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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L&hv:+3N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1fqJtP6  
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, U5yBU9\G  
EGxCNB  
b E6bx6=u  
'J_`CS  
  class filler $d5}OI"g  
  { !![HR6"Q  
public : &NH[b1NMr  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u#nM_UJe  
} ; uUJH^pW  
/Suh&qw>  
nR8r$2B+t  
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: ,vB~9^~  
Jsf"h-)P  
$3]]<oH  
SGP)A(,k9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8:fq!m  
U# U*^#  
OCEhwB0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U?=-V8#M|  
;VS$xnZ  
mOfTq] @B  
[Zne19/  
二. 战前分析 =XFyEt  
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。 z -uW,  
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 %<{1 N|  
+*Zjo&pc  
7f>~P_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ne 8rF.D  
  /* --------------------------------------------- */ 6)yi^v  
vector < int *> vp( 10 ); T&^b~T(y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ).IK[5Q`  
/* --------------------------------------------- */ @{U@?6eZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $7*@TMX  
/* --------------------------------------------- */ R?HuDxHk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /a }` y  
  /* --------------------------------------------- */ K)W:@,*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ZKt`>KZ  
/* --------------------------------------------- */ !OV+=Rwdx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e#!p6+#"  
`X%Qt ~  
@t2S"s$m  
_K3;$2d|R  
看了之后,我们可以思考一些问题: GTke<R  
1._1, _2是什么? #=,c8" O  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 3jjV bm  
2._1 = 1是在做什么? y'C  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 .4[M7)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 D[dI_|59a  
B7( bNr  
 =@! s[  
三. 动工 H1r8n$h  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +}iuTqu5  
b<j*;n.  
5M\bH'1  
f&!{o=  
template < typename T > |: pBk:  
class assignment <&l@ ):a  
  { `JcWH_[  
T value; +NTC!/  
public : M8${&&[;  
assignment( const T & v) : value(v) {} t8.^YTI  
template < typename T2 > lBLL45%BIN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W1ql[DqE{  
} ; bMGXx>x  
yH0vESgv  
S]?I7_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 gwDVWhq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment jD ?*sd  
$Y[C A.F  
eC`G0.op  
k,61Va  
  class holder 6*:U1{Gl)  
  { $:D\yZ,  
public : >,x``-  
template < typename T > lJt?0;gn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WmuYHEU  
  { 4VhKV JX  
  return assignment < T > (t); QBjvbWoIG(  
} (Q"~bP{F  
} ; >cH}sNHy  
7 lu_E.Bv  
0zE(:K  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Iz8gZ:rd0  
2E0oLl[  
  static holder _1; D~)bAPAD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hVh,\d&2t  
krRnE7\m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,8o Y(h  
而不用手动写一个函数对象。 IU\h,Ug  
5% w08  
\S>GtlQbn  
d$y?py  
四. 问题分析  {?Cm  
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。 MP~+@0cv  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 I "HEXsSe  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /%TL{k&m$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?~<NyJHN%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]{18-=  
6t3Zi:=I  
五. 问题1:一致性 q-qz-cR  
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?| EP{/]T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (#nB90E{*  
`!<#'PR  
struct holder nZ[`Yrq)0  
  { VYkUUp  
  // @_ Tq>tOr&  
  template < typename T > =l>=]O~h  
T &   operator ()( const T & r) const VyWzb  
  { n$<n Yr`X  
  return (T & )r; 6foiN W+  
} *RFBLCt  
} ; r-,u)zf"  
*9 (E0"  
这样的话assignment也必须相应改动: r |2{( +  
c"P:p%\m&u  
template < typename Left, typename Right > S}6xkX  
class assignment T }Wse{  
  { 9JO1O:W  
Left l; $Y8iT<nP  
Right r; 7#C3E$gn?  
public : ,%U\@*6=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y^eF(  
template < typename T2 > !e}4>!L,(^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o_&Qb^W  
} ; |k]fY*z(  
[<X ~m  
同时,holder的operator=也需要改动: s?PB ]Tr  
1V-sibE  
template < typename T > eE@7AM  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j |LOg  
  { 5:%`&B\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4c<\_\\ck  
} szp.\CMz  
sU/vXweky"  
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。 NMESGNa)z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9]:F!d/  
fvj  
return l(rhs) = r; .M0pb^M  
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。 bSa]={}L(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <tdsUh:?&  
l0eh}d  
template < typename Tp > ;WG%)^e  
class constant_t Rg3g:TV9c  
  { ynJ)6n7a  
  const Tp t; 9[h8Dy  
public : 6uxF<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Zi<(>@z2  
template < typename T > DuIgFp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~|{_Go{ Q  
  { |{La@X  
  return t; ON"p^o>/_?  
} L$^)QxH7  
} ; >J{e_C2ZS  
zICrp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zb.sh  
下面就可以修改holder的operator=了 S 9;FD3  
Bnw^W _  
template < typename T > 6O"y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @_?Uowc8  
  { er<_;"`1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); S~M/!Xb  
} 0O(Vyy  
" "S&zN  
同时也要修改assignment的operator() 7A{Z1[7  
O6ltGtF  
template < typename T2 > 3gv?rJV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } G<Urj+3/Xo  
现在代码看起来就很一致了。 &_' evZ8  
V!s#xXD}  
六. 问题2:链式操作 -i]2 b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %&eBkN!T  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 d"S\j@  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 _p<wATv?7t  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 %&wi@ *#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :0p$r pJP  
HC"yC;_  
template < typename T > 9{%/I   
struct result_1 <2wC)l3j*  
  { TRr%]qd{Hr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7?8+h  
} ; #;h> x  
tO3#kV\,  
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: IV%Rph>d  
(W#^-*$R  
template < typename T > rpEN\S%7P  
struct   ref E9]*!^=/  
  { PR%n>a#  
typedef T & reference; o bGvd6\  
} ; $&sV.fGu  
template < typename T > { &J OO  
struct   ref < T &> ITD&w g  
  { L#fK ,r8  
typedef T & reference; c`oW-K{  
} ; 0iKAg  
~DS.b-E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bpa'`sf  
.&n! 4F'  
template < typename T > hJ75(I *j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5+t$4N+P  
  { %0'7J@W  
  return l(t) = r(t); {D8yqO A}  
} Ged} qXn  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 #Fkp6`Q$x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <&tdyAT?&  
E0.o/3Gw6  
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 -*qoF(/U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <KX+j,4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Nl^u A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 bnH:|-?q  
最后的布局是: |<%v`*  
                Add D#[<N  
              /   \ lkJe7 +s  
            Divide   5 5=1Ml50  
            /   \ V?~!Dp  
          _1     3 |Z8Eu0RSb  
似乎一切都解决了?不。 8YQ7XB  
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。 &g]s@S|%  
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。 HE0m#  
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: 83VFBY2q  
R`,|08E  
template < typename Right > .etG>tH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yTf/]H]d  
Right & rt) const vi` VK&+r  
  { J|([(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H%0WD_  
} yi2F#o 'K  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  3CPSyF  
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。 Hx n#vAc  
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。 !t?5U_on  
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。 |O;vWn'U2  
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。 ~.z82m  
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? H#G3CD2&  
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: 7c8`D;A-K  
y[GqV_~?Y  
template < class Action > t+M'05-U2  
class picker : public Action <`NtTG  
  { @?gRWH;Pq  
public : b"Jr_24t3v  
picker( const Action & act) : Action(act) {} QQD7NN>  
  // all the operator overloaded &AVX03P  
} ; i?,\>LTG  
.R^ R|<x  
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。 iu2O/l# r  
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: Z:diM$Z?7  
  `#l1  
template < typename Right > YD0j&@.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OyG2Ks"H  
  {  )|W6Z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V{X/yN.u  
} #"C!-kS'=  
M|R\[ Zf  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3,J{!  
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。 V;gC[7H  
L1&` 3a?pL  
template < typename T >   struct picker_maker (0Jr<16si$  
  { Pfd%[C/vdm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; fS p  
} ; . HAFKB;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g"`jWSt7Q  
  { 3N4kW[J2i  
typedef picker < T > result; [WXcp1p  
} ; <RcB: h  
-h=wLYl@0i  
下面总的结构就有了: '@5 x=>  
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。 5?|y%YH;R\  
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。 %v UUx+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8"rK  
至此链式操作完美实现。 -![{Zb@  
5acC4v!T  
#TcX5  
七. 问题3 yZb})4.  
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。 r]Lj@0F>8  
Oq(FV[N7t  
template < typename T1, typename T2 > cQ3p|a `  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B_C."{G  
  { - %?> 1n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C#P>3"  
} bAUYJPRpy  
,^jQBD4={  
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: 65tsJ"a<  
>f D%lq;  
template < typename T1, typename T2 > ~+PKWs'}F  
struct result_2 =FM rVE  
  { }4Q3S1|U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3TN'1D ei  
} ; &a6-+r  
@Ph'!  
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? ]qx!51S  
这个差事就留给了holder自己。 ^;$9>yi1  
    v7v>  
q?8#D  
template < int Order > |w-s{L3@+  
class holder; rEWuWv$  
template <> "$q"Kilj%  
class holder < 1 > ob/HO (h3  
  { oWggh3eXk  
public : dvglh?7d  
template < typename T > ~/Y8wxg  
  struct result_1 '1zC|:,  
  { }:*?w>=  
  typedef T & result; Xd.y or  
} ; COd~H  
template < typename T1, typename T2 > -L2?Tap  
  struct result_2 U^-RyE!}  
  { Ifq|MZ\  
  typedef T1 & result; ~se ;L  
} ; mA #^Pv*  
template < typename T > jU}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (1'sBm7F  
  { r^Soqom3  
  return (T & )r; @@}muW>;T  
} K k^!P*#  
template < typename T1, typename T2 > 9QkssI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *48LQzc  
  { 1+l[P9?R[  
  return (T1 & )r1; ,S?:lQuK5  
} $H6ngL  
} ; uL^X$8K;(  
\\ZhM  
template <> :ra[e(l9  
class holder < 2 > `g{eWY1l  
  { 7e{w,.ny!  
public : <4^y7]] F  
template < typename T > u%Z4 8wr  
  struct result_1 s yb$%  
  { 2O2d*Ld>  
  typedef T & result; clr]gib  
} ; Z eWst w7  
template < typename T1, typename T2 > Ge24Lp;Y 6  
  struct result_2 o/!a7>xO4  
  { 2XeNE[  
  typedef T2 & result; PG'I7)Bv  
} ; 2 xi@5;!  
template < typename T > W#^p%?8pR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?MiMwVR  
  { 0%3T'N%  
  return (T & )r; 1i Q(q\%  
} ; d}  
template < typename T1, typename T2 > ^{g+HFTA@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Bv`3T Af2  
  { > !HC ?  
  return (T2 & )r2; u#Uc6? E  
} -AKbXkc~\  
} ; a0  w  
HGW;]8xl  
{dV!sQD  
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> >。 >JN[5aus  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `=8G?3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U9RpHh`  
jLBwPI_g  
return l(i, j) = r(i, j); o5NrDDH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E8We2T[^M  
K]i2$M  
  return ( int & )i; '9 <APUyu  
  return ( int & )j; ,q Bu5t  
最后执行i = j; uL@'Hv A  
可见,参数被正确的选择了。 $7\hszjZ  
zx5t gZd,N  
+L#):xr  
uTP4r  
Y F W0  
八. 中期总结 %W$?*Tm  
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: ?^: xNRE$j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `ln= D$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bJ6v5YA%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GZ"J6/0-|  
sT"{ e7;F;  
N_E :?Jo  
{7FD-Q[tS  
~Q 1%DV.  
Pe7% 9  
九. 简化 q.RW_t~  
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。 C6,W7M[c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 QBT_H"[  
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: NSAp.m   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =[^_x+x hE  
  +-*/&|^等 F}#=qBa[  
2. 返回引用。 t`A5wqm  
  =,各种复合赋值等 qd?k#Gw&  
3. 返回固定类型。 LpSd/_^b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) HLDg_ On8  
4. 原样返回。 +JL"Z4b@R}  
  operator, wmgKh)`@_{  
5. 返回解引用的类型。 0CUUgwA /  
  operator*(单目) lD)QB!*v  
6. 返回地址。 Q,xKi|$r  
  operator&(单目) ehls:)F  
7. 下表访问返回类型。 jQ Of+ZE  
  operator[] w1|YR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 KP!ctlP~  
  operator<<和operator>> 3`m n#RM  
9Vv&\m!0  
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。 q oVp@=\:"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |70L h+  
v\ Xk6k  
template < typename Left > D|!^8jHj  
struct value_return zLLe3?8:  
  { _ ;_NM5  
template < typename T > E&RK My)  
  struct result_1 'B4j=K*  
  {  fj])  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  &+Pcu5  
} ; ]w|,n2DG  
zi}dQsy6  
template < typename T1, typename T2 > -|xyj2M  
  struct result_2 g4*]R>f  
  { 20H$9M=}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kVe_2oQ_>  
} ; uia-w^F e  
} ; &/A?*2  
n,NKJt  
*.0#cP7 "  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w0^T-O`<  
~ugK&0i[2  
下面我们来剥离functor中的operator() u4[3JI>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i<nUp1r(  
&U8W(NxN  
return l(t) op r(t) W.AN0N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g&"__~dS-F  
return op l(t) 38T2IN  
return op l(t1, t2) c B9`U4<  
return l(t) op YkLEK|d  
return l(t1, t2) op O)!MWmr  
return l(t)[r(t)] <<P& MObqj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] sX,oJIt  
X} v]iX  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: RHGs(d7-  
单目: return f(l(t), r(t)); 438+ zU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9RoN,e8!  
双目: return f(l(t)); T7=~l)I  
return f(l(t1, t2)); agFWye  
下面就是f的实现,以operator/为例 D'Gmua]I  
L.z`>1  
struct meta_divide ,#42ebGHR  
  { ~cSOni`  
template < typename T1, typename T2 > s:y=X$&M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "7pd(p *C  
  { #Xc6bA&  
  return t1 / t2; Q1Sf7)  
} X,<n|zp  
} ; ^ cn)eA  
` AA[k  
这个工作可以让宏来做: =%YU~  
5/v@VUzH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ S&@uY#_(*T  
template < typename T1, typename T2 > \ xhIC["z5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; FXPw 5  
以后可以直接用 $b/oiy!=|3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^MesP:[2  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 bb6J$NR  
(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。。。) t YmR<^  
?2;r#)  
E,nC}f  
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 7)NQK9~  
q8 ;WHfGf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > . 4"9o%  
class unary_op : public Rettype NGlX%j4j  
  { AoEG%nT  
    Left l; c"3 a,&  
public :  Yq.Cz:>b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 40}8EP k)  
s:UQ~p}"S  
template < typename T > V Z[[zYe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uJ4RjLM`  
      { $g55wGF  
      return FuncType::execute(l(t)); n; 0bVVMV  
    } 3 n/U4fn_  
aUN!Sd2,  
    template < typename T1, typename T2 > =3J &UQL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t>h<XPJi  
      { SR#X\AWM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); N&!qu r \  
    } -So&?3,\A@  
} ; '~3a(1@8  
:cmfy6h]  
8Vj]whE  
同样还可以申明一个binary_op h*f=  
-bK#&o,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h:3`e`J<h  
class binary_op : public Rettype HPAd@5d(  
  { ) w.cCDL c  
    Left l; N?H;fK4v  
Right r; EnJAHgRV;e  
public : jZcjiOX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g_}r)CgG|  
'!64_OMj'  
template < typename T > W :PGj0?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cy)gN g  
      { 93yJAao9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +.Kmpw4  
    } ip4:px-  
C26PQGo#$  
    template < typename T1, typename T2 > ^.F@yo2}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g83!il\  
      { ]BU,*YaB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +d6/*}ht  
    } !ec\8Tj  
} ; jYet!l  
&%`IPhbT  
6>)]7(B<d  
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 YBN. waL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pO$`(+q[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .  \ *Z:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 kDJ5x8Q#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! o_p//S#q  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 qn#\ro1H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _JA.~edqM  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) \Nu(+G?e  
下面是修改过的unary_op  gM20n^  
2As 4}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W|3XD-v@  
class unary_op qtTys gv  
  { '8~7Ru\KyX  
Left l; NjVuwIm+  
  3uCC_Am  
public : ZGa>^k[:  
\pB"R$YZ6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?'p`Qv  
9 kzytx  
template < typename T > )'xTDi  
  struct result_1 _d&zHlc_  
  { K Ii Vz<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _/ZIDIn  
} ; nbMnqkNb  
VcT(n7  
template < typename T1, typename T2 > {j[[E/8N!y  
  struct result_2 g.X?wyg5  
  { $BG4M?Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y@'8vOh`  
} ; {IJV(%E   
+/7UM x1  
template < typename T1, typename T2 > {%@zQ|OO0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T{bM/?g  
  { ;Yyg(Ex  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Rk56H  
} f .rz2)o  
;RW!l pGjP  
template < typename T > Mi9A%ZmP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bV&/)eqv  
  { a_m P$4T  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4s~Y qP{K  
} IP$^)t[  
~" B0P>7  
} ; xA#B1qbw  
4hg]/X"H#  
(1%u`#5n-N  
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 /sH3Rk.>  
好啦,现在才真正完美了。 &@c=$+#C  
现在在picker里面就可以这么添加了: TS)p2#  
Vp\BNq_!s  
template < typename Right > =U!'v X d  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'O8"M  
  { -]R7[5C:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); RS#)uC5/%  
} 0O+s3#"?@  
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。 b~  
b{s_cOr/  
/K:M ,q  
Wu<  
97e fWYj  
十. bind B%Dy;zdWd/  
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。 lz EF^6I  
先来分析一下一段例子 $:s1x\ol  
tfvX0J  
3/>McZ@OH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Byyus[b'A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -7*,}xV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nZhL  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 /d9I2~}B  
我们来写个简单的。 kWc%u-_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .B{3=z^  
对于函数对象类的版本: ,(}7 ST  
abuHu'73  
template < typename Func > p@/!+$^{  
struct functor_trait wy <m&M<Gr  
  { pMYEL  
typedef typename Func::result_type result_type; Fd2Eq&:en$  
} ; HlBw:D(z:^  
对于无参数函数的版本: C;}~C:aJ  
=|bM|8,  
template < typename Ret > Pon 2!$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U")~bU  
  { ?ah-x""Y  
typedef Ret result_type; u1/4WYJeJ  
} ; :h=];^/E  
对于单参数函数的版本: 2)h i(  
&Hb6  
template < typename Ret, typename V1 > NZ/gp"D?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > YTpSR~!Rj  
  { hf^,  
typedef Ret result_type; _-x|g~pV*  
} ; }RYr)  
对于双参数函数的版本: Zk"'x,]#  
dE^:-t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {=PO`1H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3_~V(a  
  { Ovv~ymj  
typedef Ret result_type; }|%dN*',  
} ; [94A?pn[z  
等等。。。 ;U<;R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy iUFS1SN \  
LoSblV  
template < typename Func > z J93EtlF  
struct func_return d5fnJ*a>l  
  { fAm^-uq[  
template < typename T > !fZ\GOx  
  struct result_1 Zk__CgS#  
  { n'9Wl'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H ifKa/}P8  
} ; qxf!]jm  
EeG7 %S 5(  
template < typename T1, typename T2 > & V^ Z  
  struct result_2 H)}>&Z4  
  { Ij` %'/J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0#<q]M?hW  
} ; ' 7+x,TszI  
} ; t*m04* }  
CeSr~Ikg|  
ynvU$}w ~'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Hgu$)yhlj  
f <fa +fB  
template < typename Func, typename aPicker > %B}Q.'  
class binder_1 ~ P"@^cq  
  { 6O bB/*h  
Func fn; t>N~PXr  
aPicker pk; +w[vYKSZm  
public : 7"@^JxYN  
^[,Q2MHCT(  
template < typename T > g(B&A P_e  
  struct result_1 KV9'ew+M  
  { ,7KP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R8I%Cyc  
} ; _VGAh:v  
-KhNsUQk  
template < typename T1, typename T2 > z0+LD  
  struct result_2 Y#S<:,/sb?  
  { 7DDd 1"jE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?;zu>4f|  
} ; a\>+!Vq  
n/6#rj^$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NY 756B*  
Atc9[<~WG  
template < typename T > c[J?`8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *`Swv`  
  { `ltc)$  
  return fn(pk(t)); FM;NA{  
} L[lX?g?Ob  
template < typename T1, typename T2 > g"ha1<y<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r*HbglB  
  { #%N v\ g;  
  return fn(pk(t1, t2)); p4GhT~)l:  
} N;4bEcWjp  
} ; nF>41 K  
kH~ z07:  
w=:o//~6j  
一目了然不是么? O 7RIcU  
最后实现bind ,% "!8T  
h?R{5?RxK  
J!Er%QUR  
template < typename Func, typename aPicker > :dq.@:+<R  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J|,Uu^7`  
  { [p3{d\=*?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s|F}Abx,^  
} ?C)a0>L  
fn.KZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yJQ>u  
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。 OL]P(HRm]~  
EQI9 J#;+  
十一. phoenix 01=nS?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M.fAFL  
'yxN1JF  
for_each(v.begin(), v.end(), O+x"c3@Z)D  
( Ipro6 I  
do_ !C\$=\$  
[ \ vn!SO7  
  cout << _1 <<   " , " )U12Rshl  
] 6_|iXs(&  
.while_( -- _1), z^lcc7  
cout << var( " \n " ) m%zo? e  
) 3LGX ^J<f  
);  _U.|$pU  
G0#<SJ,)  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: SU ,G0.  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Jq>rA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z$ ?(~ln  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {uUV(FzF6  
r1<dZtb  
>~@O\n-t  
template < typename Cond, typename Actor > $7h]A$$Fv  
class do_while 4Vtu g>  
  { 1lo. X_  
Cond cd; Q$ +6f,m#W  
Actor act; u7&q(Z&&O  
public : +YZ*>ki  
template < typename T > E{;F4wT_@  
  struct result_1 v[;R(pt?  
  { ) >;7"v  
  typedef int result_type;  I~T   
} ; IiU\}<O  
EfX\"y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e!W U  
"C0?s7Y  
template < typename T > wZ4w`|'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WwsH7X)  
  { >|X )  
  do I(<9e"1O  
    { Az7 ] qb  
  act(t); :@uIEvD?  
  } (1EtC{ m  
  while (cd(t)); 6VUs:iO1j5  
  return   0 ; KH$|wv  
} s&hJ[$i  
} ; K;z$~;F  
R + ~b@  
;b{yu|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kEgpF{"%n  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 clG@]<a`_  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 7|5X> yt  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 .n n&K}h  
下面就是产生这个functor的类: gY'-C  
u6nO\.TTtY  
+m9ouF  
template < typename Actor > }!Y=SP1e  
class do_while_actor N5[^W`Qf  
  { HQvJ*U4++  
Actor act; pMHF u/|Pr  
public : z$gtGrU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kmUL^vF  
l+#J oc<8  
template < typename Cond > 0iYo&q'n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _01wRsm%2  
} ; nb<e<>L  
u,V_j|(e  
_tUh*"e&  
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&*|%,q   
最后,是那个do_ iYZn`OAx  
_9g-D9  
O8 OAXRt/Y  
class do_while_invoker {E; bT|3z  
  { &szYa-K*  
public : 5cGQ`l  
template < typename Actor > y8_$YA/g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @U3:9~Q  
  { T>f6V 5  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ur]/kij  
} z&cM8w:  
} do_; h!@7'Q  
ollsB3]]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `Of D^Q=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SJ91(K  
最后来说说怎么处理break和continue Q^;:Kl.b  
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。 ua"2nVxK_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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