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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >;eWgQ6V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <FIc!  
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, c rPEr  
`H6-g=C  
<=A1d\   
vT V'D&x2  
  class filler cv(9v =](  
  { 5A,@$yp+  
public : ~ztsR;iL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6 eqxwj{S[  
} ; Vu '3%~  
!rzbm&@  
D<5;4Mb  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 96UL](l(`  
>NWrT^rk  
fr$E'+l)  
+:3K?G -  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); VMPBM:k G  
'M>QA"*48E  
cRPW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {3F;:%$`c  
p R=FH#  
@:u>  
'thWo wE  
二. 战前分析 InnjZ>$  
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。 m~c z  
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 o2  
| +osEHC  
)[&'\SOO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f%fD>a  
  /* --------------------------------------------- */ v?e@`;- <  
vector < int *> vp( 10 ); 1p&e:v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c++GnQc.  
/* --------------------------------------------- */ HBHDu;u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); eT33&:n4  
/* --------------------------------------------- */ hTZ&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {cmY`to  
  /* --------------------------------------------- */ M0Y#=u.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _L }k.  
/* --------------------------------------------- */ 4D+S\S0bk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 84g$V}mp  
oasp/Y.p  
2d),*Cvf  
Vwxb6,}Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: Jbv66)0M  
1._1, _2是什么? 6Ih8~Hu  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 D%[yAr;r  
2._1 = 1是在做什么? AA=zDB<N  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Z:>)5Z{'  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 sz;B-1^6  
@">^2  
/e|vz^#+1,  
三. 动工 VcI'+IoR?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #aHPB#  
>3aB{[[N  
R( 2,1f=d  
h 8Shf"  
template < typename T > ]#$l"ss,  
class assignment :Vdo.uUa  
  { }4$k-,1S  
T value; ENoGV;WG  
public : b}&2j3-n,  
assignment( const T & v) : value(v) {} {X r|L  
template < typename T2 > +\s32o zg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ''p7!V?  
} ; V LXU  
M~h^~:Lk  
z5njblUz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #_(t46  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %Z.!T  
0NB5YQ8_]  
[hhPkJf|f  
(~k{aO  
  class holder }Bk>'  
  { 2)-V\:;js  
public : !tuN_  
template < typename T > &$H7vdWNy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !3*:6  
  { $bo,m2)  
  return assignment < T > (t); (Ts#^qC  
} tKP zM  
} ; :Vnus @#r  
.\rJ|HpZ1J  
XYrZI/R  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: }57d3s  
'uBagd>*  
  static holder _1; Jf</83RZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8+|7*Ud  
GZx?vSoHh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7eU|iDYo  
而不用手动写一个函数对象。 PrQs_ t Ni  
Z*Lv!6WS  
>|W\8dTQ  
E|9'{3$  
四. 问题分析 .dw;b~p  
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。 BpR#3CfW  
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。 w~|z0;hC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $ T2 n^yz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XEpwk,8*g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %YLyh?J  
Gi S{=+=5  
五. 问题1:一致性 ~i5t1  
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?| |]=s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L9bIdiB7  
{0J (=\u  
struct holder  ~=Q|EhF5  
  { ".|?A9m_  
  // -Izc-W  
  template < typename T > EG oe<.  
T &   operator ()( const T & r) const j9IeqlL  
  { GP,xGZZ  
  return (T & )r; M_monj}Z  
} d;c<" +  
} ; xgQ]#{ tG  
c$w}h[  
这样的话assignment也必须相应改动: JHCV7$RS  
}^/;8cfLY  
template < typename Left, typename Right > eODprFkt}  
class assignment }bxx]rDl  
  { <0hJo=6a8  
Left l; NA`EG,2  
Right r; YvP u%=eF  
public : !1M=9 ~$!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \p&a c&]  
template < typename T2 > mlmXFEC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l .wf= /  
} ; ->S6S_H/+&  
yt-F2Z&  
同时,holder的operator=也需要改动: $CY B&|d  
95G*i;E  
template < typename T > jt/ |u=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s3LR6Z7;i  
  { vs )1Rm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;%R+]&J  
} oQvG3(.  
Y=6b oT  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 G)E#wh_S^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1K;i/  
2Rp'ju~O)/  
return l(rhs) = r; FrNW@  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 V %cU @  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ye8&cZ*.  
uW,L<;HnQ  
template < typename Tp > M zLx2?  
class constant_t _S(]/d(c  
  { 2Q,8@2w;  
  const Tp t; S>]Jc$  
public : f]BG`rJX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :q2tda  
template < typename T > Y.Er!(pz  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _`JY A  
  { "$Wi SR  
  return t; _cZ`7 ]Z  
} at/v.U |F  
} ; I54O9Aoy  
o%Lk6QA$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 TXi$Q%0W  
下面就可以修改holder的operator=了 H]. 4~ 8  
j${:Y$VmE  
template < typename T > EX[X|"r   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A}#@(ma7  
  { #=f ]"uM<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #EpDIL  
} &Z+a (  
$a6&OH/  
同时也要修改assignment的operator() eB:obz  
'nNw  
template < typename T2 > gFvFd:"uZ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =L$};ko  
现在代码看起来就很一致了。  Lp%V$'  
$} S5&  
六. 问题2:链式操作 HnVUG4yZTD  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AAsl )  
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。 ,z)7rU`  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 x#e(&OjN7  
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。 4yC{BRbi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L_jwM ^8  
o(~>a  
template < typename T > ~Xnq(}?ok  
struct result_1 R,A|"Q  
  { sm}v0V.Js  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; c?d+>5"VX  
} ; {!B0&x  
B[-%A!3 F  
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: Z>a_vC  
VVJhQbP  
template < typename T > SV]M]CAe  
struct   ref [*?P2.bf  
  { *ZGQ`#1.X6  
typedef T & reference; w"-bO ~5h  
} ; 3OFv_<6  
template < typename T > quf,Z K5  
struct   ref < T &> tF&%7(EU3  
  { "[H9)aAj7  
typedef T & reference; YFLWkdqAY  
} ; +:It1`A~]  
Yq/|zTe{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R]/F{Xs  
v{=-#9-4 &  
template < typename T > u!nt0hS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r7*[k[^[^  
  { h&yaug,.  
  return l(t) = r(t); pWps-e  
} ^gkyi/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。 9A3Q&@,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 QsDa b4  
fXIeCn  
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 |fTQ\q]W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ffm19B=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5yxZ 5Ni!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zK:/ 1  
最后的布局是: ":"M/v%F  
                Add QE)g==d  
              /   \ 'L3 \I  
            Divide   5 |}q0 G~l  
            /   \ Os@ofnC  
          _1     3 [b;Oalw  
似乎一切都解决了?不。 W .Hv2r3  
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。 PU?kQZU~)  
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。 g"C$B Fc  
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: 6tG9PG98q9  
51;(vf  
template < typename Right > -zc9=n<5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4G_dnf_  
Right & rt) const %7 J  
  { r*+9<8-ZX<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [(btpWxb^  
} L?9Vz&8]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zy$hDy0  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ,~G _3Oz  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 {_[l,tdZ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 LDPo}ogs  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Vaq=f/  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? SC|cCK hqi  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Uut,cQ". d  
_/E>38G]  
template < class Action > X:62 )^~'  
class picker : public Action ;xth#j  
  { UdL`.D,  
public : z9dVT'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I}k!i+Yl  
  // all the operator overloaded wEDU*}~  
} ; g_n=vO('X  
;WGY)=-gv  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }#E4t3  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: k+i}U9c"  
2_F`ILCML  
template < typename Right > 8sbS7*#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rSEJ2%iF*  
  { w$B7..r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IRS^F;)  
} O^:Pr8|{J  
PL8akA#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xc*ys-Nv  
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。  K8 ThZY%  
KqtI^qC8  
template < typename T >   struct picker_maker le[5a=e(  
  { gJF;yW 4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; HE( U0<9c  
} ; R jAeN#,?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HQUL?URt  
  { KR522YW  
typedef picker < T > result; ;G\rhk  
} ; 3IJIeG>  
`b%/.%]$  
下面总的结构就有了: }'X}!_9w>  
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。 T:}Ed_m}q  
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。 ;hZ(20  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z$YOV"N  
至此链式操作完美实现。 6Q wL  
P4N{lQ.>  
{ aB_t%`w  
七. 问题3 I'yhxymZ;  
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。 5?I]\Tb  
z&t6,0q`5  
template < typename T1, typename T2 > 9g*~X;`2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const om/gk4S2  
  { rB7(&(n>^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); GdP9Uj)n-  
} .[_&>@bmrP  
SZ1C38bd,.  
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: >H%8~ Oek  
qxrOfsh  
template < typename T1, typename T2 > 4t+88e  
struct result_2 J{1O\i  
  { 3)eeUO+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0GG;o[<  
} ; 6D+k[oHZm  
{C6Yr9  
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? Xgl>kJy<#  
这个差事就留给了holder自己。 }@#e D  
    0b|!S/*A3  
C[s*Na-  
template < int Order > 8~I>t9Q+  
class holder; '- ~86Q  
template <> kjmF-\  
class holder < 1 > D\TL6"wo  
  { Zsuh8t   
public : $C>EnNx  
template < typename T > ]#qdA(Kl  
  struct result_1 uI%[1`2N-  
  { t3WlVUtq3  
  typedef T & result; }1>a71  
} ; yA_d${n  
template < typename T1, typename T2 > &]M<G)9  
  struct result_2 +Q '|->#  
  { mPu5%%  
  typedef T1 & result; r*$"]{m}  
} ; ?+!KucTF  
template < typename T > b6i0_fOO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RHBEC@d[}  
  { ewLr+8  
  return (T & )r; w9oiu$7),  
} Gmwn:  
template < typename T1, typename T2 > 9}\T?6?8pX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #eaey+~  
  { JDs<1@\  
  return (T1 & )r1; RWoiV10  
} C +IXP  
} ; 9UwDa`^  
I;`V*/s8"  
template <> j4l7Tx  
class holder < 2 > b)V[d8IA  
  { sv[)?1S  
public : `K@   
template < typename T > kz&)a>aA  
  struct result_1 pUPb+:^R  
  { GM%|mFqeu  
  typedef T & result; 0I cyi#N  
} ; 7!%cKZCY  
template < typename T1, typename T2 > o0/03O  
  struct result_2 [W2p}4(  
  { A6sBObw;  
  typedef T2 & result; kY|_wDBSb\  
} ; T#( s2  
template < typename T > USbiI %   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |%tR#!&[:g  
  { X23TS`  
  return (T & )r; '*T7tl  
} & =frt3  
template < typename T1, typename T2 > Y3-P*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >Z3}WMgBN  
  { Pc$<Cv|vz  
  return (T2 & )r2; T.{I~_  
} o`#;[  
} ; 9(iJ=ao (  
F;z FKvn  
u'N'<(\k  
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> >。 3QF!fll^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $<y b~z7J  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O,bj_CWx  
l"MEX/   
return l(i, j) = r(i, j); ~U^0z|.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |mK d5[$  
C!.6:Aj  
  return ( int & )i; q<7Nz] Td  
  return ( int & )j; LAr6J  
最后执行i = j; d8x$NW-s  
可见,参数被正确的选择了。 O}D]G%,m  
xF,J[Aj  
~gV|_G  
;[6u79;I  
z cA"\  
八. 中期总结 H_$"]iQ  
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: 9@S icqx   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `j<'*v zo  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `yVJ `} hm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  ,{.&xJ$  
.t["kaA  
]`|bf2*eA  
FUHjY  
."H5.'  
=XYfzR  
九. 简化 |D^[]*cEH  
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。 HDC`g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ZkK +?:9  
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: >`lf1x  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M r@M~ -  
  +-*/&|^等 8HWY]:| oh  
2. 返回引用。 1&m08dZm5  
  =,各种复合赋值等 ^beW*O!  
3. 返回固定类型。 jsL'O;K/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Et7AAV*8g  
4. 原样返回。 a#mdD:,cF  
  operator, #ocT4  
5. 返回解引用的类型。 +]AE}UXZoh  
  operator*(单目) aUJ&  
6. 返回地址。 n ,H;PB  
  operator&(单目) ebQYk$@  
7. 下表访问返回类型。 gzuM>lf*{  
  operator[] 45_zO#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]zD/W%c  
  operator<<和operator>> PAqziq.  
578Dl(I#)  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ZM5[ o m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fXL$CgXG\x  
)} /9*  
template < typename Left > n2T vPt\  
struct value_return n RXf\*"3  
  { ";xG[ne$Be  
template < typename T > 6g<JPc  
  struct result_1 AU)Qk$c  
  { '1bdBx\<.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ogPxj KSI  
} ; in%+)`'nH7  
mWO=(}Fb\  
template < typename T1, typename T2 > BPC$ v\a  
  struct result_2 ~C[R%%Gu  
  { .*v8*8OJ&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q%@l`V)Rs  
} ; 0WQ0-~wx  
} ; _a c_8m  
d<#Xqc  
b$VdTpz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait DGp'Xx_8  
3}XUYF;  
下面我们来剥离functor中的operator() .-nA#/2-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z07!i@ue~  
.w&{2,a3  
return l(t) op r(t) CM7j^t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) KJSN)yn\  
return op l(t) W"z!sf5U  
return op l(t1, t2) _:=w6jCk  
return l(t) op /I: d<A  
return l(t1, t2) op a_FJNzL  
return l(t)[r(t)] %#"uK:(N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] tt#M4n@  
=@B9I<GKf  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: [f^~Z'TIN/  
单目: return f(l(t), r(t)); u5%.T0 P  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3/4xP|  
双目: return f(l(t)); A2F+$N  
return f(l(t1, t2)); G4ZeO:r  
下面就是f的实现,以operator/为例 } fSbH  
3"&6rdF\jB  
struct meta_divide `/0X].s#o  
  { 0I079fqk<  
template < typename T1, typename T2 > YAd.i@^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) YdIV_&-W  
  { }1epn#O_4  
  return t1 / t2; 5 LXK#+Z  
} 2I6c7H s  
} ; KJJ8P`Kx  
a\^DthZ!;|  
这个工作可以让宏来做: ;V`~'357%  
aRg- rz  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0=7C-A1(D  
template < typename T1, typename T2 > \ ^yjc"r%B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P4ot, Q4  
以后可以直接用 L}x"U9'C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ca]vK'(  
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 naM4X@jl  
(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。。。) N!r@M."  
p}O@ %*p .  
W<v?D6dFq  
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 b8Y1.y"#  
2'_Oi-&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |L<oKMZY  
class unary_op : public Rettype pO GVD  
  { nBZqhtr  
    Left l; }JAg<qy}  
public : dt^yEapjM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qx'a+kLu9  
F(}d|z@@  
template < typename T > _8DY9GaE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V'\4sPt  
      { \d%&_rp  
      return FuncType::execute(l(t)); 4?1Ac7bE  
    } nD!C9G#oS  
@U:WWTzf  
    template < typename T1, typename T2 > ${0Xq k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %\%1EZQ%  
      { Z9 }qds6 y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |]Pigi7y-  
    } ;m{[9i` 2  
} ; IcI y  
#](ML:!  
,1RW}1n  
同样还可以申明一个binary_op 24>{T5E  
oI/@w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mWta B>f  
class binary_op : public Rettype u,4,s[  
  { yV=hi?f-[V  
    Left l; Uw<Lt"ls.  
Right r; &h8+ -  
public : qeH#c=DQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GcHWalm  
2m/1:5  
template < typename T > jQ1~B1(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 73Tg{~  
      { jKM-(s!(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,dK%[  
    } ?)5}v4b  
(~zdS.  
    template < typename T1, typename T2 > =HYMX "s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0JKbp*H  
      { ,r:. 3.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S'B7C>i`#N  
    } dD@T}^j *|  
} ; !>  
|P>> ^,iUn  
ib ;:*  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 J$]d%p_I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 u L/*,[}'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xAon:58m{  
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。 G{YJ(6etZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! adHHnH`,  
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。。。 !@p@u;djJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &z&Jl#t-)  
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) xH; 4lw  
下面是修改过的unary_op  Z:u7`%  
V~NS<!+q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fW <qp  
class unary_op - "h {B  
  { $ [M8G   
Left l; Cp_"PvTmT  
  ){icI <  
public : (LkGBnXE  
pc:~_6S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "Do9gW  
DLJu%5F  
template < typename T > RVlC8uJ;P  
  struct result_1 !!DHfAV]  
  { A ElNf:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [gqV}Y"Md  
} ; KR?-<  
83OOM;'  
template < typename T1, typename T2 > E{(7]Wri  
  struct result_2 ro|d B  
  { OiJ1&Fz(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pR; AqDQ  
} ; @0-<|,^]  
FJ}/g ?  
template < typename T1, typename T2 > LmseY(i N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M,3sK!`>  
  { m7cp0+Peo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =Pd3SC})6V  
} SHIK=&\~-  
e#<%`\qH  
template < typename T > `G@]\)-!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WVir[Kv%  
  { ||0mfb  
  return OpClass::execute(lt(t)); <t.yn\G-w  
} m!tB;:6  
Go= MG:`  
} ; !J3g,p*  
sJw#^l  
TO- [6Pq#  
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 z|<6y~5,  
好啦,现在才真正完美了。 wS hsu_(i  
现在在picker里面就可以这么添加了: p*8=($j4  
>E^sZmY[f-  
template < typename Right > ri.;&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %f*8JUE16  
  { ?qO_t;:0>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X8GIRL)lJ  
} !Hr~B.f7  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 BwEO2a{  
=NQDxt}  
@9~6+BZOq  
VK[^v;  
zr-HL:js  
十. bind 6H53FMqr  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;S7MP`o@  
先来分析一下一段例子 K_G( J>  
jL<:N 8  
"fU=W|lY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4703\ HK  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v8 I&~_b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z)#I"$!d  
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。 H"=%|/1M0  
我们来写个简单的。 |~Z.l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )CD4k:bm  
对于函数对象类的版本: (1^AzE%U+Z  
X6)-1.T&  
template < typename Func > ;%0$3a  
struct functor_trait &z+nNkr?yN  
  { +? E~F  
typedef typename Func::result_type result_type; 6k|o<`~,  
} ; iV58 m  
对于无参数函数的版本: ; $i{>mDT  
zogw1g&C  
template < typename Ret > hs!a'E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &5h{XSv  
  { I} q2)@  
typedef Ret result_type; FAX|.!US*p  
} ; sf<S#;aYqn  
对于单参数函数的版本: M ~z A  
!ow:P8K?  
template < typename Ret, typename V1 > :k*'M U}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > EZ:pcnL {  
  { ? %XTD39  
typedef Ret result_type; %JF^@\E!|  
} ; p.A_,iE  
对于双参数函数的版本: UyTsUkY  
6!*be|<&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > IW?).%F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U5\^[~vW  
  { DvB!- |ek  
typedef Ret result_type; O2g9<H   
} ; %IL] Wz<  
等等。。。 aMe]6cWHV>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]V0V8fU|  
Z$LWZg  
template < typename Func > dWqKt0uh!  
struct func_return `<2k.aW4e8  
  { Q3[MzIk 4  
template < typename T > =(2y$,6g?  
  struct result_1 RtO3!dGT.  
  { [ R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b 5<&hN4g  
} ; 8eq*q   
l25_J.e  
template < typename T1, typename T2 > kw{dvE\K  
  struct result_2 1y'8bt~7Pf  
  { xvw @'|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q!iTDg*$  
} ; {RH&mu  
} ; ]^:sV)  
QxS] 6hA  
w"ZngrwBl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ndg1E;>  
S52'!WTq  
template < typename Func, typename aPicker > ~tx|C3A`d  
class binder_1 i^T@jg+K  
  { D+m#_'ocL  
Func fn; iMjoa tt  
aPicker pk; Pt5"q3ec{T  
public : A0X'|4I  
mh#NmW>n  
template < typename T > qW+'#Jh@TV  
  struct result_1 %hDx UZ#0  
  { niC ; WK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C2}n &{T  
} ; V6Z~#=EQ  
m';j#j)w  
template < typename T1, typename T2 > >x?x3#SX  
  struct result_2 J;HYGu:  
  { I\e/ Bv^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =r|e]4  
} ; idsBw!DB  
)|3BS`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X1* f#3cm#  
3bYP i^  
template < typename T > +pUG6.j%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E? lK(C  
  { %#t*3[  
  return fn(pk(t)); 1Hl-|n  
} T*o!#E.  
template < typename T1, typename T2 > =&T%Jm}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d?:KEi-<7  
  { T<? (KW  
  return fn(pk(t1, t2)); C)UL{n  
} {%wF*?gk  
} ; =hRo#]{(K  
%_Q+@9  
Ec/&?|$  
一目了然不是么? .*}!XKp0j  
最后实现bind A1Ru&fd!  
sqXwDy+.  
i%@blz:_Y  
template < typename Func, typename aPicker > 8c`E B-y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) H!'Ek[s+  
  { ycq+C8J+Ep  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n(uzqd  
} b~$8<\  
|j}D2q=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Mi~x(W@}3  
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。 :$6mS[@|  
M mmg3%G1  
十一. phoenix >\br8=R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -7Bg5{FA  
&?[g8A  
for_each(v.begin(), v.end(), #| pn,/  
( !;3hN$5  
do_ Y`NwE  
[ s(Y2]X4 (  
  cout << _1 <<   " , " `cQAO1-5  
] 'VpzB s#  
.while_( -- _1), ]l7rM"  
cout << var( " \n " ) ~nJ"#Q_T  
) k"3@ G?JY  
); ;!S i_b2  
@.&KRAZ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: shgZru  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ; ,Nvg6c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >sjvE4s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: j>8S,b=%  
n'To:  
"D,}|  
template < typename Cond, typename Actor > mzRH:HgN?  
class do_while 63E)RR_Lh  
  { #V{!|Y'  
Cond cd; M!YGv   
Actor act; bMq)[8,N  
public : dVMduo  
template < typename T > T mK[^  
  struct result_1 K 0e*K=UM  
  { |.KB  
  typedef int result_type; ).)^\  
} ; CJjT-(a  
A^c  (  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (`&SV$m  
hG~HV{6  
template < typename T > >*MGF=.QG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HV&i! M@T  
  { VS\| f'E  
  do ;il+C!6zpf  
    { A]laS7Q  
  act(t); :}U jX|D  
  } k QF3DR$,B  
  while (cd(t)); uZM%F)  
  return   0 ; MQe|\SMd  
} .sjv"D"  
} ; @;G%7&ps  
- lqD  
oI5^.Dr FW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). cOf.z)kf6  
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。 \kZ@2.pN  
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。 $."D OZQ3U  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ekW#|  
下面就是产生这个functor的类: n8E3w:A-  
+B[XTn,Cru  
Q#F9&{'l  
template < typename Actor > Quwq_.DU  
class do_while_actor ;qO3m -(d  
  { ]VR79l  
Actor act; "/G] M&  
public : YSzC's[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~Ede5Vg!!2  
m 7S`u  
template < typename Cond > 27i-B\r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l_s#7.9$  
} ; x~i\*Ox^  
DS+BX`i%#p  
K5RgWP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]s0GAp"  
最后,是那个do_ 194n   
O2":)zU.  
z6Fl$FFP  
class do_while_invoker ZA&bp{}D  
  { mBEMwJ}O`  
public : ]Exbuc  
template < typename Actor > k]A =Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q,M,^_  
  { R|k:8v{V=  
  return do_while_actor < Actor > (act); Pv=]7> e  
} f9OY> |a9  
} do_; *k Tj,&x[  
g*Pn_Yo[.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? EL%Pv1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1,:QrhC  
最后来说说怎么处理break和continue ,k1ns?i9KH  
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。 p-m\0tQ  
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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