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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )l`VE_(|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2@I0p\a  
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, \eRct_  
Nx E=^ v  
QUh`kt(E  
.8;0O M  
  class filler "^Y zHq6  
  { P'*Fd3B#A=  
public : uH[:R vC0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xLgZtLt9  
} ; \5Y<UJ Ki  
da@W6Ovx  
2(Aw  
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: GR_caP  
agQD d8oX  
vF/wV'Kk  
e0<O6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nyBT4e  
Zq5~M bldh  
9\0$YY%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 yD@eT:lyi  
5du xW>D  
fVdu9 l  
eo.B0NZsF  
二. 战前分析 ,zxv>8Nt  
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。 \Pe+]4R-Xo  
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 P4+PY 8  
b/ h#{'  
rj4R/{h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {kr14 l*2  
  /* --------------------------------------------- */ M5L/3qLh1  
vector < int *> vp( 10 ); ~qK/w0=j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \)ZCB7|  
/* --------------------------------------------- */ }<*KM)%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tf[)| /M  
/* --------------------------------------------- */ 3Vak C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i4XiwjCHN  
  /* --------------------------------------------- */ {faIyKtW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  M+:9U&>  
/* --------------------------------------------- */ )ybF@emc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2. v<pqn  
z\woTL6D]  
Ys&)5j-  
;|:R*(2   
看了之后,我们可以思考一些问题: *%E\mu,,c  
1._1, _2是什么? c]/S<w<  
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。 xErb11  
2._1 = 1是在做什么? ;uzLa%JQ  
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。 E]=>@EX  
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。 J;4aghzY  
jx2{kK  
14 (sp  
三. 动工 @7KG0<]h  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8)ng> l  
?GW}:'z  
W!Fc60>p@f  
ZDov2W  
template < typename T > @PctBS<s  
class assignment (NN;1{DB8  
  { (t@ :dW  
T value; S5d  
public : 0N$FIw2  
assignment( const T & v) : value(v) {} %$i}[ U  
template < typename T2 > W+$G{XSr5C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ? Dn}  
} ; l@ (:Q!Sk  
\-f/\P/ w  
 qI${7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 JYv<QsD  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PTqia!  
/ :6|)AW.{  
]hoq!:>M1  
n9n)eI)R  
  class holder p@[ fZj  
  { < fV][W  
public : yc`*zLWh  
template < typename T > q6<P\CSHy<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `uH7~ r^  
  { euVj,m  
  return assignment < T > (t); -3guuT3x\  
} iq[IZdza  
} ; xc\zRsY`  
d325Cw?  
F\L!.B  
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: D /GE-lq  
RBBmGZ  
  static holder _1; Z!7xRy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8/&4l,M5  
&;=/^~EG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _A] )q  
而不用手动写一个函数对象。 1<5Ug8q  
H Ix%c5^  
~_c1h@  
VxuV`Plf  
四. 问题分析 $mh\`  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 D9?.Ru0.  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =I@I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]V_A4Df  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :2&"ak>N  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ODhq `?(N  
xwi6#>  
五. 问题1:一致性 c+ByEP4EG  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| x~wS/y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -a&<Un/  
4e#$ -V   
struct holder $/B~bJC  
  { l;L_A@B<  
  // Pg{1'-  
  template < typename T > S#$Kmm |  
T &   operator ()( const T & r) const T~(Sc'8  
  { m}\QGtJ6  
  return (T & )r; >#k- ~|w  
} ^YropzHZ4E  
} ; &i.sSqSI5  
h /^bRs`;  
这样的话assignment也必须相应改动: f-71`Pyb  
PMV,*`"9"A  
template < typename Left, typename Right > RtzSe$O  
class assignment PP>6  
  { LO>42o?/i  
Left l; WmN( (  
Right r; M +r!63T  
public : R&J?X Q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }v4dOGc?  
template < typename T2 > 7B (%2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (Bd'Pj]:  
} ; K +3=gBU*w  
Dfa3&# #{  
同时,holder的operator=也需要改动: d]" 4aS  
0GXY2+p}S  
template < typename T > H(rD*R[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Zd-6_,r  
  { ii-AE L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nS*Y+Q^9a  
} % hvK;B?Y|  
)<:TpMdUk  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 .\glNH1d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T9H*]LxK  
L/V^#$  
return l(rhs) = r; qS FtQ4  
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。 jWv'`c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Np/\ }J&IF  
oSC'b%  
template < typename Tp > -4& i t:  
class constant_t NX.xE W@  
  { %&| uT  
  const Tp t; R]iV;j|  
public : ,1$F #Eh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `+"(GaZ  
template < typename T > y{>f^S<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?! 6Itkg  
  { @ 2)nhW/z6  
  return t; gtZmBe=  
} 4]ni-u0*  
} ; pX?3inQP%(  
v/.'st2%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xI{4<m/0N  
下面就可以修改holder的operator=了 q`b6if"  
Z,A$h>Z  
template < typename T > '2H?c<Y3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \`2'W1O  
  { t'l4$}(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =I@t%Y  
} r(46jV.sD:  
L2ydyXIsd  
同时也要修改assignment的operator() K+F"VW*?  
_!@:@e)yB{  
template < typename T2 > czuIs|_K*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  p;w&}l{{  
现在代码看起来就很一致了。 +*:mKx@Nw  
d*0 RBgn  
六. 问题2:链式操作 VNHce H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 : ~vodh  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  JhFbze>  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 |JxVfX8^  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 9Yv:6@.F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VP~2F E  
d?2ORr|m=  
template < typename T > D=TS IJ@  
struct result_1 SG&,o =I$  
  { Og/aTR<;=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $`E?=L`$  
} ; q[,p#uJ]  
&uK(. @  
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: 6*q1%rs:w  
Q=`yPK>{$N  
template < typename T > ;7QXs39S  
struct   ref l< f9$l^U  
  { 8(L$a1#5W  
typedef T & reference; 25$_tZP AI  
} ; X8$Mzeq  
template < typename T > >u&D@7~c  
struct   ref < T &> %o0b~R  
  { P0,]`w  
typedef T & reference; Fo.Y6/}  
} ; %8FfP5#  
(Xh <F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q&eyqk   
o utJ/~9;  
template < typename T > ?,>3uD#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F@i >l{C  
  { 7__[=)(b2X  
  return l(t) = r(t); \yr9j$  
} p%I'd^}.!  
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。 i6'=]f'{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /Sw~<B!8N  
EAGvP&~P  
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 L,[Q/ $S8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ny5 P*yWEh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1;ttwF>G7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9|1msg4  
最后的布局是: $r/$aq=K  
                Add im2mA8OH  
              /   \ #'_#t/u  
            Divide   5 V]F D'XAl  
            /   \ 4v\HaOk  
          _1     3 9Da{|FyrD  
似乎一切都解决了?不。 gyw=1q+  
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。 |LZ;2 i  
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。 eiKY az  
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: 'Qy6m'esW  
$0_K&_5w~  
template < typename Right > MJXnAIG?2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d4S4 e  
Right & rt) const V*jl  
  { fEHFlgN3Ap  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SGWb*grt  
} ]<;7ZNG"Y5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _z@/~M(  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 NfV|c~?d  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 MzIDeZ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 EN!C5/M{&  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 g,Ob/g8uc  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? qVC+q8  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: E>bkEm  
8R MM97@1Q  
template < class Action > r3'J{-kl  
class picker : public Action v`A)GnNiN  
  { {r_HcI(h  
public : 0;bdwIP3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,a #>e  
  // all the operator overloaded u#76w74  
} ; B$ eM  
zm&[K53  
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。 2{79,Js0  
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: lVvcrU  
uy {O   
template < typename Right > 46>rvy.r  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zPaubqB  
  { CvU$Fsb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `MI\/oM@  
} tbS hSbj  
1K Fd ~U  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LYD iqOrx  
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。 4 Ej->T.  
{`!6w>w0  
template < typename T >   struct picker_maker \3JCFor/  
  { 1 /M^7Vb.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3FiK/8mu  
} ; /vSGmW-*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  d$$5&a  
  { q} e#L6cM  
typedef picker < T > result; >(RkoExO/  
} ; !Cr3>tA  
:^)?AO#J  
下面总的结构就有了: |+ F ~zIu'  
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。 1#d2 +J*  
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。 /e2zH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _k@cs^  
至此链式操作完美实现。 $JY \q2  
[7I:Dm  
d A)T>  
七. 问题3 jFN0xGZ  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 wn[)/*(,$(  
L$PbC!1  
template < typename T1, typename T2 > `+,?%W)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p1UloG\  
  { a=MN:s?Fc0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  0s;~9>  
} ]o] VS  
Lz 1.+:Ag  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &|Gg46P7  
o/{`\4  
template < typename T1, typename T2 > ' [$KG  
struct result_2 * :L"#20:R  
  { Z<X=00,wg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eK7A8\;e  
} ; y0xBNhev  
~0PzRS^o  
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? >$m<R &  
这个差事就留给了holder自己。 ;%n'k  
    ~@'wqGTp  
+xYu@r%R  
template < int Order > YS|Dw'%g /  
class holder; $Tbsre\MJ  
template <> 5;)^o3X>  
class holder < 1 > UT3Fi@  
  { 8eB,$;i  
public : kkl'D!z2g  
template < typename T > JBpV'_"]  
  struct result_1 h .Qk{v  
  { !ZTghX}D  
  typedef T & result; PNm@mC_fh  
} ; |+Wn5iT  
template < typename T1, typename T2 > |ke0G  
  struct result_2 -64l f-<  
  { /9_%NR[  
  typedef T1 & result; l#[Z$+!09  
} ; (HRj0,/^  
template < typename T > beO Mln+R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i9ySD  
  { B#g~c<4<  
  return (T & )r; 0qN`-0Yk  
} "l&SRX?g  
template < typename T1, typename T2 > `rn/H;r!Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T~3{$  
  { zmhc\M ?z  
  return (T1 & )r1; &{j!!LL  
} ?M:>2wl  
} ; eA& #33  
F(VVb(\jd  
template <> )c11_1;  
class holder < 2 > daSe0:daJ  
  { %Y~"Stmx  
public : h7Uj "qH  
template < typename T > 6Q:Wo)^!  
  struct result_1 O i\ s  
  { /si<Fp)z  
  typedef T & result; ?|ZbQz(bL  
} ; Ck/44Wfej  
template < typename T1, typename T2 > fTj@/"a  
  struct result_2 gXI-{R7Me  
  { cX9o'e:C  
  typedef T2 & result; Tx} Nr^   
} ; JMB#KzvN[  
template < typename T > XZ%[;[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const icb)JZ1K  
  { 4M&$wi  
  return (T & )r; a#]V|1*O  
} ~\am%r>  
template < typename T1, typename T2 > CU|E-XPW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?>;b,^4  
  { gGP6"|tc4  
  return (T2 & )r2; ChK-L6  
} (xo`*Q,+  
} ; 5Y+YN1  
yy3x]%KK  
;O7"!\  
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> >。 v*V( hMy  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xn`)I>v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d92Z;FWb  
}-fHS;/  
return l(i, j) = r(i, j); BWxfY^,'&6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O7 ;=g!j  
l 73% y  
  return ( int & )i; H~yHSm 3  
  return ( int & )j; ?pZ"7kkD  
最后执行i = j; _#V&rY&@  
可见,参数被正确的选择了。 e:HORc~U  
i+14!LlI  
\a+Q5g  
8-@@QZ\N  
YC1Bgz  
八. 中期总结 \Vme\Ke*v)  
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: +q pW"0[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ymm]+v5S.]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dU9;sx  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;U3:1hn  
yP7b))AW9  
kn}^oRT  
GTLS0l)  
'1D $ ;  
t]SB .ja  
九. 简化 -+[Lc_oNPx  
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。 X| \`\[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :;_}Gxx  
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: B& @ pZYl  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 81E EYf  
  +-*/&|^等 ,f^fr&6jb  
2. 返回引用。 v7pu  
  =,各种复合赋值等 (kR NqfX  
3. 返回固定类型。 e.vt"eRB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Fj`k3~tUw  
4. 原样返回。 n{N0S^h  
  operator, E2M<I;:EA  
5. 返回解引用的类型。 QqQhQGV  
  operator*(单目) f$FO 1B)  
6. 返回地址。 ~R[ k^i.Y  
  operator&(单目) 4^r6RS@z  
7. 下表访问返回类型。 =Xvm#/  
  operator[] +d#8/S*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 IM1&g7Qs2  
  operator<<和operator>> =Fc]mcJ69  
.I>rX#aNt  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 'dWUE-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )Lz =[e  
xS UpVK  
template < typename Left > !:xycLdfUp  
struct value_return oh-EEo4,  
  { s[8M$YBf  
template < typename T > Q~(Qh_Ff  
  struct result_1 6/ 5c|  
  { +c/!R|h=S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :|9vMM^$  
} ; 2->Lz  
SZTn=\  
template < typename T1, typename T2 >  p0W<K  
  struct result_2 v' t'{g%  
  { ;.AMP$o`(Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8Ygf@*9L4  
} ; 3UXZ|!-  
} ; g$NUu  
x:0swZ5Z  
AM=> P 7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d;<'28A  
F5X9)9S  
下面我们来剥离functor中的operator() : j kO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G>"n6v'^d  
Pl=)eq YY  
return l(t) op r(t) 1Du5Z9AM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "Bwz Fh  
return op l(t) 4!Radl3`  
return op l(t1, t2) c3GBY@m  
return l(t) op <pV8 +V)  
return l(t1, t2) op zgz!"knVx  
return l(t)[r(t)] j_d}?jh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p>eYi \'  
R`]@.i4tt  
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: tm/ >H  
单目: return f(l(t), r(t)); AmC9qk8Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [R1|=kGU  
双目: return f(l(t)); qqo#H O  
return f(l(t1, t2)); l$1?@l$j  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?,x\46]>_K  
~]?s A{  
struct meta_divide SW%}S*h  
  { 5eL b/,R  
template < typename T1, typename T2 > k={1zl ;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sCw>J#@2>  
  { UF^[?M =  
  return t1 / t2; 6O,k! y>  
} #w%-IhP  
} ; V|@bITJ?7  
x-c5iahp'  
这个工作可以让宏来做: L4B/ g)K  
Mi#i 3y(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lr4wz(q<9  
template < typename T1, typename T2 > \ =8#.=J[/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,mx\ -lWFy  
以后可以直接用 ;Q,t65+Am  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0?oL zw&  
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 p*5_+u  
(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。。。) 1K#[Ef4  
OqS!y( (  
?\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 I5E =Ujc_  
4Cu\|"5)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $b2~Wj*-nJ  
class unary_op : public Rettype ]e),#_M  
  { "p3<-06  
    Left l; %y9sC1T  
public : L7{}`O/g7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5qH*"i+|s  
&xB*Shp,B  
template < typename T > w>cqsTq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wcc4/:`Hu  
      { [uGsF0#e  
      return FuncType::execute(l(t)); T8Mqu`$r  
    } ~C^:SND7  
#<==7X#  
    template < typename T1, typename T2 > \,Ws=9f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O$r/ {{I.  
      { n= 4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FS=yc.Q_  
    } E,tdn#_|  
} ; OnE%D|Tq=  
q++\< \2  
n_; s2,2r  
同样还可以申明一个binary_op 5PZ!ZO&  
0sU*3r?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <$s sU{5  
class binary_op : public Rettype ?R)dx uj  
  { #S9J9k  
    Left l; {|>Wwa2e  
Right r; XQn1B3k+  
public : N,K/Ya)1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wH!$TAZ:Yw  
j24 3oD  
template < typename T > "P#1=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  '4{=x]K  
      { aOd#f:{y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <-?C\c~G@  
    } .Ja].hP  
~Z/,o)  
    template < typename T1, typename T2 > NW5OLa")J<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q;VuoHj!  
      { o/7u7BQl2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nl 'MWP  
    } v.<mrI#?  
} ; hT1JEu  
'I/_vqp@  
.,z6a  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 (o IGp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \mh #MMp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8u~  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :p}8#rb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /a^ R$RHl'  
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。。。 nyi!D   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }~+,x#  
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) #at`7#K@  
下面是修改过的unary_op T 'c39  
B2j1G JEO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -c]AS[(  
class unary_op 9x@|%4Zm"  
  { ko[w#j  
Left l; u*Xp%vNe  
  & V>rq'~;  
public : M{5AQzvs  
~x8nC%qPvq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pAatv;Ex  
 "&k(lQ4  
template < typename T > #PD6LO  
  struct result_1 <9ucpV  
  { o5a=>|?p>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :1UMA@HP  
} ; 8lpAe0p(Z  
;_"|#  
template < typename T1, typename T2 > ?nW>' z  
  struct result_2 T#-;>@a}  
  { la+Cra&xL  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mF\!~ag|  
} ; A/<u>cCW  
]7Vg9&1`  
template < typename T1, typename T2 > ;9OhK71}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TC/c5:)]  
  { A_9^S!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]S&ki}i&  
} uRko[W(  
1`7zYW&L  
template < typename T > "QdK Md  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const To>,8E+GAb  
  { oV:oc,  
  return OpClass::execute(lt(t)); D;C';O  
} XJe=+_K9  
ffmtTJFC5  
} ;  eo9/  
~I5hV}ZT  
d:';s~  
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 sRD fA4/TF  
好啦,现在才真正完美了。 RJ3oI+gI  
现在在picker里面就可以这么添加了: pc*)^S  
/j GBQ-X  
template < typename Right > @M"gEeI9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )k,n}  
  { ).5 X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); NV4g5)D&L  
} tsc `u>  
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。 >l &]Ho  
d{4;qM#  
GHGyeqNM  
iwJ_~   
2HFn\kjj.s  
十. bind 1'<C-[1  
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。 Bx#i?=*W  
先来分析一下一段例子 oa:YAq T  
/J#(8p  
\A[l(aB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} kCTf>sJe  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tNT Sy =  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YGyv)\  
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。 ps 3 )d  
我们来写个简单的。 3 39q%j$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bGWfMu=n  
对于函数对象类的版本: )J S6W  
>-A@6Qe_  
template < typename Func > f(5(V %  
struct functor_trait U7s$';y"%  
  { cFL~< [>_  
typedef typename Func::result_type result_type; ZkbE&7Z  
} ; s7Agr!>f  
对于无参数函数的版本: B`}um;T#~,  
P'Rw/c o  
template < typename Ret > NGc~%0n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z[. M>|  
  { o&q>[c  
typedef Ret result_type; E]`7_dG+T  
} ; p)IL(_X)  
对于单参数函数的版本: y>a?<*Y+e  
y'_8b=*  
template < typename Ret, typename V1 > Ym6d'd<9(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lxhb)]c ^>  
  { [%.v;+L  
typedef Ret result_type; 3gi)QCsk  
} ; E^i]eK*"  
对于双参数函数的版本: &$ h~Q  
x z _sejKB  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]Btkoad  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *HKw;I   
  { >aVgI<  
typedef Ret result_type; ]b4IO4T  
} ; $,4h\>1WP  
等等。。。 WkTJ M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy GI%&.Vd  
F_ F"3'[  
template < typename Func > cszvt2BIg  
struct func_return WUYI1Ij;  
  { 5}#wp4U  
template < typename T > ,S-h~x  
  struct result_1 w"^h<]b  
  { 9"P|Csj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bx3Q$|M?  
} ; <gp?}Lk  
8 t5kou]h  
template < typename T1, typename T2 > 11=$] K>  
  struct result_2 'X?xn@?  
  { jo`ZuN{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _VrY7Mz:r  
} ; gfQ?k  
} ; W$c@C02<  
n<ZPWlJ  
,>  zEG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ||Zup\QB  
3'4+3Xo  
template < typename Func, typename aPicker > @tH9$J*Y<  
class binder_1 =hPXLCeC  
  { 0xB2  
Func fn; Qz~uD'Rs/  
aPicker pk; isZ5s\  
public : "D(Lp*3hj&  
`R[Hxi  
template < typename T > TekUY m!G  
  struct result_1 |mb2<!ag{  
  { 7j]v_2S`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~e{ @5.g  
} ; 1 R5 pf  
ZwmucY%3  
template < typename T1, typename T2 > J Wn26,  
  struct result_2 fvkcJwkc  
  { Mbi]EZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *T5;d h (  
} ; P$)g=/td1  
}s}g}t8v-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Cx7-I0!  
!U^{`V jp[  
template < typename T > A6&*VD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /DYyl/  
  { X]0>0=^  
  return fn(pk(t)); <L &EH@T  
} * DL7p8  
template < typename T1, typename T2 > ScPVjqG2{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v,KKn\X  
  { AJPvwu}D  
  return fn(pk(t1, t2)); ;P@]7vkff  
} b9.M'P\  
} ; 5~*)3z^V  
pCIzpEsRs  
%$!3Pbu i  
一目了然不是么? ag=d6q  
最后实现bind t'qYM5  
>yBq i^aL  
9j,g&G.K  
template < typename Func, typename aPicker > n>M`wF>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .w2ID  
  { .Mt3e c<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); TktH28tK  
} 8t-GsjHb  
',+yD9 @  
2个以上参数的bind可以同理实现。 BrV{X&>[i  
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。 &.?XntI9O  
m~=~DMj  
十一. phoenix $<}c[Nm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #~u0R>=  
a)qan  
for_each(v.begin(), v.end(), o5 L^  
( F@w; .e!  
do_ NTg@UT <  
[ IrLGAQ0  
  cout << _1 <<   " , " ($[wCHU`!  
] RZ".?  
.while_( -- _1), zZ5:)YiW-  
cout << var( " \n " ) ep0,4!#FAO  
) !IxO''4  
); NxT"A)u  
[|}IS@  
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: C* 7/iRe  
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 {z#2gc'Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #/)t]&n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C8N)!5(A  
r"h;JC/&<T  
i|YS>Pw~j  
template < typename Cond, typename Actor > mgs(n5V5  
class do_while a?c&#Jl  
  { !vnQ;g5  
Cond cd; vF$i"^;tJ;  
Actor act; :+rGBkw1m  
public : 7s9h:/Lu  
template < typename T > .g*j]!_]  
  struct result_1 ]Bw0Qq F#  
  { sDY~jP[Oa  
  typedef int result_type; IK~&`n](>  
} ; J=4>zQLW  
PNU(;&2<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E-e(K8R  
$6hPTc<C  
template < typename T > =YO ]m<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5j%G7.S\  
  { 6 SSDc/  
  do f8 d 3ZK  
    { AOf4y&B>q  
  act(t); 6*OL.~WE  
  } NkE0S`Xf  
  while (cd(t)); ~(5r+Z}*`  
  return   0 ; k9|5TLXq?  
} ]I*c:(qwu  
} ; `?Rq44=  
<g4}7l8  
.R9Z$Kbq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e|~MJu+1  
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。 XR5KJl  
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。 Xlo7enzY  
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。 wb-yAQ8  
下面就是产生这个functor的类: 5of3&  
zM0NRERi  
I<SgKva;c  
template < typename Actor > k$EVr([  
class do_while_actor K|& f5w  
  { Z6jEj9?O  
Actor act; Mf}M/Fh  
public : wBPo{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8~sP{V%  
)8Va%{j  
template < typename Cond > 9 _d2u#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }x8!{Y#cF  
} ; 1+o]+Jz|  
3>,}N9P-v  
!<bwg  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !_S>ER  
最后,是那个do_ _KT!OYH  
boh?Xt-$  
#;!&8iH  
class do_while_invoker }`"`VLh  
  { W&z jb>0b0  
public : 8H F^^Cva  
template < typename Actor > xU *:a[g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !-gU~0  
  { ,Q`qnn&  
  return do_while_actor < Actor > (act); %+7]/_JO&  
} @KG0QHyiU  
} do_; 0p.bmQSH  
g(7 -3q8eq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "4j~2{{ F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @@EI=\  
最后来说说怎么处理break和continue '<Z[e`/  
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。 xO$P C,  
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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