6n&{  
6NHX2Ja  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 sON|w86B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b SU~XGPB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =C.$ UX  
7Jho}5J  
return l(i, j) = r(i, j); ~Jz6O U*z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ixD)VcD-f  
CzEd8jeh7  
  return ( int & )i;  kPLxEwl  
  return ( int & )j; W6/yn  
最后执行i = j; D >tR-  
可见,参数被正确的选择了。 ^DwYOo2B  
p.?rey<%  
FJP-y5  
s-T\r"d=j  
0:Ol7  
八. 中期总结 )P|),S,;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: "LTad`]<Ro  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 s!7y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 k+pr \d~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor p= } Nn(  
65Yv4pNL  
9;-p'C  
6V01F8&w  
u:_,GQ )\  
;;N9>M?b  
九. 简化 OpYY{f  
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。 AkQ ~k0i}b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !d0kV,F:  
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: 7O-x<P;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _zi|  
  +-*/&|^等 WEi2=3dV  
2. 返回引用。 0Z{ZO*rK  
  =,各种复合赋值等 ~FG]wNgS  
3. 返回固定类型。 :X (=z;B;N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) | h#u^v3  
4. 原样返回。 W|63Ir67  
  operator, 7E~;xn;  
5. 返回解引用的类型。 fS78>*K  
  operator*(单目) Z}Ft:7   
6. 返回地址。 DN57p!z  
  operator&(单目) o:Sa, !DK  
7. 下表访问返回类型。 Z@PmM4F@S  
  operator[] +!.^zp21  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2a Q[zK  
  operator<<和operator>> 8c^TT&  
rCdu0 gYT  
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。 b2&0Hx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U|Ta4W`k\  
[:SWi1cK2  
template < typename Left > .5ha}=z  
struct value_return _^%,x  
  { (M.&^w;`,  
template < typename T > N64dO[op  
  struct result_1 3m!X/u  
  { VQ9/Gxdeo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; vuY~_  
} ; 5uj?#)N  
CN8Y\<Ar  
template < typename T1, typename T2 > *mvlb (' &  
  struct result_2 H*'IK'O  
  { mSl.mi(JiZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Trz@~d/[,n  
} ; ok\vQs(a  
} ; Q:d]imw!O  
UJ')I`zuI  
A@{PZ   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait PP33i@G  
[ ~c|mOk  
下面我们来剥离functor中的operator() a'yK~;+_9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: SbrecZ  
)W _v:?A9  
return l(t) op r(t) 3K0A)W/YEs  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o9yJf#-En  
return op l(t) dn$!&  
return op l(t1, t2) w-L=LWL\  
return l(t) op PmEsN&YP]  
return l(t1, t2) op 3kp+<$  
return l(t)[r(t)] 6) [H?Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] XrGglBIV  
V#gK$uv  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: gu.}M:u  
单目: return f(l(t), r(t)); v\%HPMlh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @>2i+)=E5  
双目: return f(l(t)); hH8oyIC  
return f(l(t1, t2));  < !C)x  
下面就是f的实现,以operator/为例 ['tY4$L(  
4*cEag   
struct meta_divide w;:*P  
  { !@*7e:l  
template < typename T1, typename T2 > `% "\@<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t pQ(g%  
  { YWO)HsjP  
  return t1 / t2; bI9~jWgGp  
} TpwkD_fg  
} ; ^7WN{0  
kxIF#/8  
这个工作可以让宏来做: a P@N)"  
[uN? ~lp\%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =Toy Zm\  
template < typename T1, typename T2 > \ q01wbO3-"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T<Z &kYU:R  
以后可以直接用 fW1CFRHH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :vQrOn18p  
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 :zke %Yx  
(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。。。) 5 ,B_u%bb  
0{p#j~ZhC  
` *N[jm"  
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 '"/=f\)u  
6@F9G 4<Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cO+qs[ BQ  
class unary_op : public Rettype k&vz 7Q`T  
  { VSI9U3t3w  
    Left l; Q%f^)HZGR  
public : nuMD!qu!nZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g63(E,;;J  
/cQueUME`  
template < typename T > _P 3G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rCbDu&k]  
      { SaAFz&WRl  
      return FuncType::execute(l(t)); Q}K"24`=  
    } b)5uf'?-  
Ru!iR#s)!  
    template < typename T1, typename T2 > H0gbSd+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eFTpnG  
      { g<; q.ZylT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?*1uN=oI{*  
    } o!Ieb  
} ; ;yLu R  
l<LP&  
(!7sE9rP  
同样还可以申明一个binary_op "W7K"=X  
bL+_j}{:N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RSyUaA  
class binary_op : public Rettype y@:h4u"3  
  { mCsMqDH  
    Left l; .*?wF  
Right r; I7vz+>Jr  
public : ):68%,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M2>Vj/  
M l{Z  
template < typename T > ,,&* :<Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0$)>D==  
      { 6azGhxh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2Aazy'/  
    } $=8  NED5  
%G_B^p4  
    template < typename T1, typename T2 > F^t DL:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vvn2 Ep  
      { 2~1SQ.Q<RY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Is)u }  
    } m '|b GV  
} ; oWim}Er=  
FxtQXu-g  
F|o:W75  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 iohop(LZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T@:Wp4>69  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9~5uaP$S  
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。 jrlVvzZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! RK'\C\gMDu  
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。。。 GmeQ`;9,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hz;G$cuEE  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) nwB_8mN|  
下面是修改过的unary_op QT< }] 0  
1R{!]uh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,.83m%i  
class unary_op ['X]R:3h  
  { Utj&]RELK  
Left l; 0neoE E  
  Qcq`libK  
public : nJG U-Z  
b8`)y<7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} HZzDVCU  
G_3O]BMKd)  
template < typename T > iZ3IdiZ  
  struct result_1 +j`5F3@  
  { 3nIU1e  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fo*2:?K&  
} ; H1pO!>M  
/yDz/>ID\  
template < typename T1, typename T2 > cz#rb*b  
  struct result_2 g 2LM_1\  
  { #zv3b[@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h:b)Wr  
} ; nX6u(U  
DkY4MH?  
template < typename T1, typename T2 > |"X*@s\'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c@!_ /0  
  { k$z_:X  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (Y.k8";)`  
} G\/zkrxmv  
oo/qb`-6  
template < typename T > DbBcQ%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~9a<0Mc?  
  { iTBx\ u%{  
  return OpClass::execute(lt(t));  &=@IzmA  
} \+oQd=K@  
7{e  4c  
} ; r_)' Ps  
P%V'4p c  
GfxZ'VIn  
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 fa jGZyd0:  
好啦,现在才真正完美了。 |B?m,U$A!  
现在在picker里面就可以这么添加了: X:f UI4  
h0*!;Z7  
template < typename Right > aD<A.Lhy  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 59LZv-l  
  { )al]*[lY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); VZp5)-!\  
} 9tU]`f  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ''A_[J `>  
2@n{yYwy  
[`#CXq'  
@ wGPqg  
1![!+X:w  
十. bind e/KDw  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !fV+z%:  
先来分析一下一段例子 Avge eJi  
j"t(0 m  
IA fc T!{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1*P~!2h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .wEd"A&j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *<$*"p  
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。 SXSgld2uS  
我们来写个简单的。 I13y6= 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: a=|K%ii+Y  
对于函数对象类的版本: j2t7'bO_  
e@L=LW>  
template < typename Func > @+&LYy72  
struct functor_trait x 77*c._3v  
  { !{+,B5 Hc  
typedef typename Func::result_type result_type; %8RrRW  
} ; JU4<|5H  
对于无参数函数的版本: NlA,'`,  
oM X  
template < typename Ret > lF<]8m%F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N~nziY*C,*  
  { +RHS!0  
typedef Ret result_type; ^rB8? kt  
} ; aj-Km`5r}  
对于单参数函数的版本: HDz5&7* .  
YU'k#\gi*  
template < typename Ret, typename V1 > aG-vtld  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $f$SNx)),  
  { f%A;`4 `q  
typedef Ret result_type; nQF(vTDN  
} ; %e8@*~h@  
对于双参数函数的版本: ]vB$~3||  
pE3?"YO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > SJlr53  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rP'me2 B  
  { /`Ug9,*  
typedef Ret result_type; WqR&&gz  
} ; PF0_8,@U  
等等。。。 'NbHa!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #z'  
M :=J^0  
template < typename Func > :;v~%e{k  
struct func_return [@_Jj3`4  
  { cRC6 s8  
template < typename T > +X\FBvP&  
  struct result_1 3xy<tqfr  
  { V%t.l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DcS+_>a\{l  
} ; {Ea b j  
x f'V{9*  
template < typename T1, typename T2 > 5p,RI&nlN  
  struct result_2 W Tcw4  
  { ;_XFo&@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nd`1m[7MNu  
} ; FBG4pb9=~  
} ; B5`EoZ  
`C,n0'PL.  
x[| }.Ew  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  > ^O7  
\Zb;'eDv  
template < typename Func, typename aPicker > !@5 9)  
class binder_1 qRu~$K  
  { Q@=Q0  
Func fn; Mg+2. 8%  
aPicker pk; i[i4h"$0  
public : 8u"U1  
6u?>M9  
template < typename T > E[OJ+ ;c  
  struct result_1 gZVc 5u<  
  { &L3M]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "6A ` q\  
} ; {aZ0;  
RCJ|P~*  
template < typename T1, typename T2 > IM*y|UHt  
  struct result_2 g/4[N{Xf  
  { T%+ #xl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \-E^lIVF  
} ; ??5Q)Erm1  
pG_;$8Hc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k``_EiV4t  
pt?bWyKG  
template < typename T > > [)7U _|p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A]*}HZ ,  
  { 'z8pzMmT  
  return fn(pk(t)); )w em|:H  
} [\]50=&  
template < typename T1, typename T2 > vo?9(+:|e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cF*TotU_m  
  { Z<oaK  
  return fn(pk(t1, t2)); *9 {PEx  
} MyOd,vU  
} ; DmK57V4L^  
Nd4f^Y   
]dVGUG8  
一目了然不是么? 4>YR{  
最后实现bind ]U?^hZ_  
<(#(hDwy  
0J*??g-n  
template < typename Func, typename aPicker > *YI98  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yHYsZ,GE  
  { #Bze,?@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); UhF-K#Z9  
} 5{TsiZh4  
3l]lwV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'B$yo]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &/Z /Y ]  
J[&@PUy  
十一. phoenix 5"VTK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7jrt7[{  
t mn tp  
for_each(v.begin(), v.end(), wKh4|Ka  
( j{ ]I]\=?  
do_ alJ)^OSIe  
[ 2F;y;l%  
  cout << _1 <<   " , " E#34Wh2z  
] _ >?\DgjH  
.while_( -- _1), k:i4=5^*GX  
cout << var( " \n " ) O ;Rqv  
) /A\8 mL8  
); 'd0~!w  
810|Tj*U%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: c?Y*Y   
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor UsG~row:!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :]K4KFM  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cdH>n)  
E, Z$pKL?  
XTs8s12  
template < typename Cond, typename Actor > _~m5^Q&  
class do_while L<c4kw  
  { t|?ez4/{z  
Cond cd; j a[Et/r  
Actor act; @/~omg}R  
public : [&[k^C5  
template < typename T > HdI8f!X'TG  
  struct result_1 n)/z0n!\  
  { BU)U/A8iS  
  typedef int result_type; wVXS%4|v  
} ; &<g|gsG`  
Jumgb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &;6`)M{*}  
1UgEI"#a6g  
template < typename T > `cn#B BV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2ACCh4(/P  
  { H H)!_(SA  
  do of~4Q{f$6  
    { &3>)qul  
  act(t); 1.JK3 3  
  } Y|m +dT6  
  while (cd(t)); qAr M|\l1  
  return   0 ; QhFV xCA  
} "9uKtQS0o  
} ; RU{twL.B  
? V1*cVD6i  
bRDYGuC  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e ,'_xV  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 E`JI>7  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 234p9A@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 LrfVh-}|:Y  
下面就是产生这个functor的类: 1nM  #kJ"  
<{p4V|:  
R-wp9^  
template < typename Actor > &AMl:@p9  
class do_while_actor mUC)gA/  
  { PQt")[  
Actor act; A Q U+mo  
public : L+F@:H6/0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f)rq%N &  
KkyVSoD\  
template < typename Cond > }Bh8=F3O Q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :VBV&l` [  
} ; w/<L Ag  
s+Pq&<nV-  
"^[ 'y7i  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bP#:Oi0v`  
最后,是那个do_ NYUL:Tp  
v"$L702d$\  
tT8%yG}  
class do_while_invoker 2|y"!JqE1  
  { +/7?HGf  
public : SR hiQ  
template < typename Actor > yzn%<H~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const TqQB@-!  
  { /HEw-M9z  
  return do_while_actor < Actor > (act); j;Gtu  
} 7WqH&vU|  
} do_; g =hg%gRy"  
Paq4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~_)^X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @;4zrzQi7  
最后来说说怎么处理break和continue r6Dz;uz  
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。 rKc9b<Ir  
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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