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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %FyB\IQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lbv, jS  
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, [;I.aT}R!;  
Bpk%,*$*)  
8q tNK> D  
MX9 q )(:  
  class filler * =;=VUu5  
  { OpH9sBnA  
public : Pv/P<i^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} AKAAb~{  
} ; 0/] @#G2  
AHZ6  
Q g"{F},4  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: W/?D}#e<4  
L<Lu;KnY6  
rxDule3m  
v3]q2*`G#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E176O[(V=  
Nw|Lrn*h!  
rp1 u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G_AAE#r`  
possM'vC  
&"^A  
t-E'foYfr`  
二. 战前分析 /!%P7F  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 8n&",)U  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 EkTen:{G  
vDBnWA  
~CM{?{z;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ff:&MsA|,  
  /* --------------------------------------------- */ 8{d`N|k  
vector < int *> vp( 10 ); (.n" J2qj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _$=xa6YA  
/* --------------------------------------------- */ m9PcDhv  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Js=|r;'  
/* --------------------------------------------- */ F48`1+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h_CeGl!M}  
  /* --------------------------------------------- */ {1SxM /  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X2Lhb{ZHE  
/* --------------------------------------------- */ @pG\5Jnf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \8t g7Sdq  
Z;n}*^U  
O-&n5  
B8TI 5mZ4  
看了之后,我们可以思考一些问题: -Xd/-,zPY  
1._1, _2是什么? qc`_&!*D  
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。 ZE=~ re  
2._1 = 1是在做什么? L)w& f  
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。 2"i<--Y  
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。 \!YPht  
nFB;!r  
2nEj X\BY  
三. 动工 _;@kS<\N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |r /}r,t}  
n%?g+@y,^  
_nTjCN625  
H%sQVE7m  
template < typename T > v4ueFEY  
class assignment *2>%>qu  
  { Stp??  
T value; uvmNQg  
public : +h9CcBd  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,,G0}N@7s  
template < typename T2 > U2Ur N?T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {fGi:b\[ 8  
} ; sJ0y3)PQ  
# =322bnO  
^qk$W? pX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 WrD20Q$9Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {)%B?75~  
UW>~C  
tSO F7N/<  
uZQ)A,#n;  
  class holder {{ wVM:1  
  { MK"Yt<e(o  
public : Y{J/Oib  
template < typename T > "1[N;|xa  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ga,yFw  
  { +HfjnEbtBs  
  return assignment < T > (t); ]T*{M  
} \ _i`=dx  
} ; (JM4W "7'  
6dinC <[}  
E?FPxs  
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: F-=er e  
-|3U0: 'm  
  static holder _1; e EU :  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Aa1 |{^$:L  
x/4lD}Pw]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %d?%^) u,  
而不用手动写一个函数对象。 {?j|]j  
w1GCjD*y  
qrdA?V V  
o?%x!m>  
四. 问题分析 xpS#l"dr  
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。 c/hml4  
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。 kQH!`-n:T  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @RnGK 5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t>25IJG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^QnVYTM  
+0=RC^   
五. 问题1:一致性 *PMql$  
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?| `b] NB^/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oF*Y$OEu?c  
PDir?'  
struct holder / _cOg? o  
  {  Et- .[  
  // HQE#O4  
  template < typename T > ,Tr12#D:  
T &   operator ()( const T & r) const n;q7? KW8  
  { yx}:Sgv%  
  return (T & )r; `V?{  
} >Ek `PVPD  
} ; k(7! W  
gF%ad=xm  
这样的话assignment也必须相应改动: _>aesp%  
)pvZM?  
template < typename Left, typename Right > $GPA6  
class assignment j&&^PH9ZY  
  { ct]5\g?U'  
Left l; 7"QcvV@p  
Right r; +(P;4ZOmB  
public : G_o/ lIz"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p,4z;.s$  
template < typename T2 > @.g4?c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SOUA,4  
} ; =-:o?&64  
E@@quK  
同时,holder的operator=也需要改动: od|pI5St  
5fLCmLM`  
template < typename T > fe Q%L  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cKxJeM07  
  { -,i1T(p1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "7aFVf  
} 9u)h$VC  
Og&2,`Jb  
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。 OIoAqt  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W!Xgse3  
|4'E&(BU-  
return l(rhs) = r; 6#K_Rg>.  
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。 f{)*"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: LD6fi  
U .rH,`  
template < typename Tp > x7*}4>|W,I  
class constant_t \fKv+  
  { SKS[Lf  
  const Tp t; $6J5yE  
public : '2 )d9_ w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k\%{1oRA  
template < typename T > >?DrC/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NKMB,b  
  { b"zq3$6*  
  return t; 9S<W~# zz  
}  r>G$u  
} ; %_ z]iz4  
MdyH/.Te  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :,7VqCh3@  
下面就可以修改holder的operator=了 K E^_09  
=]^* -f}J9  
template < typename T > svQDSif  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j`#|z9`(pB  
  { H ,?MG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); : i(h[0  
} <iMkHch  
{<_}[} XY  
同时也要修改assignment的operator() I{2e0  
tz)L`g/J~  
template < typename T2 > "2;UXX-H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Im Tq`  
现在代码看起来就很一致了。 ypsCyDQK`  
2T|L# #C  
六. 问题2:链式操作 '1mygplW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &?9.Y,  
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。 EU\1EBT^  
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。 *$s)p>  
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。 sn *s7v:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :l 7\7IT  
0? l  
template < typename T > Fq{nc]L6  
struct result_1 jK{CjfCNz  
  { PEBQ|k8g&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w|M?t{  
} ; 57oY]NT?  
a$KM q>  
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: ^*0;Z<_  
=B/^c>w2  
template < typename T > ngNg1zV/q  
struct   ref .N5"IY6>  
  { -Rf|p(SJ,E  
typedef T & reference; |{_%YM($  
} ; 5]F9o9]T  
template < typename T > ?hwQY}   
struct   ref < T &> C f+O7Y`^  
  { q|j;dI&  
typedef T & reference; @!F9}n AP  
} ; ; lK2]  
2f-Z\3)9 J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m t*v@'l.  
@Xh 4ZMyEx  
template < typename T > Q;Oc# u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8ZahpB  
  { 7kb`o y;(^  
  return l(t) = r(t); 5Ut0I]h|z  
} BkC(9[Ei  
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。 'N}Wo}1r  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5H',Bm4-  
n XQg(!  
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 vWgh?h/ot  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R `'@$"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <fyv^e  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tG{Vn+~/  
最后的布局是: D@3|nS  
                Add 1.>` h:  
              /   \ P]y5E9 k  
            Divide   5 Llzowlfe  
            /   \ P"~ B2__*  
          _1     3 :b ;5O3:B  
似乎一切都解决了?不。 QKF2_Acc   
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。 CBvBBt*  
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。 LyQO_mT2  
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: rDSt ~ l  
85X^T]zo  
template < typename Right > 5 )C~L]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const PzF)Vg  
Right & rt) const [Z[)hUXE?  
  { nU`;MW/^w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >U}~Hv]  
} `C=p7 %  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Tq?W @DM*  
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。 q`\lvdl  
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。 8cd,SQ}y  
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。 } M1<a4~  
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。 7>4t{aRf_8  
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? ](W #Tj5-  
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: x r=f9?%R  
;3-ssF}k*  
template < class Action > ]>:>":<:  
class picker : public Action LZ@^ A]U  
  { O}%=c\Pb  
public : <Q8bn?Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _}\&;  
  // all the operator overloaded : Z.mM5  
} ; 8(+X0}  
\2LCpN  
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。 G(4k#jB  
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: N7e^XUG   
?K]k(ZV_+Y  
template < typename Right > xNONf4I:6J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .5T7O_%FP  
  { X(1.Hjh  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?^7~|?v  
} WRnUF[y+)  
BE U[M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1"k +K~:  
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。 w8on3f;6n#  
UC0 yrV  
template < typename T >   struct picker_maker #2dmki"~(  
  { ~q9RZ#g13J  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4gZN~_AI<  
} ; DQRt\!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ' ZB%McS  
  { 0q3 :"X  
typedef picker < T > result; <9Chkb|B  
} ;  Ne4A  
qzG'Gz{{qu  
下面总的结构就有了: :')<|(Zy  
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。 D?E5p.!A  
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。 %1lLUgf3G/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S }|ea2  
至此链式操作完美实现。 9hq7:  
3)7'dM  
9 (&!>z  
七. 问题3 kfHLjr.  
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。 OO@$jXZB  
VOiphw`  
template < typename T1, typename T2 > D`gY6wX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :4A^~+J  
  { qR1ez-#K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I 7TMv.  
} 6m{3GKaW~  
_Ih~'Y Fd  
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: Y8N&[L[z&  
4]g^aaQFd>  
template < typename T1, typename T2 > qv<VKJTi6]  
struct result_2 ik]UzB  
  { 5n"'M&Ce  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -V+fQGZe  
} ; ;<*VwXJR  
aH~il!K  
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? -}>Q0d)  
这个差事就留给了holder自己。 Z2ZS5a  
    c2i^dNp_  
+Y \#'KrA  
template < int Order > l>:?U  
class holder; e5AiIVlv  
template <> I7}[%(~Sf/  
class holder < 1 > ]02V,'x  
  { HH]LvK  
public : }X`K3sk2/z  
template < typename T > .$r(":A#)  
  struct result_1 F!Uk`[L  
  { * 5j iC  
  typedef T & result; +[>m`XTq  
} ; 4~ iKo  
template < typename T1, typename T2 > V^Nc0r   
  struct result_2 "B\qp"N  
  { 18`?t_8g  
  typedef T1 & result; cL}g7D  
} ; *AJW8tIP  
template < typename T > Kg%_e9nj#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4A*' 0!H  
  { uXp0D$a  
  return (T & )r; LX3 5Lt  
} v3[ 2!UXq  
template < typename T1, typename T2 > 7N:,F9V<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7y60-6r  
  { y)=Xo7j  
  return (T1 & )r1; D,R/abYZH  
} ){,8}(|  
} ; 0>AA-~=-  
eHv/3"Og  
template <> ^y?? pp<1J  
class holder < 2 > 5ecqJ  
  { uh GL1{  
public : k muF*0Bjk  
template < typename T > Bp b_y;E  
  struct result_1 lT%o6qgT  
  { ~< k'{  
  typedef T & result; 8J>s|MZ  
} ; .<tb*6rX>  
template < typename T1, typename T2 > 7wZKK0;T  
  struct result_2 ~UL; O\-b0  
  { Q!@" Y/  
  typedef T2 & result; ?{+}gS^  
} ; 1_F2{n:yp  
template < typename T > x&kF;UC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Wx^L~[l  
  { BK-{z).)  
  return (T & )r; 2"13!s  
} jirxzj  
template < typename T1, typename T2 > `M|fwlAJQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m. XLpD  
  { 6 s*#y [$  
  return (T2 & )r2; D V C};  
} uu'~[SZlL  
} ; n}YRE`>D  
7q(RQQp  
g<tr |n  
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> >。 _TkiI.'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: oo<,hOv   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Bl(we/r  
@C?RbTHy  
return l(i, j) = r(i, j); /5SBLp}Sy  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mgg/i@(  
0*+i~g,Kl@  
  return ( int & )i; [X;yJ$  
  return ( int & )j; $My%7S/3  
最后执行i = j; sN;xHTY  
可见,参数被正确的选择了。 \QQw1c+  
{wK98>$a  
\]GBd~i<  
j]YS(Y@AY  
>+&524xc  
八. 中期总结 eAPGy-  
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: JH5ckgdZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1_f(;WOg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >12phLu  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `n$pR8TZ_  
LKTIwb>  
ss.wX~I  
XB^o>/|@S  
QYDSE  
fyh9U_M);w  
九. 简化 |&3[YZY  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 y&UcTE2;%(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [>v.#:YM^  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: <-FAF:6$@@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r. :LZEr  
  +-*/&|^等 +%oXPG?  
2. 返回引用。 ]~GwZB'M  
  =,各种复合赋值等 )}tI8  
3. 返回固定类型。 yd'>Mw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5hg:@i',  
4. 原样返回。 '0lX;z1  
  operator, j0>Q:hn  
5. 返回解引用的类型。 r_F\]68  
  operator*(单目) %;~Vc{Xxt/  
6. 返回地址。 n~@;[=o?5  
  operator&(单目) P|l62!m<   
7. 下表访问返回类型。 I^emH+!MW  
  operator[] I& DEF*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "sdzm%  
  operator<<和operator>> !Qy%sY  
2h%/exeS;  
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。 1pg&?L.MA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: **N{XxdN  
krFuEaO  
template < typename Left > Se{}OG)  
struct value_return /0A9d-Qd<  
  { [RoOc)u  
template < typename T > VG_ PBG(  
  struct result_1 AAb3Jf`UW  
  { fp^{612O?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &gR)Y3  
} ; eVGO6 2|!  
B<%cqz@  
template < typename T1, typename T2 > 0Q`Dp;a5&  
  struct result_2 UP'~D]J  
  { V:s$V.{!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  ltK\ )L  
} ; db -h=L|  
} ; '1+s^Q'pc  
 d|;S4m`  
0%&ZR=y(G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait B]iPixA6  
piULIZ0  
下面我们来剥离functor中的operator() C9OEB6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <n? cRk'.  
'guXdX]Gu  
return l(t) op r(t) >xsbXQ>.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Vq-W|<7C=  
return op l(t) <hkSbJF  
return op l(t1, t2) ]ie38tX$  
return l(t) op F#-mseKhc  
return l(t1, t2) op ,Pi!%an w  
return l(t)[r(t)] M~+}ss  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] QP>tu1B|  
*hWpJEV  
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: \no6]xN;  
单目: return f(l(t), r(t)); 0gTv:1F /  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Rxb?SBa  
双目: return f(l(t)); 3u[m? Vw  
return f(l(t1, t2)); lDsT?yHS`Z  
下面就是f的实现,以operator/为例 nQ*9E|Vx  
X\4d|VJ?m  
struct meta_divide fJ<I|ZZ  
  { Q3"{v0  
template < typename T1, typename T2 > .bYZkO:oy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &X3G;x2;  
  { 2i0 .x  
  return t1 / t2; 3']a1\sy^  
} aW=c.Q.  
} ; @I"&k!e<2  
0{Uc/  
这个工作可以让宏来做: Eqizx~eqq  
 m#K)%0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }Wlm#t  
template < typename T1, typename T2 > \ L h@0|k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c~``)N  
以后可以直接用 )_C+\K*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'Dn\.x^]1  
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 [J!jp& o  
(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。。。) ~F"<Nq  
j)nL!":O  
6C'W  
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 U_Jchi,!  
Sy@)Q[A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Jn7T5$pJ  
class unary_op : public Rettype #B2a?   
  { TW?_fse*[  
    Left l; )d~{gPr.  
public : 8NnGN(a*D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S2i*Li  
q]scKWYI  
template < typename T > !\< [}2}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^/~ZP?%]  
      { r=Tz++!  
      return FuncType::execute(l(t)); #Mw 6>5}<  
    } 22OfbwCb  
q\pI&B  
    template < typename T1, typename T2 > ^%n]_[RUn4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vmzc0J+3p  
      { YjCHKI"e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q@Aw]Kh  
    } o;TS69|D  
} ; VQ"Z3L3-4  
8$F"!dc _  
x{O) n  
同样还可以申明一个binary_op ]4ib^R~Z  
Rtu"#XcBw+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n!-]f.=P  
class binary_op : public Rettype Q&#Arph0e  
  { dAWB.#  
    Left l; KS'n$  
Right r; ;FGS(.mjlC  
public : c>Tf@A og>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} de/oK c  
DaS~bweMw  
template < typename T > f\;w(_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z=9<esx  
      { v,'k 2H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^sKdN-{  
    } (_%l[:o6  
1Q_Q-Z  
    template < typename T1, typename T2 > KpBOmXE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5e3p9K`5  
      { gvFJ~lL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S{m:Iij[;  
    } =2t=Zyp0Y  
} ; wz..  
%4wEAi$I  
RNF%i~nhO  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 *sQ.y {  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 GrUpATIx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bf=!\L$  
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。 2 g\O/oz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *knN?`(x  
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。。。 CNe(]HIOH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8J#xB  
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) 0&u=(;Dr\  
下面是修改过的unary_op bY-koJo  
d"yJ0F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Yy~xNj5OS  
class unary_op ?W_8 X2(`  
  { R; w$_1  
Left l; ,.kmUd  
  QOX'ZAB`  
public : <5E)6c_W)  
Im?/#tX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k8\ KCKql  
3@nIoN'z  
template < typename T > Q<NQ9lX  
  struct result_1 (*M0'5  
  { cTW$;Fpc+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; e"UXG\8D  
} ; Vm?#~}T  
1`1jSx5}.  
template < typename T1, typename T2 > {Q>4zepN!  
  struct result_2 >k ==7#P  
  { cTz@ga;!mI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Zor!hc0<  
} ; =), O;M  
P*jiz@6  
template < typename T1, typename T2 > ,PoG=W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g&S> Wq%L  
  { LGw-cX #  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H<}|n1w<  
}  ?H!jKX  
Nd]RbX  
template < typename T > VDro(?p8Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y #C9@C  
  { H,W8JNPs  
  return OpClass::execute(lt(t)); zB`J+r;LU  
} ^rs{1S  
OLtXk  
} ; e_-7,5Co  
rizjH+  
MQDLC7Y.p5  
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 7O8 @T-f+2  
好啦,现在才真正完美了。 $}IG+ ,L  
现在在picker里面就可以这么添加了: $vK,Gugcx  
 _X  
template < typename Right > .Tm.M7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rg ; 4INs#  
  { P* i 'uN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MLlvsa0  
} V FM!K$_  
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。 |Eh2#K0x4G  
CzY18-L@EX  
!VaC=I^{  
}z#M!~  
Q>$lf.)  
十. bind 1ni72iz\  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 urE7ZKdI  
先来分析一下一段例子 n&o"RE 0~0  
t*; KxQ+'?  
am !ssF5s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :Tv>)N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 daP_Kz/2K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7x77s  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 P3YM4&6XA  
我们来写个简单的。 S>b 3_D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |QF_E4ISD  
对于函数对象类的版本: q"@ #FS  
}A]e C  
template < typename Func > R!%HQA1U  
struct functor_trait 6&5D4 V  
  { jz HWs  
typedef typename Func::result_type result_type; @U3z@v]s(h  
} ; Yyar{$he  
对于无参数函数的版本: ~(^pGL3<  
WUjRnzVM  
template < typename Ret > }Xk_ xQVt{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Sk"hqF.2  
  { ~QlF(@u e  
typedef Ret result_type; "g)bNgGV}  
} ; ',!jYh}Uxk  
对于单参数函数的版本: OiXO<1'$  
.gGO+8[N*  
template < typename Ret, typename V1 > 7QnWw0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mA$86 X_  
  { 1=5HQ~|[TO  
typedef Ret result_type; [mQ1r*[j  
} ; si)>:e  
对于双参数函数的版本: Nd"IW${Kg  
*!TQC6b$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @%*2\8}C!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !s^XWsb8  
  { 2LR y/ah  
typedef Ret result_type; fVgN8b|&'  
} ; fzw:[z:%  
等等。。。 X`EVjK  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7]{t^*  
nS h~ mP  
template < typename Func > J_7@d]0R  
struct func_return CshME\/  
  { 16]Ay&Kn!  
template < typename T > ra6\+M~}e  
  struct result_1 ~OsLbz:  
  { N$ #~&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PYWFz   
} ; 2HSFMgy  
Hc@_@G  
template < typename T1, typename T2 > - AgD  
  struct result_2 k!z<=WA  
  { ]Jm\k'u[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u=qaz7E  
} ; U?Dr0wD;[  
} ; J=78p#XUg  
)+'=Zvgej=  
[<{r~YFjWW  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rm ;U' &{  
1fsNQ!vQP  
template < typename Func, typename aPicker > =n ,1*  
class binder_1 !W8=\:D[  
  { szhSI  
Func fn; ||*F. p  
aPicker pk; 2L;=wP2?{  
public : E9>z.vV   
Lfcy#3!  
template < typename T > IDJ2epW*;  
  struct result_1 ^X+qut+~  
  { [e ztu9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *P9"1K +  
} ; ,wM}h  
|a"]@W$>  
template < typename T1, typename T2 > ?wlRHVZ  
  struct result_2 yQ[;.<%v  
  { 9XtO#!+48  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -`{W~yz  
} ; h!JyFc  
_EP]|DTfr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~Gmt,l! b  
82ixv<B  
template < typename T > 9 Xl#$d5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eGg6wd  
  { +D4m@O  
  return fn(pk(t)); CmbgEGIh[a  
} Xe_djy'8  
template < typename T1, typename T2 > QwpX3 k6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'h0>]A 2|X  
  { %{4 U\4d@'  
  return fn(pk(t1, t2)); :<B_V<  
} $z*"@  
} ; axt;}8  
]S]W|m7=.Z  
jUNt4  
一目了然不是么? ](Wa:U}Xs  
最后实现bind 2]9 2J  
Kw;gQk~R!  
"0Z /|&  
template < typename Func, typename aPicker > =y@0i l+V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $\vNST E  
  { x:~XZX\mwH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Rvu5#_P  
} %Rf9 KQ  
60{DR >S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $V`1<>4  
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。 csLbzDg  
1Dc6v57  
十一. phoenix ebJTrh<{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: l4+ `x[^  
;b=diZE  
for_each(v.begin(), v.end(), R= mT J'y  
( ^o _J0 ]m  
do_ $.$nv~f  
[ 5EVypw?]x  
  cout << _1 <<   " , " hZ>m:es  
] KWjhkRK4]  
.while_( -- _1), a}f /<-L  
cout << var( " \n " ) 7?uDh'utt  
) ]g;+7  
); b(R.&X  
XKZsX1=@R  
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: ,q#SAZ/N  
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 !',%kvJI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 b/m.VL  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _+aR| AEC  
'{.4~:  
@ewi96  
template < typename Cond, typename Actor > X)iI]   
class do_while #"!ga)a%L  
  { Q <D_QJ  
Cond cd; -hm/lxyU  
Actor act; y7!&  
public : +:ms`Sr>  
template < typename T > w.J$(o(/  
  struct result_1 L)\<7  
  { 'Z.C&6_  
  typedef int result_type; Zqe$S +u  
} ; f1'X<VA  
C@:X9NU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} F."ZCEb  
e4Qjx*[G  
template < typename T > PPySOkmS3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vdgK3I  
  { _6c/,a8;*J  
  do B@ufrQ#Y.  
    { z a_0-G%C2  
  act(t); b+ycEs=_  
  } L"dN $ A  
  while (cd(t)); j} /).O  
  return   0 ; CEw%_U@8  
} NrXIaN  
} ; j5:4/vD  
~F,Y BX  
D]"W|.6@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Da8gOZ  
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。 Xp06sl7 M  
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。 ic!% }S?  
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。 d oEuKT  
下面就是产生这个functor的类: yFmy  
o^(I+<el  
uK(]@H7~!c  
template < typename Actor > `^^t#sT   
class do_while_actor >jmHe^rH  
  { J%r:"Jm[y1  
Actor act; (2Lmu[  
public : 3o>JJJ=]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^W@8KB  
;P juO  
template < typename Cond > -eh .Tk  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; WFk%nO/  
} ; 2!W[ff@~7  
d(V4;8a0  
Bnk<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。 <Rn-B).3bs  
最后,是那个do_ V0 Z8VqV  
(j@c946z""  
Z+6WG  
class do_while_invoker O9?.J,,mVh  
  { )hQ]>o@i{  
public : #*y.C[^5{  
template < typename Actor > 7 qn=W  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z]DZ:dF  
  { vuY X0&  
  return do_while_actor < Actor > (act); }{@y]DcdM4  
} ?<N} Xh  
} do_; I2RXw  
l8+)Xk>   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^`SEmYb;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }s'=w]m  
最后来说说怎么处理break和continue jz=V*p}6  
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。 y*sVimx  
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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