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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6;JlA})  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  ' ];|  
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, 5 5$J% ;&  
)HaW# ,XB  
m :M=De  
-OvzEmI"  
  class filler w-2?|XvDmf  
  { .(2Zoa  
public : VMa \?`fT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bUcq LV  
} ; 3W <_J_[  
[ \41  
NG)Xk[q4  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: y9/x:n&]  
 9hbn<Y  
a,>`ab%>  
Q^p> hda  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); },tN{()  
HutwgPvy  
Imv ]V6"D=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J%|n^^ /un  
gk-g!v&  
e<.O'!=7Y  
reO^_q'  
二. 战前分析 R WfC2$z  
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。 \DDR l{  
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 p|q}z/  
CVa?L"lK  
U&PwEh4uG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ggQBQ/ L  
  /* --------------------------------------------- */ $N@EH;{_0  
vector < int *> vp( 10 ); ~a5-xWEZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F4o)6+YM   
/* --------------------------------------------- */ O|ODJOQNol  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E;*JD x  
/* --------------------------------------------- */ 0\/cTNN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7QnQ=gu  
  /* --------------------------------------------- */ h#EksX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DrY5Q&S  
/* --------------------------------------------- */ 2%i3[N*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,o?yS>L_r  
=x QLf4>  
\R}`S`fIw`  
rhr(uCp/  
看了之后,我们可以思考一些问题: v \xuq`  
1._1, _2是什么? x!@3.$  
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。 B#Q=Fo 6  
2._1 = 1是在做什么? Lt<KRs  
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。 XFS"~{  
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&[sQ|3  
~WKcO&  
94Hs.S)  
三. 动工 "{1SDbwmMo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q.GA\o  
+DpiX&^h   
df'xx)kW  
3Mlwq'pzD  
template < typename T > M@wQ6ow  
class assignment "i5Rh^  
  { fc,^H&  
T value; zA<Hj;9SM  
public : <D1>;C  
assignment( const T & v) : value(v) {} O]/BNacS  
template < typename T2 > rB<za I\V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N.l\2S}  
} ; DqQ+8 w  
<}vult^  
#("/ 1N6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l&2}/A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  n}f*>Mn  
mqIcc'6f  
Y, ?- []  
ruf*-&Kr7  
  class holder 3%J7_e'  
  { DX H"`1[-  
public : a YC[15?'  
template < typename T > wv6rjg:7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const CSBk  
  { < gtqwH]   
  return assignment < T > (t); G\I DgPj`  
} s/" l ?d  
} ; / }tMb  
?F!='6D}b  
}2X"  
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: n>5/y c"/q  
i#RT4}l"a  
  static holder _1; <z2*T \B!8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 # $dk  
MU-T>S4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X / {;  
而不用手动写一个函数对象。 LYV\|a{Y  
6Z,j^: B  
ry Kc7<  
a-9Y &#U  
四. 问题分析  > h>  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Zd Li<1P*d  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 1638U 1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HpQuro'Qh  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /2&:sHWW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 chQCl3&e^  
Cxt_QyL?  
五. 问题1:一致性 "y5LojdCs  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -9(9LU2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .]IidsgM  
SZ*Nr=X  
struct holder P%nN#Qm  
  { lZI?k=rWv  
  // m%[Ul@!V  
  template < typename T > :I)WSXP9h  
T &   operator ()( const T & r) const = ;!$Qw4  
  { jJ B+UF=  
  return (T & )r; = MP?aH [  
} T*'?;u  
} ; %~$P.Zh  
>3J?O96|f  
这样的话assignment也必须相应改动: >w}5\ 4j  
E/Ng   
template < typename Left, typename Right > B>!OW2q0D  
class assignment Z}E.s@w  
  { i`F8kg`_K  
Left l; #$ Q2ijT0  
Right r; W ^MF3  
public : ='p&T|&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UmC_C[/n?  
template < typename T2 > 2VY.#9vl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m&36$>r=  
} ; s>VpbJ3S  
~Ip-@c}'j  
同时,holder的operator=也需要改动: OZ'=Xtbn  
7H~J?_  
template < typename T > ap7ZT7KW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a'U}.w}  
  { ,$xV&w8f\"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )T_o!/\*|*  
} Jh)x_&R&Q  
[;E~A  
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。 82z\^a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M y vyp  
Q`Z=}^  
return l(rhs) = r; GW[g!6 6^  
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。 t[yu3U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0j-- X?-  
pm.Zc'23  
template < typename Tp > x?*)  
class constant_t YKk*QcAn  
  { VPAi[<FzOG  
  const Tp t; 2(<2Gnpl  
public : !pwY@} oL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }\s\fNSQ/  
template < typename T > h:J0d~u  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h yPVt6Gkj  
  { v*pN~}5  
  return t; &ml7368@  
} =[7[F)I~O  
} ; DF>LN%a~  
]V 4Fm{]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 p;P"mp\'  
下面就可以修改holder的operator=了 ,'KS:`m!  
?c$z?QTMJ  
template < typename T > [nx OGa2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Xv~v=.HNhk  
  { L7}dvdtZ0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d5hYOhO[  
} &m8#^]*  
[#}0)  
同时也要修改assignment的operator() G1vg2'A  
FM80F_G^z  
template < typename T2 > [X"F}ph  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } feI%QnK)U  
现在代码看起来就很一致了。 TH%J=1d  
3.c0PRZ  
六. 问题2:链式操作 Bc^%1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9Ez>srH(  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 e)#O-y  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /p&V72  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Q^|ZoJS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mHiV};$  
S1!X;PP/  
template < typename T > H;eGBVi  
struct result_1 g ss 3e&  
  { e?V7<7$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; TVVr<r  
} ; ^iHwv*ss  
t,f)!D$  
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: ;F/yS2p  
5}pn5iI  
template < typename T > ]I+"";oQGB  
struct   ref d&@>P&AT  
  { lVw77bZ  
typedef T & reference; ;aY.CgX  
} ; MPtn$@  
template < typename T > d"P\ =`+  
struct   ref < T &> N>+s8L.?  
  { G[pDKELL  
typedef T & reference; 8 BHtN  
} ; Tx+Bkfj  
Ci}v+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +i@r-OL   
2$fFl,v!z  
template < typename T > &J <km  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C,;hNg[  
  { ]z%X%wL  
  return l(t) = r(t); 5Dhpcgq<<  
} {D6E@a  
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。 kwcH$w<I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )}G?^rDH(  
0c$0<2D%  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 0Bo7EV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6c?;-5.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U:a-Wi+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5*q!:$ W  
最后的布局是: FLqF!N\G  
                Add  L$Uy  
              /   \ :skNEY].  
            Divide   5 V[w Y;wj  
            /   \ %y{f] m  
          _1     3 ':mw(`  
似乎一切都解决了?不。 T~238C{vh  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 o9j*Yz  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 [\Ks+S  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: &yQilyU{V  
o:p6[SGd  
template < typename Right > {N \ri{|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9(\eL9^  
Right & rt) const yX {CV7%O  
  { WeqE 9@V  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'T '&OA  
} iEA$`LhO\A  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )YKnFSm  
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。  Xf4   
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。 #dvH0LX?  
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|tq&&! <  
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。 qHGwD20 ~  
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? /|kR= ~  
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: ^-*q  
l@h|os  
template < class Action > MM+xm{4l  
class picker : public Action &gDwsW  
  { Ew&pwsQ  
public : $,mljJSQv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} GH6HdZ  
  // all the operator overloaded 4;rt|X77  
} ; JTw< 4]  
vM.Y/,7S  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 _7)>/YK?}4  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: B"07:sO  
8|Q=9mmWOh  
template < typename Right > j56#KNAha  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :c*_W /  
  { _F2 R x@Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U)f;*{U  
} d(=*@epjR  
MRI`h.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s_/a1o  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 e[Tu.$f-  
lj U|9|v  
template < typename T >   struct picker_maker w,6zbI/  
  { 5i<E AKL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; p#]D-?CM)  
} ; E`"<t:RzF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > c}QWa"\2n  
  { lBYc(cr  
typedef picker < T > result; feSj3,<!  
} ; \V1geSoE  
4 8}\  
下面总的结构就有了: $N}nO:`t  
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。 ZFJ qI  
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。 o'Uaz*-po  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _3;vir%)  
至此链式操作完美实现。 Epl\(  
K5h2 ~  
| 4slG   
七. 问题3 LNA5!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。 _gLj(<^9  
U= Gw(  
template < typename T1, typename T2 >  MeP,8,n'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ".Z1CBM(  
  { <kmH^ viX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (=T%eJ61  
} ytWTJ>L  
M6j!_0j  
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: S4salpz  
'l&),]|$)  
template < typename T1, typename T2 > &e-MOM2&  
struct result_2 #Yqj27&  
  {  .# Jusd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5>S<9A|Q  
} ; hB !>*AsG  
l2&s4ERqSm  
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? VJ8 " Q  
这个差事就留给了holder自己。 ]1^F  
    _#SCjFz  
M<%g)jn_  
template < int Order > f4b`*KGf  
class holder; snH9@!cG8  
template <> 77]6_  
class holder < 1 > HW@r1[Y  
  { )Rlh[Y& r  
public : 1 m>x5Dbk!  
template < typename T > ^z _m<&r  
  struct result_1 #},4m  
  { kT=KxS{  
  typedef T & result; 1 luRTI8^  
} ; }Qqi013E L  
template < typename T1, typename T2 > &>YdX$8x  
  struct result_2 ;PA^.RB  
  { [yEH!7  
  typedef T1 & result; C{5bG=Sg~  
} ; M %vZcP  
template < typename T > @[s+5_9nk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yp;6.\Z8[  
  { k*U(ln  
  return (T & )r; ,drcJ  
} tn\PxT  
template < typename T1, typename T2 > ;7HL/-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C<T)'^7z  
  { >$g+Gx\v4  
  return (T1 & )r1; |)4aIa  
} 2JMMNpya  
} ; /_?y]Ly[r  
ZJod=^T  
template <> 4)DI0b"  
class holder < 2 > 88}=VS  
  { z0v|%&IK  
public : l)d(N7HME  
template < typename T > 4(hHp6}b  
  struct result_1 ,lUroO^^  
  { =8p *Ijs  
  typedef T & result; 1Fs:&*=  
} ; PdkS3Hz  
template < typename T1, typename T2 > iVQ)hs W/  
  struct result_2 0o>l+c  
  { f\zu7,GU  
  typedef T2 & result; V t[Kr  
} ; $lC*q  
template < typename T > H;=JqD8`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "h84D&V  
  { G(*7hs  
  return (T & )r; S+LS!b  
} HXg#iP^tv  
template < typename T1, typename T2 > VOa7qnh4:[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #K4lnC2qz  
  { >}p'E9J?r  
  return (T2 & )r2; 4Gsbcl{  
} q ?qpUPzD  
} ; ,5 A&  
B S^P&TR!  
WS7a]~3'  
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> >。 4b}94e@(N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S *D Bzl  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $.g)%#h:  
+Y9n@`  
return l(i, j) = r(i, j); #6'+e35^8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;"1  
br[n5  
  return ( int & )i; ~t,-y*=  
  return ( int & )j; g3h:oQCS  
最后执行i = j; Ed^F_Gg#  
可见,参数被正确的选择了。 pn._u`xMV  
Fb^Ae6/i  
4Up3x+bg  
Aq5@k\[  
%ylpn7I\6  
八. 中期总结 m`Dn R`+  
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: Nm;V9*5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >7Y6NAwY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l(fStpP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor hj*Fn  
<8?jn*$;\  
2\'5LL3  
UomO^P  
#R#o/@|  
c9<&+  
九. 简化 l0sBXs`3b  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /Sn>{ &  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K]0K/~>8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: )h&*b9[B=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OM1pyt  
  +-*/&|^等 % QKlvmI"  
2. 返回引用。 uTq)Ets3  
  =,各种复合赋值等 &l| :1  
3. 返回固定类型。 ->0OqVQA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F# a)"$j;  
4. 原样返回。 E~| XY9U36  
  operator, /`x)B(b  
5. 返回解引用的类型。 sO;]l"{<  
  operator*(单目) }8\"oA6  
6. 返回地址。 =JK# "'  
  operator&(单目) 8ba*:sb  
7. 下表访问返回类型。 (+=TKI<=  
  operator[] ;xl_9Ht/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 noLb  
  operator<<和operator>> !P"=57d}"l  
/U1 jCLR'  
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。 Z9+xB"q2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h=`1sfz  
UZ qQ|3  
template < typename Left > : ~R:[T2P  
struct value_return y9@DlK  
  { ,x. 2kb  
template < typename T > %x5zs ]4^  
  struct result_1 ,VTX7vaH  
  { j}dev pO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VJ'bS9/T  
} ; N:yyDeGyW  
9tZ+ ?O5  
template < typename T1, typename T2 > 5%Xny8 ]|D  
  struct result_2 (qky&}H  
  { r!,/~~m T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H>/LC* 8-  
} ; MY$-D+#/`  
} ; U(t_uc5q  
g0n 5&X  
-1P*4H2a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Db5y";T  
Om/mpU/U  
下面我们来剥离functor中的operator() cYaf QyU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 61}hB>TT:  
(wtw1E5X  
return l(t) op r(t) :+nECk   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z/IZ ;K_e  
return op l(t) "VfV;)]|w  
return op l(t1, t2) mEM/}]2  
return l(t) op V(LE4P 1  
return l(t1, t2) op /cN. -lEo%  
return l(t)[r(t)] k.d Q;v}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] IxxA8[^V  
@N'0:0Nb_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: {q}#  Sq  
单目: return f(l(t), r(t)); ji(Y?vhQt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w&E*{{otJ  
双目: return f(l(t)); oB8x_0#n  
return f(l(t1, t2)); G^ 2a<?Di  
下面就是f的实现,以operator/为例 wV,l }Xb-  
a!!>}e>Cj*  
struct meta_divide B2uLfi$q  
  { '+Gy)@c  
template < typename T1, typename T2 > #P''+$5,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |k-IY]6  
  { :d5f U:  
  return t1 / t2; N+[ |"v  
} D]h~ \  
} ; E+.%9EKU  
6}>:sr  
这个工作可以让宏来做: -1>$3-ur~  
k\J 6WT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9j6  
template < typename T1, typename T2 > \ wB0zFlP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @A-^~LoP.  
以后可以直接用 2\: z   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5 1\N+  
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 Q6r!=yOEY  
(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。。。) OGjeE4  
)ZI9n7  
r,` 59  
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 )^ky @V  
\>>^eZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _#nP->0)  
class unary_op : public Rettype I9 R\)3"  
  { W97%12J3  
    Left l; J:c]z9&!  
public : ]q2g[D o5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )/:&i<Q:  
oiS>:de%tc  
template < typename T > hSvA dT]m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O+o4E?}  
      { bLHj<AX#>|  
      return FuncType::execute(l(t)); #{t?[JUn  
    } ;AwQpq>dy  
oo:(GfO}  
    template < typename T1, typename T2 > d/Z258  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?xTh}Sky  
      { g7|$JevR0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r:&"#F   
    } V@(7K0  
} ; ARZ5r48)  
$|2@of.  
"?lm`3W"  
同样还可以申明一个binary_op @"`{gdB$  
2`o}neF{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J01Y%W  
class binary_op : public Rettype R`RLq1WA  
  { x 7;Zwd  
    Left l; y,*>+xk,  
Right r; f.o,VVYi  
public : 7sQw&yUL)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B~0L'8WzW  
4+V+SD  
template < typename T > 5nGDt~a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8%$Vj  
      { WB=pRC@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C y b-}l  
    } g36\%L  
vlD!YNy  
    template < typename T1, typename T2 > 9 pGND]tIi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2ja@NT  
      { jQKlJi2xu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "\'g2|A  
    } ^Fl6-|^~  
} ; T/_JXK>W  
Y!kz0([  
*hHy> (*  
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 ,u^S(vxyz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 EzDj,!!<w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `J>76WN  
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。 ;?y*@ *2u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _d$0(  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 : .-z) C}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P~)ndaQ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) <&?gpRK   
下面是修改过的unary_op Y}bJN%M  
`>1"v9eF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > idC4yH42  
class unary_op 2 NgEzY 5  
  { x*~a{M,h  
Left l; 3sk$B%a>Z  
  I$Q%i Z{  
public : i4Y_5  
*aXZONym  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?/_8zpW  
0,T'z,  
template < typename T > |EJ&s393&  
  struct result_1 ?Jlz{msI  
  { Ty"OJ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U8Pnt|0M  
} ; H<M ggs-  
]U]22I'+$2  
template < typename T1, typename T2 > C*}TY)8  
  struct result_2 NX$S^Z\QI  
  { ?I`BbT}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O?8^I<  
} ; {(7D=\eU  
,KlTitJl\+  
template < typename T1, typename T2 > |5wuYG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1Ftl1uf  
  { JD^&d~n_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :<OInKE>Cx  
} ?"p:6%GFz  
=?`5n|A*  
template < typename T > }}3*tn<6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J~5VL |ca  
  { K_iy^|0)5]  
  return OpClass::execute(lt(t)); ! af35WF  
} @15%fX`*o  
3z[yKua\  
} ; ,`/J1(\ nd  
O[3AI^2  
t6;Ln().Hw  
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  `x"0  
好啦,现在才真正完美了。 `0rEV _$  
现在在picker里面就可以这么添加了: J}7iXTh  
H!Y`?Rc  
template < typename Right > *'+OA6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Gd)@PWK  
  { BJ3st  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *M_.>".P  
} P-L<D!25  
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。 >Au]S `  
p~h= ]o'i  
4-`C !q  
=|n NC  
X6mY#T'fQ  
十. bind |X9YVZC  
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。 K1Tq7/N  
先来分析一下一段例子 `zHtfox!  
eR(PY{  
J!,5HJh1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]6{G;f$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 29g("(}TK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (=${@=!z  
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。 Sd.i1w &  
我们来写个简单的。 [8/E ;h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3LZ0EYVL  
对于函数对象类的版本: @]Ye36v0#L  
hu-fwBK  
template < typename Func > byM/LE7)  
struct functor_trait \oPW  
  { NYD#I{h  
typedef typename Func::result_type result_type; VdR5ZP  
} ; 6uQfe? aD  
对于无参数函数的版本: 9hI4',(rE  
o}p6qB=;1  
template < typename Ret > YJ]]6 K+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3OV#H%  
  { xW{_c[oA  
typedef Ret result_type; ^;B vd!  
} ; 9)sGnD;  
对于单参数函数的版本: w%cd $"EH  
__""!Yz  
template < typename Ret, typename V1 > vBd^=O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4YkH;!M>ji  
  { U]dz_%CRP  
typedef Ret result_type; "])X0z yM  
} ;  *5 FSq  
对于双参数函数的版本: pB{QO4q n  
z2og&|uT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > pYJv|`+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &C3J6uCm+  
  { /reSU 2  
typedef Ret result_type; E9 {Gaa/{  
} ; *J@2A)ZDv0  
等等。。。 7Xv.C&jzd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy AFL*a*  
qgw:Q  
template < typename Func > 5aw#!K=J'  
struct func_return w-[WJ:2.  
  { NA[yT  
template < typename T > H$Fz{[[u  
  struct result_1 IuTZ2~  
  { cS,(HLO91  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zT0rvz1),M  
} ; +o)S.a+7  
m.-l&@I2/<  
template < typename T1, typename T2 > l%lkDh!$"  
  struct result_2 0 8vA;6zt  
  { W,YzD&f=uS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V4f ~#Tp  
} ; }4Lv-9s,  
} ; $k*E^~qT  
Yd lXMddE  
{Q^P<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]*U\ gm%  
DM{ 7x77  
template < typename Func, typename aPicker > AV AF!Z  
class binder_1 q~.\NKc  
  { Q4-d2I>0  
Func fn; pox\Gu~.0  
aPicker pk; .Xh^L  
public : "$PbpY  
; P I=jp  
template < typename T > "ji4x y  
  struct result_1 E=GCq=Uw  
  { I-4csw<Qy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wH~Q4)#=o  
} ; ' A= x  
aDR<5_Yb  
template < typename T1, typename T2 > $I~=t{;"XV  
  struct result_2 ( }5k"9Z  
  { _Qs )~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /s uz>o\  
} ; e-H:;m5R  
25*/]i u  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J`;G9'n2  
,ju1:`  
template < typename T > jE2k\\<a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &CF74AN#  
  { cysYjuI i  
  return fn(pk(t)); :gVz}/C.@  
} il\#R%';5  
template < typename T1, typename T2 > Lo @mQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0@{K'm /  
  { X !NH ?0)  
  return fn(pk(t1, t2)); ZU7e1VaZM  
} UL$^zR3%d  
} ; "lx}.  
o\1"ux;b  
`Z>4}<~+  
一目了然不是么? :}FMauHh  
最后实现bind . [+ObF9=  
Y(78qs1w  
' ~lC85  
template < typename Func, typename aPicker > YN9ug3O+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) FVT_%"%C9  
  { Wk$[;>NU3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); '81$8xxdY  
} ,sP7/S)FR  
_;W}_p}q{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m*  |3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {l.) *#O  
'y}l9alF  
十一. phoenix xKEHN gen  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: tn+i5Eso  
*5sr\b4#S  
for_each(v.begin(), v.end(), 1Jc-hrN-  
( 724E(?>J  
do_ p82&X+v/p  
[ 8#2PJHl;  
  cout << _1 <<   " , " +dS e" W9  
] KR%p*Nh+C  
.while_( -- _1), HviL4iO  
cout << var( " \n " ) >&RpfE[  
) ko@I]gi2  
); Nj*J~&6G  
U: ~O^  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !FZb3U@  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ;B o2$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YMj z , N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ueDG1)  
Ui@Q&%b  
X_Is#&6;  
template < typename Cond, typename Actor > &48wa^d  
class do_while *I(>[m!  
  { Jj*XnL*  
Cond cd; D&0*+6j((  
Actor act; UMpC2)5  
public : Ra&HzK?  
template < typename T > WM*[+8h  
  struct result_1 |0ACapp!  
  { c>:}~.~T  
  typedef int result_type; 1,T8@8#  
} ; L0qo/6|C  
M['8zN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `]#DdJ_|  
(WCpaC  
template < typename T > .8uJ%'$)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qS*qHT(u19  
  { 9(QY~F  
  do \'&:6\-fw  
    { HtgVD~[]  
  act(t); 8TD:~ee  
  }  ;iy]mPd  
  while (cd(t)); &q#$SU,$(  
  return   0 ; o )GNV  
} Q6Vy}  
} ; &Y\Vh}  
aAh")B2  
Dp8YzWL2^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 57Y(_h:  
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。 Gn<s >3E  
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。 /i"vEI  
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。 mhH[jO)  
下面就是产生这个functor的类: KRd.Ubs -  
lRi-?I| ~9  
)a .w4dH  
template < typename Actor > {# ;e{v  
class do_while_actor  e-sMU  
  { _ M8Q%  
Actor act; !`hiXDk*2  
public :  gG1%.q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  Xt(w+  
CN#`m]l.  
template < typename Cond > sg;G k/]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0t*JP  
} ; B=%cXW,  
n,hHh=.Fu  
S) Sv4Qm  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H[U$4 %t  
最后,是那个do_ !lG5BOJM  
G#ZU^%$M,  
H2 5Mx>|d  
class do_while_invoker Z Mids"Xdf  
  { DPw"UY:  
public : ajq[ID  
template < typename Actor > 1"RO)&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  &~:b &  
  { EjV,&7o)  
  return do_while_actor < Actor > (act); iIA5ylf{E  
} dms R>Q  
} do_; ..UmbJJ.u  
tu#VZAPW@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? sn '#]yM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +v2Fr}  
最后来说说怎么处理break和continue dy-m9fc6%  
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。 j#$ R.  
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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