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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C{Npipd}v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 = <33(   
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, pK$^@~DE  
teM&[U  
0BVMLRB  
5IMh$!/uc  
  class filler YHeB <v  
  { Jnv91*>h8  
public : S!g&&RDx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <y`yKXzBUV  
} ; T8qG9)~3  
Q7#Q6-Q  
Vr5a:u'  
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: Lw!@[;2  
1>|p1YZ"  
8vaqj/  
MK=:L   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); v3@)q0@  
>#>YoA@S  
wmT3 >  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BJlF@F#  
?f&*mp  
KE(kR>OB]  
7dU X(D,?  
二. 战前分析 B`KpaE]  
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。 8qBw;A)  
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 _;0:wXib =  
AY *  
Z/ThY bk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !)&-\!M>  
  /* --------------------------------------------- */ 6NZ f!7,B  
vector < int *> vp( 10 ); &G'R{s&"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =@ON>SmPs  
/* --------------------------------------------- */ *4.f*3*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); eH1Y!&`  
/* --------------------------------------------- */ 2gFQHV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); J/ rQ42d  
  /* --------------------------------------------- */ uHwuw_eK`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); My5X%)T>P  
/* --------------------------------------------- */ LFh(. }  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g\6(ezUF*  
*!nS4 [d  
dn`#N^Od  
Q>z0?%B  
看了之后,我们可以思考一些问题: B"{CWH O  
1._1, _2是什么? %`g qV9a  
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。 6o6m"6  
2._1 = 1是在做什么? Ob(j_{m  
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。 -8TJ~t%w4  
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。  T>LtN  
Q0M8 }  
-|ee=BV  
三. 动工 1zl@$ Nt  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Wc+ e>*  
 r5F#q  
y6G[-?"/Q  
R4qS,2E  
template < typename T > * 9*I:Uh57  
class assignment B|!YGf L  
  { 47t^{WrT  
T value; 9N-mIGJ  
public : LWIU7dw  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]aaHb  
template < typename T2 > 5@Rf]'1B0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0ED(e1K#B  
} ; vO"AJ`_  
]bX.w/=  
b},OCVT?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &uk?1Z#j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i@d!g"tot  
zJ@f {RWZa  
)b5MP1H  
a0.)zgWr  
  class holder BeplS  
  { `cVG_= 2  
public : |@Z QoH  
template < typename T > H,zRmK6A%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Bv/v4(G5g  
  { znu?x|mV  
  return assignment < T > (t); mEE/Olh W  
} y+X%qTB  
} ; AMtFOXx%I  
33 N5>}  
TNiF l hq  
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: HW{+THNj  
 BeP0lZ  
  static holder _1; !f"@pR6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o<%Sr*  
R#Ss_y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F5E KWP  
而不用手动写一个函数对象。 b/2t@VlL  
_D z4 }:9  
~Uga=&  
v bh\uv&  
四. 问题分析 /A{znE  
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。 !o> /gI`  
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。 o'Po<I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4UG7{[!+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 o3%+FWrVTS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Fet>KacTht  
~EdmVEu  
五. 问题1:一致性 g3"`b)M  
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?| |-Y,:sY:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9g " ?`_  
a}%>i~v<  
struct holder x/5%a{~j2  
  { j63w(Jv/  
  // D(L%fK`+  
  template < typename T > C+2*m=r  
T &   operator ()( const T & r) const 6kYn5:BhIi  
  { Vx?a&{3]-  
  return (T & )r; .!=2#<  
} wVw3YIN#  
} ; _`ot||J  
?l bK;Kv  
这样的话assignment也必须相应改动: r=s2wjk  
&e2") 4oh  
template < typename Left, typename Right > 1oodw!hW  
class assignment Qv[@ioc  
  { s{hJ"lv:  
Left l; Z wIsEJz  
Right r; 'rU 5VrK  
public : h.G/HHz  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DTgF,c  
template < typename T2 > +=;F vb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >_tn7Z0 L  
} ; B ljZ&wZW  
r@k&1*&  
同时,holder的operator=也需要改动: hb[K.`g  
%0=|WnF-  
template < typename T > }0c'hWMZ}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const keCM}V`?"  
  { J`V7FlM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \$GlB+ iCx  
} N(&,+KJ)  
}!5"EL(L80  
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。 o'r?^ *W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -*+7-9A I  
mWCY%o@  
return l(rhs) = r; c00a;=ji  
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。 w_4`Wsn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?v `0KF  
[ 98)7  
template < typename Tp > zJXU>'obe  
class constant_t Tig`4d-%  
  { e3\*Np!rTQ  
  const Tp t; g$ 9Yfu  
public : </Q<*@p?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,in`JM<o  
template < typename T > l}K {=%U>7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'tp+g3V  
  { s#-`,jqD  
  return t; ~ b\bpu  
} 29 ')Y|$,  
} ; .kGg }  
<.+hV4,3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lc#su$xR>  
下面就可以修改holder的operator=了 pz#oRuujY  
CGny#Vh  
template < typename T > 'I\bz;VT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '+5*ajP<  
  { d5UdRX]*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9xN4\y6F  
} 1Ep!U#Del  
U''/y\Z  
同时也要修改assignment的operator() mGwB bY+5n  
7WKb| /#;  
template < typename T2 > _}{C?611c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .$L'Jt2X  
现在代码看起来就很一致了。 p.gi8%f`  
i|y8n7c  
六. 问题2:链式操作  b-yfBO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wHAoO#`wn5  
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。 .G4(Ryh  
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。 WEOW6UV(  
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。 0,E*9y}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct LoqS45-)  
xW!2[.O5H  
template < typename T > ,*wa#[  
struct result_1 3g^_Fq'  
  { mfg{% .1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o.* 8$$  
} ; '%l<33*  
i4JqU\((]  
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: <TC\Nb$~  
I Bo)fE\O  
template < typename T > ~\6Kq`Y  
struct   ref x?y)a9&Hm  
  { 6"/cz~h  
typedef T & reference; hL+)XJu^J  
} ; )Gh"(]-<  
template < typename T > v&(PM{3o  
struct   ref < T &> 71Q-_Hi  
  { DUFfk6#X}  
typedef T & reference; {OXKXRCa  
} ; =hjff/ X  
)C|[j@MD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3#!}W#xv  
Akb#1Ww4  
template < typename T > #kR8v[Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8rx?mX,}  
  { ,-rOfk\u  
  return l(t) = r(t); Oc}4`?oy<O  
} h2QoBGL5  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 j;WZ[g#t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /2Y t\=S=  
dmgoVF_qR  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 G\@ uj>Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  <]2X~+v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 96fbMP+7R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6F(;=iY8  
最后的布局是: 7y""#-}V[r  
                Add N\1 EWi  
              /   \ ( d#E16y  
            Divide   5 >TK:&V  
            /   \ \Z{6j&;  
          _1     3 \7 n ;c   
似乎一切都解决了?不。 3WHj|ENW  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 x\z* iv  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 )*}2L_5]  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 7_xQa$U[  
:D|"hJ  
template < typename Right > AqM}@2#%%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }1kT0*'L  
Right & rt) const VEj-%"\   
  { h mC. 5mY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C2OBgM+  
} %{?EfULg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 X0wvOs:  
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。 "#Qqwsw7  
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。 Ro\ U T64  
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。 Lq : !?)I  
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。 O10,h(O  
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? >r J9^rS  
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: l6] :Zcd0  
!6{; z/Hy  
template < class Action > Gi]R8?M  
class picker : public Action %#kml{I   
  { *DfwTbg|  
public : (1Q G]1q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =BW;n]ls  
  // all the operator overloaded YflM*F`  
} ; 6b`3AAGU"  
eb&#sZ  
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。 | >X5@  
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: A/:^l%y,GZ  
*i3\`;^=  
template < typename Right > xvn@zi  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j]Y`L?!Q  
  { 82d~>i%T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WD.td  
} hilgl<UF  
+||y/}1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > jRdmQ mTJ  
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。 h]W PWa)M  
`#J0@ -  
template < typename T >   struct picker_maker Y=0D[o8  
  { #2 Gy=GvV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; TC[(mf:8  
} ; "Bn8WT2?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > CNU,\>J@$  
  { nbd-f6F6  
typedef picker < T > result; UaA1HZ1  
} ; K X0{dizZ  
X$mCn#8m  
下面总的结构就有了: QAN :  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 `_"F7Czn  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 .l1uqCuB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 re}_+sv U  
至此链式操作完美实现。 AIN Fv;  
\; #T.@c5  
f0!i<9<  
七. 问题3 b&]_5 GGc  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 r2!\Ts5v  
)c432).Z  
template < typename T1, typename T2 > 9W5~I9%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5=cS5q@  
  { L F<{/c9,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X"hdCY%  
} pb8sx1.j;  
9feVy\u  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: q)N]*~  
~| CWy  
template < typename T1, typename T2 > KAkD" (!  
struct result_2 =Pj+^+UM  
  { nLvF^%P8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; I!-"SuBy4J  
} ; ut/3?E1 Z  
EjY8g@M;t  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ECW=865jL  
这个差事就留给了holder自己。 ' v)@K0P  
    D_s0)|j$cy  
>G#SfE$0  
template < int Order > WlJ=X$  
class holder; X>-|px$vy  
template <> k4i*80  
class holder < 1 > o*5iHa(Qm  
  { xOY %14%Y  
public : d1]1bN4`"0  
template < typename T > mc FSWmq  
  struct result_1 p<[gzmU9\b  
  { E^K<b7  
  typedef T & result; PPpq"c  
} ; B r`a;y T  
template < typename T1, typename T2 > !{S& "  
  struct result_2 h&|PHI  
  { Mn> /\e  
  typedef T1 & result; UA0j#  
} ; .Tm m  
template < typename T > b@s6jNhVO^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $:l>g)c  
  { Acix`-<  
  return (T & )r; 84U?\f@u  
} a*kvU"]  
template < typename T1, typename T2 > -|.Izgc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n5qg6(Tl]  
  { D,hZVKa  
  return (T1 & )r1; NB^+Hcb$  
} _-+xzdGvX  
} ; j:>_1P/  
3u,CI!  
template <> _Jt  
class holder < 2 > ?zP/i(1y  
  { xCTPsw]s  
public : :MPfCiAv  
template < typename T > -Z(='A  
  struct result_1 z?3t^UPW  
  {  Q4R*yRk  
  typedef T & result; ye^*Z>|  
} ; *"qS  
template < typename T1, typename T2 > iZ( U]  
  struct result_2 E3vYVuw  
  { {9 .sW/  
  typedef T2 & result; 3xX ^pjk  
} ; Vu= e|A#  
template < typename T > `m")v0n3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /$=<"Y7&g  
  { Tb!Fv W  
  return (T & )r; T1*%]6&V|  
} oE.59dx  
template < typename T1, typename T2 > a #`Y(R'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G2y`yg  
  { ? h |&kRq  
  return (T2 & )r2; Kj{(jT  
} o)2KQ$b>Q  
} ; 1=@csO_yn  
$*')Sma  
I6e[K(7NY  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 zB68%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )q|a Sd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VFI\2n`  
^:cc3wt'3[  
return l(i, j) = r(i, j); I<+i87=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) EA``G8Vn>  
+bDBc?HZ{$  
  return ( int & )i; ;@<Rh^g]  
  return ( int & )j; rNN ,!  
最后执行i = j; 3YO %$  
可见,参数被正确的选择了。 J\l'nqS"  
[k<.BCE  
e2_p7   
DD fw& y  
;.U<Lr^9#  
八. 中期总结 {A`J0ol<B9  
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: E (.~[-K4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "$k rK7Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )&{<gyS1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,_M  
r oM!%hb  
93VbB[w~7F  
(Go1@;5I  
3j7Na#<tL3  
'ju'O#A9  
九. 简化 }bZb8hiG  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;k:17&:8ue  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 xOt {Vsv  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: %'w?fqk  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @L,4JPk  
  +-*/&|^等 Ud& '*,  
2. 返回引用。 *!r"+?0gN  
  =,各种复合赋值等 KXf (v4  
3. 返回固定类型。 N8KH.P+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ib(G!oO:E-  
4. 原样返回。 (.pi,+Ws  
  operator, !O 0{ .k  
5. 返回解引用的类型。 ],-(YPiAD  
  operator*(单目) )}$]~ f4R  
6. 返回地址。 7h#*dj ef  
  operator&(单目) tjg?zlj  
7. 下表访问返回类型。 XGb*LY+Db6  
  operator[] Ws/\ lD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {!&^VXZIT  
  operator<<和operator>> !~Ptnr`;  
z'01V8e  
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。 Y !%2vOt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: hw({>cH\  
uk9!rE"  
template < typename Left > 7 -S?U~s  
struct value_return +z|@K=d#|  
  { qM18 Ji*  
template < typename T > *X /i<  
  struct result_1 G{74o8  
  { . e_VPKF|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; s4`,Z*H  
} ; @]YEOk-  
kB9@ &t +  
template < typename T1, typename T2 > 43,baeG  
  struct result_2 ] ^53Qbrv  
  { tGJJ|mle>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |OiM(E(  
} ; 5)C`W]JE  
} ; 2. q\!V}yQ  
l4gZHMh'  
#.{ddY{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &LYH >  
~e _  
下面我们来剥离functor中的operator() z?n6l7sH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /'a\$G"%6  
w0X})&,{`m  
return l(t) op r(t) FQ"ED:lks  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) = N^Ec[u(l  
return op l(t) 4rLc] >  
return op l(t1, t2) #T=e p0  
return l(t) op `96MXP  
return l(t1, t2) op (#BOcx5J]  
return l(t)[r(t)] dpvEY(Ds  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?G[=pY:=  
jqlfypU  
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: u7S C_3R  
单目: return f(l(t), r(t)); Rn*@)5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); z.Vf,<H  
双目: return f(l(t)); ++ZP X'|  
return f(l(t1, t2)); a@ ^)?cH!z  
下面就是f的实现,以operator/为例 biG :Xn  
3BSZz%va  
struct meta_divide }wZsM[NDB  
  { :JU$ 6  
template < typename T1, typename T2 > ; +1ooeU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2^%O%Pc  
  { pJ JOy  
  return t1 / t2; lNz1|nS(Kd  
} Y;"jsK{$  
} ; PJT$9f~3;.  
8 ,W*)Q  
这个工作可以让宏来做: Bbtc[@"X  
3^iVDbAW{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &b'{3o_KN  
template < typename T1, typename T2 > \ {:#c1d2@8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N;a'`l  
以后可以直接用 WfHa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n lZJ}xZ  
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 P%;lHC #i  
(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。。。) \5-Dp9vG  
$Wu|4]o>9  
EE*|#  
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 :31?Z(fQ  
.u'MMe>^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D&x.io  
class unary_op : public Rettype L|nFN}da  
  { ?Y 5Vje[^  
    Left l; ehLn+tg  
public : KGGnypx`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6tGF  
yg6o#;  
template < typename T > wq|7sk{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T 0qM "  
      { fWf't2H&  
      return FuncType::execute(l(t)); \]g51U!'  
    } "ZL_  
p,tkVedR  
    template < typename T1, typename T2 > yg4#,4---b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;oO_5[,M  
      { C~WWuju'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A-, hm=?  
    } =b8u8*ua  
} ; B.!&z-)#  
c D .;  
X3] [C  
同样还可以申明一个binary_op 9e4`N"#,lI  
P$]K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \;iOQqv0&  
class binary_op : public Rettype p(cnSvg  
  { E.*gKfL  
    Left l; BY9Z}/{j  
Right r; 96S$Y~G# &  
public : !K+hXQE1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1h#/8 X  
NZO86y/  
template < typename T > ac6@E4 _  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f\r"7j  
      { ,M:[GuXD<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); NV==[$(r  
    } Uw| -d[!  
FAdTp.   
    template < typename T1, typename T2 > o+L [o_er  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vvp{y  
      { I2-ue 63 ?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~'|^|*}~Dj  
    } ysCK_  
} ; _pzYmQ  
Igw2n{})w  
^*+j7A.n  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 EPA 2_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mwMu1#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4`Zo Ar-5|  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 n/`!G?kvI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )L7[;(gQ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @ 'c(q=K;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J@QOF+&  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) DliDBArxZ  
下面是修改过的unary_op CpK:u! Dn  
b~B'FD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > k!G{#(++&6  
class unary_op /q8B | (U  
  { ?NvE9+n  
Left l; 0:-z+`RHE  
  ).0p\.W~  
public : K7C!ZXw~  
K4o']{:U  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} LK!sk5/  
(pHJEY  
template < typename T > 0d+b<J,  
  struct result_1 _ nz^+  
  { neE Zw#(Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mY[*Cj3WJ  
} ; atW^^4 :  
t~)4f.F:  
template < typename T1, typename T2 > nE?:nJ|%E  
  struct result_2 WncHgz  
  { f,|;eF-Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8k)*f+1o  
} ; ,1cpV|mAr  
s];0-65)  
template < typename T1, typename T2 > _00}O+GLM4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [mNum3e  
  { !vVW8hbp  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IWm@pfC+g  
} h~qv_)F_  
[w-Tf&  
template < typename T > k<Xb< U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sva-Sd8  
  { [z"oi'"fQ  
  return OpClass::execute(lt(t)); )2 q r^)  
} 4F6I7lu  
~C3J-z<  
} ; tOte[~,  
|eg8F$WU  
xi4b;U j  
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 G$)tp^%]  
好啦,现在才真正完美了。 e>6W ^ )  
现在在picker里面就可以这么添加了: o( mA(h  
Mn3j6a  
template < typename Right > Bn%?{z)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ueg%D +u  
  { #T8jHnI  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7h2/8YUgQ  
} U>00B|<GJ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8zcS h/  
f`K#=_Kq7  
`:R9M+ OX  
,_/\pX0  
O2yD{i#l*#  
十. bind wDSwcNS  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 v-^<,|vm2f  
先来分析一下一段例子 GMkni'pV  
8|$g"? CU  
9~2iA,xs  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @HnahD  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 osmCwM4O  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '66nqJb*  
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。 &U CtyCz  
我们来写个简单的。 U%Hcc k'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nv7)X2jja  
对于函数对象类的版本: }sJ}c}b  
4~ &X]/_'  
template < typename Func > ;j[gE  
struct functor_trait (CtRU   
  { *a0#PfS[  
typedef typename Func::result_type result_type; aIr"!. 4  
} ; Sn 7 h$  
对于无参数函数的版本: k2_y84;D  
I2NMn5>  
template < typename Ret > [} d39  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9eE FX7  
  { ;PqC *iz  
typedef Ret result_type; ?5;wPDsK  
} ; ^vv 1cft  
对于单参数函数的版本: DHyQ:0q  
T-lP=KF=  
template < typename Ret, typename V1 > Uq x@9z(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > oK<H/76x  
  { L_+ Fin  
typedef Ret result_type; nB[B FVkU  
} ; 0S }\ML  
对于双参数函数的版本: 4PR&67|AH_  
V?>&9D"m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k8SY=HP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tu@-+< *  
  { F9(jx#J~t  
typedef Ret result_type; (KfQ'B+  
} ; cRCji^,KJ  
等等。。。 "(~fl<;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy OwgPgrV  
!\$4A,  
template < typename Func > EFu$>Z4  
struct func_return k Q_Vj7  
  { 9x(t"VPuS  
template < typename T > &|Rww\oJ  
  struct result_1 7fd,I%v  
  { 9"L!A,&'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9"/=D9o9  
} ; HCYy9  
bP|-GCKM8  
template < typename T1, typename T2 > \<y|[  
  struct result_2 -]YsiE?r  
  { 6Bd:R}yZP7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Uxe]T  
} ; }dqOE-"I"n  
} ; .vIRz-S  
&$#NV@  
vfVF^ WOd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )7AjRtb!/  
'!4\H"t  
template < typename Func, typename aPicker > (Hmhb}H  
class binder_1 y]!mN  
  { =%u=ma;  
Func fn; CSwB+yN  
aPicker pk; M:d|M|'  
public : mZ3Z8q}%P  
&Ot9"Aq:  
template < typename T > }XRfHQk  
  struct result_1 ^L\w"`,~  
  { up~p_{x)Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5g'aNkF6>  
} ; ]C|xo.=?]  
&t'P>6)  
template < typename T1, typename T2 > @00&J~D  
  struct result_2 j.V7`x  
  { +K2HMf'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 63t'|9^5  
} ; 3.=o}!  
b"w2 2%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B < HD  
"CFU$~  
template < typename T > /R( .7N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {t:*Xu  
  { >{rD3X"d  
  return fn(pk(t)); r-[YJzf@P  
} 9):^[Wkx  
template < typename T1, typename T2 > }Py Z{yS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [Z1,~(3  
  { fq):'E)  
  return fn(pk(t1, t2));  z}*L*Sk  
} 0f5)]  
} ; em ]0^otM  
6}\J-A/  
Gq?>Bi;`  
一目了然不是么? <4;L& 3  
最后实现bind 8lCo\T5"  
vv`53 Pbw)  
;jlI>;C;V  
template < typename Func, typename aPicker > )M56vyo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )Q|sW+AF  
  { )G#O#Yy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3Ea/)EB]  
} BG]|iHi  
g\aq#QV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lXnv(3j3*s  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 V r T0S  
j<w5xY  
十一. phoenix RTL@WI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :ee'|c  
P4s,N|bs`  
for_each(v.begin(), v.end(), TLz>|gr  
( >kDkvg1"  
do_ 4X>=UO``L  
[ cNl$ vP83z  
  cout << _1 <<   " , " dQNW1-s  
] IBh?vh  
.while_( -- _1), 5d)\Z0s  
cout << var( " \n " ) "?"+1S  
) -{$L`{|G  
); AUr~b3< 6  
"z{ rC}  
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: :HH3=.qAp`  
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 h$$i@IO0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 zf[KZ\6H   
那么我们就照着这个思路来实现吧: !L@a;L  
N[xa=  
8fb<hq<  
template < typename Cond, typename Actor > -Vjrh/@  
class do_while 6>Is-/hsy  
  { V_=7q=9mV  
Cond cd; 9XN/ w p  
Actor act; "!PN+gB  
public : OH`|aqN  
template < typename T > l}9E0^AS  
  struct result_1 |6Qn/N$+f  
  { h09fU5l  
  typedef int result_type; T<u QhPMw  
} ; e>b|13X  
+^ |=MK%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} W7q!F  
lXu6=r  
template < typename T > :qK^71gz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WC wM+D  
  { ~JDVoS;>jU  
  do w\5;;9_#  
    { 9S<at MB  
  act(t); !<4=@  
  } SG-Xgr@  
  while (cd(t)); h`V#)Q  
  return   0 ; aHSl_[  
} *nV*WU S3  
} ; $ I|K<slV  
d0G d5%  
T1YbF/M'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). KO=H!Em\l  
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。 Kbqx)E$iL  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 D+CP?} /  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 b%UbTb,  
下面就是产生这个functor的类: 2NZC,znQ  
>~rytg]f  
o=I.i>c  
template < typename Actor > q#P@,|nc:  
class do_while_actor [Qn$i/ ` J  
  { Bx ru7E"  
Actor act; Cg];UB}k  
public : nT/Az g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 78FLy7  
M I R))j;  
template < typename Cond > UR DXyAt  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; OEXa^M4x   
} ; >vfbXnN  
rHD_sC*  
fwz-)?   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !)LVZfQ0  
最后,是那个do_ eBg:[4 4V  
Pfl8x  
0yBiio  
class do_while_invoker }"6 PM)s  
  { +YCKd3/  
public : yFjjpEpnFt  
template < typename Actor > |HA1.Y=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,2Q5'!o  
  { "4/J4'-   
  return do_while_actor < Actor > (act); ,O 1/|Y  
} ;&ypvKG  
} do_; )LjW=;(b  
pij%u<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .5GGZfJ]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ngC^@*XAw9  
最后来说说怎么处理break和continue 0E/,l``p  
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。 ^?-wov$  
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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