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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E^Ch;)j|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jd2 p~W  
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, P^ht$)Y  
O 3?^P"C  
\Unawv~  
GO"E>FyB  
  class filler ;pS+S0U   
  { #V)l>  
public : y<~(}xsHh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'f0R/6h\3s  
} ; ~.6% %1?  
_+)n}Se  
lfG',hlI;  
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: `gF ]  
oCLM'\  
mI\[L2x  
QpiDBJCL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]k BC,m(  
w11L@t[5W8  
ny!80I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d|`8\fq  
 $C,` ^n'  
cmYzS6f,7  
_{ 2`sL)  
二. 战前分析 s'd\"WaQV  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 [S-#}C?~  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 fh66Gn,  
6(7dr?^eGT  
RQu[FZT,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t8;nP[`  
  /* --------------------------------------------- */ DjiI*HLNR  
vector < int *> vp( 10 ); Z^Wv(:Nr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4N1)+ W8k*  
/* --------------------------------------------- */ In;P33'p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); L^PBcfg  
/* --------------------------------------------- */ #Uep|A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pc QkJ F  
  /* --------------------------------------------- */ B/mfm 7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Q'hs,t1<  
/* --------------------------------------------- */ kIe)ocJg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c>! ^\  
1.<gC  
}[PC YnS  
iSfRo 31  
看了之后,我们可以思考一些问题: meXwmO  
1._1, _2是什么? kY9$ M8b  
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。 U-$nwji  
2._1 = 1是在做什么? 2S4SG\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 'c]Pm,Ls  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 b/\l\\$-  
)T&r770  
+D[C.is>]}  
三. 动工 c+O:n:L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2T@?&N^OD  
X`-o0HG  
sXT8jLIf  
M"msLz  
template < typename T > "ub0}p4V  
class assignment PCa0I^d  
  { 3Tc90p l*t  
T value; !CY*SGO  
public : JW=q'ibR  
assignment( const T & v) : value(v) {} =m`l%V[  
template < typename T2 > `FUFK/7 w\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OuB2 x=B  
} ; MWBXs7 5I  
xN6?yr  
jEUx q%BH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 AK6=Ydu  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #hIEEkCp +  
u\`/Nhn  
F?7u~b|@{  
Js/N()X  
  class holder ucw`;<d8  
  { 49o\^<4b  
public : }A-{6Qe  
template < typename T > /x$}D=(CZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ZQ|5W6c  
  { c8T/4hU MN  
  return assignment < T > (t); u[)_^kIE(n  
} O{~KR/  
} ; Tj=gRQ2v  
^Sw2xT$p{j  
UanEzx%  
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: f6Ml[!aU  
C ck#Y  
  static holder _1; Hj2<ZL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w^3|(F  
sJOV2#r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &Y+e=1a+  
而不用手动写一个函数对象。 `g--QR  
DY8(g=TI|1  
>Co)2d]  
40u7fojg2  
四. 问题分析 Apmw6cc  
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。 iA9 E^  
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。 f~q4{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i3P9sdTD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~q 7;8<U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "kU]  
`;$h'eI9  
五. 问题1:一致性 uaaf9SL?  
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?| myIe_k,F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 { D+Ym%n  
6T_K9  
struct holder pw\P<9e=  
  { U7h(-dV   
  // IXWQ)  
  template < typename T > >'b=YlUL  
T &   operator ()( const T & r) const 7 \X$7  
  { $Asr`Q1i   
  return (T & )r; h)cY])tGtK  
} M?$ZJ-  
} ; 1'Rmg\(  
Zj!Abji=O  
这样的话assignment也必须相应改动: k"0;D-lTZ>  
;|HL+je;Z  
template < typename Left, typename Right > bq NP#C  
class assignment nxfoWy  
  { 2.nE k  
Left l; JNi=`X&A  
Right r; \f%.n]>  
public : 4x=(Zw_X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o2naVxetE  
template < typename T2 > "VTF}#Uo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `*_CElpP"  
} ; 59lj7  
)/>A6A:  
同时,holder的operator=也需要改动: S&wzB)#'  
Ilq=wPD}j  
template < typename T > 8:dQ._#v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tJ'iX>9I  
  { ? JXa~.dA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s`;f2B/|  
} B(,:haAr  
+TSSi em  
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。 B<,YPS8w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |]sx+NlNc  
BJy;-(JP  
return l(rhs) = r; kO_5|6  
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。 &%,DZA`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qZ+H5AG2  
GLUUY0  
template < typename Tp > <]U1\~j  
class constant_t uM S*(L_  
  { k;KdW P  
  const Tp t; r\qz5G *6  
public : /.Q4~Hw%}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} eR;!(Oy=A  
template < typename T > 5/@UVY9_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S v`qB'e2  
  { MbA\pG'T  
  return t; 4 b,N8  
} 2?DRLF]  
} ; OZ(dpV9.S  
@R q}nq=k  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]?K. S6  
下面就可以修改holder的operator=了 Z^ar.boc  
|.U)ll(c  
template < typename T > q.V-LXM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {y-^~Q"z  
  { rRb+_]Lg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); eUBrzoCO  
} ~ ?^/u8  
| C+o;  
同时也要修改assignment的operator() VR0=SE  
1cC1*c0Z  
template < typename T2 > c0rk<V%5+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r{K;|'d%h  
现在代码看起来就很一致了。 (f#b7O-Wn  
=RsXI&&vh  
六. 问题2:链式操作 g0R[xOS|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `u_Qa  
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。 }NCL>l;q  
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*2t;%z{U  
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。 B\CN<<N>dD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,o#kRWRG  
|i7a@'0)  
template < typename T > iiC!|`k"  
struct result_1 C9~~O~7x  
  { #Dy?GB08  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X#p Wyo~  
} ; TqAPAHg  
BmBz}:xMez  
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: %X1x4t]  
z`3( ,V  
template < typename T > l67Jl"v  
struct   ref diT=x52  
  { cgT  
typedef T & reference; s0"e'  
} ; u{e-G&]^;  
template < typename T > <48<86TP  
struct   ref < T &> \}"m'(\c  
  { 0C$vS`s&  
typedef T & reference; 27Emm c  
} ; ccJM>9  
[\e@_vY@OH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: EbQa?  
LIpEQ7;  
template < typename T > TnH\O$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const el PE%'  
  { S: :>N.y  
  return l(t) = r(t); G}zZQy  
} pdVQ*=c?M  
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。 h2q/mi5{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >Aq:K^D/3F  
zJN7<sv  
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 BlC<`2S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xL "!~dN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >SmV74[s2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C NrII sJ  
最后的布局是: []pN$]+c  
                Add #f,y&\Xmf  
              /   \ \2v"YVWw  
            Divide   5 ku&k'V  
            /   \  iThSt72  
          _1     3 ~Ci{3j :]  
似乎一切都解决了?不。 K\?]$dK5  
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。 lS5ny  
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。 r6.d s^  
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: V"KS[>>f  
e@<?zS6  
template < typename Right > ~qP[eWe  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5<YzalNf  
Right & rt) const |V,<+BEi  
  { 8?FueAM'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Xl-e !  
} 3lxc4@Zmd  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O6s.<` \  
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。 evuZY X@  
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。 5TKJWO.  
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。 XP?rOOn  
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。 Vm1-C<V9  
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? p s|)cW3`  
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: VR? ^HA9  
#s5N[uK^m  
template < class Action > P5 <vf  
class picker : public Action 4"?^UBr  
  { S=|@L<O  
public : L@Nu/(pB=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} LRb, VD:/Y  
  // all the operator overloaded 9)dfL?x8V{  
} ; $% k1fa C  
$4=f+ "z  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 RVw9Y*]b  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: clO,}Ph>  
 k+ o|0  
template < typename Right > 7A$B{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  vb{i  
  { r#i?j}F}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?=Pd  
} vw>jJ  
n$L51#'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @ EuFJ=h  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !0VfbY9C  
f:JlZ&  
template < typename T >   struct picker_maker D@ek9ARAq  
  { I27,mS+]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F =a+z/xKT  
} ; &dB-r&4;+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %q 3$|>  
  { !RvRGRSyF  
typedef picker < T > result; lEjwgk {  
} ; /! ajsn  
F'RUel_%  
下面总的结构就有了: =3xE:  
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。 QP@<)`1t9  
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。 iI1n2>V3y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /u<nLj1  
至此链式操作完美实现。 {}~:&.D  
YvL?j  
Y$>-%KcKeI  
七. 问题3 bzpFbfb  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 m!n/U-^  
W~n.Xeu{C  
template < typename T1, typename T2 > )$GIN/i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ut@RGg+f8  
  { >H][.@LyR  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \*T"M*;  
} OR6ML- |  
jyS=!ydn+  
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: fK}h"iH+K  
-Yi,_#3{  
template < typename T1, typename T2 > )Q;978:  
struct result_2 M)-6T{[IT  
  { \ gwXH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J97R0  
} ; koG{ |elgB  
]$-cMX  
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? 8TV;Rtl  
这个差事就留给了holder自己。 W7 Cc  
    W0l,cOOZJ  
i(iXD  
template < int Order > +tVaBhd!  
class holder; !{^PO <9  
template <> gREzZ+([  
class holder < 1 > 7 T1=q{#M  
  { Jh ]i]7r  
public : hnDBFQ{  
template < typename T > S" xKL{5  
  struct result_1 ; mZW{j  
  { Q aS\(_  
  typedef T & result; 8DegN,?  
} ; @ Wd9I;hWv  
template < typename T1, typename T2 > [/e<l&y  
  struct result_2 \'|> p/5I  
  { >AcrG]  
  typedef T1 & result; /+@p7FqlE  
} ; RLLTw ?]$  
template < typename T > [uI|DUlI6o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nv@8tdrc  
  { X22[tqg;&  
  return (T & )r; S/4^ d &Gr  
} @te!Jgu{  
template < typename T1, typename T2 > Z@]e{zO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rvnT6Ve  
  { Mf&{7%  
  return (T1 & )r1; e> (<eu~P  
} m]5Cq6  
} ; _nbBIaHN{  
`bZ/haU}A  
template <> Q\ U:~g3  
class holder < 2 > Il= W,/y  
  { f] J M /  
public : S"OR%  
template < typename T > _Jme!Oaa  
  struct result_1 e S<lwA_  
  { ni<A3OB  
  typedef T & result; ^(|vsFzn  
} ; ReM=eS  
template < typename T1, typename T2 > A7%:05  
  struct result_2 X_$Cb<e  
  { B, TB3 {  
  typedef T2 & result; DsT>3  
} ; {a4z2"\A  
template < typename T > ZE2$I^DY-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3WUTI(  
  { ,)iKH]lY=  
  return (T & )r; $D}{]MN.  
} c2e tc8  
template < typename T1, typename T2 > {3.r6ZwCn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J,AR5@)1  
  { ~fT_8z  
  return (T2 & )r2; V}SBuQp"  
} QoG cWJ  
} ; 7LU}Iiv  
j& <i&  
R0L&*Bjm  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ;~\MZYs3m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: N9vP7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `$B3X  
}C#;fp"L  
return l(i, j) = r(i, j); ~Q>_uw}g#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T9u<p=p  
7?kIVP1r  
  return ( int & )i; :P@rkT3Qt  
  return ( int & )j; k:#P|z$UD  
最后执行i = j; @$2))g`  
可见,参数被正确的选择了。 TW9WMId  
N~NQ6:R[  
cPU/t kc  
h?FmBK'BAd  
w&B#goS  
八. 中期总结 ZJ 77[  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: }GZ}Q5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S:x?6IDPC^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )h8\u_U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -~QHqU.  
S9>0t0  
C$@yG)Pj   
?&^?-S% p  
QEu=-7@>  
~35U]s@v  
九. 简化 /2HN>{F^Y  
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。 RNhJ'&SYs  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UD)e:G[Gat  
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: LT,?$I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8B#GbS K  
  +-*/&|^等 f7'q-  
2. 返回引用。 j$7Xs"  
  =,各种复合赋值等 /De^  
3. 返回固定类型。 6Vbzd0dk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [F[K^xYTlg  
4. 原样返回。 iK IOh('G  
  operator, 03iv3/{H  
5. 返回解引用的类型。 C(id=F  
  operator*(单目) 2]c {P\  
6. 返回地址。 W},b{NT  
  operator&(单目) pMJ1v  
7. 下表访问返回类型。 rJo"fx  
  operator[] _6Eu2|vM&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 tL+OCLF;  
  operator<<和operator>> wO>L#"X^v  
)C.yF)Ql  
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。 ?~QIALA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8v)_6p(<x8  
RuG-{NF{F  
template < typename Left > P &)1Rka  
struct value_return Ji;mHFZ*FU  
  { $^tv45  
template < typename T > CZEW-PIhj  
  struct result_1 ?K@t0a   
  { SxjCwX">  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; v[lnw} =m9  
} ; ;p ]y)3  
s(_+!d6  
template < typename T1, typename T2 > w^1Fi8+  
  struct result_2 -K[782Q  
  { 'ho{eR@d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \nqo%5XL  
} ; 7t3X)Ah  
} ; +O'3|M  
+U:$(UV'A  
TbA}BFT`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @)IjNplYkw  
r}Ohkr  
下面我们来剥离functor中的operator() bf0+DvIB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: du+y5dw  
yZd +^QN  
return l(t) op r(t) H!vax)%-\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .R`5 Qds*l  
return op l(t) )js)2L~  
return op l(t1, t2) U6=..K!q  
return l(t) op <CRP ^_c  
return l(t1, t2) op XV!6dh!  
return l(t)[r(t)] }{M#EP8q+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kSC}aN'  
>AC]#'  
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: WJ)z6m]  
单目: return f(l(t), r(t)); w'L\?pI  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H /,gro  
双目: return f(l(t)); z|fmrwkN'$  
return f(l(t1, t2)); })uGRvz  
下面就是f的实现,以operator/为例 9s_vL9u  
xrlmKSPa  
struct meta_divide :d3bt~b'  
  { ~7Y+2FZ  
template < typename T1, typename T2 > +nUy,S?43  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m[i+knYX  
  { Kfm5i Q  
  return t1 / t2; F8hw #!Aq  
} & SiP\65N  
} ; -7m:91x  
n-5W*zk1  
这个工作可以让宏来做: 'AzDP;6qFI  
|lXc0"H[o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ h"`ucC8X  
template < typename T1, typename T2 > \ _\=`6`b)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Gn&-X]Rrl  
以后可以直接用 Ok>gh2e[c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) '"y|p+=j:  
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 - *F(7$  
(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。。。) Kqun^"Df  
 R=.4  
#u2J;9P  
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 "-_fv5jL  
`{,Dy!rL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @|LBn6q  
class unary_op : public Rettype *Kyw^DI  
  { f5F@^QXQ  
    Left l; Z:ni$7<.  
public : 1[kMOp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6cpw~  
^?$WVB  
template < typename T > 0- ><q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (Lo%9HZ1Mx  
      { b:=TB0Fx?n  
      return FuncType::execute(l(t)); rI^zB mrr  
    } -yR.<KnL  
y'FS/=u>0  
    template < typename T1, typename T2 > $\b$}wy*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tq NadHQ  
      { b5,x1`#7k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ktnuNsp  
    } m1n.g4Z&*  
} ; W-Fu-Cz=  
ZPc@Zr`z  
aqYa{hXio  
同样还可以申明一个binary_op fKp#\tCc y  
*o-.6OxZ$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $=5=NuX  
class binary_op : public Rettype BQBeo&n6  
  { RE}?5XHb  
    Left l; : m)   
Right r; ii%+jdi.  
public : i.=w]S j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A; 5n:Sd  
,B08i o-  
template < typename T > SaC d0. h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7uT:b!^f[  
      { !l_lo`)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ad:TYpLD  
    } .P.z B}0=  
tyfTU5"x  
    template < typename T1, typename T2 > !icT/5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iZPCNS"  
      { V~S0hqW[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); uMut=ja(U  
    } DjI3?NN  
} ; \I["2C]3M  
!1n8vzs"c  
L,SGT8lL  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 dcLA1sN,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k4,BNJt'Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Jo$G,Q  
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。 IGS1|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rm4.aO~-F  
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。。。 ZeUvyIG  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 on0]vEE  
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) 9Rn? :B~W:  
下面是修改过的unary_op _2k]3z?  
1^ _U;O:I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > iv?gZg   
class unary_op n8uv#DsdK  
  { I&MY{f  
Left l; a\IP12F?  
  .~Fp)O:!  
public : TlI<1/fP}  
fBgEnz/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .fN"@l  
&j?#3Qt'_  
template < typename T > zrR`ecC(b  
  struct result_1 ix W@7m  
  { t| 9 GS|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %)[+%57{  
} ; \%/#x V  
0VckocF  
template < typename T1, typename T2 > pWPIJ>2G:  
  struct result_2 =`*O1a  
  { AX?fuDLs  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ysmNio  
} ; ?pYKZg /c  
U7!.,kR-  
template < typename T1, typename T2 > 4J;-Dq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zG' "9kJx  
  { }Ow>dV?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )uK{uYQl  
} 56e r`=ms  
>H(i^z/c  
template < typename T > uC8L\UXk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N;A@' tu8  
  { Pt@%4 :&-h  
  return OpClass::execute(lt(t)); @HRC \OG  
} ,ldI2 ]  
>$ NDv  
} ; >*-FV{{  
lc2i`MC  
O(tX8P Q5N  
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 }tH[[4tw,  
好啦,现在才真正完美了。 HDda@Jy  
现在在picker里面就可以这么添加了: {fha`i  
pl5P2&k  
template < typename Right > 6ZKsz5:=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const JJltPGT~Oa  
  { Nc :({@I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ({-GOw46  
} n6*En7IVh  
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。 z >YFyu#LF  
'mH) d  
VA"*6F   
Xg=x7\V  
7]x3!AlV  
十. bind 2RqbrY n  
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。 2$14q$eb  
先来分析一下一段例子 c&X{dJWD   
o\88t){/kB  
 *[r!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} tG8jFou  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q\GDrdA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 K,6b3kk  
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。 N0K){  
我们来写个简单的。 Y 2Q=rj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *?z0$Kz<,[  
对于函数对象类的版本: 21ppSN >  
}w/;){gu  
template < typename Func > G [:N0{v5  
struct functor_trait  |y h\  
  { xXY.AoO6  
typedef typename Func::result_type result_type; < -uc."6\  
} ; 'Q =7/dY3I  
对于无参数函数的版本: 2+cNo9f  
ik"sq}u_]E  
template < typename Ret > WYIQE$SEv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sK"9fU  
  { yf?h#G%24  
typedef Ret result_type; T;diNfgg  
} ; s-Aw<Q)d  
对于单参数函数的版本: :LWn<,4F&  
{TOmv  
template < typename Ret, typename V1 > h'i{&mS_b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zVi15P$  
  { n4R2^gXAw  
typedef Ret result_type; t4q ej  
} ; 'DCFezdf3  
对于双参数函数的版本: 5jgdbHog]  
j}BHj.YuP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T"p(]@Ng  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l akp  
  { #Ei,(xiP  
typedef Ret result_type; T/c<23i  
} ; !Oj)B1gc6&  
等等。。。  cO\-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t ?h kL  
$s4Wkq  
template < typename Func > d'*]ns  
struct func_return =(EI~N  
  { E"%2)  
template < typename T > Aj9Ji"18za  
  struct result_1 x$wd O  
  { B-*E:O0y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SVa6V}"Iv  
} ; ?sBh=Ds  
B/J>9||g  
template < typename T1, typename T2 > nx:KoB"ny  
  struct result_2 (f_g7B2&y  
  { -ZW3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^ *&X~8@)  
} ; *9 Q^5;y  
} ; Vvt  ;  
BPqGJ7@  
Nwc!r (  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 b?Pj< tA  
P F`rWw  
template < typename Func, typename aPicker > o<l 2r  
class binder_1 TwvAj#j  
  { Q<6P. PTya  
Func fn; mPPk )qy  
aPicker pk; ~=&t0D  
public : 85IMdZ7I  
QM5 .f+/  
template < typename T > 85|fyX  
  struct result_1 m7=1%6FN3  
  { #FYAV%pi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L{ho*^b  
} ; fd8!KO  
VW@ x=m  
template < typename T1, typename T2 > t` 8!AhOgc  
  struct result_2 Aaw(Ed  
  { bm}6{28R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~%ozgzr^  
} ; U>S`k6  
J$9:jE-4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} u/Fj'*M  
_2hXa!yO  
template < typename T > wU`!B<,j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K{cbn1\,H  
  { i2Jq|9,g  
  return fn(pk(t)); !&] z*t  
} oc{EuW{Ag  
template < typename T1, typename T2 > HFo-4"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +VU4s$w6  
  { &hV Zx  
  return fn(pk(t1, t2)); !OcENV  
} ,Vd7V}t  
} ; 0{^H]Y  
U5/qf8)yO  
>qn/<??  
一目了然不是么? 7ODaX.t->  
最后实现bind -DO&_`kn  
wk\L*\@Y}  
% do1i W  
template < typename Func, typename aPicker > h4fLl3%H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \k.vN@K#  
  { ~ eN8|SR  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b X)|MiWI  
} ~!+ _[uJ  
cs_}&!c{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Zv qn%K],  
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。 h<p3'  
v })Q  
十一. phoenix .dq "k  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N<JHjq  
vz`@x45K  
for_each(v.begin(), v.end(), (E($3t8  
( :WXf.+IA  
do_ :#="%  
[ L>Jd7; =  
  cout << _1 <<   " , " 6J%iZ  
] en9en=n|  
.while_( -- _1), _$/ +D:K  
cout << var( " \n " ) IS]{}Y\3H  
) Y?Vz(udD  
); o;`!kIQ  
QLb MPS  
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: @qK<T  
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 BIWD/ |LQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qeaA&(|5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @?&Wm3x9  
FWPW/oC  
IlLn4Iw  
template < typename Cond, typename Actor > <>4!XPo%J  
class do_while e^e$mtI  
  { MV+i{]  
Cond cd; 3;$bS<>  
Actor act; PDw{R]V+  
public : 2?c##Izn  
template < typename T > E@} NV|90  
  struct result_1 E^K<b7  
  { r3;@  
  typedef int result_type; ]0dj##5tJ  
} ; _ZMAlC*$G  
e #!YdXSx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C srxi'Pe  
j-$F@p_2F  
template < typename T > \img   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NB^+Hcb$  
  { 4>t'4p6{  
  do Q# Yba  
    { w! kWG,{C  
  act(t); {r>iUgg  
  } |d)*,O4s  
  while (cd(t)); 9\ulS2d  
  return   0 ; 5Q$.q &,  
} (&osR|/Tq  
} ; _TbQjE&6  
'qy LQ:6  
Kg;u.4.-M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l^k/Y ]  
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。 FL|\D  
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。 $p;<1+!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 AY x*Ngn  
下面就是产生这个functor的类: }nx5  
\8<ZPqt9  
CK=TD`$w  
template < typename Actor > _c$F?9:  
class do_while_actor "xdu h3/~=  
  { =pk5'hBAi  
Actor act; W/@-i|v  
public : Z#NEa.]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M 8NWQ^Y  
`i5\(cdl  
template < typename Cond > UP .4#1I  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0&$,?CL?  
} ; `UD,ne  
HT%'dZ1  
*Roqie  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <8iu:nR  
最后,是那个do_ ;k:17&:8ue  
Tc/<b2 \g  
bGwj` lue  
class do_while_invoker l Dwq[ I]w  
  { 8{7'w|/;.{  
public :  ;Yg/y  
template < typename Actor > dDA&\BuS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @00&J~D  
  { +K2HMf'  
  return do_while_actor < Actor > (act); -:Juxh  
} s(=@J?7As  
} do_; p}K+4z   
u)/i$N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? a +9_sUq  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3cNr~`7  
最后来说说怎么处理break和continue +4 D#Ht 7  
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。 Cs,t:ajP  
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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