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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U?>P6p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 " FcA:7+  
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, `*9W{|~Gwx  
N-3w)23*:  
h_?D%b~5  
h\C  
  class filler 9g"a`a?c  
  { \PU|<Ru.  
public : V5K`TC^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?OYu BZF  
} ; PAH; +  
fcr\XCG7U  
+q) ^pCC  
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: 3?Bq((  
vwZ2kk!|i  
qB3 SQ:y  
[>;U1Wt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L\nWhmwl  
tLS5yT/  
L2P~moVIi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 O]m,zk  
Sq-mH=rs]  
s=~r. x  
-nN}8&l  
二. 战前分析  s4;SA  
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。 q3T'rw%Eh  
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 l *yml  
B2 Tp;)  
YX18!OhQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v)d\ 5#7  
  /* --------------------------------------------- */ /0!6;PC<  
vector < int *> vp( 10 ); 50l=B]M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~k+-))pf  
/* --------------------------------------------- */ [#)-F_S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `WC~cb\  
/* --------------------------------------------- */ 6 jRF[N8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); xO'1|b^&  
  /* --------------------------------------------- */ /=lrdp!a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;,JCA# N  
/* --------------------------------------------- */ _&.CI6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |0B h  
0kQAT #  
N02N w(pi  
Q6RBZucv  
看了之后,我们可以思考一些问题: kE UfQLbn  
1._1, _2是什么? Ca*^U-  
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。 #J, `a.  
2._1 = 1是在做什么? JdfjOlEb  
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。 87>\wUJ  
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。 E{_p&FF  
G7M:LcX  
Hl?\P6   
三. 动工 #8%Lc3n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: '?v.O}  
'S)}mG_  
r_-iOxt~5  
.B"h6WMz  
template < typename T > ]. IUQ*4t  
class assignment /"~CWNa  
  { U:#9!J?41  
T value; mUm9[X~'  
public : ^WVH z;  
assignment( const T & v) : value(v) {} (4>k+ H  
template < typename T2 > j Bl I^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +g/y)]AP  
} ; !HY+6!hk  
1$q SbQ  
x a7x 2]~-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 06]J]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kRTT ~  
Hp8)-eT  
SE;Jl[PgcL  
Z[FSy-;"  
  class holder 3O:Z;YP:<  
  { v5;c} n  
public : G;yf]xFd  
template < typename T > 7-'!XD!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b9%hzD,MR  
  { =eDVgOZ)  
  return assignment < T > (t); m.&z:`x[  
} -$QzbRF5R  
} ; wg<DV!GZ  
H`9E_[  
Wepa;  
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: W-<C%9O!  
mKvk6OC  
  static holder _1; -Z-|49I/mN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 vc^qpOk  
SYw>P1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u1~H1 ]Ii  
而不用手动写一个函数对象。 KaauX m  
>TeTa l  
V[(zRGa{  
0AZ Vc  
四. 问题分析 ido'<;4>  
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。 ?N~rms e  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Vge9AH:op  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 jRm v~]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !eMz;GZ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q#xoM1  
^$FHI_  
五. 问题1:一致性 AcwLs%'sx  
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?| f2`[skNj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .Qyq*6T3&  
:Z- = 1b~  
struct holder uv%T0JA/  
  { Ty}'A(U  
  // %|I~8>m  
  template < typename T > N8@Fj!Zi  
T &   operator ()( const T & r) const *_}ft-*w  
  { /3Zo8.  
  return (T & )r; ?<k s^2D  
} k^w!|%a[  
} ; }G]6Rip 3  
#e}Q|pF  
这样的话assignment也必须相应改动: $>hPB[[  
`k+ci7;  
template < typename Left, typename Right > i/6(~v  
class assignment bz[U<  
  { C?fd.2#U  
Left l; [d`J2^z}  
Right r; @>}!g9c  
public : CCNrjaA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E].hoq7WiB  
template < typename T2 > ]]Sz|6P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %?Yf!)owh  
} ; ,,sKPj[  
6U Q~Fv`]  
同时,holder的operator=也需要改动: ,6=j'j1#a  
M2W4 RovfR  
template < typename T > z\]]d?d?;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _ho9}7 >  
  { :XC~G&HuF6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9. 6"C<eYt  
} p[2`H$A  
C< 3` ]l  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 tBd-?+~7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0Dv r:]R  
dY5 m) ?  
return l(rhs) = r; ]0p] u d&  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 E#[_"^n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2F%2K?$`Ej  
sG7G$G*ta!  
template < typename Tp > fd! bs*\X  
class constant_t e{EKM4  
  { w j !YYBH  
  const Tp t; A=JPmsj.  
public : {$-lXw4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (HbA?Aja  
template < typename T > D_]4]&QYT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -N $4\yp  
  { >o9tlO)  
  return t; mE=%+:o.  
} mhVdsa  
} ; [1nfSW  
$ @g\wz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 He vZ}.  
下面就可以修改holder的operator=了 a> qB k})  
[U'I3x,  
template < typename T > c|m*< i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const NXo$rf:  
  { 4zKmoYt  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); K~Nx;{{d  
} 6l]jm j)/  
+-~8t^  
同时也要修改assignment的operator() {P')$f)  
(SGX|,5X7  
template < typename T2 > 7IkNS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !xcLJ5^W  
现在代码看起来就很一致了。 Oxsx\f_  
RT`.S uN  
六. 问题2:链式操作 D=1:-aLP7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f$1&)1W[  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 [wOz<<  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 CGw,RNV  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 " b3-'/ &  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct WN#S%G:Q)  
U/}YpLgdD  
template < typename T > 8uAA6h+  
struct result_1 =Ot|d #_  
  { L7\V^f%yCm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Rtpk_ND!  
} ; 9U&~H*Hf  
RK )1@Tz7!  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <ks+JkW_  
Hq$&rNnq\  
template < typename T > {$qE>ic  
struct   ref +2xgMN6B@  
  { 5tx!LGOK  
typedef T & reference; $,u>,  
} ; *!oV?N[eA'  
template < typename T > HOt,G _{  
struct   ref < T &> Gb!R>WY  
  { 8ShIn@|32  
typedef T & reference; IC"Z.'Ph  
} ; J4?i\wD:  
M h"X9-Ot  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6mV-+CnYC  
/U26IbJ  
template < typename T > )iX2r{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U}T{r%9  
  { moS0y?N  
  return l(t) = r(t); z@I'Ryalyc  
} tNoPpIu  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 CiWz>HWH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 S^s|/!>  
d! {]CZ"@  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 %(&$CmS@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CKI.\o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \)$:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =j~BAS*"  
最后的布局是: 5(5:5q.A/D  
                Add 2nf<RE>  
              /   \ IJ]rVty  
            Divide   5 rMWJ  
            /   \ _mWVZ1P  
          _1     3 ]*?lgwE  
似乎一切都解决了?不。 &&% oazR=  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 k,eo+qH.Hz  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 }ChScY  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: | |"W=E  
1-V"uLy@gC  
template < typename Right > D*&#}c,*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hT`fAn_  
Right & rt) const tm&,u*6$W?  
  { J6 J">  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `L LS|S]  
} \VpN:RI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }7*|s+F(f  
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。 %rlMjF'tG  
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。 (/7b8)g  
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。 hCBre5  
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。 &%]v0QK  
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?  .0YcB  
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: a8$4  
NX4G;+6  
template < class Action > ''dS {nQs  
class picker : public Action A(_HM qA]  
  { nz|6CP  
public : e@Mg9VwDc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &@K6;T  
  // all the operator overloaded b)eoFc)lc  
} ; 1etT."  
9(3]t}J5 d  
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。 ZIN1y;dJ  
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: ,eGguNA9  
GKc?  
template < typename Right > 7KesfH?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qjObu\r  
  { ~R&rQJJeJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qj9[mBkP"  
} U&i#cF   
{]bmecz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y'{}L@"t  
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。 tD*k   
)T6:@n^]h  
template < typename T >   struct picker_maker qt(4?_J  
  { uK] -m  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5dGfO:Dy_  
} ; <2d)4@B=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Pbd[gKX_  
  { 5,-g^o7  
typedef picker < T > result; )DmydyQ'  
} ; yAAV,?:o[  
#+QJ5VI :  
下面总的结构就有了: #SKC>M Gz  
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。 ~!S/{Un   
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。 Llkh kq_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @F] w]d  
至此链式操作完美实现。 SwsJ<Dq^z  
wFF,rUV  
eR4ib-nS  
七. 问题3 :zX^H9'E<(  
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。 A!,c@Kv 3  
zMRa <G7  
template < typename T1, typename T2 > E mg=,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tm/=Oc1p  
  { Td ade+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )RN3Oz@H  
} 0cSm^a  
k-H6c  
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: [;yKbw!C  
{+zG.1o^  
template < typename T1, typename T2 > V:#rY5X  
struct result_2 [O<F`u"a  
  { oP`:NCj\9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <THw l/a  
} ; 6fo\ z2  
dG7d}0Ou'  
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? 2 431v@  
这个差事就留给了holder自己。 qdLzB  
    /O<~n%< G  
9 Jw, ls  
template < int Order > >yr;Y4y7K  
class holder; :2H]DDg(  
template <> "b402"&  
class holder < 1 > +.&P$`;TZj  
  { ?%`Ph ?BZl  
public : !KJA)znx;(  
template < typename T > Y(t /=3c[  
  struct result_1 X&HYWH'@,  
  { - . o,bg  
  typedef T & result; Rz&`L8Bz  
} ; ia3Q1 9r  
template < typename T1, typename T2 > :1Nc6G  
  struct result_2 etT9}RbQ  
  { \?oT.z5VG&  
  typedef T1 & result; z Ohv>a  
} ;  71@kIJI  
template < typename T > CcW3o"=4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c0Bqm  
  { 2<9K}Of  
  return (T & )r; ^mjU3q{;  
} @Co6$<  
template < typename T1, typename T2 > $3B%4#s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \#JXch  
  { %f'=9pit  
  return (T1 & )r1; gxmo 1  
} _p0gXb1m`  
} ; yZ{N$ch5b  
p:4-b"O  
template <> ? A;RTM  
class holder < 2 >  ZB |s/  
  { B8eZ}9X  
public : ZV:df 6S  
template < typename T > ~"0{<mMcX  
  struct result_1 .?rs5[th*  
  { b+q'xnA=>  
  typedef T & result; *^Zt)U1$|  
} ; Kp*3:XK  
template < typename T1, typename T2 > NC!B-3?x  
  struct result_2 ,"5HJA4  
  { T[^&ZS]s  
  typedef T2 & result; 4CchE15  
} ; \pkK >R  
template < typename T > cuH5f}oc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ppRA%mhZ  
  { %TRJ  
  return (T & )r; 9od c :  
} N<@K(? '  
template < typename T1, typename T2 > `q\F C[W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mi$C%~]5m  
  { A4|7^Ay  
  return (T2 & )r2; kP}l"CN4  
} VRgckh m  
} ; n|?sNM<J3  
OM^`P  
b$0;fEvIJn  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Q!3-P  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /s%-c!o^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )X," NJG  
"=K3sk  
return l(i, j) = r(i, j); V~#5^PF{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I$S*elveG  
jl}!UG  
  return ( int & )i; Xs|d#WbX  
  return ( int & )j; 9{U@s  
最后执行i = j; *g %bdO  
可见,参数被正确的选择了。 M@7U]X$g  
!~RK2d  
kCEo */,  
_.R]K$U  
O-ENFA~E;v  
八. 中期总结 @YRy)+  
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: ?/1LueC:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5 (!FQ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?u&|'ASo  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k%u fgHl!  
w0@XJH:P  
GIkeZV{4}  
>TM{2b,(p  
[O'aka Q  
Y@k=m )zE  
九. 简化 3N!v"2!#  
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。 \!jz1`]&{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 901 5PEO  
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: TD*AFR3Oz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sr[[xzL  
  +-*/&|^等 ?D7zty+}^  
2. 返回引用。 q)o;iR  
  =,各种复合赋值等 p<h(  
3. 返回固定类型。 *Q?8OwhJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tS\Db'C7  
4. 原样返回。 A-.Wd7^~*  
  operator, Im-qGB0C  
5. 返回解引用的类型。 Z_dL@\#|  
  operator*(单目) K:qc "Q=C  
6. 返回地址。 vol (%wB  
  operator&(单目) } ,}g](!m  
7. 下表访问返回类型。 t~dK\>L  
  operator[] x!W5'DO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /&G|.Cx  
  operator<<和operator>> LjEMs\P\  
+:jv )4^O  
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。 6Y6t.j0vN.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y1>OhHuN  
q&3(yhx  
template < typename Left > _*g.U=u  
struct value_return Z8/.I  
  { ^V9|uHOJoq  
template < typename T > 4_CL1g  
  struct result_1 =aQlT*n%3  
  { DWx;cP8[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; gaNe\  
} ; 8 "NPj0  
{/N8[?zML  
template < typename T1, typename T2 > pRxVsOb  
  struct result_2 ~*\ *8U@7  
  { "Xwsu8~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G(shZ=fq  
} ; 3G 5xIr6   
} ; (RrC<5"  
D+ .vg?8  
5]CaWFSmT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3LJ\y  
.X(qs1  
下面我们来剥离functor中的operator() p/u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ek/zQM@%  
lb*;Z7fx<'  
return l(t) op r(t) ">h$(WCK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0*kS\R=P  
return op l(t) 90Sras>F  
return op l(t1, t2) b{ A/M#=  
return l(t) op Uc ,..  
return l(t1, t2) op U|.r -$|5P  
return l(t)[r(t)] EBk-qd a}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'r_Fi5[q  
7@e}rh?N-|  
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: ;o;ak.dTt  
单目: return f(l(t), r(t)); [euR<i*I#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qe?Ns+j<d  
双目: return f(l(t)); I`jG  
return f(l(t1, t2)); iqB%sIP  
下面就是f的实现,以operator/为例 2!CL8hG5:  
@}wa Z?'  
struct meta_divide +>2.O2)%q  
  { GcA|JS=>  
template < typename T1, typename T2 >  huyfo1(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I1s= =  
  { Qi=0[  
  return t1 / t2; PA*k |  
} ?UIW&*h}  
} ; Z 5P4 H  
=TzJgx  
这个工作可以让宏来做: w@6y.v1I{  
eTw9 c }[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ieWXr4@:  
template < typename T1, typename T2 > \ XhWo~zh"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; lk81IhI  
以后可以直接用 r}Gku0Hu_E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Uugq.'>  
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_v>gPl,  
(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。。。) & @_PY  
Ku uiU= (L  
 xI#rnx*  
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 p15dbr1  
2 w! 0$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3,*A VcQA  
class unary_op : public Rettype vd$>nJ"  
  {  4m=0e  
    Left l; FzCXA=m  
public : }y J,&N'p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p0l.f`B  
VQ2'a/s  
template < typename T > GiK,+M"d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q|s:&&Wf  
      { Qgf|obrEi6  
      return FuncType::execute(l(t)); &m9= q|;m  
    } BXxJra/V  
xb9^WvV  
    template < typename T1, typename T2 > 4f ~q$Sf]<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KjF8T7%  
      { %gSmOW2.c^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !Z{7X ^  
    } Vu4LC&q  
} ; \`2EfYJ{  
U#PgkP[4  
i&%dwqp  
同样还可以申明一个binary_op b KDD29  
'gD./|Z0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > []yIz1P=j  
class binary_op : public Rettype 28+{  
  { `fJ;4$4  
    Left l; +<V$G/"  
Right r; #SI]^T|  
public : E&L ml?@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HB*BL+S06  
'Ce?!U O  
template < typename T > #}~?8/h!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ z/G  
      { Eg2jexl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )S`Yl;oL  
    } Hv:~)h$  
)Wt&*WMFXl  
    template < typename T1, typename T2 > @<4U &  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t%k`)p7O  
      {  => Qd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i=rA;2>  
    } ;yjw(OAI*  
} ; I*a .!/$)  
-y3[\zNe  
2lN0Sf@  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 [ws;|n h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I.~=\%Z {  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Qn-nO_JL  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 3G^A^]h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! i\.(6hf+  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 w_~tY*IwB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =1)9>=}  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) oz|+{b}%  
下面是修改过的unary_op }"%mP 4]&  
< %<nh`D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <1x u&Z7  
class unary_op :8N by$#V  
  { .>_%12>  
Left l; opzlh@R 3  
  _o+OkvhU  
public : 8)Vl2z  
qAlX#]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3Y +;8ld  
tF<&R& =  
template < typename T > !Bg^-F:N  
  struct result_1 ":=h1AJY  
  { b%C7 kL-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U!BZs Vx  
} ; ,LLx&jS  
&Akw V-  
template < typename T1, typename T2 > jSdC1,wR  
  struct result_2 *Csxf[O  
  { WigTNg4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2sEG# /Y=  
} ; }#=t%uZ/  
@cx#'  
template < typename T1, typename T2 > ALInJ{X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5RY-.c4}  
  { {`> pigo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /%{CJ0Y  
} 0dD.xuor  
hX-^h2eV  
template < typename T > rCA0c8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3fYfj  
  { pk;S"cnk  
  return OpClass::execute(lt(t)); GQjU="+  
} m>!o Yy_  
:r:x|[3.  
} ; C&EA@U5X^  
lD# yXLaC\  
~~p)_  
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 }<'ki ;  
好啦,现在才真正完美了。 lX 50JJwk  
现在在picker里面就可以这么添加了:  7(o:J  
Gu2=+?i?h  
template < typename Right > 2J3y 1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3YUF\L]yyw  
  { mWLiXKnb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4JH^R^O<n  
} U:PtRSdn!b  
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。 e%9zY{ABR%  
G%}k_vi&q  
.+lx}#-#  
c2Y\bKeN  
e%7#e%1s  
十. bind |a'$v4dCF  
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。 $HRl:KDdP~  
先来分析一下一段例子 (~"#=fs.L  
:#N]s  
T/hz23nH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #.,LWL]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $L]M3$\9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &v:[+zw  
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。 %qVD-Jln  
我们来写个简单的。 mMCd   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ScT{Tb]9bt  
对于函数对象类的版本: PHH,vO[eO  
md/h\o&  
template < typename Func > oGt2n:  
struct functor_trait ZF<$6"4N  
  { tq*6]q8c>  
typedef typename Func::result_type result_type; [l~G7u.d  
} ; DTdqwe6pi  
对于无参数函数的版本: <J}JYT  
=66'33l2  
template < typename Ret > n6 c+Okj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $KoGh_h   
  { <?Z]h]C^o  
typedef Ret result_type; od&wfwk(  
} ; dI%Nwl%  
对于单参数函数的版本: S.U#lAn(  
%w/vKB"nO  
template < typename Ret, typename V1 > m1sV~"v;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hw B9N  
  { pqohLA  
typedef Ret result_type; !bn=b>+  
} ; sP>-k7K.  
对于双参数函数的版本: v*OT[l7  
))7CqN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S++jwP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d^5x@E_Td  
  { nM!_C-yX  
typedef Ret result_type; *3fhVl=8^*  
} ; yy`XtJBWWs  
等等。。。 n<A<Xj08T9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >5 2%^ ?  
z)u\(W*\iA  
template < typename Func > 8rLhOA  
struct func_return 6R#igLm  
  { [z'jL'\4  
template < typename T > rX?%{M,xFw  
  struct result_1 ]r\!Z <<(  
  { '*G8;91u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r( bA>L*mk  
} ; }Am5b@g"$Y  
$OzVo&P;  
template < typename T1, typename T2 > R)=){SI:1)  
  struct result_2 g6OPYUPg  
  { xi)$t#K"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2r@9|}La  
} ; Z~;rp`P  
} ; K[Vj+qdyl  
{}H/N   
>H,E3Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ofs'xs1C  
ZsP>CELm@  
template < typename Func, typename aPicker > CSBDSz  
class binder_1 8\+DSA  
  { G#1W":|`  
Func fn; "EZpTy}Ee  
aPicker pk; BxaGBK<k  
public : 4K|O?MUNS  
9&Z+K'$=  
template < typename T > xiqeKoAD  
  struct result_1 Tsdgg?#  
  { Dnd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C;_00EQ=  
} ; UMK9[Iy$<M  
-U|Z9sia  
template < typename T1, typename T2 > nx%eq ,Pq  
  struct result_2 Ou+bce  
  { i*T -9IP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AN)r(86L  
} ; u>*qDr* d  
^AoX|R[1%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NIp]n[ =.q  
(g1Op~EM  
template < typename T > k+hl6$:Qj%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $h5QLN  
  { J.]`l\  
  return fn(pk(t));  %Nx,ZD@  
} 7t/Y5Qf  
template < typename T1, typename T2 > X(Z(cY(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @S6@pMo,  
  { Z1] 4:  
  return fn(pk(t1, t2)); #];ulDq  
} A f}o/g  
} ; |<uBJ-5  
g@Rs.Zq  
7JBr{3;eS  
一目了然不是么? {e0(M*u  
最后实现bind z|zEsDh;  
Q(4~r+  
 %\~U>3Q  
template < typename Func, typename aPicker > . "7-f]!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G9@5 !-  
  { ^ ~dC&!D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 01NP  
} >4os%T  
,V{Bpr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '-3K`[  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 "6v_<t`q"  
n$E$@  
十一. phoenix w}e_ 17A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q% ^_<u  
l8e)|MSh  
for_each(v.begin(), v.end(), { _Y'%Ggh  
( \C{Zqo,  
do_ /)<kG(Z  
[ .kJu17!  
  cout << _1 <<   " , " >;%LW} %  
] b1%w+*d<z  
.while_( -- _1), [ u ^/3N  
cout << var( " \n " ) +-|}<mq  
) XD80]@\za  
); 9Q\RCl_1  
F)@zo/u5L  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: *e:2iM)8~  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor LLbI}:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {aUv>T"c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +fq\K]  
f*T}Ov4  
PfGiJ]:V-u  
template < typename Cond, typename Actor > !sYZ1;WAO  
class do_while XXeDOrb  
  { v9(N}hoP  
Cond cd; .')^4\  
Actor act; I.`D BI#-f  
public : H}(WL+7  
template < typename T > qac:"z'9  
  struct result_1 r$Ik* R  
  { w{N8Y ~O  
  typedef int result_type; Pon0(:#1  
} ; ;alt%:$n  
~RZN+N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nP|ah~ q  
ngk:q5Tp  
template < typename T > v?n# C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T7l,}G  
  { p4kK" \ln  
  do 7Q,<h8N\5  
    { u#Bj#y!  
  act(t); ]I]G3 e  
  } CZ%KC$l.5  
  while (cd(t)); uLNOhgSUf  
  return   0 ; dP#7ev]'  
} gADqIPu]  
} ; fgHsg@33N  
Cv p#=x0  
#Yy5@A}`o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3_T'0x\FP  
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。 u=E &jL5U  
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。 8cRc5X  
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。 9Vt6);cA-]  
下面就是产生这个functor的类: jwI1 I{x  
-O?A"  
<TS ps!(#  
template < typename Actor > !>&G+R+k  
class do_while_actor ^x_.3E3Q  
  { Z&h:3;  
Actor act; 6F%6]n  
public : $"#M:V @  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +aqQa~}r  
[$fB]7A  
template < typename Cond > VW^q|B yB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; wzZ]| C(vp  
} ; C;9P6^Oz  
"j.Q*Hazg  
j J54<.D  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Wu l8ej:  
最后,是那个do_ %{me<\(  
nhd.c2t\  
M3dUGM  
class do_while_invoker ZvK3Su)f1  
  { @(."[O:  
public : TT){15T;"  
template < typename Actor > qR , 5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const - 8jlh  
  { VRHS 4  
  return do_while_actor < Actor > (act); x_l8&RIB*  
} nppSrj?  
} do_; Svs&?B\}{6  
er>{#8 P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .I>CL4_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "g(q)u >  
最后来说说怎么处理break和continue PI8ag  
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。 h-o;vC9fC  
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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