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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Sx QA*}N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ObEz0Rj  
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, mi<Q3;m  
O+|C<;K  
n<j+KD#a  
Pb>/b\&JS  
  class filler po*8WSl9c[  
  { 6];3h>c]N  
public : KS93v9|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .!KsF h,pK  
} ;  {Ba&  
y)&K9 I  
H}5WglV.  
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: vE'{?C=EM  
M Zz21H  
YIg43Av  
}R#W<4:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); GnW MI1$  
;j/$%lC  
$Y6\m`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \H:T)EVy  
CA0XcLiFt  
rX?ZUw?u&  
9/{zS3h3  
二. 战前分析 8!Wh`n<  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ').) 0;  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Rv9jLH  
Zf@B< m  
30uPDDvar  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #O}}pF  
  /* --------------------------------------------- */ ;\2Z?Kq  
vector < int *> vp( 10 ); 4\&Y;upy+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F!EiF&[\J  
/* --------------------------------------------- */ QcQ%A%VIV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |A 'I!Jm  
/* --------------------------------------------- */ kJ FWk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /9G72AD!  
  /* --------------------------------------------- */ Lcpe*C x-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9%T"W  
/* --------------------------------------------- */ i^%$ydg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (^ EuF]  
I* C~w  
rMxIujx  
nPXP9wmh4x  
看了之后,我们可以思考一些问题: A,DBq9Z+4R  
1._1, _2是什么? D1xGUz2r  
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。 ]qv0Y~+`-K  
2._1 = 1是在做什么? Yu3S3aRE  
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。 4G(7V:  
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。 K'r;#I|"J  
l(sVnhL6h  
!="q"X /*  
三. 动工 v5S9h[gT  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YkWHI (p  
h7"U1'b  
w7?fJ")  
$C\ETQ@  
template < typename T > qXW\/NT"p<  
class assignment pVy=rS-  
  { nFEJO&1+  
T value; Z*co\ pW  
public : ,O5X80'.g  
assignment( const T & v) : value(v) {} El<*)  
template < typename T2 > =9a2+v0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A%.mIc.  
} ; l}z<q  
Dd5 9xNKm  
8J(j}</>a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >5~#BrpwG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nL:&G'd  
YK3>M"58  
w I_@  
QE(.w dHP  
  class holder ?8V.iHJk  
  { eTx9fx w  
public : }R['Zoh4I  
template < typename T > \tI%[g1M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~U]g;u  
  { ;AEfU^[  
  return assignment < T > (t); LBK{-(%  
} 2@zduL'do_  
} ; g^]Iw~T6$  
XX~vg>3_  
':wf%_Iw  
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: c 3QgX4vq  
VyxYv-$Y  
  static holder _1; 1XSnnkJm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :G1ddb&0+  
?J\&yJ_B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }]vUr}Els  
而不用手动写一个函数对象。 :DN!1~ZtW  
< xy@%  
q`<:CfCt  
P9cx&Hk9  
四. 问题分析 2^WJ1: A  
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。 d+JK")$9C  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 o]e,5]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lnZ{Ryo(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5.~Je6K U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '8X>,un  
S 5S\zTPIf  
五. 问题1:一致性 6ZQ |L=Ytp  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| v03cQw\"WE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6$k#B ~~  
X1| +9  
struct holder 7=6:ZSI  
  { q9/v\~m  
  // AFz:%m  
  template < typename T > s:U:Dv  
T &   operator ()( const T & r) const _ >OP  
  { ANhtz1Fl  
  return (T & )r; K|P0nJT  
} !/is+ xp  
} ; OM\J4"YV$  
b{A[\ "  
这样的话assignment也必须相应改动: ~R!1{8HP  
buGBqx[  
template < typename Left, typename Right > I a&*JYM[  
class assignment n$/|r  
  { bWswF<y-  
Left l; )/;KxaKt  
Right r; p/h\QG1   
public : Y [`+7w  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?*fa5=ql  
template < typename T2 > TrjyU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =A"Abmx|  
} ; \H] |5fp*  
uAO!fE}CJ  
同时,holder的operator=也需要改动: >f]/VaMH{  
KUI{Z I  
template < typename T > v ccH(T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t%=7v)IOE  
  { nh} Xu~#_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); INg0[Lpc  
} sU_K^=6*  
5PeS/%uT@  
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。 66v,/#K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7d:]o>  
/G||_Hc  
return l(rhs) = r; > G\0Z[<v,  
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。 gQ+]N*.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \`n(JV  
l;; 2\mL?  
template < typename Tp > C(N' =-;Kl  
class constant_t %rW}x[M%w?  
  { my 'nDi  
  const Tp t; "<CM 'R  
public : }. &nEi`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} clE9I<1v  
template < typename T > VeA@HC`?"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^)AECn  
  { V*p[6{U0  
  return t; n ay\)  
} ? x%s j  
} ; b;i*}4h!  
jB LTEb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :@L7RZ`_  
下面就可以修改holder的operator=了 72<9xNcB!}  
F&M d+2  
template < typename T > xIM,0xM2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const N1t4o~  
  { %_!/4^smE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C;BO6$*_e  
} a"#t'\  
i fsh(^N  
同时也要修改assignment的operator() S:xXD^n#H  
c1H.v^Y5  
template < typename T2 > 2q?/aw ;Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [OC( ~b  
现在代码看起来就很一致了。 f1'ByV'2  
uyj!$}4  
六. 问题2:链式操作 '@n"'vks(\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /`PYk]mJh  
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。 {wS i?;[Gq  
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。 7e<=(\(yl  
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。 Rk$7jZdTf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |~9rak,  
M Kyj<@[  
template < typename T > \8{SQ%  
struct result_1 lu#a.41  
  { }z]d]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; UF9={fN1  
} ; M\1CDU+*Ns  
g\aO::  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: +ai3   
N.|F8b]v  
template < typename T > T8 FW(Gw#  
struct   ref _}{KS, f]0  
  { l6'KIg  
typedef T & reference; 1mFH7A($  
} ; '(]Wtx%9"  
template < typename T > <J8c dB!e  
struct   ref < T &> EjPR+m  
  {  ][ $UN  
typedef T & reference; S>lP?2J  
} ; *l7 `C)  
P]+B}))  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X@~/.H5  
pSx5ume95"  
template < typename T > lxn/97rA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1hbQ30  
  { a~2Jf @I3  
  return l(t) = r(t); 4H 6t" X  
} h,[L6-n  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 z%}"=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |!oC7!+0^  
PMQTcQ^  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 g`y9UYeh  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <@J$hs9s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V9[_aP;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 jOhAXe;~X{  
最后的布局是: ` nX, x-UM  
                Add iwnGWGcuS  
              /   \ I Fw7?G,  
            Divide   5 C|y^{4 |R  
            /   \ _a&gbSQv  
          _1     3 &v:zS$m>  
似乎一切都解决了?不。 ! fk W;|  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Uw4iWcC  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 BA a:!p  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ,ei9 ?9J1  
6*,55,y  
template < typename Right > 4K cEJlK5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F=F84 _+K  
Right & rt) const ww|fqx?  
  { ?>7\L'n=5I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0A} X hX  
} veDv14  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0+mR y57  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 \O*ZW7?TJ  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 F2YBkwI  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 uGAQt9$>_  
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<"`~H  
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? yz [pF  
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: aG1Fj[,  
q}i#XQU  
template < class Action > T4x%3-4 ;  
class picker : public Action yBK$2to~  
  { WrP+n  
public : Rd8mn'A  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  %LnLB  
  // all the operator overloaded hw"2'{"II  
} ; /5 z+N(RFC  
GUL~k@:_k  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ,u@:(G  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ^Zl[#:EFP  
/CALX wL  
template < typename Right > -3(*4)h7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2dz)rjd O,  
  { +.djC3^:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J5a8U&A  
} Q]5_s{kiz  
t|>P9lX@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P)VQAM  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 2Ys=/mh  
D <~UaHfk  
template < typename T >   struct picker_maker 9#[,{2pJr  
  { uP4yJ/]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a@g <cl7a,  
} ; T6y~iNd<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kRggVRM  
  { *L?~  
typedef picker < T > result; KyIUz9$  
} ; t<Sa ;[+  
0SD'&   
下面总的结构就有了: Xf ^_y(?  
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。 (tO4UI5!  
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。 &SIf|IX.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e!Z}aOeE  
至此链式操作完美实现。 g)f& mQ)  
[Zdrm:=]L  
\<I&utn  
七. 问题3 :V$\y up  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 GX23c i  
="G2I\  
template < typename T1, typename T2 > 7j|CWurvq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i&(1 <S>P  
  { K1YxF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jNbVp{%/S}  
} h5P ]`r  
;u`8pF!_eE  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !,$K;L  
Bor_(eL^  
template < typename T1, typename T2 > RaLV@>jPm  
struct result_2 zw'%n+5m  
  { V+D<626o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _an 0G?7  
} ; q4X( _t  
ftmP dha%+  
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? XFTqt]  
这个差事就留给了holder自己。 Sa)sDf1+`  
    ai d1eF  
,J2qLH1  
template < int Order > NPv.7,  
class holder; w\[l4|g `  
template <> x+~!M:fAc9  
class holder < 1 > P,zQl;  
  { \v+>qY<q  
public : T!?tyW  
template < typename T > &g}P)x r  
  struct result_1 {Zw;<1{E  
  { Xz:ha >}C  
  typedef T & result; ;\|GU@K{hC  
} ; m{$+  
template < typename T1, typename T2 > v`L]dY4,  
  struct result_2 M8:i]   
  { D,*|:i  
  typedef T1 & result;  &I-T  
} ; VZ IY=Q>g  
template < typename T > RU#}!Kq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &b>&XMIK  
  { Slo^tqbG  
  return (T & )r; Bi9Q8#lh  
} g/l:q&Q<  
template < typename T1, typename T2 > x?A<X2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qh W]Wd" g  
  { Px-VRANZt  
  return (T1 & )r1; QiA}0q3]0  
} D HQxu4  
} ; Kt qOA[6  
iM7 ^  
template <> UM0Ws|qx&  
class holder < 2 > 0N)DHD?U  
  { T_s09Wl  
public : \ ^pc"?Rc  
template < typename T > &2%|?f|  
  struct result_1 Mb"y{Fox  
  { k8J zey]X  
  typedef T & result; oM>UIDCY_v  
} ; AMB{Fssz  
template < typename T1, typename T2 > sWse (_2  
  struct result_2 z80(+ `   
  { y5c\\e  
  typedef T2 & result; ,%A|:T]  
} ; #mJRL[V5^  
template < typename T > X'\h^\yOo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T9J&^I  
  { E;`^`T40  
  return (T & )r; ]jI<Js* F  
} G2y1S/  
template < typename T1, typename T2 > rS!@AgPLE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *MlEfmB(  
  { PepR ]ym  
  return (T2 & )r2; g/68& M  
} gREk,4DAv  
} ; 5~UW=   
&Qv HjjQ?u  
l-nH  
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> >。 6DU(KYN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `<~=6H  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vP#*if[V5  
-Op^3WWyY  
return l(i, j) = r(i, j); jPo,mz&^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zp:QcL"  
<-' !I&  
  return ( int & )i; s8's(*]  
  return ( int & )j; )2l @%?9  
最后执行i = j; Y j bp:  
可见,参数被正确的选择了。 ,) dlL tUm  
/zXOta G  
nC[aEZ7  
/9gn)q2f(  
NNr6~m)3v  
八. 中期总结 \}4*}Lr  
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: \`z%5/@f;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 04}8x[t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )\D{5j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2[(~_VJ  
WK?5`|1l:x  
3O-vO=D  
nql9SQ'\\  
oR~d<^z(  
nhMxw @Z\  
九. 简化 xDl; tFI  
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。 &uc`w{,Zs  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N.q*jY= X|  
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: k18v{)i~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 JF~9efWe>  
  +-*/&|^等 6jBi?>[I  
2. 返回引用。 o o'7  
  =,各种复合赋值等 \1<|X].jNY  
3. 返回固定类型。 MCEHv}W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =#pYd~  
4. 原样返回。 5y g`TW  
  operator, $v#`2S(7  
5. 返回解引用的类型。 &L+.5i  
  operator*(单目) G!B:>P|\l  
6. 返回地址。 m44a HBwId  
  operator&(单目) ^$% Sg//  
7. 下表访问返回类型。 (y6}xOa(  
  operator[] :Cx|(+T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _[E+D0A  
  operator<<和operator>> 1|w@f&W"  
k]$oir  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 P%Vq#5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a:l-cZ/!  
uJH[C>  
template < typename Left > \X\f ~CB  
struct value_return | ?vm.zp  
  { eC%Skw  
template < typename T > zdU 46|!u  
  struct result_1 6@8t>"}  
  { h/{1(c}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w< Xwz`O  
} ; JttDRNZAU  
[PUu9rz#  
template < typename T1, typename T2 > lqMr@ :t  
  struct result_2 6i+,/vr  
  { -3) jUzD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o<3$|`S&  
} ; $Z;/Sh  
} ; pw4^E|X  
itirh"[  
,>b>I#{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q!'p   
_ h#I}uJ~  
下面我们来剥离functor中的operator() TvDC4tm-:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: kD;pj3o&"2  
^Z;zA@[wt  
return l(t) op r(t) AnX<\7bc}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ZfqN4  
return op l(t) 6MY<6t0a  
return op l(t1, t2) hchG\ i  
return l(t) op v ;}s`P\"  
return l(t1, t2) op EZ|v,1`e  
return l(t)[r(t)] 4LB8p7$|a3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] E}S%yD[  
51y"#\7  
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: 8aWEl%  
单目: return f(l(t), r(t)); h ':ZF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lTq"j?#E]m  
双目: return f(l(t)); e*lL.  
return f(l(t1, t2)); M :}u|  
下面就是f的实现,以operator/为例 b=/'c Q  
Wpl/CO5z  
struct meta_divide 4%ooJi|)  
  { qT(6TP  
template < typename T1, typename T2 > P][jB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uz{RV_IX7  
  { RfTGTz@H  
  return t1 / t2; 7g"u)L&32  
} YVDFcN9v  
} ; >god++,o  
_7;:*'>a4  
这个工作可以让宏来做: 8vR_WHsL  
; iia?f1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y{hy7w'd  
template < typename T1, typename T2 > \ =gQ9>An  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &LAXNk2  
以后可以直接用 =8?Kn@nMN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) zX&SnT1~  
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 ?BfE*I$\h  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) (V jU,'h  
`2@.%s1o=  
X@DW1<wEt  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 2,q*[Kh1  
2NMs-Zs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %k1Pyv;]  
class unary_op : public Rettype u>"0 >U  
  { ^r&)@R$V  
    Left l; :+PE1=v  
public : ={ms@/e/T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {JP q. A  
p8!T) ?|  
template < typename T > A'KH_])  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \|S!g_30m  
      { _/I">/ivlM  
      return FuncType::execute(l(t)); P$z_A8}  
    } @ps(3~?7  
{jz`K1  
    template < typename T1, typename T2 > bu]"?bc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y!CUUWM  
      { DHWz,M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /!?LBtqy  
    } ZKrLp8l\  
} ; [^5;XD:%&l  
@9B*V~ <  
\CMZ_%~wU  
同样还可以申明一个binary_op A<X?1$  
)?$[iu7 s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]A3  
class binary_op : public Rettype $QC1l@[sM  
  { ;Y^'$I2fR#  
    Left l; Zj_2>A  
Right r; O1z]d3x  
public : 'f-r 6'_ZX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FzJ7 OE |  
$0 olqt:  
template < typename T > 4D0jt$==  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LTTMa-]Yy  
      { H3D<"4Q>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XnQR(r)pR2  
    } W#p7M[  
Cf2WBX$  
    template < typename T1, typename T2 > 5.9<g>C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XVN`J]XHk  
      { U-I,Q+[C[^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?Afe }  
    } 3=YpZ\l}  
} ; __g k:a>oQ  
-r={P _E6  
X/,) KTo7  
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 }4A] x`3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qSc-V`*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vQljxRtW  
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。 7 $e6H|j@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0ra'H/>Ly  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 gw]%: WeH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;miif  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Q\N*)&Sd<M  
下面是修改过的unary_op r=H?fTY<3E  
?RsrY4P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J-v1"7[2GC  
class unary_op XM rk2]_  
  { U)/.wa>  
Left l; \Oeo"|  
  B.q/}\ ?(  
public : Ktq4b%{  
hx:q@[ +J/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Re,;$_6o  
SiLW[JXd  
template < typename T > DiFYVR<@  
  struct result_1 }KI/fh  
  { %F;BL8d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^+_rv  
} ; |C [!A  
dHc\M|HCC  
template < typename T1, typename T2 > +OE!Uqnt  
  struct result_2 94"+l@K  
  { .AfZ5s]/F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cFUD$mp  
} ; &lQ%;)'  
vd%g'fTy9  
template < typename T1, typename T2 > 4)S99|1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zjpZ] $  
  { :ky`)F`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?=? _32O  
} $ DL}jH^S  
q[&Kr+)j  
template < typename T > _K^Q]V[nZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qoO`)<  
  { 4&}%GH>}  
  return OpClass::execute(lt(t)); u 272)@R  
} Bf ut mI  
oac)na:O#  
} ; *N">93:  
=;rLv7(a  
SqM>xm  
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 0q}i5%m7  
好啦,现在才真正完美了。 J9Ao*IW~  
现在在picker里面就可以这么添加了: mZ+!8$1X  
B9maz"lJ  
template < typename Right > XO+BZB`F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M/N8bIC! Q  
  { vO}r(kNJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PG&t~4QM`  
} XF!L.'zH  
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。 JrzPDb`m  
$.PRav  
RM;a]g*  
g#5R|| r  
}"D;?$R!  
十. bind -?Cr&!*B  
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。 G:AA>t  
先来分析一下一段例子 5\Q Tm;  
p*;!5;OUR  
'nCVjO7o  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d^C@5Pd <  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [wGj?M}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %K6veB{M  
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。 c1#0o) q*7  
我们来写个简单的。 Xw?DN*`L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nK>CPqB^(  
对于函数对象类的版本: YX$(Sc3.6  
'+88UFSq5  
template < typename Func > $ev+0m_  
struct functor_trait Bqf(6\)F  
  { w*F[[*j@.  
typedef typename Func::result_type result_type; 4ud(5m;Rle  
} ; nu0pzq\6  
对于无参数函数的版本: EF0v!XW  
bMO^}qR`  
template < typename Ret > gv*b`cl  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OoB|Eh|),  
  { eZ'8JU]  
typedef Ret result_type; L'+bVP{L  
} ; ] ZV[}7I.  
对于单参数函数的版本: [`n_> p!  
`Fd \dn  
template < typename Ret, typename V1 > gRLt0&Q~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qM\ 2f<)  
  { ^^a6 (b  
typedef Ret result_type; .5|[gBK  
} ; ;uBGB h<  
对于双参数函数的版本: w1/QnV  
oD2:19M@p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _{[6hf4p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  6}"%>9  
  { nWd!ovd  
typedef Ret result_type; htBA.eQ  
} ; dyQ7@K.E  
等等。。。 k2}DBVu1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G6G Bqp6|  
Z/Rp?Jz\j/  
template < typename Func > DbMVbgz<e  
struct func_return V]H(;+^P  
  { .?Eb{W)^br  
template < typename T > ynI e4b  
  struct result_1 ]s\r3I]  
  { z !K2UTX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7HPwlS  
} ; jSI1tW8  
wHLQfrl0  
template < typename T1, typename T2 > ~+Wx\:TT  
  struct result_2 vjEDd`jYZ  
  { K~L&Z?~|E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z RVt2  
} ; NI?O  
} ; K#R]of~/  
dxeiN#(XT  
,/f\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 UmR)L!QT8  
8zK#./0\  
template < typename Func, typename aPicker > XGa8tI[:X  
class binder_1 l.}PxZ  
  { ,6^<Vg  
Func fn; `OW'AS |  
aPicker pk; &^`Wtd~g  
public : &[G)Y D  
cv'8_3  
template < typename T > SU0SsgFB  
  struct result_1 g[} L ?  
  { ^/n1h g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -P;3BHS$T  
} ; }U}zS@kI  
.j4y0dh33  
template < typename T1, typename T2 > Rw+r1vW:A  
  struct result_2 )tlj{ 7p  
  { iv*RE9?^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pwo$qs(p  
} ; "6U0 !.ro@  
9\8ektq}Z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V(ELrjB0  
xlv(PVdn  
template < typename T > [ja^Bhu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m` 1dB%;?  
  { z^9oaoTl  
  return fn(pk(t)); B^2r4 9vC  
} j2G^sj"|  
template < typename T1, typename T2 > ]]|#+$ ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SdnnXEB7  
  { )Jt. Z^J<  
  return fn(pk(t1, t2)); 6ALjM-t=V  
} B- @bU@H  
} ; ag'hHFV  
@`[e1KQ  
k$$SbStD  
一目了然不是么? L?ZSfm2<  
最后实现bind kFjv'[Y1N  
dA<%4_WZty  
6 IvAs-%W  
template < typename Func, typename aPicker > -6)nQNj|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'Xik2PaO  
  { h,\{s_b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ta[2uv>  
} YP,,vcut  
a;[\nCK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 L2@:?WW[  
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。 L&6^(Bn   
ULK] ' Rn  
十一. phoenix vHvz-3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DN%}OcpZ  
ZX/FIxpy  
for_each(v.begin(), v.end(), HzM\<YD  
( pCt2 -aam  
do_ i ;B^I8  
[ >lIzeEW#  
  cout << _1 <<   " , " f r~Eb'8  
] O _9r-Zt^  
.while_( -- _1), "rMfe>;FJ  
cout << var( " \n " ) p&I>xu8fl  
) `R0~mx&6G  
); k<*v6 sNs;  
JWHsTnB  
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: #`y[75<n  
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 dOv\]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DOyO`TJi  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M4Cb(QAVP  
I'xc$f_+  
J* !_O#  
template < typename Cond, typename Actor > -W!M:8  
class do_while KTYjC\\G  
  { X>$Wf3  
Cond cd; $6m@gW]N  
Actor act; vyS>3(NZ  
public : = cRmaD  
template < typename T > 2Pb+/1*ix  
  struct result_1 kk5&lak2V  
  { h GA2.{  
  typedef int result_type; G^{~'TZv%  
} ; "d<uc j  
6"iNh)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *  1}dk`-  
=x+1A)Q  
template < typename T > YC;@^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \JPMGcL  
  { a=$ZM4Bn  
  do xDeM7L'  
    { aNry> 2:  
  act(t); -`8@  
  } }Rz,}^B  
  while (cd(t)); G9Xkim Q'  
  return   0 ; m?wQk:Y1  
} Q>Ct]JW&  
} ; i'<hT q4  
qJF'KHyU{l  
wdj?T`4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <e#v9=}DI  
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。 Q@}SR%p  
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。 e!0xh  
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。 2MB>NM<xO  
下面就是产生这个functor的类: x#E M)Thq  
Q"s6HZ"YI  
Xc+YoA0Ez  
template < typename Actor > xJ<RQCW$  
class do_while_actor ^/Hf$tYI!`  
  { hpQ #`rhn  
Actor act; Yt*NIwWr  
public : .@x.    
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Z42q}Fhm*R  
YKUAI+ks  
template < typename Cond > E uO:}[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CnuM=S:  
} ; K'2N:.D:  
j&dCP@G  
()j)}F#Z`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,X|FyO(p  
最后,是那个do_ @[joM*U  
w}6~t\9D  
+s_a{iMVP  
class do_while_invoker Zbl*U(KU?  
  { *0oa2fz%  
public : *DcIC]ao[  
template < typename Actor > XR8`,qH>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const hgYFR6VH  
  { `6-flc0r  
  return do_while_actor < Actor > (act); BO}IN#  
} EO(l?Fgw]$  
} do_; ?r =`Kl  
t,TlW^-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gLSI?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  %o/@0.w  
最后来说说怎么处理break和continue O.#R r/+)  
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。 RPMz&/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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