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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^(kmFUV,Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &|-jU+r}B  
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, C'~E q3  
lVv'_9yg  
d\ I6Wn  
|.*nq  
  class filler oRo[WQla  
  { ~4+ICCbH  
public : ]z O6ESH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 63E)RR_Lh  
} ; #V{!|Y'  
M!YGv   
B?%e-xV-  
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: 15z(hzU?#  
buldA5*!o  
R]&lVXyH  
S5BS![-QK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6t\0Ui  
G %A!yV  
enGZb&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~9y/MR  
9!_JV;2  
|(<A)C  
vA"LV+@  
二. 战前分析 ."Kp6s`k  
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。 gy1R.SN  
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 ?o1QjDG  
b_&:tE--]  
:}U jX|D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k QF3DR$,B  
  /* --------------------------------------------- */ e'yw8U5E/  
vector < int *> vp( 10 ); g@'2 :'\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DH7]TRCMZ)  
/* --------------------------------------------- */ }Ug$d>\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +~>cAWZq_  
/* --------------------------------------------- */ G#Kw6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j.!5&^;u4  
  /* --------------------------------------------- */ SoWMP2/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n-9a 0_{k  
/* --------------------------------------------- */ qZdA%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); IyEfisOK?  
: HM~!7e  
.6!cHL3ln  
bt*  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2]y Hxo/6  
1._1, _2是什么? \[G"/]J  
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。 ]z!Df\I  
2._1 = 1是在做什么? Kv)Kn8df  
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。 f?r{Q  
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。 AJ>$`=  
'rNLh3  
Wf3{z D~  
三. 动工 cA+T-A]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ef7BG(  
wV\7  
Fh/psd  
Q\W)}  
template < typename T > 27i-B\r  
class assignment l_s#7.9$  
  { x~i\*Ox^  
T value; P2&0bNY  
public : HVdB*QEH  
assignment( const T & v) : value(v) {} xS(VgP&YGO  
template < typename T2 > Uw]o9 e0S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }vU^g PH  
} ; 7~r_nP_  
K8/jfm  
E9b>wP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1+"d-`'Z2O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qpQiMiB#g'  
9K;g\? 3  
F~0iJnF  
SQ*%d.1  
  class holder m70AWG  
  { Aj]/A  
public : Lf:#koaC  
template < typename T > guVuO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,k1ns?i9KH  
  { p-m\0tQ  
  return assignment < T > (t); iMv):1p>8  
} <00nu'Ex1v  
} ; \x<,Ma=D  
QL @SE@"  
&lID6{79Z  
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: Em4'b1mDX%  
H ?eG5  
  static holder _1; 2c51kG77E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q8A+\LR~)  
# F6<N]i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :L6%57  
而不用手动写一个函数对象。 (0l>P]"n   
@#*{* S8  
?^J%S,  
{H>Tv,v|  
四. 问题分析 D-D8La?0p  
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。 ]yQqx*  
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。 tSY4'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ve qB/Q X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 P^ht$)Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I]HLWF  
7Le- f  
五. 问题1:一致性 U\W$^r,  
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?| 1cx%+-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XZQ-Ig18  
m^zD']  
struct holder ;pS+S0U   
  { f'MRC \  
  // qJJ 5o?'  
  template < typename T > A k~|r#@  
T &   operator ()( const T & r) const  )y6  
  { }O+S}Hbwy  
  return (T & )r; :#\jx  
} <pXOE- G5  
} ; 1;+77<  
tKeozV[V  
这样的话assignment也必须相应改动: 4=%,0.yt  
m<LzgX  
template < typename Left, typename Right > `gF ]  
class assignment xXnSo0`L F  
  { (#x&Y#5  
Left l; Pqj\vdzx  
Right r; nET<u;  
public : Bio QV47B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _v 8u%  
template < typename T2 > ]k BC,m(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t0Lt+E|J  
} ; J7`;l6+Gb  
4uh~@Lv  
同时,holder的operator=也需要改动: ks69Z|D  
1d842pt  
template < typename T > <;@E .I\N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [h_d1\ Cr  
  { \rT>&o .i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -;;m/QM  
} s0CDp"uJY  
Z%b1B<u$  
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。 ONZ(0H{ 1$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~]Av$S  
Bs|#7mA[  
return l(rhs) = r; &_s^C?x  
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。 6(7dr?^eGT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;mr*$Iu7|  
IGo5b-ds  
template < typename Tp > bSQj=|h1  
class constant_t /1m+iM^V  
  { il"pKQF  
  const Tp t;  R7;X  
public : t?b@l<, s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <[T{q |*  
template < typename T > $VP\Ac,!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I)9 ,  
  { VV#'d  
  return t; #)i+'L8  
} 6OJhF7\0&  
} ; XWX]/j2jA  
DwK$c^2q{.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B/mfm 7  
下面就可以修改holder的operator=了 D(Q]ddUi'  
b7">IzAe  
template < typename T > UZ6y3%G3^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (]VY==t~  
  { \4 +HNy3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `,Y3(=3Xe?  
} Z N&9qw*  
A;6ew4  
同时也要修改assignment的operator() |oePB<N  
\@T;/Pj{[  
template < typename T2 > sPl3JP&s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )cL`$h4DD  
现在代码看起来就很一致了。 8A/rkoht*  
^ 4p$@5zH  
六. 问题2:链式操作 " YOl6n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H(O|y2   
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。 -i_XP]b&  
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。 jLY$P<u?%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。 6\v4#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rJB/)4 mE  
2z AxGX  
template < typename T > ;!7M<T$&  
struct result_1 b2j ~"9  
  { (^_I Ny*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [r9HYju =  
} ; : w>R|]  
X`-o0HG  
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: L)S V?FBx  
-6X+:r`>u  
template < typename T > zz<o4b R  
struct   ref et(AO)uv6  
  { "ub0}p4V  
typedef T & reference; MUCes3YJH  
} ; (\wV)c9  
template < typename T > e? |4O< @  
struct   ref < T &> W'Y(@  
  { ~zvZK]JoX  
typedef T & reference; YUyYVi7clq  
} ; A6E~GJa  
-D1 A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: JL<<EPC  
F7]8*[u  
template < typename T > Cy)QS{YX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wSdiF-ue  
  { O*n@!ye  
  return l(t) = r(t); l%?()]y  
} 92N`Q}  
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。 \J;]g\&I"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 & IsPqO  
~jz51[{v  
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 ~EvGNnTL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9Sa6v?sRor  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xK5~9StP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7xO~v23oe  
最后的布局是: )YZx]6\l)  
                Add ^ ]+vtk  
              /   \ wS >S\,LV  
            Divide   5 [L ' >  
            /   \ g&8-X?^Q  
          _1     3 WY5HmNX3E  
似乎一切都解决了?不。 i'1 MZ%.  
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。 I= cayR  
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。 PIoBKCJ  
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: 23a:q{R  
|1e//*  
template < typename Right > }KNBqPo4B  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e)87 & 7  
Right & rt) const : &~LPmJ  
  { $U)nrn i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Pmd5P:n*,  
} M7-2;MZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _kBx2>qQ  
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。 Jc`tOp5  
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。 x0%@u^BF  
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。 xX Dj4j,  
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。 [81q 0@  
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? [F{P0({%?  
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: e nw*[D !  
g+(Y)9h&  
template < class Action > &^Gp  
class picker : public Action N&|,!Cu  
  { gr# |ZK.`  
public : s3K!~v\L]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'tjqfR  
  // all the operator overloaded k/BlkjlNE  
} ; lvLz){  
p9S>H  
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。 [| N73m,&  
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: !\^W*nQ>l  
dx$+,R~y  
template < typename Right > 0JqvV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,"YTG*ky  
  { JBLh4c3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }'n]C|gZ  
} 2R;#XmKS  
x,fL656t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > F6>oGmLy  
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。 0Fsa&<{6?  
.S4%Q9l  
template < typename T >   struct picker_maker k-)Ls~#+  
  { 2h)Qz+|7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }KEr@h,N  
} ; *u< ZQq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )#`&[9d-  
  { bU/YU0ZIT  
typedef picker < T > result; 'T;;-M3*  
} ; Yvu?M8aK!  
,/!^ZS*  
下面总的结构就有了: #u +~ ^M  
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。 HuQdQ*Q  
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。 ?0qP6'nWx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \m:('^\6o  
至此链式操作完美实现。 . lNf.x#u  
WF2t{<]^e  
Dt iM}=:  
七. 问题3 0]^gT'  
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。 Wr'1Y7z  
tZu1jBO_Q4  
template < typename T1, typename T2 > ?},RN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $ ?|;w,%I  
  { =hY/Yr%P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U"~W3vwJ  
} KleiX7  
imKMPO=  
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: !fjB oK+  
.1_kRy2*.  
template < typename T1, typename T2 > \^jRMIM==  
struct result_2 wyXQP+9G  
  { jdx T662q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~=|QPO(d  
} ; J93xxj  
O=^/58(m  
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? Jb-.x_Bf  
这个差事就留给了holder自己。 q1m{G1W n  
    ^`Hb7A(  
kv;P2:"|  
template < int Order > 77ztDQDtM  
class holder; Ds#BfP7a  
template <> |IS$Om  
class holder < 1 > F07X9s44E  
  { p./0N.  
public : c@J@*.q]   
template < typename T > ~@#a*="  
  struct result_1 ~R50-O  
  { z\woTL6D]  
  typedef T & result; {Byh:-e<  
} ; 6RDy2JAOP  
template < typename T1, typename T2 >  'S:$4j  
  struct result_2 v *`M3jb  
  { yqB!0) <  
  typedef T1 & result; H8 xhE~'t  
} ; 0sTR`Xk  
template < typename T > qdxaP% p2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J;4aghzY  
  { jx2{kK  
  return (T & )r; cv7:5P  
} fPPmUM^C9  
template < typename T1, typename T2 > qB&Je$_uh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dP`B9>r  
  { sRqecG(n  
  return (T1 & )r1; uL^`uI#I  
} 7!\zo mx  
} ; NCl@C$W9q  
d`~~Ww1  
template <> 5}c8v2R:B  
class holder < 2 > bvZ:5M  
  {  G8!|Lo  
public : E%W w)P  
template < typename T > &~2I Fp  
  struct result_1 =G" ney2  
  { K9y~ e  
  typedef T & result; TPak,h(1  
} ; ww #kc!'  
template < typename T1, typename T2 > 6CSoQ|c{  
  struct result_2 0%4OmLBT  
  { OmS8cSYGc  
  typedef T2 & result; +T8MQ[(4  
} ; 8@RtL,[d  
template < typename T > (.VS&Kv#U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ou- uZ"$,c  
  { }}D32T VN  
  return (T & )r; wm_rU]  
} [m%]C  
template < typename T1, typename T2 > 5$+ssR_?k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iRbe$v&N  
  { *>1^q9M  
  return (T2 & )r2; 0/9]T Ic  
} ivyaGAF}+o  
} ; _x|.\j  
YPf?  
8/&4l,M5  
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> >。 51y#A Q@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h72CGA|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H Ix%c5^  
UGj |)/  
return l(i, j) = r(i, j); fc9@l a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]5Dh<QY&.  
-V;BkE76  
  return ( int & )i; Hmt2~>FI[  
  return ( int & )j; MU(I#Prpe  
最后执行i = j; -;J6S  
可见,参数被正确的选择了。 #sDb611}#  
qmt9J?$k  
X6 N&:<  
7 nFOV Z  
/ *PHX@  
八. 中期总结  bLAHVi<.  
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: 2#r4dr0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :tI F*pC  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R&a$w8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4^M"V5tDx  
:O$bsw:3w<  
OZnKJ<  
W5=)B`v  
 o?m/  
h /^bRs`;  
九. 简化 f-71`Pyb  
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。 TEMxjowr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I.GoY[u_%  
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: x5mg<y2`Ng  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 nw0#gDI|  
  +-*/&|^等 /of K7/  
2. 返回引用。 2J8:_Ql3I  
  =,各种复合赋值等 (QJe-)0_y  
3. 返回固定类型。 ~x#TfeU]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "=T &SY  
4. 原样返回。 d Rnf  
  operator, XWyP'\  
5. 返回解引用的类型。 \Z&Nd;o   
  operator*(单目) 4=MjyH|[Jx  
6. 返回地址。 CgrQ" N5  
  operator&(单目)  J}:.I>  
7. 下表访问返回类型。 lM{ fld  
  operator[] xZlCFu   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +38R#2JV  
  operator<<和operator>> UL{J%Ze=~  
Xq&BL,lS  
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。 46Sz#^y P  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {G VA4=UAE  
s&(;  
template < typename Left > 1{ %y(?`  
struct value_return qS FtQ4  
  { jWv'`c  
template < typename T > Np/\ }J&IF  
  struct result_1 Zo yO[#  
  { V L$ T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $ VP1(C  
} ; fzQR0  
@q q"X'3t  
template < typename T1, typename T2 > Wi'}d6c  
  struct result_2 ]MosiMJF  
  { h0@a"DqK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f$ xp74hw3  
} ; d6YXITL)\>  
} ; 2_+>a"8Y  
6 AGZ)gX  
hN &?x5aC>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Bhd)# P  
.'gm2  
下面我们来剥离functor中的operator() x9 %=d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: '2H?c<Y3  
\`2'W1O  
return l(t) op r(t) t'l4$}(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _wS=*-fT  
return op l(t) bIAE?D  
return op l(t1, t2) P<<+;']  
return l(t) op 0)332}Oh  
return l(t1, t2) op czuIs|_K*  
return l(t)[r(t)] [eDrjf3m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] MMs~f*  
.4)oZ  
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: !S#3mT-  
单目: return f(l(t), r(t)); 7|DG1p9C  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v{VF>qE P  
双目: return f(l(t)); og5VB  
return f(l(t1, t2)); )hXTgUZa  
下面就是f的实现,以operator/为例 Gl1XRNy C  
*;Mi/^pzK  
struct meta_divide |'nQvn:{  
  { VAz4@r7hkq  
template < typename T1, typename T2 > A51 a/p#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zVq!M-e  
  { f\]?,  
  return t1 / t2; <gkE,e9  
} alaL/p{O  
} ; Yi*F;V   
&>,;ye>A  
这个工作可以让宏来做: K8;SE !  
Z~~6y6p  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3R+% C*7  
template < typename T1, typename T2 > \ b0{i +R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %o0b~R  
以后可以直接用 P0,]`w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IR6W'vA  
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 @MES.g  
(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。。。) / \w4k  
f^ui Zb  
4]h/t&ppq  
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 WiS3W;  
mH&7{2r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r ;RYGLx  
class unary_op : public Rettype 4,I,f>V  
  { H9/!oI1P?  
    Left l; ^ ` y7JXI:  
public : CUu Owx6%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4 XjwU`  
a)QT#.  
template < typename T > 1;ttwF>G7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9|1msg4  
      { $r/$aq=K  
      return FuncType::execute(l(t)); }qn>#ETi  
    } Lq2Q:w'  
e= IdqkJ%  
    template < typename T1, typename T2 > ]F4QZV( M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,|:.0g[n  
      { qzUiBwUi@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y2jv84 M  
    } _O`p(6  
} ; mWT+15\5r(  
o5o myMN  
P%aqY~yF3  
同样还可以申明一个binary_op xsZG(Tz  
x77L"5g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2/&=:,"t,B  
class binary_op : public Rettype pl`4&y%Me  
  { &n6{wtBP  
    Left l; Z<nNk.G  
Right r; lYG`)#T  
public : NN*L3yx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ; llPM`)  
J3eud}w  
template < typename T > 8;@y\0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >n"0>[:4  
      { Nn LK!Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ys9:";X;}  
    } IVNH.g'  
r%U6,7d=)  
    template < typename T1, typename T2 > |OH*c3~r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r mX*s} B  
      { Hd~g\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /mkT7,]  
    } a{kJ`fK   
} ; wpK1nA+7N  
,1sbY!&ekL  
yYP_TuNa  
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 D S U`(`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qLEYBv-3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t1w5U+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。 zZCl]cql  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >+M[!;m}  
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。。。 8^UF0>`'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jY=y<R_oK  
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) YSP\+ZZ  
下面是修改过的unary_op ]Dq6XR  
!85bpQ.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b Hr^_ogN  
class unary_op IuXgxR%  
  { c]4X`3]  
Left l; QX=TuyO  
  JwSF}kNs}  
public : hxoajexU  
pP| @Z{7d`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _E C7r>V&  
N~!, S;w  
template < typename T > t "VT['8  
  struct result_1 hEZvi   
  { *K/K97  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5iA>Z!sP[  
} ; 50_[hC&C)  
[G}dPXD  
template < typename T1, typename T2 > wn[)/*(,$(  
  struct result_2 L$PbC!1  
  { `+,?%W)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L`nW&; w'  
} ; 5 A0]+)5E8  
j\ y!  
template < typename T1, typename T2 > t% qep|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /8l-@P. o  
  { +=($mcw#[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dmF=8nff  
} :s *  
|5~Oh`w  
template < typename T > rI$NNk'A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >?^oxB"<Gc  
  { 5M5Bm[X  
  return OpClass::execute(lt(t)); |S8$NI2  
} :!aLa}`@  
;%n'k  
} ; ~@'wqGTp  
+xYu@r%R  
YS|Dw'%g /  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Ch"wp/[  
好啦,现在才真正完美了。 x#0?$}f<  
现在在picker里面就可以这么添加了: '4'Z  
0|AgmW_7 .  
template < typename Right > yJ?=##  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const PysDDU}v  
  { yQhO-jT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w9|x{B  
} c+FTt(\8.  
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。 .n7@$kq  
s{^B98d+W  
tD.#*.7  
QM(xMq  
38w^=" -T  
十. bind lj<Sa  
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。 p-s\D_  
先来分析一下一段例子 xa)p ,  
=;Q/bD->  
$z$^ yjL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} A+l(ew5Lw$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T,!EL +o4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %"{P?V<-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。 mqZK1<r  
我们来写个简单的。 hV@ N -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: ZUI6VM  
对于函数对象类的版本: Htgo=7!?\3  
B{/og*xd*1  
template < typename Func > a"@f< wU~  
struct functor_trait 0Md>-H;ZY  
  { _$UJ'W})/  
typedef typename Func::result_type result_type; *}]#E$  
} ; ]gBnzh.  
对于无参数函数的版本: iy~h|YK;  
'w ,gYW  
template < typename Ret > KS*,'hvY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5t%8y!s  
  { Fip 5vrD  
typedef Ret result_type; ^SpQtW118  
} ; 1]/;qNEv  
对于单参数函数的版本: {~9zuNi  
$NR[U+  
template < typename Ret, typename V1 > xb\EJ1M>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3wfcGQn|sD  
  { 6xDk3   
typedef Ret result_type; icb)JZ1K  
} ; +2iD9X{$MX  
对于双参数函数的版本: 1{N+B#*<[X  
.2%t3ul[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =AO (  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IR${a)  
  { (xo`*Q,+  
typedef Ret result_type; 3(oMASf  
} ; ;O7"!\  
等等。。。 v*V( hMy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xn`)I>v  
P^OmJ;""D  
template < typename Func > }-fHS;/  
struct func_return BWxfY^,'&6  
  { O7 ;=g!j  
template < typename T > +6uf6&.@~  
  struct result_1 )h@PRDI_  
  { o9}\vN0F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {}s/p9F4  
} ; A l?%[-u  
%?[gBf[y  
template < typename T1, typename T2 > c!E{fSP  
  struct result_2 *+rfRH]a  
  { AO5&Y.A#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |tAkv  
} ; )p>Cf_[.  
} ; v]M:HzP  
;U3:1hn  
yP7b))AW9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xT 06*wQ  
%%K3J<5  
template < typename Func, typename aPicker > }Nr6oUn  
class binder_1 XncX2E4E  
  {  Z}t;:yhR  
Func fn; MiZ<v/L2  
aPicker pk; ow'G&<0b  
public : #HV5M1mb  
H5 z1_O_+  
template < typename T > r[(;J0=  
  struct result_1 6?u`u t  
  {  +rv##Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }<~(9_+  
} ; <%YW/k"o  
HN7tIz@Frc  
template < typename T1, typename T2 > /k/X[/WO  
  struct result_2 m}z6Bbis0  
  { -F?97&G$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q;[HUyY,  
} ; $9?:P}$v  
CF>&mXg\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} * sldv  
,Vq$>T@z  
template < typename T > ho$}#o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #M~yt`R~  
  { +\ftSm>  
  return fn(pk(t)); s=:)!M.i  
} 6hj[/O)E  
template < typename T1, typename T2 > Y-bTKSn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w<H2#d>5!@  
  { w=]A;GgA  
  return fn(pk(t1, t2)); [z"E"_r~%Y  
} ?;o0~][!  
} ; 4L,wBce;,t  
- BWf.  
)Wle CS_  
一目了然不是么? R]yce2w"z  
最后实现bind R ?s;L r  
eGT&&Y  
kBqgz| jE%  
template < typename Func, typename aPicker > Ye]K 74M.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) lD0a<L 3  
  { !D F~]&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6fw7\u  
} 7>z {2D  
J;~YD$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Aa_@&e  
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。 [;Ih I  
T;3qE1c  
十一. phoenix FS 5iUH+5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E{[Y8U1n  
&Z>??|f  
for_each(v.begin(), v.end(), \)5mO 8w  
( <pV8 +V)  
do_ zgz!"knVx  
[ j_d}?jh  
  cout << _1 <<   " , " p>eYi \'  
] R`]@.i4tt  
.while_( -- _1), [_jw8`  
cout << var( " \n " ) /RJ]MQ\*O  
) EC5 = 2w<  
); 2H w7V3q  
A{4,ih"5  
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: }j2;B 8j  
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 >d`GNE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $}vzBuWHwN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: j^#p#`m  
Y!45Kio  
Z$INmo6  
template < typename Cond, typename Actor > JmDxsb^  
class do_while V|@bITJ?7  
  { x-c5iahp'  
Cond cd; L4B/ g)K  
Actor act; E`.hM}h  
public : bvJ@H Z$  
template < typename T > XYR q"{Id  
  struct result_1 zWU]4;,"  
  { Uhr2"Nuuy  
  typedef int result_type; eI"pRH*f  
} ; %\-E R !b  
;o'r@4^&$R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N$Ad9W?T  
5.ab/uk;M  
template < typename T > QY4;qA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h2x9LPLBxT  
  { baD063P;  
  do bK!h{Rr  
    { C_>XtcU  
  act(t); oh:9v+  
  } %\,9S`0  
  while (cd(t)); c_ncx|dUs  
  return   0 ; xDU \mfeGj  
} ?7V~>i8[  
} ; 9#7W+9  
yYGs] +  
$ c-O+~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #<==7X#  
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。 \,Ws=9f  
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。 O$r/ {{I.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 n= 4  
下面就是产生这个functor的类: FS=yc.Q_  
o}G`t Bz  
niCK(&z  
template < typename Actor > 2DPv7\fW  
class do_while_actor RHBQgD$  
  { &-qQF`7  
Actor act; $%cHplQz5  
public : i,^3aZwJ'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6\I^]\YO  
$adZ|Q\  
template < typename Cond > B(1-u!pz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O6/ vFEB  
} ; q\?p' i  
`XH0S`B  
Z" ;q w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G3:!]}  
最后,是那个do_ OFtf)cGE  
 '4{=x]K  
U!-Nx9  
class do_while_invoker E\DA3lq  
  { .Ja].hP  
public : 3s?u05_  
template < typename Actor > NW5OLa")J<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q;VuoHj!  
  { o/7u7BQl2  
  return do_while_actor < Actor > (act); +'c+X^_  
} 2Q%7J3I  
} do_; 1D#-,#?  
FfM^2`xP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9h6Oq(0b8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .,z6a  
最后来说说怎么处理break和continue Wgh@XB  
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。 WtZI1`\qe  
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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