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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kB?Uw#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 WK#c* rsij  
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, ),,0T/69+9  
dF&@q,  
DEPsud;  
(nkiuCO  
  class filler Cpn!}!Gnf  
  { oB<!U%BN  
public : qus%?B{b}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ubKp P%Z  
} ; i:&$I=  
e=!sMWx6  
P#:nXc$  
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: 9*s:Vff{  
+wEsfYW  
eS%8WmCV9<  
fG@]G9Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ] P_yN:~  
##" Hui  
h5n@SE>G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _GoFwVO  
T0o0_R  
,{'ZP_  
^C2SLLgeJ  
二. 战前分析 QqC-ztz  
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-@ICG#  
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 6,l5Q  
gd0a,_`M  
\Jwc[R&x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 02[*b  
  /* --------------------------------------------- */ TD/ 4lL~(x  
vector < int *> vp( 10 ); [.;I}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ayg^js2,  
/* --------------------------------------------- */ V>4v6)N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Vc8w[oS  
/* --------------------------------------------- */ B;<zA' 1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a 4? c~bs  
  /* --------------------------------------------- */ KO))2GET  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e[QEOx/-h2  
/* --------------------------------------------- */ HSACaTVK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4^^=^c  
jU{~3Gn?  
94lz?-j  
R$2\Xl@qQF  
看了之后,我们可以思考一些问题: i66/2BUh.  
1._1, _2是什么? `@&WELFv{  
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。 GCrsf  
2._1 = 1是在做什么? EO/TuKt  
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。 ,H/BW`rL]#  
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。 N.V5>2  
$b )k  
] $F%  
三. 动工 uOx"oR|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V|2[>\Cv  
3'55!DE  
h\6 t\_^\  
0<Rq  
template < typename T > Q^'xVS_.  
class assignment #,SPV&  
  { Jn\>S z(96  
T value; ka$la;e3  
public : 1/=6s5vS}  
assignment( const T & v) : value(v) {} m>DJ w7<  
template < typename T2 > SS&G<3Ke  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @f#6Nu  
} ; o#-^Lg&  
^HWa owy=  
RV@mAw.T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NC"X{$o2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,H] S-uK~  
(Wn^~-`=+  
Xz'o<S  
-{p~sRc&  
  class holder 5[`f(;  
  { `Js"*[z  
public : v|rBOv  
template < typename T > "i\^GK=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :>3?|Z"Aj  
  { X(;W Y^i!  
  return assignment < T > (t); =GC,1WVEqV  
} :f0#4'f  
} ; cE*d(g  
'Z6x\p  
2GRv%:rZ  
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: v+DXs!O{  
NqN}] nu6  
  static holder _1; K#x|/b'5d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 WS\Ir-B  
S3y(' PeF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eY`o=xN  
而不用手动写一个函数对象。 Hw,@oOh.  
"BC;zH:  
:d|~k  
@lCyH(c%  
四. 问题分析 %vRCs]  
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。 TV?MB(mN  
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。 ey`E E/WV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;y-sd?pAk  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $OaxetPH  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {Lsl2@22  
1-s G`%  
五. 问题1:一致性 O-n JuZJgX  
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?| rs0Wy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lB   
,-SWrp`f  
struct holder \$xj>b;  
  { ?:i,%]zxC  
  // lPg?Fk7AP  
  template < typename T > ~ L"?C  
T &   operator ()( const T & r) const  =tc!"{  
  { )< p ~  
  return (T & )r; xk s M e  
} 2k^'}7G%  
} ; |Zdl[|kX  
[G"Va_A8  
这样的话assignment也必须相应改动: r"`7ezun:  
kTm}VTr 1  
template < typename Left, typename Right > g Cx#&aXS  
class assignment 2u(G:cR  
  { sE[ Yg8yAt  
Left l; h*\u0yD)  
Right r; bv}e[yH  
public : E^m;Ab=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BR:Mcc  
template < typename T2 > eaDG7+iS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C40o_1g  
} ; c6VyF=2q  
%m-U:H.Vp  
同时,holder的operator=也需要改动: ">vi=Tr  
# GzowI'  
template < typename T > 9u%(9Ae  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Dv~jVIXu  
  { !gJw?(8"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <4582x,G  
} s133N?  
0xfF  
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。 7\yh<?`V8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^p3W}D  
]#vi/6\J  
return l(rhs) = r; Y;k iU  
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。 Yw_!40`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^95njE`>t`  
E[<*Al +N  
template < typename Tp > jW>K#vj  
class constant_t "NTiQ}i  
  { XJ7pX1nf  
  const Tp t; \85~~v@  
public : 664D5f#EJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }l Gui>/D  
template < typename T > 7 4]qz,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Zr[B*1,ZV  
  { `Ay:;I  
  return t; mp z3o\n  
} &_74h);2I:  
} ; ~yJJ00%  
%Rk DR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :TkMS8  
下面就可以修改holder的operator=了 Z{1B:aW  
9+3 VK  
template < typename T > B lqISyrY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c7RQ7\  
  { I moxg+u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); my#\(E+  
} "<LWz&e^^  
.h(iyCxP  
同时也要修改assignment的operator() <LN7+7}  
JX{_,2*$  
template < typename T2 > 1x%B`d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t(jE9t|2e6  
现在代码看起来就很一致了。 n}c~+ 0`un  
bAwKmk9C  
六. 问题2:链式操作 L @Q+HN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8[D"  
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。 tHK>w%|\R  
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。 "F[7b!>R  
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。 _<=h#lH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tS-gaT`T  
73Hm:"Eqd  
template < typename T > /Q_ Dd  
struct result_1 <. *bJ  
  { u08QE,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h J0U-m  
} ; $tej~xZK  
KC)}M zt6_  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: r-.>3J  
6@eF|GoP  
template < typename T >  :>U+HQll  
struct   ref  {8h[Bd  
  { GP^.h kVs  
typedef T & reference; I&31jn_o /  
} ; ~S\> F\v6'  
template < typename T > ;#:AM;  
struct   ref < T &> 216$,4i  
  { 5JHEBw5W%  
typedef T & reference; MdmN7>  
} ; !#=3>\np+X  
X-#&]^d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V1~@   
DTSf[zP/  
template < typename T > <'N:K@Cs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const </u=<^ire  
  { *QV"o{V  
  return l(t) = r(t); p4 =/rkq  
} ,Vw>3|C  
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。 hS&l4 \I'Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,~DV0#"  
L#zD4L  
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 9bspf {  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =1@LMIi5x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 EC 1|$Co  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6|~^P!&  
最后的布局是: UtP|<]{  
                Add -Jw4z# /-  
              /   \ ,[)l>!0\H  
            Divide   5 M:b#">M  
            /   \ =4l @A>  
          _1     3 )BvMFwQG  
似乎一切都解决了?不。 i;-M8Q^  
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。 v?Utz~lQ  
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。 gu+zfvkcY  
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:  6su~SPh  
<fM}Kk  
template < typename Right > Fm,` ]CO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `j(._`8%a  
Right & rt) const @Z2np{X:  
  { Gx6%Z$2n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Od)y4nr3~  
} gdA2u;q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 H!&_Tv[  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Tjhy@3  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 (zsv!U  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 F"UI=7:o  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 &K{8- t  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ');vc~C  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: rQyjNh  
}ML2-k  
template < class Action > &lLfVa-l  
class picker : public Action U||GeEd  
  { G}9f/$'3  
public : c!/ +0[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >6HGh#0(p  
  // all the operator overloaded ;RRw-|/Wm  
} ; zQG{j\  
mO;QT  
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。 I<ohh`.  
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 l"2 ~k  
rM"27ud[`_  
template < typename Right > HE%/+mZN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bWAa: r  
  { q\]X1N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r9OgezER  
} JE7m5k Ta  
?-vWNv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V5z2.} 'o-  
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。 9$HBKcO  
)c{>@WM~  
template < typename T >   struct picker_maker rpK&OR/  
  { FV/t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oV0T   
} ; 9K/EteS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  2Y23!hw  
  { [I3Nu8  
typedef picker < T > result; 5dI=;L >D  
} ; V< W;[#"  
@$ Zh^+x!  
下面总的结构就有了: Z17b=x Jw  
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。 OyF=G^w  
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。 R`Z"ey@C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }!oEjcX'  
至此链式操作完美实现。 .i I{  
b4i=%]v8  
XPO-u]<W  
七. 问题3 6]Hwr_/tk  
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。 {tUe(  
TZ5TkE;1  
template < typename T1, typename T2 > j<*7p:L7_>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }7[]d7  
  { ={sjoMW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); W Su6chz)  
} kpIn_Ea  
]690ey$E:j  
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: iX]OF.:   
J<QZ)<T,&  
template < typename T1, typename T2 >  pE)NSZ  
struct result_2 _&hM6N  
  { mi7?t/D1Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u9OY Jo  
} ; AX8~w(sv  
<VKJ+  
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? -je} PwT  
这个差事就留给了holder自己。 t-iXY0%&  
    b;UBvwY_  
Fm0d0j  
template < int Order > $G9LaD#;M  
class holder; R+Hu?Dv&F  
template <> |p&EP2?T  
class holder < 1 > .EL3}6"A  
  { .i RKuBM/  
public : E5n7 <  
template < typename T > $qQYxx@  
  struct result_1 >X$JeME3  
  { 'NhQBk  
  typedef T & result; E=ijt3  
} ; /B@{w-N  
template < typename T1, typename T2 > a31e.3 6g  
  struct result_2 id1cZig  
  { |VWT4*K  
  typedef T1 & result; =# Sw.N  
} ; C!*!n^qA  
template < typename T > MONX&$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hi1Ial\Y  
  { n9+33^ PT  
  return (T & )r; s Z[[ymu8  
} z}!g2d  
template < typename T1, typename T2 > pD%(Y^h?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O D}RnKL  
  { ~~OFymQ%?q  
  return (T1 & )r1; **hQb$  
} g %f5hy  
} ; *#XZ*Ga  
'6dVe 2V  
template <> \Mg_Q$  
class holder < 2 > 1n8[fgz  
  { e.n(NW  
public : lLTqk\8g  
template < typename T > e c&Y2  
  struct result_1 kL*P 3 0  
  { +twoUn{#  
  typedef T & result; ?7aZU  
} ; DO*U7V02  
template < typename T1, typename T2 > P"_/P8  
  struct result_2 RhE~-b[X  
  { Ik0g(-d  
  typedef T2 & result; \FVfV`x  
} ; \"a{\E,{;  
template < typename T > aV'bI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;t{q]"? W  
  { ?uq`|1`  
  return (T & )r; ApCU|*r)  
} ]$@a.#}  
template < typename T1, typename T2 > kcCCa@~v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }L_YpG7  
  { Lb/GL\J)  
  return (T2 & )r2; p@Y=6Bw  
}  rL{R=0  
} ; ]u|fLK.|  
b5NVQ8Mq  
'I]XX==_  
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> >。 ODxZO3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: WTfjn |a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m\`>N_4*9  
e2O6q05 ?Q  
return l(i, j) = r(i, j); nqyD>>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _? gCOr  
j,k3]bP  
  return ( int & )i; h !^= c  
  return ( int & )j; 8q[; 0  
最后执行i = j; JXB)'d0  
可见,参数被正确的选择了。 w>%@Ug["  
8<6H2~5<  
 [SPx  
MVYd\)\o  
*LEy# N  
八. 中期总结 oACAC+CP  
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: CxF d/X,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %!<Y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;77K&#1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |\,OlX,  
&xnQLz:#  
3 _  
S+T/(-W  
h aAY=:  
"?8)}"/f  
九. 简化 |?!i},Ki;  
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。 &W2*'$j"_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3z8i0  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: IO\4dU)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o:Fq|?/e  
  +-*/&|^等 !zA@{gvEc  
2. 返回引用。 oW3"J6,S  
  =,各种复合赋值等 YZol4q|ic  
3. 返回固定类型。 y}?|+/ dN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) OEW'bT)  
4. 原样返回。 ETp?RWXX  
  operator, %O"8|ZG9{  
5. 返回解引用的类型。 mO>L]<O  
  operator*(单目) Pyo|Sgk  
6. 返回地址。 b:dN )m  
  operator&(单目) I!sT=w8V  
7. 下表访问返回类型。 &$MC!iMh  
  operator[] n#(pT3&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V(7,N(  
  operator<<和operator>> z#*.9/y\^R  
:"%/u9<A  
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。 G|wtl(}3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2cMC ZuO  
r_T)| ||v  
template < typename Left > 3Ua?^2l  
struct value_return EW `hL~{  
  { 6Tl6A>%s  
template < typename T > (>al-vZ6A  
  struct result_1 lzEynMO+  
  { qe0D[L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M8/a laoT  
} ;  ;l$$!PJ  
GK@OdurAR  
template < typename T1, typename T2 > 6r)P&J  
  struct result_2 ![_x/F9  
  { `'YX>u/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; idI w7hi4  
} ; a1Fx|#! mq  
} ; kaBjA*  
S_ATsG*(  
I?e5h@uE  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xRh 22z  
( S[z  
下面我们来剥离functor中的operator() d][ Wm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G@8)3 @  
H [=\_X1o(  
return l(t) op r(t) (80m'.X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `w@:h4f  
return op l(t) /"{d2  
return op l(t1, t2) rAenx Z,tF  
return l(t) op mWp>E`l  
return l(t1, t2) op 86ao{l6lC  
return l(t)[r(t)]  .U1wVIM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P'W} ]mCD  
g)X3:=['  
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: /fI}QY1  
单目: return f(l(t), r(t)); 1dH|/9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eADCT  
双目: return f(l(t)); 8w0~2-v.?V  
return f(l(t1, t2)); LP vp (1  
下面就是f的实现,以operator/为例 Rlq7.2cP  
F? #3  
struct meta_divide zm_8a!.  
  { ~ ld.I4  
template < typename T1, typename T2 > \nl(tU#j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) SI7rTJ]/  
  { 3c<aI =$^  
  return t1 / t2; 78& |^sq  
} "5hk%T '  
} ; Xaq;d'  
hkMeUxS  
这个工作可以让宏来做: 0m@+ &X>w  
-Jd|H*wWo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QS#@xhH  
template < typename T1, typename T2 > \ n:@!vV   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; vW+6_41ZM  
以后可以直接用 `ecseBn3d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Bx?3E^!T  
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 @v-^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。。。) l<=;IMWd  
59E9K)c3  
I7ao2aS  
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 1Bytu >2  
iE%"Q? Q/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x YS81  
class unary_op : public Rettype ~A0]vcP  
  { :'%6  
    Left l; 'Y?-."eKh  
public : v">?`8V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1T^WMn:U  
-U|c~Cqc  
template < typename T > 9CD ei~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I Xc `Ec  
      { 0z8(9DlTc  
      return FuncType::execute(l(t)); RXgb/VR  
    } AWO)]rM  
[txOh!sxD  
    template < typename T1, typename T2 > #CS>_qe.{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E_,/)U8  
      { *^?tr?e%I<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xT*'p&ap  
    } vq$6e*A  
} ; qGinlE&\  
~D52b1f  
}M07-qIX{  
同样还可以申明一个binary_op d4Uw+3ikW  
OSu&vFKz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rj4@  
class binary_op : public Rettype <8r"QJY/  
  { 8P n  
    Left l; +B ?qx Q  
Right r; is.t,&H4P]  
public : =EJ&=t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]7HR U6$  
pbMANZU[  
template < typename T > (,Y[2_Zv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -&/?&{Q0  
      { (i&+=+"wn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "x,lL  
    } 8ro`lX*F@2  
=z1Lim-  
    template < typename T1, typename T2 > ~ #jQFyOh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L%/RD2L D  
      { L8 P0bNi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LuS@Kf8N+  
    } bZowc {!\  
} ; H<Sn p)  
SmXoNiM"y  
F`D$bE;|  
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 ~Ntk -p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T3 w%y`K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *C*J1JYp+  
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。 DB}Uzw|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y0%@^^-Ru  
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。。。 } z'Jsy[s  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 De$~ *2  
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) |$WHw*F^  
下面是修改过的unary_op 9*"  
-]3K#M)s  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (HNc9QVC'W  
class unary_op pqG> |#RG  
  { x@#>l8k?  
Left l; )5|9EXh  
  |rx5O5p  
public : ;*%rFt9FK  
cy%M$O|hX5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _}[ Du/c  
}?[];FB  
template < typename T > 6h9(u7(-N  
  struct result_1 ]E9iaq6Z  
  { |MNSIb&,W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rto?*^N?  
} ; e@3SF  
"P! .5B  
template < typename T1, typename T2 > ,%pCcM)  
  struct result_2 BMp'.9Qgm  
  { yfl?\X{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]d*9@+Iu  
} ; oW~W(h!  
Zkp~qx  
template < typename T1, typename T2 > F^l1WX6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gT}H B.  
  { &xGdKH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {B$CqsvJ  
} 80nEQT y  
6,t6~Uo/  
template < typename T > & SXw=;B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yP58H{hQM8  
  { 7?dWAUF  
  return OpClass::execute(lt(t)); O-, "/Z  
} b++r#Q g  
,_V V;P  
} ; @eYpARF  
lZk  z\  
CE"/&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{ "NqRA  
好啦,现在才真正完美了。 x`6MAZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: s&7 3g0$$  
BlJiHz!  
template < typename Right > p4T$(]7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b0~r/M;J  
  { n/9afIN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (T1< (YZ  
} V60L\?a  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Q[OwP  
.`D'eS6b  
ItVN,sVJb  
93*csO?Db  
p%I)&- 8  
十. bind N[Z`tk?-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 lY,^  
先来分析一下一段例子 eo+<@83  
f-~Y  
~[CFs'`(2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Zc7;&cz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~"+"6zg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R3B+vLGX  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 GDLw_usV  
我们来写个简单的。 xvl$,\iqE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^50dF:V(1  
对于函数对象类的版本: TFXBN.?9T  
5FZw (E  
template < typename Func > 12 p`ZD=  
struct functor_trait uw mN !!TS  
  { '5h` ="  
typedef typename Func::result_type result_type; 9=>q0D2  
} ; :^7w  
对于无参数函数的版本: ZvRa"j  
JxIJxhA>  
template < typename Ret > Nbl&al@"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /+*"*Br/  
  { bZ* = fdh  
typedef Ret result_type; u99a"+  
} ; _xKn2?d8g  
对于单参数函数的版本:  7)2K6<q  
)oIh?-WL  
template < typename Ret, typename V1 > v3r3$(Hr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?V6,>e_+  
  { #E]K*mE'  
typedef Ret result_type; #/>TuJc  
} ; um,f!ho-U  
对于双参数函数的版本: j_JY[sex  
Tpl]\L1v-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0pE >O7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PK]3uh  
  { +byOThuE  
typedef Ret result_type; & ijz'Sg3  
} ; ]dUG=dWO  
等等。。。 _a$qsY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^xe+(83S2?  
@!`__>K  
template < typename Func > T;6MUmyC  
struct func_return ?.e,NHf  
  { t/;2rIx>  
template < typename T > v@qP &4Sp  
  struct result_1 !!C/($  
  { 8}|et~7!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f~VlCdf+  
} ; }n^Rcz6HeO  
 [ <X%  
template < typename T1, typename T2 > A.>mk598  
  struct result_2 'rB% a<  
  { ]oP1c-GEk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <Kt_ oxK,  
} ; {SV/AN  
} ; Z"8lW+r *  
{lf{0c$X.  
k%6CkC w  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :a}](Wn  
v0DDim?cc  
template < typename Func, typename aPicker > -#ZvjEaey  
class binder_1 4)gG_k  
  { x7S\-<8  
Func fn; !Gmnck&+  
aPicker pk; V,-we|"  
public : &5 "!  0  
3^/w`(-{@  
template < typename T > >V6t L;+  
  struct result_1 }Ulxt:}   
  { r `PJb5^\|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L-|l$Ti"  
} ; @:>]jp}uq  
0:V /z3?  
template < typename T1, typename T2 > \V-N~_-H  
  struct result_2 l5D)UO  
  { 5f*_K6,v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D40 vCax^J  
} ; Ll]5u~  
CXq[VYM&X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 81Z;hO"~  
>ai,6!  
template < typename T > *L^W[o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kyHli~Nr"  
  { -PpcFLZ|  
  return fn(pk(t)); :;_ khno  
} T8+[R2_  
template < typename T1, typename T2 > i.E2a)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %axr@o[  
  { x_Ev2 c'4  
  return fn(pk(t1, t2)); }5+^  
} H~FI@Cf$L  
} ; 3X gJZ  
2F2Hl   
S>oEk3zlw  
一目了然不是么? QoYEWXT|g  
最后实现bind pA!-spgX  
RRja{*R  
e\6H.9=  
template < typename Func, typename aPicker > ^*AI19w!Ys  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) U<'N=#A J  
  { {T8;-H0H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); SW9 C 8Q  
} S70#_{  
[QnN1k  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "W(D0oy  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 }PI:O%N;  
 I0mp[6  
十一. phoenix W]po RTJ:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `0Udg,KOs  
b<tV>d"Fv  
for_each(v.begin(), v.end(), *'?ZG/ (  
( Kg 6J:HD49  
do_ 9VW/Af  
[ ek&~A0k_o  
  cout << _1 <<   " , " |.@!CqJ  
] ZXx1S?u  
.while_( -- _1), :Q`Of}#  
cout << var( " \n " ) Q+Bl1xl  
) T f3CyH!k  
); S/E&&{`ls  
"WKOlfPa  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: QATRrIj{e  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Bc8&-eZ ,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,SIS3A>s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c 4AJ`f.5  
naR<  
d`/8Q9tQ  
template < typename Cond, typename Actor > IP`lx  
class do_while OH/9<T?  
  { :A8r{`R'N  
Cond cd; 8c) eaDu  
Actor act; KtaoOe  
public : af|h4.A  
template < typename T > FGn"j@m0  
  struct result_1 Sqa9+' [  
  { 3S3 a|_+%  
  typedef int result_type; MnD}i&k[  
} ; <{W{ Y\_A>  
7L #)yY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} no+ m.B  
f9#zV2ke]  
template < typename T > JL,Y9G*]s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b|_e):V|  
  { Qhj']>#g  
  do 1i#y>fUj  
    { 0PkX-.  
  act(t); i`+w.zJOH8  
  } qiet<F  
  while (cd(t)); 2B4.o*Q\  
  return   0 ; TyV~2pc N  
} L!:NL#M  
} ; :|(YlNUv  
)Ra:s>  
eQi^d/yi  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !\#Wq{p>W*  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 &-*l{"7p+%  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ]0>  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 8)S)!2_h  
下面就是产生这个functor的类: ^$'{:i  
b"X1  
a]Pi2:S  
template < typename Actor > rfonM~3?'  
class do_while_actor H@-q NjM  
  { +=/j+S`  
Actor act; wnC-~&+6  
public : eZ:iW#YF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )<HvIr(xr  
:WRD<D_4  
template < typename Cond > uzxwJs'fz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; = 9Yf o,F  
} ; lZAGoR;0Ra  
v(;yy{>8"  
]?]M5rP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z=8&`  
最后,是那个do_ 6-\Mf:%B  
~+{*KPiD  
F9LKO3Rh#u  
class do_while_invoker =+_nVO*  
  { 2Rw<0.i|  
public : yhgGvyD  
template < typename Actor > uQ3sRJi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const d21thV ,S  
  { 2D%2k  
  return do_while_actor < Actor > (act); `]65&hWZL  
} 0y$VPgsKf  
} do_; Y[e.1\d'  
5 Y&`ZJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \SmsS^z(]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 WT\wV\Pu  
最后来说说怎么处理break和continue mW]dhY 3X  
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。 9iT9ZfaW  
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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