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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p1s& y0:d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 aH$DEs  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, !J }Q%i  
B%co`0$  
r+k~%5Ff~  
qaBL  
  class filler DRu#vC  
  { Gd2t^tc  
public : 4n\O6$&.x  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8(@(G_skp  
} ; =6, w~|W  
DoEN`K\U  
Cm6%wAzC  
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: $.Qq:(O:6  
d-UQc2r  
Eye.#~  
d r=h;[Q'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?&XpwJw:~  
8}OII\  
>` |sBx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 35#"]l"  
]#O~lq  
/kFw(l_.  
T;Ra/H  
二. 战前分析 enQev?8%  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ?Hf8<C}3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 @3Mp>u/  
<QRRD*\  
JW=P} h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JN<u4\e{-&  
  /* --------------------------------------------- */ &Y8S! W@4  
vector < int *> vp( 10 ); {dNWQE*\c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sTzt  
/* --------------------------------------------- */ Ei\tn`I&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ARJ}h  
/* --------------------------------------------- */ RATW[(ZA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0(az80 p  
  /* --------------------------------------------- */ #7,;/rtO7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w;DRC5V>  
/* --------------------------------------------- */ iJEKLv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s#C~HK  
!L55S 0 3  
wb (quu  
,gbQqoLV  
看了之后,我们可以思考一些问题: \oV g(J&o  
1._1, _2是什么? QR{pph*zn-  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 s% (|z  
2._1 = 1是在做什么? b#{[Pk,w9  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 +FlO_=Bu  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 `RL n)a  
OOX[xv!b  
#bdSH)V  
三. 动工 lX|d:HFtP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2VA mL7)  
=MokbK2  
-|3feYb'  
2:Q2w3Xe  
template < typename T > jun$C Y4  
class assignment "~ eF%}.  
  { u(g0Ob  
T value; -}Q^A_xK  
public : nEboet-#D0  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3!0~/8!f@  
template < typename T2 > gOKF%Ej31T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7!%xJ!  
} ; |$a!Zx94^  
7xy[;  
Avn)%9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @Xj6h!"R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gj-MkeI)  
a!H t81gj  
)xj!7:n)  
MY" 8!  
  class holder wj#A#[e  
  { N@r`+(_t  
public : S"G`j!m1  
template < typename T > 86 <[!ZM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  El:&  
  { )$7-CNWr~  
  return assignment < T > (t); 9L9+zs3 k  
} nN$aZSb`  
} ; \zGmZZ  
|w w@V<'/#  
TG@ W:>N(  
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: (nLT 8{>0  
$~FnBD%|{  
  static holder _1; ]'!$T72  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rf]'V Jg#3  
MclW!CmJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P{gy/'PH,  
而不用手动写一个函数对象。 2{fPQQ;#  
akB+4?+s)  
"[t b-$ER  
8ZPjzN>c6  
四. 问题分析 bfl%yGkd/|  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 !au%D?w  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =!{ E!3>*D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2GC{+*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \1R<GBC4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (Ceq@eAlT  
E[kf%\  
五. 问题1:一致性 ^I]A@YNni  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| L92vb zP  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y|(C L^(  
{]V+C=`  
struct holder b]cnTR2E  
  { Ti!<{>  
  // N~t4qlC/  
  template < typename T > KKJ)BG?qZ  
T &   operator ()( const T & r) const 9~ JeI/  
  { +xG  
  return (T & )r; wi$,Y. :  
} Wd<|DmSy  
} ; M'-Z"  
GZCXm+  
这样的话assignment也必须相应改动: k^C^.[?  
bHf> EU  
template < typename Left, typename Right > ~D1&CT#s  
class assignment |p\vH#6y+  
  { ilr'<5 rq  
Left l; S&Szc0-|k  
Right r; |O4LR,{G.w  
public : !Pf6UNN'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [oS4W P  
template < typename T2 > v| Yh]y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {Ne5*HFV  
} ; _(1Shm  
HBp$   
同时,holder的operator=也需要改动: <7 R+p;y  
9_ru*j\  
template < typename T > !)-)*T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g;mX{p_@  
  { A8oTcX_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o<Y[GW1pg  
} :HW\awv  
PPMAj@B}V  
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。 Wkj0z ]]?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x?rn< =  
 3<R8_p  
return l(rhs) = r; lGZf_X)gA^  
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(c>1xLlz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =%Z5"];  
poU1Q#+4p*  
template < typename Tp > ]21`x  
class constant_t x*7Q  
  { @/f'i9?oM`  
  const Tp t; s=[T,:Z  
public : ^sqTgrG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} u}Q cyG^  
template < typename T > U"L 7G$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MR3\7D+9y  
  { Y6:b  
  return t; \qZ>WCp>r  
} J{qsCJiB  
} ; u0{R;)  
3)0z(30  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gUWW}*\ U  
下面就可以修改holder的operator=了 E - +t[W  
(\$=de>?  
template < typename T > b9RJ>K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +Z=%4  
  { + J` Qv,0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (\M#Ay t)  
} Mfinh@K,  
J5"d|i  
同时也要修改assignment的operator() < 19A=  
_MLbJ  
template < typename T2 > v9 *WM3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L"Dos +  
现在代码看起来就很一致了。 dKJ-{LV  
Zgw4[GpL  
六. 问题2:链式操作 OuMj%I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G(;R+%pu  
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。 F!7\Za,  
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。 J?"v;.K|hU  
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。 9!?Ywc>0#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct twP%+/g]<  
}Yargj_Gn  
template < typename T > \]|(w*C  
struct result_1 0`KR8# A@  
  { VOGx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Hj97&C{Q^  
} ;  WJTc/  
Fk`|?pQm  
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: V>(>wSR  
C Ef*:kr  
template < typename T > jp880}  
struct   ref Rrw6\iO  
  { 8DkZ @}  
typedef T & reference; o3cE.YUF  
} ; PS$g *x  
template < typename T > 0iI|eE o  
struct   ref < T &> M3!4,_!~  
  { !QlCt>{  
typedef T & reference; 9Ecc~'f  
} ; pmc)$3u  
ib%'{?Q.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k2/t~|5  
h{ T{3  
template < typename T > Vl/fkd,Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3FG'A[x3O  
  { 6%Pvh- ~_  
  return l(t) = r(t); Hq aay  
} Ij2T h]  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 a"m-&mN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]jSRO30H3<  
j~Mx^ivwj  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 *:?XbtIK u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `_e5pW=:>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2$b JMx>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 wGgeK,*_  
最后的布局是: a[jNT$8  
                Add *nB-] w/  
              /   \ "#P#;]\`  
            Divide   5 tQE<'94A  
            /   \ "2ZuI; w  
          _1     3 L| ]fc9W:  
似乎一切都解决了?不。 2"EaF^?\  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 zmFS]IOv$  
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。 nT9Hw~f<j  
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: VE)) `?  
v;#0h7qd  
template < typename Right > bFVY&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qRL45[ K  
Right & rt) const Ac'pu,v  
  { -oi@1g @  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w[g`)8Ib  
} *^:s! F  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "u)Le6.  
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。 \$!D^%~;  
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。 umN4|X  
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。 xoQ(GrBY  
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。 -`D<OSt7  
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? gI00@p:m  
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: <07]w$m/  
JC# 5CCz  
template < class Action > qwq5y t?  
class picker : public Action HV{W7)  
  {  0:$pJtx"  
public : O~|Y#T  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xy]oj  
  // all the operator overloaded z.;!Pj  
} ; (5 e4>p&+  
gF:| j(  
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。 qq"0X! w  
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: =1\mLI}@  
0|ekwTx.  
template < typename Right > {E.A?yej9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const B:ugEAo_  
  { N%9?8X[5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #'y&M t  
} ul]hvK{2  
O7m-_#/\   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EFv^uve  
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。 y"k %Wa`*  
yIg^iZD  
template < typename T >   struct picker_maker G +AP."M?  
  { 4m6/ ba  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6!H,(Z]j  
} ; >z7 3uKA(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^O!;KIe{g  
  { TLq^5,qG  
typedef picker < T > result; 6?a z  
} ; Zr(eH2}0D  
eQ*zi9na  
下面总的结构就有了: gHFQs](G.  
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。 3R%yKa#  
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。 #'n.az=1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^%0^DN  
至此链式操作完美实现。 VO~%O.>  
*y', eB  
$,0EV9+af  
七. 问题3 $xis4/2  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 E=91k.  
\Nk578+AA  
template < typename T1, typename T2 > sQ+s3x1y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0"Zxbgu)  
  { ,y@WFRsx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R ^ZOcONd-  
} DB}v..  
cPkP/3I]h  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: S VypR LVB  
5}a.<  
template < typename T1, typename T2 > K+ ~1z>&  
struct result_2 RK p9[^/?  
  { ihekON":  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +U4';[LG1C  
} ; \-sW>LIA  
s>%.bAxc  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? d[Zx [=h  
这个差事就留给了holder自己。 f4VdH#eng`  
    (M<l}pl)  
)G-u;1rd  
template < int Order > Wiw~oXo  
class holder; egH,7f(yP  
template <> B>c2 *+Bk  
class holder < 1 > Q(O0z3b  
  { Tp.:2[  
public : }2S)CL=  
template < typename T > 0|g@; Pc  
  struct result_1 {`-AIlH(  
  { Hp5.F>-  
  typedef T & result; -2'+GO7G  
} ; CR;E*I${  
template < typename T1, typename T2 > nw#AKtd@x  
  struct result_2 Nw(hN+_u  
  { D&i, `j  
  typedef T1 & result; U.h2 (-p  
} ; rjj_]1?K  
template < typename T > qJ2Z5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Wf-XH|j[  
  { KK{_s=t%<  
  return (T & )r; ju07gzz  
} ?9>wG7cps7  
template < typename T1, typename T2 > /qMiv7m~Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PF#<CF$=  
  { Ikw.L  
  return (T1 & )r1; ].2t7{64  
} *.KVrS<B1  
} ; sLFZ 61rT  
Q [C26U  
template <> BoOuN94  
class holder < 2 > @/:7G.  
  { ><xmw=  
public : {:3:GdM6  
template < typename T > PKC0Dt;F.  
  struct result_1 Xfbr;Jt"<  
  { g4YlG"O[~  
  typedef T & result; )y i~p  
} ; ZJm$7T)V  
template < typename T1, typename T2 > bC98<if  
  struct result_2 EUVD)+it  
  { /W .G- |:  
  typedef T2 & result; Ab>Kfr#  
} ; G e5Yz.Q v  
template < typename T > byMy- v;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N%ccy?B  
  { )WW*X6[k  
  return (T & )r; "6U@e0ht  
} *|y$z+g/  
template < typename T1, typename T2 > kjB'W zZ8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }0Uh<v@  
  { ;#S]mso1  
  return (T2 & )r2; nC!]@lA  
} 12?!Z  
} ; H1L)9oa  
iSR"$H{  
f6Lc"b3s1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 f F)M'C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *9xxX,QT8Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: { Ie~MW  
</@5>hx/  
return l(i, j) = r(i, j); ~d1=_p:~T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) XjP &  
qY'+@^<U;  
  return ( int & )i; 8 hhMuh  
  return ( int & )j; x}Lj|U$r<X  
最后执行i = j; 3$q#^UvD  
可见,参数被正确的选择了。 w{ |`F>f9  
J~4mp\4b  
`LLmdm 6i  
2+DK:T[  
@$ Nti>  
八. 中期总结 " C&>$h_%  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: CTKw2`5u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Mis B&Ok`k  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 US3)+6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Vdefgq@<  
.VNz( s  
(n~fe-?}8  
FN<>L0  
!bCL/[  
!lL `L \  
九. 简化 G`jvy@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  H!hd0.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 GnUD<P=I  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: *PV7s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "crp/Bj?  
  +-*/&|^等 K(PSGlI f  
2. 返回引用。 !OQ5AF$  
  =,各种复合赋值等 WcS`T?Xa  
3. 返回固定类型。 +9|0\Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8>LDo"<  
4. 原样返回。 ~@ PD\  
  operator, .w@B )f*  
5. 返回解引用的类型。 ~E y+  
  operator*(单目) |<,0*2  
6. 返回地址。 r-L& ee   
  operator&(单目) )u28:+8  
7. 下表访问返回类型。 @Lf&[_  
  operator[] (!N2,1|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 iu*&Jz)D>  
  operator<<和operator>> cF=WhP*f  
<-b9 )>  
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。 _F`JFMS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: + jeOZ  
.U@u |  
template < typename Left > 5p}j{f  
struct value_return u^|cG{i5"  
  { BY[7`@  
template < typename T > ^VG].6  
  struct result_1 3)#Nc|  
  { hDSf>X_*_G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]1>R8  
} ; "+7E9m6I  
U*\K<fw   
template < typename T1, typename T2 > 3imsIBr  
  struct result_2 V>Z4gZp5sc  
  { /FC HF#yK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,.V<rDwN&  
} ; ZYY2pY 1  
} ; x*'H@!!G  
XR7v\rd  
+y'2 h%>h[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w}OBp^V^  
[?9 `x-Q  
下面我们来剥离functor中的operator() $.d,>F6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %s+'"E"E  
0(f+a_2^Q  
return l(t) op r(t) Z:N;>.3i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b=2:\F  
return op l(t) bfoTGi  
return op l(t1, t2) !DSm[Z1  
return l(t) op ]ilLed  
return l(t1, t2) op P/1YN  
return l(t)[r(t)] f"j9C% '*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] NNqvjM-  
;Bz| hB{  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: =:w,wI.  
单目: return f(l(t), r(t)); X-<,zRM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &QfEDDJ  
双目: return f(l(t)); fvH{ va.  
return f(l(t1, t2)); Y %bb-|\W  
下面就是f的实现,以operator/为例 i?(cp["7  
yc3/5]E&  
struct meta_divide 8/tB?j  
  { uyk;]EYjHZ  
template < typename T1, typename T2 > AQQa6Ce*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3ddw'b'aQ  
  { YzG?K0O%  
  return t1 / t2; @SxZ>|r-|v  
} F>#F@j^c  
} ; [s]$&  
H{5,  -x  
这个工作可以让宏来做: Fs4shrt  
!<~.>5UQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <^5$))r  
template < typename T1, typename T2 > \  {p/Yz#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tR<#CCtRp'  
以后可以直接用 ;4b=/1M'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) S{&%tj~U  
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 jG{?>^  
(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。。。) Lm`-q(!7w  
:nb|WgEc  
g7hI9(8+  
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 EU:N9oT  
?K2EK'-q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Pm2LB<qS  
class unary_op : public Rettype YfT D  
  { u e  
    Left l; sj/k';#g  
public : Pb T2- F_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W>+`e]z  
RZ{O6~VH  
template < typename T > "y7\F9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9"S iHp\)  
      { Gq[5H(0/c  
      return FuncType::execute(l(t)); k.54lNl  
    } ?nL,Otz  
-UidU+ES;  
    template < typename T1, typename T2 > 19O    
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7n84`|=  
      { T&6>Eb0{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); J^#g?RHN>m  
    } %4M,f.[e  
} ; Ue;Z)}  
1|G\&T   
~QUNR?h  
同样还可以申明一个binary_op W-r^ME  
MRo_An+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #=)>,6Z w  
class binary_op : public Rettype 5$:9nPAH  
  { `q^qe>'  
    Left l; tXrKC  
Right r; 7;TMxO=bra  
public : w]h8KNt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} havmhS)O  
_(:$ :*@  
template < typename T > -:r<sv$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,:K{  
      { ;m.6 ~A  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zXlerQWUv  
    } b[:m[^  
=6\^F i  
    template < typename T1, typename T2 > nLk`W"irM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const se>\5k  
      { #>G:6'r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \BfMCA/  
    } g<^A(zM  
} ; wmR~e  
)@Y< <9'2  
/|&4&$  
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 GJS(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jvR(e"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0cfGI%  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 `?l /HUw  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `) ],FE*:  
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。。。 T]/>c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (w"(RM~  
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) y eIS}O  
下面是修改过的unary_op >y#qn9rV1  
!L9]nO 'BL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6v%ePFul  
class unary_op vy={ziJ  
  { E|RC|Sz=u  
Left l; T <k;^iqR  
  y.8nzlkE{  
public : #J5_z#-Q;  
=\)zb'\=d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jVoD9H F/  
Tz9 (</y  
template < typename T > /ET+`=n  
  struct result_1 CsT&}-C  
  { %8Y+Df;ax  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; SS _6VE*sI  
} ; G*%U0OTi  
-jrAk  
template < typename T1, typename T2 > ld({1jpX,  
  struct result_2 >mMfZvxl%  
  { K/}x'*=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ii/{xVMD  
} ; UpSJ%%.n  
QKVOc,Fp7i  
template < typename T1, typename T2 > 't*]6^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b&_Ifx_YF  
  { [,ulz4"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); EASmB  
} Q]K$yo  
P&: [pPG  
template < typename T > eFA,xzp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kj4=Q\Rfm  
  { vE#8&Zq  
  return OpClass::execute(lt(t)); Pn@DHYP  
} HKO]_; :(  
=h ~n5wQG  
} ; 1Q9Hs(s  
tW-[.Y -M,  
q*a~9.i @  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug S^EAE]  
好啦,现在才真正完美了。 BE~-0g$W  
现在在picker里面就可以这么添加了: uT<<G)v)  
Zvfy%k   
template < typename Right > II~91IEk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^f"|<r  
  { LH`2Y,E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :mf&,?  
} jk\V2x@DR  
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。 :kwDa a  
C"s-ttP   
vo&h6'i>7  
l2dj GZk  
R1%J6wZq  
十. bind !su773vo  
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。 ?q2Yk/P  
先来分析一下一段例子 -F3~X R  
G^dzE/ :  
o>Dd1 j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Pv\8 \,B9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >NV1#\5_R@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Odhr=Hs  
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。 eU e, P  
我们来写个简单的。 +StsSZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: l]&x~K}  
对于函数对象类的版本: '^[+]  
d'3"A"9R7-  
template < typename Func > 1cRF0MI  
struct functor_trait YmjA!n  
  { "^wIoJ6H'  
typedef typename Func::result_type result_type; 8_S| 8RW(  
} ; 8.I3%u  
对于无参数函数的版本: BD86t[${W  
koD}o^U#  
template < typename Ret > ~3f|-%Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y*US^HJOZ  
  { )N1iGJO)  
typedef Ret result_type; nXI8`7D  
} ; } _^ vvu  
对于单参数函数的版本: ~ L>M-D4o  
&%qDi_UD  
template < typename Ret, typename V1 > |k%1mE(+=s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > EIyFGCw|U  
  { TqfL Sm|  
typedef Ret result_type; DQ[7p(  
} ; O/d]2<V  
对于双参数函数的版本: U0{)goN.  
d~h;|Bl[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > de.f?y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6 v~nEw  
  { tLq]#9kL  
typedef Ret result_type; `8Ych@f]  
} ; x#zj0vI-8  
等等。。。 u GqeT#dP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |_-w{2K  
Ht\2 IP  
template < typename Func > "Jg.)1Jw  
struct func_return T{"Ur :p  
  { n~}[/ly  
template < typename T > k)X\z@I'  
  struct result_1 $N;J)  
  { nKnrh]hX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eMmNQRmH  
} ; #d/T7c#  
~UNha/nt  
template < typename T1, typename T2 > l(}L-:@A  
  struct result_2 _2{_W9k  
  { / #rH18  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; op9vz[o#4  
} ; OJJ [Er1  
} ; g`fMHU7  
6akI5\b  
Yh fQ pe  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M6^ \LtFt  
WVOj ;c  
template < typename Func, typename aPicker > v>Kh5H5e~  
class binder_1 3(,m(+J[S  
  { pL`Q+}c}  
Func fn; yg* #~,  
aPicker pk; vf+z0df  
public : Z~8%bfpe  
U=69q]  
template < typename T > F'|e:h  
  struct result_1 dJJq]^|  
  { ~9yK MUf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0R[fH  
} ; XBkaum4j  
[6JDS;MIN  
template < typename T1, typename T2 > [)GRP  
  struct result_2 c ^.^5@  
  { ^" 54Q^SH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y&U-d{"  
} ; Haekr*1%  
~_ZK93o(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \ERxr   
F8{gJaP x  
template < typename T > p I8z.JD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E QU@';~8  
  { ?Fn y_{&^H  
  return fn(pk(t)); HR8YPU5  
} #0uu19+}  
template < typename T1, typename T2 > Mog [,{w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4dCXBTT  
  { .PVYYhrt  
  return fn(pk(t1, t2)); Y9<[n)>+  
} .S#i/A'x  
} ; |9]-_a  
qK#"uU8B  
zF[Xem  
一目了然不是么? ) xa )$u  
最后实现bind 24? _k]Y  
FZ+2{wIV^  
W,Q>3y*  
template < typename Func, typename aPicker > RMT9tXe*5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wzd(= *N  
  { MZ-;'w&Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'l~7u({u  
} Kb<c||2Nh5  
/*Q3=Dse]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X=)L$Kd7  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 *<:X3|3E  
(_@5V_U  
十一. phoenix <ml?DXT  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N~ CQh=<  
3))R91I  
for_each(v.begin(), v.end(), Ua 6O~,\  
( mHju$d  
do_ U2<q dknB  
[ H+Bon=$cE!  
  cout << _1 <<   " , "  =5B5  
] [#Gu?L_W  
.while_( -- _1), @#t<!-8d  
cout << var( " \n " ) E=,5%>C0#%  
) .`+~mQ Wn  
); Sq_.RU  
ciml:"nQ  
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: wdBB x\FP  
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 2ns,q0I A  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 BV>9U5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /]Y#*r8jRi  
mkyYs[  
lV^:2I/  
template < typename Cond, typename Actor > 9D=X3{be#  
class do_while /ZabY  
  { ri59LYy=  
Cond cd; ">t^jt{  
Actor act; uchQv]VB  
public : T3 ie-G@<  
template < typename T > ,"#nJC  
  struct result_1 hf9i%,J  
  { )z74,n7-  
  typedef int result_type; 4vG-d)"M2  
} ; O4oN)  
'R+^+urq^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} VpHwc!APq  
DGCvH)Q  
template < typename T > ((`{-y\K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e#h&Xa  
  { P (7el  
  do Qfy_@w]  
    { z,m3U(  
  act(t); _oBx:G6E  
  } ]] 0M  
  while (cd(t)); 86-Rm  
  return   0 ; ?r&~(<^z  
} r5hkxk'  
} ; DeF`#a0E  
Mpw]dYM  
WK*tXc_[b  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lN5PKsGl  
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。 leNX5 sX  
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。 0Q7<;'m  
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。 }[PwA[k'  
下面就是产生这个functor的类: [3-u7Fx!  
.Er+*j;&w  
1/:vFX  
template < typename Actor > 6-"tQ,AZ  
class do_while_actor diM*jN#  
  { B\rY\  
Actor act; PZV>A!7C8n  
public : <HRPloVKo  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,{q#U3  
0.R3(O  
template < typename Cond > b~>@x{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; r-EIoZ"P  
} ; Y)]VlV!`  
CT|0KB&  
UQh.o   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8h|}Q_  
最后,是那个do_ ^znUf4N1  
jmq^98jB  
&glh >9:G  
class do_while_invoker Pz2Q]}(w  
  { ~gZ1*8 s`  
public : [olSgq!3  
template < typename Actor > CXoiA"P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const WQVU 82b*  
  { l 7dm@S  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3 I%N4K4  
} l{8O'4;  
} do_;  bV(BwWm  
a6z0p%sIZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z P|k3   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !f AvxR  
最后来说说怎么处理break和continue + XBF,<P  
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。 A ?V-Sz#  
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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