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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [oHOHp/V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U3q5^{0d/  
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, byj[u!{  
z`9l<Q/  
{dZ8;Fy4  
9XN~Ln@}  
  class filler 2<.Vv\ =  
  {  ,(hY%M&\  
public : KS>Fl->  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2wOy}:  
} ; I;iR(Hf)?q  
xhD$e= g  
?HxS)Pqq  
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: [xS5z1;  
JE%i-UVH+;  
s#Q _Gu  
LsotgQ8   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >\-3P $  
bG1 ofsU  
d:$G|<uA  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zuj;T,R;  
9t\ [N/  
&1$8q0  
$pBr &,  
二. 战前分析 ^k9rDn/AW  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 K-Y* T}?  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]J~g'">  
B#H2RTc  
i-Ljff  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W.GN0(uG  
  /* --------------------------------------------- */ <VgE39 [  
vector < int *> vp( 10 );  XDvq7ZD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,9$>d}N  
/* --------------------------------------------- */ n=SzF(S[M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :6sGX p  
/* --------------------------------------------- */ 'XME?H:q a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _PdAN= C3  
  /* --------------------------------------------- */ 1uj05aZh}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c; d"XiA  
/* --------------------------------------------- */ $u- lo|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n K0hTQ  
X!?wL 0n  
HO G=c!b  
kOzt"t&  
看了之后,我们可以思考一些问题: :'b%5/ ^q  
1._1, _2是什么? E- [:. &  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 |3W3+Rn!  
2._1 = 1是在做什么? 7vdHR\#;$  
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。 z'v9j_\  
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。 pJ$(ozV  
jS}'cm-  
aliQ6_  
三. 动工 FL~9</  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !}C4{Bgt*  
_fe0,  
k@lXXII ?  
]qF<Zw7  
template < typename T > %G^(T%q| m  
class assignment 7a27^b  
  { k.h^ $f  
T value; olslzXn7o  
public : +&zb^C`J  
assignment( const T & v) : value(v) {} oO}>i0ax*  
template < typename T2 > X$ejy/+.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } s:G [Em1  
} ; U &f#V=Rg  
CJtr0M<U+  
\_)02ZT:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]r]+yM|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment la1D2 lM  
MH2OqiCI  
<m:4g ,6  
{m>~`   
  class holder sL;z"N@PK  
  { SIJ# ?0,  
public : `=PB2'  
template < typename T > fjF!>Dy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j `w;z: G  
  { vC s6#PR$  
  return assignment < T > (t); p}cd}@cQ6  
} QJniM"8v  
} ; [k}dES#  
1'gKZB)TG7  
/,-h%gj  
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: knI*-  
@DUN;L 4  
  static holder _1; QGu7D #%|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n^3NA| A  
fB@K'JQG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nA|gQibA  
而不用手动写一个函数对象。 kwDjK"  
-DbH6u3  
GC,vQ\  
V_7 Y1GD  
四. 问题分析 ZA) SJWwD  
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。 ,7WK<0  
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。 gizmJ:<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &T5f H!?4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 cS. 7\0$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^M[-K`c}  
Mt]=v}z  
五. 问题1:一致性 ktkn2Twa/  
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?| \fkS_r,i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m&(%&}g  
f/$-Nl.  
struct holder 3W%f#d$`  
  { `bBfNI?3d*  
  // mRg ,A\  
  template < typename T > a)YJ4\Qg[  
T &   operator ()( const T & r) const !4DG P28  
  { nEeQL~:  
  return (T & )r; p =#'B*'w  
} j=!(F`/  
} ; 5e~ j  
iqc4O /  
这样的话assignment也必须相应改动: 35-DnTv  
?[a7l:3-[  
template < typename Left, typename Right > 7TMDZ*  
class assignment %N?W]vbra  
  { 'b?#4rq}  
Left l; n0>5'm%ES  
Right r; "^e}C@  
public : /\oyPD`((  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,E n(gm  
template < typename T2 > ZQgxrZx3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]x5(bnW x  
} ; GgZEg ?@  
{+9^PC_hm;  
同时,holder的operator=也需要改动: cQUH%7m  
QiQ2XW\E  
template < typename T > oX=*MEfX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i`ZHjW~`  
  { ?[NTw./'7A  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QI :/,w  
} mfp`Iy"}+  
dvrvpDoE.  
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。 5Xq.=/eX  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 75^)Ni  
UeK, q>i  
return l(rhs) = r; 5Tcl<Y6l  
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。 [TpA26#TTO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q KDb  
c)n0D=  
template < typename Tp > :_I wc=  
class constant_t a{%52B"  
  { &)fhlp5  
  const Tp t; d=c1WK  
public : P_^ |KEz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /S2p``E+  
template < typename T > m;$F@JJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k=d%.kg  
  { 6@ (k8<3  
  return t; |P[D2R}  
} af`f*{Co3  
} ; 0qotC6l~_w  
_ z"ci$[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y:^>(l#;  
下面就可以修改holder的operator=了 w;h\Y+Myyk  
p8}5x 2F  
template < typename T > <*~BG)b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const H*:r>Lm=  
  { I1}{~@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =4w^)'/  
} CoKj'jA  
B[U.CAUn  
同时也要修改assignment的operator() ? A^3.`  
?@,f[U-  
template < typename T2 > JE8p5WaR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^|:{,d#Y  
现在代码看起来就很一致了。 k:HSB</}  
ys"mP* wD  
六. 问题2:链式操作 eiNk]KXAYX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h#6 jUQ  
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。 NIXcib"tG  
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。 n<Xm%KH.  
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。 ]J"+VZ_"I  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZF11v(n  
#k|g9`  
template < typename T > }IalgQ(i  
struct result_1 _ UVX  
  { | xErA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U K]{]-  
} ; v#YS`];B  
vSHIl"h  
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: "n2xn%t{  
zdpLAr  
template < typename T > 0o^#Fmuz  
struct   ref WriJco<v  
  { N6m*xxI{  
typedef T & reference; /w0v5X7  
} ; xZ{|D  
template < typename T > {0Ol/N;|D  
struct   ref < T &> ~%!U,)-  
  {  kAe-d  
typedef T & reference; M0"g/W  
} ; tV}ajs  
yZPFo  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K:mL%o2J  
 6O|\4c;  
template < typename T > ur"e F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (k2J{6]  
  { 7<C~D,x6  
  return l(t) = r(t); !kk %;XSZ  
} `b'|FKc]  
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。 Q17o5##x7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3M:B?2  
3S2p:\]  
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 VA&OI;=ri  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ok{:QA~#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _F$t#.o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +\(ay"+ d  
最后的布局是: CR|&VxA  
                Add kjKpzdbD  
              /   \ JgjL$n;F  
            Divide   5 dmMr8-w  
            /   \ # *aGzF  
          _1     3 @Y<ZT;J  
似乎一切都解决了?不。 >*Z{@1*h  
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。 f8_UIdM7  
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。 z%gtV'  
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: j &[WE7wf  
vgbjvyfN  
template < typename Right > UFY~D"% /  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $(mdz)Cfy  
Right & rt) const =&g}Y  
  { aD3F!Sn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~FrkLP  
} zxmI/]3+/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ch&]<#E>`  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 XTXo xZ#w  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 3ij I2Zy  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 NCpn^m)Q}  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 bqwW9D(  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Mh/>qyS *2  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: "Ohpb!J9  
0-; P&m!!  
template < class Action > ~ z&A  
class picker : public Action E#F9<=mA)  
  { 9 8BBsjkd  
public : # yRA. ;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?)QBJ9F  
  // all the operator overloaded ``)1`wx$  
} ; yt#;3  
NF.6(PG|  
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。 V +<AG*[  
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: nXaX=  
(<~ R[sT|  
template < typename Right > }Z$G=;3#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v2X0Px_  
  { F3|pS:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _*B~ESC0  
} |[7$) $  
nZ+5@( *  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Zg f||,  
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。 bRe*(  
S aq>o.  
template < typename T >   struct picker_maker Dj&bHC5%  
  { ?-&D'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c5+lm}R?  
} ; W%ZU& YBc  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3EX&.OL!  
  { v?=VZ~`O(  
typedef picker < T > result; P\0%nyOG(%  
} ; }Fe{s;  
_<}5[(qu  
下面总的结构就有了: &>B>+}'  
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。 )$N{(Cke2T  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 gJ~*rWBK:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U$J_:~  
至此链式操作完美实现。 { RX|  
4z DAfi#0  
rd~W.b_b  
七. 问题3 dnc!=Z89  
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。 )7mJ+d[  
_q}%!#4  
template < typename T1, typename T2 > l0 :xQV`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y:zT1I@>  
  { b'"%   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;pK"N:|  
} c)YGwkY,,  
w/D m  
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: zk~rKQ,  
2l4i-;  
template < typename T1, typename T2 > 6Tmb@<I_  
struct result_2 ^`5Yxpz  
  { Z`KXXlJ^i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QHz76i!=>  
} ; p<['FRf"  
!+ hgKZ]  
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? vXZz=E AH  
这个差事就留给了holder自己。 t[ocp;Q  
    5F?g6?j{  
9f[[%80  
template < int Order > zQfxw?~A  
class holder; IoX 9yGq  
template <> H pfI  
class holder < 1 > =W^L8!BE'  
  { Z6ex<[`I  
public : ?kefRev<#h  
template < typename T > f^)nZ:~  
  struct result_1  Q'M Ez  
  { 3!UP>,!  
  typedef T & result; D4-U[l+K>  
} ; -iX!F~qS,  
template < typename T1, typename T2 > L,GtIZkE  
  struct result_2 5-po>1g'  
  { y_r6T XnGL  
  typedef T1 & result; ts$UC $  
} ; G\AQql(f4  
template < typename T > a-5$GvG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Db:WAjU  
  { haK5Oe/cE  
  return (T & )r; IsL/p3|  
} :|Ty 0>k  
template < typename T1, typename T2 > |?W   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8{ e 3  
  { AtYYu  
  return (T1 & )r1; Tr!X2#)A!  
} N^at{I6C  
} ; KPqI(  
r\`m[Q  
template <> s``L?9  
class holder < 2 > oI/ThM`=q  
  { 0~+ k  
public : ((q(Q9(F  
template < typename T > je% 12DM  
  struct result_1 =? aB@&  
  { __npX_4%S  
  typedef T & result; #O ]IXo(5z  
} ; aoX$,~oI5  
template < typename T1, typename T2 > 4!|ar?Zy  
  struct result_2 @SXgaWr  
  { g H.^NO5\'  
  typedef T2 & result; rP_)*)  
} ; J6P Tkm}^  
template < typename T > q;JQs:U!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;hDr+&J|  
  { C(hg"_W ou  
  return (T & )r; + k:?;ZG  
} ?Fv(4g  
template < typename T1, typename T2 > Lo4t:H&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ks4 ,2f,2  
  { n4,J#h/  
  return (T2 & )r2; %9M49 s  
} #Xly5J  
} ; iDJ2dM}v  
u> Hx#R<*%  
X=~QE}x  
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> >。 #n r1- sf|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: " Xc=<rX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Bw[VK7  
H;ib3?  
return l(i, j) = r(i, j); 6 H.Da]hk  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y 6< tV.  
9m4|1)  
  return ( int & )i; #u^d3 $Nj  
  return ( int & )j; 39#>C~BOl  
最后执行i = j; _L>n!"E/  
可见,参数被正确的选择了。 o~p^`5#  
(ShJ!  
4LLCb7/5lP  
pDQ,v"  
^<-SW]x  
八. 中期总结 Vo()J4L  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: xH uyfQLk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <D}k@M Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ww,'n{_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ns(F%zkm  
@}:(t{>;e7  
fJKOuFK  
{rQ`#?J}^?  
%3wK.tR  
^gImb`<6-  
九. 简化 Sb.;$Be5g  
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。 VXp X#O  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Vv]mME@  
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: wW~2]*n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {;r5]wimb  
  +-*/&|^等 m{|n.b  
2. 返回引用。 !v=ha%w{  
  =,各种复合赋值等 he@swE&  
3. 返回固定类型。 l]gf T&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sXA=KD8  
4. 原样返回。 #"l=Lv  
  operator, TQE_zOa:  
5. 返回解引用的类型。 S3w? X  
  operator*(单目) lU maNZ  
6. 返回地址。 CAfG3;  
  operator&(单目) :v`o="  
7. 下表访问返回类型。 gueCP+a_  
  operator[] 8}2 `^<U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 * -)aGL  
  operator<<和operator>> oID, PB*9  
&LE/hA  
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。 wbTw\b=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <#sK~G  
*"wsMO  
template < typename Left > NeH^g0Q2,g  
struct value_return GI/o!0"_  
  { 70@:!HI]  
template < typename T > bA:abO  
  struct result_1 SX#ATf6#  
  { 0t8-oui  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [LE_lATjU  
} ; 3$_wAt4w  
:|bPr_&U$  
template < typename T1, typename T2 > {>#Ya;E  
  struct result_2 *:iFhKFU  
  { JdE=!~\8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {.v+ iSM  
} ; t5S S]  
} ; ~_Aclm?  
S[Et!gj:  
d}1R<Q;F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tG'c79D\  
!U@[lBW  
下面我们来剥离functor中的operator() K=V)"v5o3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )9s[-W,e  
R"jX9~3Ln  
return l(t) op r(t) $4m{g"xL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z?7pn}-  
return op l(t) \7RP6o  
return op l(t1, t2) 'Q# KjY  
return l(t) op ].eGsh2  
return l(t1, t2) op V<b"jCXI  
return l(t)[r(t)] >5\rU[H>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j:g/[_0s  
tq{ aa  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: rc"yEI-``"  
单目: return f(l(t), r(t)); qSON3Iid  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^vUdf.n9  
双目: return f(l(t)); 9!tRM-  
return f(l(t1, t2)); ."${.BPn~  
下面就是f的实现,以operator/为例 >354O6  
ZDlMkHJ  
struct meta_divide m6s32??m  
  { uv,t(a.^  
template < typename T1, typename T2 > <3'r&ks  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /p~gm\5Z  
  { w1[F]|  
  return t1 / t2; a!;?!f-i  
} ?g 1%-F+  
} ; "!2Fy-Y  
\\_Qv  
这个工作可以让宏来做: $%LjIeVA5  
X=lOwPvP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J*.qiUAgW  
template < typename T1, typename T2 > \ mhL,:UE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )tB mSVprl  
以后可以直接用 R4{2+q=0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )]'?yS"  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 13Q|p,^R  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^$VOC>>9  
WL<Cj_N_{H  
H13|bM<  
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%QY~Ku~  
J?HYN%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }{s<!b  
class unary_op : public Rettype jlItPd C v  
  { _rOKif?5  
    Left l; |+%K89W  
public : aB.`'d)V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .7" f~%&oP  
\xwE4K  
template < typename T > +c?1\{M   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XDU&Z2A  
      { {2A/@$?  
      return FuncType::execute(l(t)); z>~Hc8*]3  
    } ?Yxk1Y4ig)  
7Q2"]f,$CQ  
    template < typename T1, typename T2 > \f .ceh;!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bmFnsqo  
      { >J+hu;I5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )=#QTiJ  
    } ?J|~ G{yH  
} ; zGF_ c9X  
%R(1^lFI$  
0@vSl%I+  
同样还可以申明一个binary_op {'T=&`&OF  
Qn_*(CSp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qhc3 oRe  
class binary_op : public Rettype 7YrX3Hx 8  
  { 46Vx)xX  
    Left l; YQLp#  
Right r; |}t[- a  
public : ;vnG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \^i/:  
C[gy{40}  
template < typename T > CNQ>J`4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yc?+L ;fN  
      { B/7c`V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P >HEV a  
    } va[@XGaC3  
)Z2HzjE  
    template < typename T1, typename T2 > NLf6}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LNPwb1)  
      { u?r=;:N|y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *H8(G%a!^  
    } Tapj7/0`  
} ; %3!DRz  
g4^=Q'j-  
e4ym6q<6!  
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 kO>F, M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .IXkdy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |]y]K%  
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。 v!JQ;OX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! x8|sdZFxo  
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。。。 `KgIr,Q)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 HG{r\jh  
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) W{B)c?G]  
下面是修改过的unary_op B@U;[cO&  
>,wm-4&E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > nO.RB#I$F  
class unary_op d2Pqi* K  
  { Ev+m+  
Left l; !Nua  
  KeFEUHU  
public : . Lbu[  
p;$Vw6W=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?B7n,!&~  
9x$Kb7'F  
template < typename T > ;n0VF77>O  
  struct result_1 h2<Y*j  
  { JL.noV3q$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =wE1j  
} ; '[V}]Z>-  
I*hCIy#;  
template < typename T1, typename T2 > +X#JCLD  
  struct result_2 Kw_> X&GcJ  
  { $ReoIU^<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tn>z%6;&Z  
} ; !(QDhnx}9c  
#[=%+*Q  
template < typename T1, typename T2 > w eu3c`-a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9=D09@A%e  
  { X} <p|P+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >,;, 6|S  
} F-0|&0  
/a@gE^TM  
template < typename T > jG~zpZh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z86[_l:  
  { MhT.Zg\  
  return OpClass::execute(lt(t)); Y;n;7M<F  
} P4H%pm{-  
2g?O+'JD  
} ; 8y:c3jzP_  
33/aYy  
$=) i{kGS@  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug I#?NxP\S  
好啦,现在才真正完美了。 u^5X@ .  
现在在picker里面就可以这么添加了: [R-&5 G!x  
vMT:j  
template < typename Right > "'i" @CR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }fzv9$]$  
  { rsSE*(T t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )}`3haG  
} {6E&\  
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。 VEUdw(-?s  
4Og&w]  
)3 C~kmN7  
JrZ"AId2  
6h8fzqRzc  
十. bind L&*/ s&>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。 sA!,)'6  
先来分析一下一段例子 e[`u:  
Qqju6}+  
P01o:/}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {-FS+D`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^dc~hD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !w+A3Z>V  
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。 Pi^5LI6JW  
我们来写个简单的。 ^#:F8D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mI;#Zq_j  
对于函数对象类的版本: X0IXj%\N  
?<7o\Xk#{  
template < typename Func > KB3zQJY  
struct functor_trait 0H<&*U_V  
  { TttD}`\.  
typedef typename Func::result_type result_type; +aa( YGL  
} ; {Vg8pt  
对于无参数函数的版本: gtizgUS7  
iPnu *29  
template < typename Ret > E Ux kYl  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4O~E4" ]  
  { )}{V#,xz@  
typedef Ret result_type; l,(Mm,3  
} ; e~Hx+Qp.G  
对于单参数函数的版本: '1o1=iJN@$  
,sU#{.(  
template < typename Ret, typename V1 > ">?ocJ\9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 67916  
  { qJ\tc\  
typedef Ret result_type; g(9\r  
} ; kB`t_`7f  
对于双参数函数的版本: ^Md]e<WAp  
k{fTq KS%h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mn5"kYy?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M@LI(;  
  { !kzC1U  
typedef Ret result_type; 86.LkwlqoH  
} ; )@%wj;>a  
等等。。。 OIT9.c0h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W6=j^nv  
QEUr+7[  
template < typename Func > oN0p$/La  
struct func_return z% ln}  
  { ?k6P H"M  
template < typename T > BC/oh+FW3  
  struct result_1 %FN3/iM  
  { t6zc$0-j "  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *""JE'wG  
} ; \M@9#bd  
@ P[o  
template < typename T1, typename T2 > N{lj"C]L  
  struct result_2 /hC[>t<  
  { st8=1}:&\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [P'crV,m  
} ; ?zypF 5a  
} ; 5P?7xRA  
]klP.&I/0  
. *9+%FN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o_!=-AWV  
m -{t%[Y  
template < typename Func, typename aPicker > j_r?4k  
class binder_1 a{?`yO/ 2  
  { HkGA$  
Func fn; vrS)VJg`  
aPicker pk; AixQR[Ul*c  
public : 95`Q=I|i  
3 #fOrNU2  
template < typename T >  zw13Tu  
  struct result_1 QQQ3U  
  { I|RMxx y;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; jafIKSD]%  
} ; P>*g'OK^!G  
?A!Lh,  
template < typename T1, typename T2 > Xp(e/QB  
  struct result_2 ;(]O*{F7k  
  { RoL5uha,l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M"q]jeaM  
} ; =44hI86  
! 11x&Db  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $OE~0Z\0  
ER z@o_  
template < typename T > ?dWfupO{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o6H\JCne  
  { -c^/k_n  
  return fn(pk(t)); -EwtO4vLJ  
} Fx^e%":@ip  
template < typename T1, typename T2 > uO4kCK<7C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const auV'`PR  
  { Kp_L\'.I5$  
  return fn(pk(t1, t2)); 1P"akc  
} =cy;{2S'p  
} ; (thDv rT@2  
?DAW~+,!7o  
=Mg/m'QI  
一目了然不是么? S6.N)7y  
最后实现bind o6@Hj+,,  
kR C0iTV'I  
f8>S<:  
template < typename Func, typename aPicker > :z;}:+7n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k\:f2%!!  
  { 1|4'3^3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |2yTt*!-r  
} &9Vm3X  
$VX<UK$|s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 TEgmE9^`)7  
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。 ;%Z%]nIS  
Tum9Xa  
十一. phoenix %-zAV*>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6bL"ZOEu  
9*?H/iN@p?  
for_each(v.begin(), v.end(), T<p,KqH  
( B{ i5UhxD  
do_ W]8tp@  
[ 9!XW):  
  cout << _1 <<   " , " =c)O8  
] >[4;K&$B  
.while_( -- _1), myp}DI(  
cout << var( " \n " ) Y,v8eOo45S  
) J6*Zy[)%&S  
); ?}QHEk:H  
}m?1IU %q  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: tDuQ+|~M  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor P,S$qD*4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /o<tmK_m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ObDcNq/b!  
C*e) UPK`  
+6vm4(3?  
template < typename Cond, typename Actor > 9]Q\Pr\Ub$  
class do_while QOG S` fh  
  { B3 mD0   
Cond cd; 6B4s6  
Actor act; vXUrS+~x  
public : XxW~4<r  
template < typename T > 4KB) UPW  
  struct result_1 jV_Eyi3  
  { +vxU~WIV&  
  typedef int result_type; 0:(`t~  
} ; 5t$ZEp-  
}2sc|K^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8aCa(Xu(H  
y{Wtm7fnA  
template < typename T > AHws5#;$6*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G0sg\]  
  { F,CQAgx  
  do h[()!\vBy  
    { F,^<  
  act(t); []K5l%  
  } ~rBeJZ  
  while (cd(t)); &A=q_  
  return   0 ; _ ?f~UvK  
} ~%Y*2i f  
} ; _7SOl.5ZE  
M ) 9Ss  
RRaGc )B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). a#X[V5|6Q  
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。 s[:e '#^  
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。 -\;x>=#B  
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。 e![|-m%  
下面就是产生这个functor的类: IX eb6j8  
whW"cFg  
f"h{se8C  
template < typename Actor > a;p3Me7  
class do_while_actor LC5NB{b\%>  
  { HYgq@47$[  
Actor act; A"S{W^iL  
public : %YhZ#>WT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w < p  
&6/# O  
template < typename Cond > xz dqE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; iMnp `:*  
} ; GXC:~$N  
zJ42%0g  
JLT ^0wBB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rj"oz"  
最后,是那个do_ _20nOg`o  
E K ks8  
[wAI;=.  
class do_while_invoker "}PaMR]  
  { D_,}lsrb  
public : 6xSdA;<+]  
template < typename Actor > `B;^:u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ugg08am!  
  { tP2hU[7Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); >Pv#)qtm  
} ]|[,N>  
} do_; u\zRWX  
Q4 Mp[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C=}YKsi|R|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u"-q"0  
最后来说说怎么处理break和continue *]%{ttR~  
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。 sfez0Uqe.~  
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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