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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VHVU*6_w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B5Rmz&  
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, M xj  
K1uN(T.Ju  
#C|:]moe  
a{Y:hrd:Z  
  class filler AC,$(E  
  { LfyycC2E  
public : DU$]e1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3?Y%|ZVM  
} ; K @"m0  
xr!FDfM.K  
isHa4 D0  
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: /MTS>[E  
u(02{V  
2N)=fBF%-  
e.G&hJ r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); MUz.-YRt  
R+lKQAyC0=  
l#%Y]1 *  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Jjik~[<q:  
jD0^,aiG  
*j><a  
bj(U?$  
二. 战前分析 S4s\tA<  
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。 &bh?jW  
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 TWl':}  
4 *He<2g  
8^p/?R^bu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z i$a6  
  /* --------------------------------------------- */ 6VolTy@(x  
vector < int *> vp( 10 ); QV+('  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z4}Yw{=f  
/* --------------------------------------------- */ :::"C"Ge  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |^Try2@  
/* --------------------------------------------- */ 4a>z]&s  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }CaL:kY8  
  /* --------------------------------------------- */ (Z)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P^v`5v  
/* --------------------------------------------- */ tNbCO+rZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E8jdQS|i  
)Be}Ev#)Zx  
ma~WJ0LM\  
%,a.431gi  
看了之后,我们可以思考一些问题: ZNFn^iuQ  
1._1, _2是什么? *ky5SM(NR  
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。 $]\N/}1v  
2._1 = 1是在做什么? -#3B>VY  
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。 ub}t3#  
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。 9g J`H'  
QtkyKR  
)oG_x{  
三. 动工 r&0v,WSp&S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $tj[ *  
cliP+#  
~7 C` a$  
V\PGk<VO  
template < typename T > 4tCyd5u a8  
class assignment A 99 .b  
  { ^&h|HO-5  
T value; tE9%;8;H  
public : N02N w(pi  
assignment( const T & v) : value(v) {} <{9E.6G`n  
template < typename T2 > NL0X =i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } JdfjOlEb  
} ; fE|([ ` !  
2y,NT|jp  
#8%Lc3n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `+\ +  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q^DKKp  
]. IUQ*4t  
 z4&|~-m,  
xQm!  
  class holder y_Bmd   
  { 31  QT  
public : 1$q SbQ  
template < typename T > ] GJIrtS4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Zc{at}{  
  { g&\A1H  
  return assignment < T > (t); qI) Yzc/  
} ,-vbR&  
} ; 7-'!XD!  
rKg5?.  
2Af1-z^^K  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: cIw)ScY  
H`9E_[  
  static holder _1; V'mQ {[{R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 wZ0$ylEX  
K`M8[ %S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2Rc#{A  
而不用手动写一个函数对象。 {qp XzxV  
Zyu4!  
<JuP+\JAm  
W+cmn)8  
四. 问题分析 jRm v~]  
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。 lOCMKaCD  
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。 BB.^-0up  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P@`@?kMU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?.LS _e_0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 uv%T0JA/  
7ykpDl^@  
五. 问题1:一致性 f 0~<qT?:n  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| yrSmI)&%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5hr$tkk L  
X/}kNW!q  
struct holder .D(H@3qA@  
  { bg'Qq|<U  
  // hbl:~O&a/  
  template < typename T > D{x'k2=  
T &   operator ()( const T & r) const j2#RO>`,I  
  { fZw/kjx@  
  return (T & )r; 9{RCh 9  
} mXtsP1  
} ; I q]+O Q  
C< 3` ]l  
这样的话assignment也必须相应改动: 93Kd7x-3  
pZ,=iqr  
template < typename Left, typename Right > <~@}r\  
class assignment I<L  
  { 0ft81RK  
Left l; 84j6.\,  
Right r; s1.EE|h,5  
public : aZn]8jC%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  Gf_Je   
template < typename T2 > BpBMFEiP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L1ro\H  
} ; ~Ap.#VIc'  
He vZ}.  
同时,holder的operator=也需要改动: # 2;6!_  
f8E,.$>  
template < typename T > !0!m |^c5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ywQ[>itMa  
  { i ]x_W@h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H c,e&R  
} |`eHUtjH  
f$1&)1W[  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 +lC?Vpi^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 " b3-'/ &  
e_=TkG1E6  
return l(rhs) = r; c(Ws3  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 RGEgYOO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: USd7g Oq(  
)hG4,0hv&  
template < typename Tp > Hq$&rNnq\  
class constant_t wtM1gYl^  
  { &~=FX e0S  
  const Tp t; K}|zKTh:?  
public : jRiXN %  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {,aX|*1Ku~  
template < typename T > HpP82X xj  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Jlp nR#@  
  { FQTAkkA_!  
  return t; M h"X9-Ot  
} mqj]=Fq*  
} ; 2$r8^}Nj?  
@cB7tY*Ski  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0:I[;Q t  
下面就可以修改holder的operator=了 BTc }Kfae  
`6y=ky.,  
template < typename T > OEw#;l4 C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JAx0(MZO  
  { `=V p 0tPI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9;7Gzr6A"  
} A!cY!aQ  
40%fOu,u`  
同时也要修改assignment的operator() dBw7l}  
6(=B`Z}a  
template < typename T2 > OxQ5P;O  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Yt[LIn-v:  
现在代码看起来就很一致了。 LLc^SP j  
_h+7 KK  
六. 问题2:链式操作 J}NMF#w/;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <?nz>vz  
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。 QJ&]4*>a  
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。 q68CU~i*  
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。 E.%V 0}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y'{}L@"t  
jG~-V<&  
template < typename T > i?ZVVE=r  
struct result_1 Q r\eT}  
  { $PG(>1e  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _@i-?Q  
} ; Wv|CJN;4  
denxcDFu/~  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =+LIGHIt  
K@<*m!%<2  
template < typename T > c2t`i  
struct   ref uh2 F r  
  { uH?dy55 Y  
typedef T & reference; -oUGmV_  
} ; -:95ypi  
template < typename T > veuX />!  
struct   ref < T &> 0cSm^a  
  { ^KdT,^6T  
typedef T & reference; EnGh&]  
} ; >fMzUTJ4  
@ <3E `j'p  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Mq#m;v$E  
pV(k6h  
template < typename T > #1%ahPhR+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const je@&|9h  
  { BYu(a  
  return l(t) = r(t); s >:gL,%c  
} \s%g'g;  
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。 !KJA)znx;(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $@@ii+W}\  
TE;f*!  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ^, YTQ.O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `-%dHvB^R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i9Beap/t$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pj<aMh  
最后的布局是: '$Z@oCY#  
                Add sVr|kvn2  
              /   \ i3mw.`7  
            Divide   5 KB^8Z@(+  
            /   \ |{(JUXo6K  
          _1     3 !yT=*Cj4  
似乎一切都解决了?不。 I{0cnq/  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 q6N{N>-D  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 w&f>VB~,1  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: k-a1^K3  
C+P.7]?&  
template < typename Right > YhNrg?nS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const x${C[gxq9F  
Right & rt) const H>D sAHS  
  { RhKDQGdd  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "=n%L +6%  
} c7{s'ifG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Q|P M6ta  
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。 xv Xci W  
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。 A4|7^Ay  
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。 BJ]L@L%  
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。 bDIhI}P  
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? ~CHcbEWk)W  
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: eaNfCXHDN  
g33Y$Xdk  
template < class Action > J/D~]U  
class picker : public Action Z2@e~&L  
  { :R +BC2x  
public : Dq%} ({+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} AcEz$wy  
  // all the operator overloaded kCEo */,  
} ; E+EcXf  
/eU\B^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。 !( +M  
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: F'>yBDm*OM  
S&-F(#CF^  
template < typename Right > J @~g>   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9>0OpgvC(  
  { t5_76'@cX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \!jz1`]&{  
} [ _ `yy  
%scIZCrI~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > p5OoDo  
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。 rN7JJHV  
AxH`4=3<  
template < typename T >   struct picker_maker 9=6BQ`u  
  { op2Zf?Bx{+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]8OmYU%6V  
} ; "x.iD,>k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [>_zV.X  
  { i9rv8 "0>  
typedef picker < T > result; v9,cL.0&  
} ; gaNe\  
{|OXiRm'  
下面总的结构就有了: *' es(]W  
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。 FIAmAZH}_  
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。 8 l= EL7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A7XA?>~+|  
至此链式操作完美实现。 K0o${%'@7  
1#;^ Z3  
xT* 3QwK  
七. 问题3 eHGx00:  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ]oz>/\!  
thX4-'i  
template < typename T1, typename T2 > F\&^(EL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;gu4~LQw  
  { t>LSP$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <C;TGA  
} Y`$\o  
Unq~lt%2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: pmurG  
"|Yy "iB[  
template < typename T1, typename T2 > Wlq3r#  
struct result_2 /zQx}U)TP  
  { P*%P"g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u0)9IZxc  
} ; U7g,@/Qx  
L:?Ew9Lf  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? .V}bfd[k$  
这个差事就留给了holder自己。 omPxU2Jw  
    BG.8 q4[  
CK|AXz+EN  
template < int Order > Y[>h |@  
class holder; y] O&w{m$  
template <> UH+#Nel+!  
class holder < 1 > r4X\/  
  { R^$EnrY(<  
public : *V+,X  
template < typename T > <4@8T7  
  struct result_1 ,z`D}< 3  
  { 9H:J&'Xi7  
  typedef T & result; XN?my@_HpM  
} ; :9x]5;ma  
template < typename T1, typename T2 > rFm?Bu  
  struct result_2 7PUy`H,&  
  { 6CGk*s  
  typedef T1 & result; 08k  
} ; W >}T$a}\  
template < typename T > BXxJra/V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hB aG*J{  
  { K)[\IJJM  
  return (T & )r; >dw 0@T&p  
} MYz!zI  
template < typename T1, typename T2 > =,qY\@fq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lZ2g CZ  
  { >XRf= :3  
  return (T1 & )r1; OR' e!{  
} ux6)K= ]  
} ; pX!T; Re;  
)#hR}|  
template <> HB*BL+S06  
class holder < 2 > $$Ibr]$5  
  { #u\~AO?h  
public : 9asA-'fZ  
template < typename T > k!$$ *a*  
  struct result_1 OS>%pgv  
  { Ic&YiATj  
  typedef T & result; I*a .!/$)  
} ; k{lXK\zN  
template < typename T1, typename T2 > X2,v'`U5&  
  struct result_2 {3K ]Q=  
  { j!;E>`g  
  typedef T2 & result; ]+w 27!  
} ; !B9 Yw/Ba  
template < typename T > zA$ f$J7\^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JP ;SO  
  { 9ku|w#%I  
  return (T & )r; P+_1*lOG  
} vJ 28A  
template < typename T1, typename T2 > V@gG x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d]sg9`  
  { A%&lW9z7  
  return (T2 & )r2; Y[rCF=ZVH  
} Y(T$k9%}+  
} ; Q MX  
XC}2GHO<  
H3iYE~^#  
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> >。 + I*a=qjq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9 *v14c%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3{ea~G)[9  
).Iifu|ks  
return l(i, j) = r(i, j); i_`Po%   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dV*9bDkM/  
*lheF>^  
  return ( int & )i; 'fzJw  
  return ( int & )j; q"f7$  
最后执行i = j; 2<AQ{ c  
可见,参数被正确的选择了。 :r:x|[3.  
5~#oQ&  
EVLDP\w{  
Aaz:C5dtU  
=*6H!bzX  
八. 中期总结 P/k#([:2  
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: 9c0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 DwTVoCC  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g]?>6 %#rA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6]HMhv  
/7.//klN  
n%QWs 1 b  
(&_~eYZU  
V9>$M=  
Fd%JF#Hk  
九. 简化 D_`~$QB`,  
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。 $o)}@TC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3_{rXtT)'  
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: mK^E@uxN  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Cw5 B p9  
  +-*/&|^等 $g,v]MW  
2. 返回引用。 fP\*5|7%R  
  =,各种复合赋值等 Tj6Czq=*%T  
3. 返回固定类型。 - Sn]`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]x'd0GH"]  
4. 原样返回。 QUz4 Kt  
  operator, j5~~%  
5. 返回解引用的类型。 "5\6`\/  
  operator*(单目) <?Z]h]C^o  
6. 返回地址。 4i"fHVp8  
  operator&(单目) w,<n5dMv  
7. 下表访问返回类型。 6r h#ATep  
  operator[] [mG!-.ll  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {~'Iu8TvZ  
  operator<<和operator>> y (%y'xBP  
sP>-k7K.  
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。 0R-W 9qP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bq}`jP~#  
;2gO(  
template < typename Left > $?;)uoAg  
struct value_return +'[/eW  
  { e=[@HVr   
template < typename T > 5'|W(yR}  
  struct result_1 Y7')~C`up^  
  { "z*?#&?,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B@8lD\  
} ; "=2'Oqp1  
#w!ewCvt  
template < typename T1, typename T2 > {=MRJg!U  
  struct result_2 YQR[0Y&e=  
  { -6e^`c6{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;O<-4$  
} ; 8RcLs1n/  
} ; 6|4ID"  
(7"CYAe:;  
.OlPVMFt  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vm =d?*cR  
wZ_"@j<  
下面我们来剥离functor中的operator() *y|zF6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0W)|n9  
MIqH%W.r u  
return l(t) op r(t) KppYe9?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @z`eqG,']  
return op l(t) C4 -y%W"P  
return op l(t1, t2) qXoq< |  
return l(t) op mp*?GeV?M  
return l(t1, t2) op nZEew .T:6  
return l(t)[r(t)] @yF >=5z:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] FgMQ=O2  
#@E:|^$1y  
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: <00=bZzX  
单目: return f(l(t), r(t)); ` ^;J<l  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jPn.w,=)27  
双目: return f(l(t)); rkz84wDx  
return f(l(t1, t2)); E,Xl8rC  
下面就是f的实现,以operator/为例 dt/-0~U  
=o'g5Be<F  
struct meta_divide BQB<+o'  
  { Z tc\4  
template < typename T1, typename T2 > Z1] 4:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7R,;/3wWjG  
  { |<uBJ-5  
  return t1 / t2; `$3ktQ$  
} /L./-92NH4  
} ; HmHM#~5(`  
gLK0L%"5  
这个工作可以让宏来做: U U#tm  
3#eAXIW[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -C* 6>$A  
template < typename T1, typename T2 > \ T # gx2Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bH!_0+$P  
以后可以直接用 sn]D7Ae  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F)@zo/u5L  
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 U~dqxR"Q  
(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。。。) e*d lGK3l  
fUZCP*7>  
{aUv>T"c  
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 "~Zdv}^xS  
PfGiJ]:V-u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PF+Or  
class unary_op : public Rettype v9(N}hoP  
  { O3pd5&^g  
    Left l; _xnJfW_  
public : H}(WL+7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &%eM  
_qh \  
template < typename T > ft0tRv(s:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yh).1Q-D  
      { /+WC6&  
      return FuncType::execute(l(t)); a)7&2J  
    } C IRMAX  
&vQ5+  
    template < typename T1, typename T2 > l_,6<wWp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /UaQ 2h\  
      { 0T 0I<t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ZT`" {#L  
    } =l6W O*  
} ; TJB4N$-}A  
1&Ma`M('  
kV3LFPf>0  
同样还可以申明一个binary_op :`0,f?cE  
<TS ps!(#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O"_QDl<ya  
class binary_op : public Rettype a FWTm,)  
  { ::3[H$  
    Left l; P$3!4D[  
Right r; }g[Hi`  
public : !#E-p?O.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PTTUI  
j J54<.D  
template < typename T > C[;7i!Dv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f/Z-dM\e  
      { i?)bF!J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u/N_62sk5  
    } @9k3}x K  
YeB C6`7y  
    template < typename T1, typename T2 > ZT,au SX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &?gcnMg$,J  
      { `[ZA#8Ma  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 49Y:}<Yd   
    } Qb;]4[3  
} ; a(h@4 x  
ONc#d'-L  
Eh"Y<]$  
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 DnN+W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ")fgQ3XZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'OMl9}M  
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。 77 ?TRC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! IEfm>N-]  
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。。。 qzk]9`i1:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 dp3TJZ+U  
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) ](IOn:MuDE  
下面是修改过的unary_op 8"u.GL.  
\`8F.oZ^)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9g$fFO  
class unary_op d 5h x%M  
  { D9n+eZ  
Left l; U/7jK40  
  i-x /h -  
public : y cWY.HD  
YT@H^=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0BOL0<Wq  
2[KHmdgtB  
template < typename T > lI5>d(6p  
  struct result_1 5)w;0{X!P  
  { hi Ws:Yq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BJsN~` =r  
} ; J!'IkC$>  
MOIVt) ZY  
template < typename T1, typename T2 > \,`iu=YZv  
  struct result_2 e"2x!(&n(  
  { 1DF8-|+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @_h=,g #@  
} ; (. ,{x)H  
I;mc:@R<  
template < typename T1, typename T2 > Ba n^wX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t1aKq)?  
  { 'qidorT>N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ck8Qs08  
} y<y9'tx  
, w_C~XN$t  
template < typename T > 1mx;b)4t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &hzr(v~;  
  { 4ug4[  
  return OpClass::execute(lt(t)); r;fcBepO  
} {|Fn<&G  
5)M#hx%]#  
} ; L!2Ef4,wAz  
l +O\oD?-  
77G4E ,]  
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 @h7 i;Ok  
好啦,现在才真正完美了。 * @&V=l  
现在在picker里面就可以这么添加了: r / L  
A2B]E,JMp  
template < typename Right > }z2K"eGt  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pz/vvH5  
  { vu/P"?F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &F +hh{  
} 0O?!fd n  
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。 HOVzpj  
X""}]@B9z  
E%)3{# .z  
0"`|f0}c  
5%R$7>`Z  
十. bind $60]RCu  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 y Xi$w.gr  
先来分析一下一段例子 cX48?srG  
A#w*r-P  
-O[9{`i]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} luO4ap]*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w Yr M2X@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HQ3kxOT  
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。 @X#e  
我们来写个简单的。 `,FvYA"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1=Q3WMT  
对于函数对象类的版本: M{U7yE6*j*  
.^uYr^( |[  
template < typename Func > xA"7a  
struct functor_trait ^g n7DiIPH  
  { u_ym=N57`  
typedef typename Func::result_type result_type; -r6LndQs  
} ; %|By ?i  
对于无参数函数的版本: WR4\dsgCU  
#pp6 ycy  
template < typename Ret > =tfS@o/n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `T$CUlt6  
  { 4031~A8  
typedef Ret result_type; mybjcsV4  
} ; ZCCwx71j  
对于单参数函数的版本: FtxmCIVIV~  
jX{t/8v/s4  
template < typename Ret, typename V1 >  .tRWL!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > JUC62s#_z  
  { ;=?KQq f  
typedef Ret result_type; Kyq/o-  
} ; n4Eqm33  
对于双参数函数的版本: z8n]6FDiE  
=Ev* Q[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q|wwfPez7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R9V v*F]m@  
  { 5y|/}D>  
typedef Ret result_type; a`uHkRX )U  
} ; {t<U:*n2  
等等。。。 `$N AK  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L\H,cimN  
[|\BuUT'  
template < typename Func > \^rAH@  
struct func_return 0p' =Vel{}  
  { lzStJ,NPqn  
template < typename T > rz3!0P!"K  
  struct result_1 )]C7+{ImC  
  { ?3:xR_VWZu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >gTrui{ ,  
} ; mkOj&Q  
9DP6g<>B  
template < typename T1, typename T2 > ,Q8)r0c  
  struct result_2 fu?Y'Qet  
  { RzLbPSTQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ok&u4'<  
} ; w6[uM%fHG  
} ; #97w6,P+  
f_GqJ7Gk]  
N_"mC^Vx  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :If1zB)  
@9<MW  
template < typename Func, typename aPicker > /`V:;  
class binder_1 6Q.6  
  { Ad:)5R o  
Func fn; @SV.F  
aPicker pk; i0-zGEMB.  
public : 8_@#5  
hE"a(i  
template < typename T > _PeBV<  
  struct result_1 NbtNu$%t  
  { O7z -4r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &jHnM^nQ  
} ; F&om^G'U  
A!Ls<D.  
template < typename T1, typename T2 > ~L.)<{?  
  struct result_2 Rv T>{G~  
  { y84= Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HXTZ`'Rv  
} ; W\?_o@d  
7Bhi72&6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c`(]j w  
g&30@D"  
template < typename T > j7|r^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?Rj)x%fN  
  { ie!ik  
  return fn(pk(t)); _ ecKX</Q  
} qh)o44/ $  
template < typename T1, typename T2 > SDTX3A1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )J"Lne*"  
  { v~N8H+! d  
  return fn(pk(t1, t2)); ):lq}6J#  
} (&U8NeWZ  
} ; {Y! -]_ 5  
k]=Yi;  
$6a55~h|(  
一目了然不是么? =sk]/64h``  
最后实现bind }.x&}FqXE  
hi I`ot  
?-P]m&nh|  
template < typename Func, typename aPicker > nZbfc;da  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b[3K:ot+  
  { :b&O{>M]Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5X5&(S\  
} 8uR4ZE*  
_T 5ZL  
2个以上参数的bind可以同理实现。 bt/u^E  
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。 }-:s9Lt  
OA?? fb, b  
十一. phoenix BiQ7r=Dd.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MXbt`]`_  
0\*6U H  
for_each(v.begin(), v.end(), E5P?(5Nv  
( ?th`5K30  
do_ c:Tw.WA  
[ FbVdqO  
  cout << _1 <<   " , "  'mz _JM  
] 0?]*-wvp  
.while_( -- _1), 7ZbnG@s7  
cout << var( " \n " ) > !thxG/_  
) T=|oZ  
); :_%  
^h z4IZ^  
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: gOpGwpYZ,  
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 er Cl@sq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !tkP!%w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2G'Au}q0n  
wD-(3ZVd4  
aO9a G*9T  
template < typename Cond, typename Actor > @3/.W+  
class do_while 6@TGa%:G  
  { $\xS~ w  
Cond cd; ewYZ} "o  
Actor act; @<5?q: 9.8  
public : S.bB.<  
template < typename T > 8S_i;  
  struct result_1 8v7;{4^  
  { %Y"@VcN  
  typedef int result_type; [:geDk9O#'  
} ; Tti]H9g_  
N'nI ^=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  }xcEWC\  
Fh u(u  
template < typename T > t =ErJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -MrEJ  
  { 0#~e KF y  
  do H]5%"(h  
    { >}` q4U6$  
  act(t); 9S ~!!7oj  
  } )x1LOMe  
  while (cd(t)); iq>PN:mr  
  return   0 ; ?:(BkY,K5  
} PSX-b)wb  
} ; eJ+V!K'H2  
&BnK[Q8X  
F.)b`:g  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6$qn'K$  
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。 SqL8MKN)  
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。 )J&1uMp{  
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。 FI1R7A  
下面就是产生这个functor的类: q(0V#kKC  
hX\z93an  
eqK6`gHa6  
template < typename Actor > f S50  
class do_while_actor KUG\C\z6=  
  {  l`x;Og>a  
Actor act; nmlQ-V-  
public : : [o0Va2 d  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %xE\IRlR  
)v&r^DR_  
template < typename Cond > b&BSigrvou  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +@),Fk_  
} ; [ay~l%x  
iX 0s4  
: E `N0UA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "V!y"yQ  
最后,是那个do_ &DC o;Ij;  
Wb:jZ  
T&6W>VQ|[>  
class do_while_invoker PYDf|S7  
  { 'ojI_%9<  
public : Sr1xG%;|/  
template < typename Actor > (;2J}XQvO~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {64od0:T  
  { /an$4?":~  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2 fp\s5%J}  
} WyH2` xxX  
} do_; tmF->~|  
F%!ZHE7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,>X +tEgR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y>T:fu  
最后来说说怎么处理break和continue j8*fa  
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。 /P bN!r<1  
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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