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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |! E)GahM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 aAMVsE{  
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-MjJ6D<  
zvH8^1yzG  
:Ab%g-  
T7u%^xm  
  class filler 04l!:Tp,  
  { *P2S6z2  
public : ],a5)kV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B%76rEpvW;  
} ; emPM4iG?!  
B1C-J/J  
(/j/>9iro  
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: O7<]U_"I  
.1Al<OLL  
[t@Mn  
&wCg\j_c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L(-b@Joh  
_JE"{ ;  
ssRbhlD/*1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E:}r5S) 4  
k$J zH$  
nV:LqF=  
4$S;(  
二. 战前分析 ~h85BF5  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 (#RHB`h5  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 QYjsDL><  
<Fc;_GG  
;he"ph=>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,N[7/kT|  
  /* --------------------------------------------- */ _i|t Y4L  
vector < int *> vp( 10 ); ( _)jkI \  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J| bd)0  
/* --------------------------------------------- */ 1@R Db)<V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); a$"Hvrj  
/* --------------------------------------------- */ R:k5QD9/&p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N@1+O,o  
  /* --------------------------------------------- */ g/+C@_&m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4^~(Mh-Mw  
/* --------------------------------------------- */ OFv%B/O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D\s WZ  
V(6Z3g  
/1Q(b  
Yc `)R  
看了之后,我们可以思考一些问题: jWl)cC  
1._1, _2是什么? bc) ~k:  
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。 )V6Hl@v  
2._1 = 1是在做什么? Id|L`  w  
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。 C=It* j55  
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。 tEKmy7'#  
G) 7;;  
TbGn46!:  
三. 动工 ,J>5:ht(6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WDPb!-VT  
3#&7-o  
| >htvDL  
6%Pdy$ P  
template < typename T > Vz~nT  
class assignment (Cd\G=PK  
  {  L0@SCt  
T value; s4SG[w!d  
public : 9qz6]-K  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7~aM=8r  
template < typename T2 > L>%o[tS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O#k6' LN?  
} ; S=nzw-(I  
&[/w_| b  
g,95T Bc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 MLWM&cFG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;\Y& ce  
9Hu/u=vB<  
JSW}*HR  
X+}1  
  class holder PGBQn#c<  
  { ;YX4:OBqr  
public : ,Bo>E:u  
template < typename T > y_IM@)1H~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const yo )%J  
  { R_7 d@FQ1  
  return assignment < T > (t); \":m!K;Z  
}  &8_gRP  
} ; <U >>ZSi  
1ilBz9x*!  
;Q[mL(1:  
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: wK-3+&,9  
z3M6V}s4  
  static holder _1; w1"nffhO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %r6y ;vAf  
xA$nsZ]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l0cA6b  
而不用手动写一个函数对象。 rZ^v?4Z\  
I_rO!  
fCtPu08{Z  
9Z'8!$LYg  
四. 问题分析 q51Uf_\/  
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。 p)3U7"q  
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。  {=QiZWu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qt 2d\f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S.q].a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QC;^xG+W  
W.0L:3<"  
五. 问题1:一致性 !\L/[:n  
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?| +g]yA3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ugx%_x6  
3*)ig@e6  
struct holder  S"$m]  
  { 7{qy7,Gp  
  // Y=n4K<  
  template < typename T > !M]\I&  
T &   operator ()( const T & r) const HnCzbt@  
  { i21Gw41p:  
  return (T & )r; i?e`:}T  
} F^LZeF[#t  
} ; FMkzrs  
-3lb@ 6I6  
这样的话assignment也必须相应改动: 5 Ho^N1q  
?Ovqp-sw  
template < typename Left, typename Right > Fa_VKAq  
class assignment wz.6du6-  
  { 7=OQ8IM !  
Left l; H4!+q:<  
Right r; u(t#Ze~Y1  
public : ~\3kx]^10  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z(_ZAB%+D  
template < typename T2 > $N=N(^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;cz|ss=  
} ; [[Y0  
JPWOPB'H  
同时,holder的operator=也需要改动: w MP  
' dx1x6  
template < typename T > 'X !?vK^]p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fpN- o  
  { Ttc[Q]Ri  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vp crPVA^  
} A7`1-#  
S^<g_ q  
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。 L%c0Z@[~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b2=0}~LK  
'fNKlPMv4D  
return l(rhs) = r; <rL/B k  
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。 lF?tQB/a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a~!G%})'a  
gzD@cx?V  
template < typename Tp > VA%Un,5h  
class constant_t CZt \JW+"  
  { 2'<[7!  
  const Tp t; dVo.Czyd  
public : p6XtTx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xvSuPP4 m  
template < typename T > &gE 75B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mA@Me7m}  
  { P?]aWJ  
  return t; {]]|5 \F  
} &0BdUU+:<  
} ; LtKI3ou  
d k<XzO~g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 T=:]]nf?M  
下面就可以修改holder的operator=了 )Cw`"n  
;kJA'|GX  
template < typename T > g@Qgxsyk>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D^;*U[F?  
  { .*JA!B  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F5qFYL;  
} AkT<2H|4  
A &9(mB  
同时也要修改assignment的operator() okFvn;  
T'aec]u  
template < typename T2 > l?)ZJ3]a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n%\ /J  
现在代码看起来就很一致了。 2{.QjYw^  
\S)2  
六. 问题2:链式操作 EmT`YNuc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z5X~3s\dP  
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]bwnJfd  
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。 {gaai  
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。 ?[MsQQd~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tD Cw-  
`[YngYw  
template < typename T > }O4se"xK  
struct result_1 $eBX  
  { `O8b1-1q~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; eV cANP  
} ; AisN@  
[J0 v&{)?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: N8`4veVBx'  
DF{ Qw@P!  
template < typename T > P0-Fc@&Y  
struct   ref x/ :4 {  
  { :ECi+DxBK  
typedef T & reference; M8b4NF_&  
} ; @v*/R%rv t  
template < typename T > =_8Tp~j  
struct   ref < T &> `j9$T:`  
  { N=)z  
typedef T & reference; i o3yLIy,  
} ; *+b6B_u]  
<p?&udqD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  X}6#II  
*$M'`vj:  
template < typename T > V8~jf-\$b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Sj(F3wY  
  { 6R29$D|HFO  
  return l(t) = r(t); j` /&r*zNq  
} [;b=A  
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。 kV Rn`n0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /+3a n9h  
.M4IGOvOS  
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 5b6s4ZyV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,s^<X85gp\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Zzl,gy70  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -)y%~Zn  
最后的布局是: ib0g3p-Lc  
                Add da$BUAqU  
              /   \ 8%~t  
            Divide   5 +tN &a  
            /   \ S2VVv$r_6  
          _1     3 @oG)LT  
似乎一切都解决了?不。 :Ld!mRZF  
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。 VZIR4J[\.  
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。 www`=)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: )Os Lrq/  
s/1 #DM"  
template < typename Right > KIVH!2q;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8S;CFyT\n  
Right & rt) const ]^\8U2q}  
  { br,+45:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xqHL+W  
} ; W7Y2Md  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s-V SH  
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。 fH8!YQG8$  
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。 &VWlt2-R0h  
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。 Cv=GZGn-  
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。 b]]N{: I  
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? t^tCA -  
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: |@o6NZ<9N  
xkA2g[  
template < class Action > .]}N55M  
class picker : public Action DjW$?>  
  { W%!@QY;E(  
public : y02 u?wJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wX'}4Z=C~  
  // all the operator overloaded $rG<uO  
} ; >AI<60/<  
5`E))?*"Pe  
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。 \T-~JQVj  
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: `HX3|w6W;  
/CT(k1>  
template < typename Right > *[kxF*^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [B?z1z8l  
  { f e $Wu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oVB"f  
} b5e@oIK  
uiBTnG"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I*1S/o_xI  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Eo{EKI1  
o+g4p:Mf  
template < typename T >   struct picker_maker wy4q[$.4v  
  { zb2K;%Qs+f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g*]E>SQ=  
} ; a`Z{ xme =  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J^I7BsZ  
  { -rDz~M+  
typedef picker < T > result; |tG+iF@4  
} ; T0FZ7  
9[|4[3K  
下面总的结构就有了: (buw^ ,NwZ  
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。 < `Z%O<X  
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。 cINHH !v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H|+tC=]4IZ  
至此链式操作完美实现。 5iWe-xQ>  
{:Vf0Mhb  
TvrwVL)  
七. 问题3 Gidkt;lj  
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。 f:%SW  
mpef]9  
template < typename T1, typename T2 > !z=pP$81  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const & QY#3yj=  
  {  ]R Mb,hJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); qiNliJ>40E  
} \mXqak,y  
K ~>jApZ%  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ~5t?C<wo  
xtJAMo>g  
template < typename T1, typename T2 > _IYY08&(r  
struct result_2 t>U!Zal"  
  { gEKO128  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qB JRS'6'9  
} ; sA_X<>vAKJ  
kQ}s/*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? +?e}<#vd'?  
这个差事就留给了holder自己。 &LU'.jY  
    jpO38H0)  
XZ:1!;  
template < int Order > 9oq)X[  
class holder; ^"tqdeCb=  
template <> I>((o`  
class holder < 1 > g[!Cj,  
  { gNa#|  
public : hh&Js'd  
template < typename T > &N{zkMf  
  struct result_1 %\yK5V5  
  { ?0npEz|  
  typedef T & result; )Z:m)k>r;  
} ; ~.Q4c*_b  
template < typename T1, typename T2 > h3h8lt_ |  
  struct result_2 P{lh)m>  
  { j<$R4A 1  
  typedef T1 & result; f8!l7{2%q  
} ; d8.ajeN]o  
template < typename T > +{xG<Wkltz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FT_k^CC  
  { b]dxlj} <  
  return (T & )r; s, -*q}  
} EVSK8T,  
template < typename T1, typename T2 > |!5@xs*T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4qBY% 1  
  { AijUs*n 2  
  return (T1 & )r1; :bw6k  
} 3"B+xbe=  
} ; ' C6:e?R  
Y~GUR&ww0n  
template <> w)<4>(D  
class holder < 2 >  oUS ,+e  
  { 8OBF^r44R  
public : g*r/u;  
template < typename T > STp!8mL  
  struct result_1 5V rcR=?O  
  { u-M] A z-  
  typedef T & result; u~)%tL  
} ;  . X0t"  
template < typename T1, typename T2 > GG>Y/;^  
  struct result_2 A[RN-R,  
  { (lb`#TTGx  
  typedef T2 & result; &U0WkW   
} ;  /Ef4EX0  
template < typename T > |QqWVelc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q @*UUj@   
  { q"p#H8  
  return (T & )r; !pV<n  
} j%Gbg J  
template < typename T1, typename T2 > {"\q(R0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N  I3(  
  { *e,CDV  
  return (T2 & )r2; YrKFa%k  
} 5EfY9}dl  
} ; S r[IoF)  
9 G((wiE  
z.A4x#>-  
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> >。 k2wBy'M .'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j>V"hf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5#BF,-Jv  
>VypE8H]x  
return l(i, j) = r(i, j); 9$EH K  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) r)%4-XeV  
%y3:SUOdx  
  return ( int & )i; XNK 43fkB.  
  return ( int & )j; e)b r`CD%  
最后执行i = j; M;> ha,x  
可见,参数被正确的选择了。 cnC_#kp  
*\C}Ok=  
}RH lYN  
<f[9ju  
+%x^RV}  
八. 中期总结 *+&z|Pwv[^  
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: hxP6C6S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w4`!Te  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `GP3 D~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7ia "u+Y  
]P JH'=  
I_K[!4~Kn  
fyGCfM  
t0+t9w/fTP  
@],Z 2  
九. 简化 `2sdZ/fO  
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。 .k p $oAL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jf2y0W>6s  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 8R BDJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 enWF7`  
  +-*/&|^等 yi&?d&rK  
2. 返回引用。 _y|[Z;  
  =,各种复合赋值等 AK %=DVkM  
3. 返回固定类型。 R+k=Ea&x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x ru(Le}E  
4. 原样返回。 F: f2s:<  
  operator, 0%#t[us Y  
5. 返回解引用的类型。 ?i/73H+;D3  
  operator*(单目) uFMs ^^#  
6. 返回地址。 a =9vS{  
  operator&(单目) %!>k#F^S  
7. 下表访问返回类型。 s }Xi2^x  
  operator[] -%saeX Wo  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d 4[poi ~  
  operator<<和operator>> 2f s9JP{^0  
aYqqq|  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 9Zs #Ky/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (di)`D5Q  
OE5X8DqQe  
template < typename Left > zkuv\kY/Z  
struct value_return BW+qp3k\  
  { p.qrf7N$  
template < typename T > 30t:O&2<  
  struct result_1 Qu!OV]Cc  
  { ;>cLbjD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $0ym_6n  
} ; BYTXAZLb  
1{= E ?  
template < typename T1, typename T2 > x|&[hFXD  
  struct result_2 ux)<&p.  
  { f|;HS!$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %{7$ \|;J'  
} ; (*LTq C  
} ; oBhL}r  
6(!,H<bON  
GZ; Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <m-Ni  
k*A4;Bm  
下面我们来剥离functor中的operator() k?!TjBKm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @WMj^t1D+  
E!r4AjaC  
return l(t) op r(t) ABd153oW"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8JQ<LrIt9  
return op l(t) }M;sz  
return op l(t1, t2) X`8Y[Vb3}  
return l(t) op lr)G:I#|  
return l(t1, t2) op $IZ *|>(  
return l(t)[r(t)] s0x@ u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kfH9Y%bOy  
!NlB%cF  
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: j 8~Gv=(h  
单目: return f(l(t), r(t)); Y}eZPG.h  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;igE IGR  
双目: return f(l(t)); 11nO<WH  
return f(l(t1, t2)); C@l +\M(  
下面就是f的实现,以operator/为例 $`cy'ZaF  
s|Imz<IE  
struct meta_divide {X{01j};8  
  { %Z-TbOX  
template < typename T1, typename T2 > Yj|c+&Ng  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &lOXi?&"  
  { D3,t6\m  
  return t1 / t2; w*]_FqE  
} @]}Qh;a~  
} ; 3hp tP  
<v1_F;{n  
这个工作可以让宏来做: EBN]>zz  
C.B8 J"T-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #d7)$ub  
template < typename T1, typename T2 > \ zIX}[l4EW~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8' WLm  
以后可以直接用 ^hGZVGSv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LNsE7t  
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 D/ NIn=>j  
(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。。。) arpJiG~JR  
gK]T}  
'Q^G6'(SaK  
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 \oD=X}UQw(  
x3:ZB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z{<q0.^EFh  
class unary_op : public Rettype Lx4H/[$6D  
  { l,~ N~?  
    Left l; #UP,;W  
public : 5VY%o8xXa  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -NI@xJO4(;  
&**.naSo  
template < typename T > i&AXPq>`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jb6ZAT<8  
      { 06j)P6Iju  
      return FuncType::execute(l(t)); DVeF(Y3&  
    } @Reh?]# v  
P^o"PKA  
    template < typename T1, typename T2 > j:\_*f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =qVAvo'  
      { KJ05Zx~uma  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Rwi5+;N  
    } ,sy / r V  
} ; \f<thd*bC  
*axza~d  
*1;L,*J"|  
同样还可以申明一个binary_op d3\l9R{}  
 t}* qs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LT y@6*  
class binary_op : public Rettype [jG uO%  
  { _3g %F  
    Left l; y D=)&->Ra  
Right r; +LU).  
public : Qcy+ {j]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;_;H(%uY  
NEjB jLJZ  
template < typename T > QRn:=J%W W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0[3tW[j  
      { s^x , S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *jqPKK/  
    } '!2  
'j =PbA  
    template < typename T1, typename T2 > r]K0 ]h@B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0v,`P4_k  
      { YH:W]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r>D[5B  
    } !{|yAt9kP  
} ; x,@O:e  
o2t@-dNi  
DrYoC7   
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 9Y*VzQE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kA->xjk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =V4_DJ(&  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 vzT6G/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c_j )8  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Q'V,?#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  I$sm5oL  
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) EXScqGa]  
下面是修改过的unary_op G5Dji_|  
,4?|}xg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > hJL0M!  
class unary_op EJiF_  
  { U#^:f7-$.  
Left l; :8/M6-EK  
  OW5|oG  
public : \c`r9H^v{  
Z6HkQ=A64  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $DMu~wwfG  
_jI)!rfb  
template < typename T > >0G}, S  
  struct result_1 $y |6<  
  { s(DaPhL6Qm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _J$p <  
} ; mZ.6Njb  
2QQYXJ^  
template < typename T1, typename T2 > z4OR UQ  
  struct result_2 - G2M;]Cn  
  { MLDg).5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nCmrt*&}  
} ; {b8Y-  
QRc=-Wu_(  
template < typename T1, typename T2 > b J5z??  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FWx*&y~$  
  { )6S}O* 1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N4JL.(m){I  
} (VF4]  
YuZ   
template < typename T > C{Xk/Er5<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _-2n3py  
  { _|V+["IS  
  return OpClass::execute(lt(t)); V,%5 hl'&  
} < EE+ S#z  
4%.2 =  
} ; 5~TA(cb5  
T;e(Q,!H  
V$]a&wM<5  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug (~yJce  
好啦,现在才真正完美了。 Bd]DhPhJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: C=f(NpyD6  
%b'VEd7  
template < typename Right > wUPywV1UO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rnrx%Q  
  { `e69kBAm  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |gxB; GG  
} kj"_Y"q=  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 WX$^[^=HC  
rMFf8D(Y  
79fyn!Iz<  
BY2txLLB  
%3B>1h9N  
十. bind .0/Z'.c 8  
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。 E;e2{@SX2K  
先来分析一下一段例子 7)X&fV6<8  
Q`fA)6U  
/hy!8c7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dD2e"OIX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 dK`O,[}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?26[%%  
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。 3cQmxp2*  
我们来写个简单的。 ,#FH8%Yf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tQ<2K*3]  
对于函数对象类的版本: Ji?UG@  
4o8HEq!  
template < typename Func > Sgk{NM7|k  
struct functor_trait %R5MAs&-5  
  { -]MP,P%  
typedef typename Func::result_type result_type; tm#y `1-  
} ;  JS.' v7  
对于无参数函数的版本: 0-O.*Q^  
`6F8Kqltr  
template < typename Ret > 9W r(w  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n;Wf|>  
  { {oC69n:  
typedef Ret result_type; DcM+K@1E4^  
} ; `SbX`a0p2  
对于单参数函数的版本: T$B4DQ  
Ss/="jC  
template < typename Ret, typename V1 > mq} #{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <p8y'KAlc  
  { K\r=MkA.>  
typedef Ret result_type; g9Qxf%}  
} ; [vT,zM  
对于双参数函数的版本: Wm/k(R`O<  
]8z6gDp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'vClZGQ1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M|u5Vs1  
  { ?5M2DLh~  
typedef Ret result_type; YZJP7nN  
} ; RH0a\RC!G  
等等。。。 +N!{(R:"v}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yXmp]9$  
Ct33S+y  
template < typename Func > j;vaNg|vQ  
struct func_return 5~5ypQj  
  { I[Y?f8gJ  
template < typename T > ? +!?$h  
  struct result_1 T}On:*&  
  { tq93 2M4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M_uij$1-  
} ; #&gy@!a~  
t:n|0G(  
template < typename T1, typename T2 > OOwJ3I >]>  
  struct result_2 c9={~  
  { Q&;qFv5-l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q:=/d$*xd  
} ; ~+ur*3X  
} ; /PS]AM  
sP8B?Tn1W  
^9E(8DD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !(o2K!v0  
(\ %y)  
template < typename Func, typename aPicker > JC3)G/m(03  
class binder_1 (q7mzZY  
  { 9)X<}*(qo  
Func fn; 4\RuJx  
aPicker pk; )QT+;P.  
public : r}bKVne  
S?<Qa;  
template < typename T > l"#,O$x"#@  
  struct result_1 V&85<Y%Nl|  
  { s*Ll\#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ],4LvIPD  
} ; s|oU$?eA  
Wn5]2D\vkT  
template < typename T1, typename T2 > ["9$HL  
  struct result_2 ('oUcDOFTS  
  { bp_@e0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C I0^eaFs  
} ; Czn7,KE8X  
4v$AM8/o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i{0_}"B  
#a:C=GV;4  
template < typename T > vA`.8U 0S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QkAwG[4  
  { 64@s|m*  
  return fn(pk(t)); r8$TT\?~  
} QJ?!_2Ax  
template < typename T1, typename T2 > 5#PhaVc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tp&iOP6O  
  { 4dAhJjhgD  
  return fn(pk(t1, t2)); }+1oD{  
} x.Y,]wis  
} ; NST6pu\,U  
~Otf "<  
T~E83Jw  
一目了然不是么? `}l%Am  
最后实现bind K<(R Vh  
[OSUARm v  
29oEkaX2o  
template < typename Func, typename aPicker > ]Re<7_xt  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xOlkG*3c  
  { lNw?}H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kzu=-@s  
} )2S\:&x  
DQ$/0bq   
2个以上参数的bind可以同理实现。 V"XN(Fd^  
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。 ,8 seoX^  
ai RNd~\  
十一. phoenix ~r3g~MCHS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E%N]t} }[  
)ej8vm  
for_each(v.begin(), v.end(), `1gsrHi4N  
( 4j5 "{  
do_ @ Ia ~9yOY  
[ :C5N(x  
  cout << _1 <<   " , " 7_,X9^z  
] crQuoOl7  
.while_( -- _1), _JS'~ JO3{  
cout << var( " \n " ) ;a"Ukh  
) YQOGxSi  
); ececN{U/  
Wu(GC]lTG  
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: < jF<_j  
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 <Coh &g_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *0@e_h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /VQ<}S[k}-  
x,+zw9  
[@czvPi  
template < typename Cond, typename Actor > AyUVsIuPT=  
class do_while vjb{h'v  
  { :Pv{ E  
Cond cd; js j" W&J  
Actor act; dj#<,e\  
public : o <y7Ut  
template < typename T > .?qS8:yA  
  struct result_1 c<=1,TB"-_  
  { 'E9jv4E$n  
  typedef int result_type; 'JydaF~>  
} ; !VW#hc \A5  
?`xId;}J#7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ty m!7H2  
: SNp"|  
template < typename T > w[iQndu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WG,{:|!E  
  { 5o?bF3  
  do /dAIg1ra  
    { YL]x>7T~4t  
  act(t); /D12N'VaE  
  } fg2}~ 02n  
  while (cd(t)); DIY WFVh  
  return   0 ; YG_3@`-<  
} 4s~o   
} ; 01J.XfCd6  
H:`r!5&Qb5  
JW$#~"@r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). BmZd,}{  
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。 <M=K!k  
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。 $d'Gh2IGA  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <_+8c{G  
下面就是产生这个functor的类: B N=,>-O%  
PQ j_j#0  
\K=Jd#9c  
template < typename Actor > &Z?uK,8  
class do_while_actor OtJS5A  
  { W;1Hyk  
Actor act; CzgLgh;:T  
public : 0R.@\?bhL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +ad 2  
&wJ"9pQ~6E  
template < typename Cond > plca`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4H'9y3dk  
} ; WVVqH_  
+XsY*$O  
qz 'a.]{=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Wl1%BN0>  
最后,是那个do_ 2axH8ONMu  
c7'Pzb)'  
&{>~ |^  
class do_while_invoker 9T\:ID= h  
  { SpkD  
public : 9%x[z%06  
template < typename Actor > -C\m' T,1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `O#y%*E  
  { | .PLfc;  
  return do_while_actor < Actor > (act); qYE-z( i  
} (+_Amw!W  
} do_; ~ 60J  
)Aj~ xA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f@ySTz;u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RtSk;U1  
最后来说说怎么处理break和continue rHMsA|xz6  
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。 jYU#] |k~  
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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