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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda PFUO8>!pA\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l1ZY1#%j  
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<I   
_X ~87  
86@c't@  
3mPjpm  
  class filler :^UFiUzrE  
  { 'c\iK=fl  
public : I%|>2}-_U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ntNI]~z&  
} ; R1&unm0  
f= >O J!:  
(SSRY9  
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: N@B9 @8h  
r "$.4@gc  
.xf<=ep  
[c_|ob]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E{6~oZ#L  
f3`7tA  
2Q;9G6p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V"cKJ;s  
f7Ul(D:j\  
q&C""!h^  
!4]9!<.k  
二. 战前分析 kyR*D1N&)  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 jYNrD"n  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 </uO e.l>Q  
>-&R47G  
E .1J2Ne  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MX@IHc  
  /* --------------------------------------------- */ >#ZUfm{k$  
vector < int *> vp( 10 ); ^ 9!!;)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;lYHQQd!,  
/* --------------------------------------------- */ $d?.2Kg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;?C #IU  
/* --------------------------------------------- */ 9@Cv5L?p\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bINvqv0v  
  /* --------------------------------------------- */ d1[ZHio2c?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +r3IN){jz  
/* --------------------------------------------- */ 8[6o (  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y qtKy  
Jk,;JQ  
= k\J<  
:qC '$dO!  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y^<bl2"y8  
1._1, _2是什么? +{sqcr1G  
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。 s/089jlc  
2._1 = 1是在做什么? )O:0 ]=#))  
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。 26CS6(sn  
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。 6(P M'@i  
0'nikLaKy  
tHLrhH<w  
三. 动工 &/,|+U[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \9-"M;R.d  
G:g69=x y  
O|_h_I-2  
C]Q8:6b  
template < typename T > ^*fQX1h<  
class assignment vloF::1  
  { ftH:r_"O#  
T value; KZPEG!-5  
public : B=|cS;bM$3  
assignment( const T & v) : value(v) {} !ct4;.2 D  
template < typename T2 > I-OJVZ( V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a22XDes=  
} ; q+,Q<2J  
Jmx Ko+-  
4@xE8`+b G  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1?Z4 K /  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;;&}5jcV  
hlt[\LP=$  
n_'{^6*O  
S6fbf>[  
  class holder Uix6GT;  
  { [z 7bixN  
public : J4Dry<  
template < typename T > Mw9 \EhA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V')0 Mr  
  { R :B^  
  return assignment < T > (t); qe5feky  
} J=/5}u_gw  
} ; *2jK#9"MP  
r&FDEBh  
Yw0[[N<SW  
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: Ewg:HX7<(  
R##~*>#  
  static holder _1; k1Q ?'<`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j&k6O1_  
0Fu~%~#E$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4>J   
而不用手动写一个函数对象。 y+7PwBo%e  
'(/7[tJ  
y r,=.?C-  
{s;U~!3aY  
四. 问题分析 E lUEteZ  
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。 6uR^%W8]  
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。 }NB}"%2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B$Kn1 k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "yW:\   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7%sdtunf`  
n0is\ZK 0  
五. 问题1:一致性 X]y)qV)a[c  
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?| ={u0_j W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u(G*\<z-  
V*~Zs'L'E  
struct holder iQ"XLrpl  
  { iTaWup  
  // J[&b`A@.o  
  template < typename T > 3 h<,  
T &   operator ()( const T & r) const ]kboG%Dl?9  
  { RD.V'`n"  
  return (T & )r; X]'7Ov  
} ,~._}E&9I  
} ; %;D.vKoh  
xMBaVlEN  
这样的话assignment也必须相应改动: - |gmQG  
7VP32Eh[  
template < typename Left, typename Right > +]Y,q w  
class assignment k!{p7*0  
  { $kQ~d8 O  
Left l; eY e,r  
Right r; 1UQHq@aM  
public : G%Lt.?m[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &ot/nQQ  
template < typename T2 > t]e;;q=L.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N\bocMc,X  
} ; h\'n**f_x  
{%C7EAq*  
同时,holder的operator=也需要改动: \J6j38D5  
SV(]9^nW  
template < typename T > 'PP#^aI,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^4o;$u4R  
  { R=KQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vI@%Fg+D  
} wiBVuj#  
FJd]D[h  
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。 qcT'nZ:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,#8e_3Z$  
n..g~ $k  
return l(rhs) = r; e$pMsw'MJ  
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。 BXyo  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: y.q(vzg\_  
x+]\1p  
template < typename Tp > }C|dyyr  
class constant_t )Dz+X9;g+  
  { '{B!6|"X  
  const Tp t; ~^cMys |'  
public : x]33LQ1]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Cn[0(s6  
template < typename T > 7>~5jYP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const of@#:Qs  
  { jkvgoxY  
  return t; RH|XxH*  
} >i6yl5s  
} ; aT`%;i^  
3Gip<\$v  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fS`$'BQ  
下面就可以修改holder的operator=了 gatB QwJb9  
cA:*V|YV `  
template < typename T > mbueP.q[?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .AU)*7Gh  
  { ',S'.U  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); JGQjw(Xs  
} *H|M;G  
d0,s"K7@  
同时也要修改assignment的operator() ~JH:EB:  
_hk.2FV:3m  
template < typename T2 > T'b_W,m~,u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =*LS%WI  
现在代码看起来就很一致了。 %x} O1yV  
n9xAPB }  
六. 问题2:链式操作 ,zTy?OQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (zFi$  
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。 k Zq!&  
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。 &EnuE0BD  
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。 (!zy{;g|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct x>Jr_A(  
GbaEgA'fa  
template < typename T > Y"wUt &  
struct result_1 j ku}QM^  
  { g"> {9YE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; # m *J&  
} ; :dqn h  
=i7`ek  
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: ziCHjqT  
W}]%X4<#rN  
template < typename T > NSDv ;|f  
struct   ref _zwUE  
  { 'uxX5k/D@t  
typedef T & reference; ) v,:N.@Q  
} ; Ck|8qUz-  
template < typename T > L;f!.FX#  
struct   ref < T &> E\4 +_L_j  
  { = MOj|NR [  
typedef T & reference; 4%3M b-#Y]  
} ; QhK#Y{xY  
SE~[bT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >lIk9|  
PxS8 n?y  
template < typename T > KFwzy U"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yu/`h5&*  
  { |1>*;\o-  
  return l(t) = r(t); GHeVp/u  
} se>MQM5 )  
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。 '&|=0TDd+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _Iv6pNd/  
%$Aqle[  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 heK7pH7;d  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n;T7=1_"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 UZpIcj cL  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q(oN/y3,  
最后的布局是: 7[}xP#Z  
                Add KPj\-g'A  
              /   \ =HlQ36;*  
            Divide   5 X]dwX%:Z!j  
            /   \ !f+H,]D"  
          _1     3  pn5Q5xc  
似乎一切都解决了?不。 K]0JC/R6(@  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 `u&Zrdr,  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 gjAIEI  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ZXuv CI  
%GS(:]{n  
template < typename Right > #: [<iSk  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ch3jxgQY  
Right & rt) const Ub * wuI  
  { uPl\I6k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `p;I}  
} 9Q+'n$s0^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 la+[bm< v  
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。 SrK)t.oK  
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。 8 {X"h#  
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。 N/K.%<h  
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。 ikSt"}/hd  
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? -xA2pYz"  
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: PJL=$gBgKk  
Rw:*'1  
template < class Action > HEM9E&rL  
class picker : public Action ssN6M./6  
  { ktpaU,%  
public : 6 'Worj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E }nH1  
  // all the operator overloaded ^*Yh@4\{JH  
} ; ^kB8F"X  
$H9%J  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 7G>dTO  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: o_^?n[4  
`I,,C,{C  
template < typename Right > n*{sTT  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <t \H^H!  
  {  N#a$t&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D5*q7A6  
} LBa[:j2  
3 C<L  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cZ2kYn 8  
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。 [CXrSST")E  
?3.b{Cq{-  
template < typename T >   struct picker_maker /VN f{p  
  { ]33>m|?@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?}U(3  
} ; "\o+v|;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -RvQB  
  { cLsV`@J(k  
typedef picker < T > result; @8pp EFw  
} ; `6]%P(#a  
5MtLT#C3r  
下面总的结构就有了: 2-Ej4I~  
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。 esMX-.8Cx  
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。 ap+JQ@b  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z*= $8 e@  
至此链式操作完美实现。 x?2@9u8Yb  
R&BTA  
L'0B$6  
七. 问题3 OZ~5*v  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 %~E ?Z!_W  
:i. {  
template < typename T1, typename T2 > Wg<(ms dj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h_+dT  
  { s)6U_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^!<BQP7  
} L"4mL,  
^5h]Y;tx  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;E3>ay6m8  
<?riU\-]y  
template < typename T1, typename T2 > = 's(|  
struct result_2 F.=2u"[*&  
  { C8V/UbA /  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; BlA_.]Sg$  
} ; xgKdMW'%g:  
'z%o16F)L  
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? <YhB8W9 P  
这个差事就留给了holder自己。 n O\"HLM  
    x"gd8j]s  
%B5wH_p  
template < int Order > }:KEj_~.  
class holder; b2OQtSr a  
template <> =IQ5<;U3  
class holder < 1 > #AL=f'2=f  
  { DkvF5c&  
public : W"}M1o  
template < typename T > ~nh:s|l6%M  
  struct result_1 pxCK;]  
  { S/e2P|}  
  typedef T & result; C(#u[8  
} ; %}Ss,XJ  
template < typename T1, typename T2 > 0;AA/  
  struct result_2 ?&63#B,iZ  
  { /tf5Bv'<  
  typedef T1 & result; !O:y@  
} ; y}My.c  
template < typename T > pEIRh1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const odjT:Vr  
  { ;7 E7!t^  
  return (T & )r; CsoiyY -2  
} i*Sqda $  
template < typename T1, typename T2 > 7 /VK##z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b`~p.c%(  
  { w&o&jAb-M  
  return (T1 & )r1; V@ cM|(  
} #t: S.A@  
} ; XBb~\p3y  
KLitg6&P  
template <> 8&?s#5zA  
class holder < 2 > i]6`LqlO  
  { ->g*</  
public : '%dfz K*Z  
template < typename T > x,|hU@h  
  struct result_1 -bT)]gA2  
  { %yW3VL  
  typedef T & result; w[S pw<Z  
} ; 2[ RoxKm  
template < typename T1, typename T2 > %.^_Ps0  
  struct result_2 T_@K& <  
  { @` 1Ds  
  typedef T2 & result; 19Mu61  
} ; ER5gmmVP@p  
template < typename T > !Wy6/F@Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |:xYE{*)H  
  { $JJrSwR<h  
  return (T & )r; vd 0ljA  
} <`B,R*H{  
template < typename T1, typename T2 > :D%"EJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M<.d8?p )  
  { QS` PpyBkd  
  return (T2 & )r2; XWS%zLaK  
} 1 u| wMO  
} ; ?'@8kpb  
5q;GIw^L  
UEM(@zD]  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 JORGj0v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: aB{vFTD5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )z73-M V"  
q Gw -tPD<  
return l(i, j) = r(i, j); g X ]-\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) njScz"L~  
>L;eO'D  
  return ( int & )i; oX S1QT`B  
  return ( int & )j; gQxbi1!;9  
最后执行i = j; ur$ _  
可见,参数被正确的选择了。 #fM#p+v  
`e}bdj  
5NS[dQG5  
%r%Mlj:#  
KxYwJ  
八. 中期总结 w+#C-&z  
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: a(kg/s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @SJL\{_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tiB_a}5IB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4)h]MOZ  
)Dw,q~xgg0  
8\^}~s$$A  
V5sg#|&  
=j5MFX.-o  
-Zf@VW,NI  
九. 简化 ;aI[=?<x  
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。 Hv sob  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s>;v!^N?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: ~P8tUhffK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T>}5:,N~  
  +-*/&|^等 L+Xc-uv["p  
2. 返回引用。 *1p|5!4c  
  =,各种复合赋值等 @kpv{`Y  
3. 返回固定类型。 2XFU1 AW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <j*;.yyC  
4. 原样返回。 Z:,U]Z(  
  operator, 5p<ItU$pnL  
5. 返回解引用的类型。 qq) rd  
  operator*(单目) I/d&G#:~  
6. 返回地址。 Rn`x7(WA  
  operator&(单目) b$ve sJ  
7. 下表访问返回类型。 kbTm^y"  
  operator[] f,V<;s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \ e\?I9  
  operator<<和operator>> {QcLu"?c  
gVq;m>\|F  
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。 QMa;Gy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k. MUdU^  
n[T[DCQ,  
template < typename Left > p7veQ`yNc  
struct value_return *BR~}1 i  
  { ;> _$`  
template < typename T > ORyE`h  
  struct result_1 NO|KVZ~  
  { iF-6Y0~8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; u [m  
} ; ,uo'c_f(e  
?u/@PR\D  
template < typename T1, typename T2 > pP*zq"o  
  struct result_2 C\/xl#e<@  
  { co~Pyj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :=/85\P0SU  
} ; i@P)a'W_  
} ; < ,Ue 0  
Y ;u<GOe  
4wID]bKM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5mJJU  
GNXHM*~  
下面我们来剥离functor中的operator() 6l5:1|8b,!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'MEz|Z  
U}6.h&$  
return l(t) op r(t) OTGofd2zf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jNLw=  
return op l(t) Av xfI"sp  
return op l(t1, t2) zm]aU`j  
return l(t) op /tP|b _7O  
return l(t1, t2) op -~v|Rt  
return l(t)[r(t)] uJFdbBDSh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] fBRo_CU8!  
4]h =yc R  
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: $ et0s;GBv  
单目: return f(l(t), r(t)); J)`-+}7$v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f|h|q_<;  
双目: return f(l(t)); tSVc|j  
return f(l(t1, t2)); qQA}Z*( m  
下面就是f的实现,以operator/为例 q*F{/N **  
dRj|g  
struct meta_divide LV\DBDM  
  { GB>QK  
template < typename T1, typename T2 > rs,2rSsg!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Qr^|:U!;[z  
  { u=/{cOJI6  
  return t1 / t2; Y%PwktQm  
} ~aMlr6;  
} ; A*2  bA  
e?7& M  
这个工作可以让宏来做: Pl=ZRKn  
R%Q@   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b~'"^ Bts*  
template < typename T1, typename T2 > \ V,q](bg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Pa{%\dsv  
以后可以直接用 BFL`!^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) MYla OT  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ^Wc@oa`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 0Uo\wyd  
J 4Nln  
AtdlZ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Qa.<K{m#?  
EQf[,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (iL|Sq&}b  
class unary_op : public Rettype f !s=(H;  
  { Zb1<:[  
    Left l; q:dHC,fO  
public : ;.TRWn#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q$HG  
&;D8]7d  
template < typename T > I_<I&{N>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >sWp ?  
      { 'yL%3h _@  
      return FuncType::execute(l(t)); !P)O(i=  
    } lrv3fPIW  
-amBB7g  
    template < typename T1, typename T2 > Zrvz;p@~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a#>Yh;FA  
      { MC<PM6w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); QV {}K  
    } K{[%7AM  
} ; '7+4`E  
cIav&Zko  
$u9K+>.  
同样还可以申明一个binary_op \~fONBY  
{5F-5YL+>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KO]T<R h<  
class binary_op : public Rettype 5\e9@1Rc  
  { T;,cN7>>O  
    Left l; F)W:  
Right r; !{^PO <9  
public : S4G^z}{_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *QLI3B9V  
b*`lk2oMa/  
template < typename T > ZaL.!g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ch0{+g&  
      { t0IEaj75c  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hnDBFQ{  
    } r7b1-  
89o/F+_b  
    template < typename T1, typename T2 > ; mZW{j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q aS\(_  
      { MO n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8P1=[i]  
    } ',:*f8Jk  
} ; CE/Xfh'44  
mT.u0KUIy  
[/e<l&y  
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 bI:zp!-.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hJZV}a|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y *fDwd~  
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。 fp+gyTnd3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H[S%J3JI  
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。。。 [[;e)SoA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6f\Lf?vF  
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) wS%Q<uK  
下面是修改过的unary_op dvt9u9Vg=  
T`5bZu^c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -( f)6a+H  
class unary_op MP!d4  
  { PX<J&rx  
Left l; 5 N#3a0)  
  )?X-(4  
public : v 8$>rwB  
)i !o8YB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YbTxn="_  
H;YP8MoQ  
template < typename T > i*#-I3  
  struct result_1 Yy)tmq  
  { `/EGyN6X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w+1 |9Y  
} ; ]Bjyi[#bg  
{ S3ZeN,kZ  
template < typename T1, typename T2 > $`)/0{qY-  
  struct result_2 ug+io mZ  
  { MLRK74D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xwJH(_-  
} ;  :}@g6   
E0MGRI"me  
template < typename T1, typename T2 > cm&I* 0\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J6L  K  
  {  DX"xy  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p2DrEId  
} .ys6"V|31  
~TS y<t~%-  
template < typename T > gx\&_) w N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  PYM(Xz$  
  { vK _?<>  
  return OpClass::execute(lt(t)); a hR ^  
} A-T]9f9  
2JJ"O|Ibz  
} ; L1Iz<>  
}>VG~u8  
Z;:u'=  
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 }^/9G17  
好啦,现在才真正完美了。 c@/(B:@  
现在在picker里面就可以这么添加了: ni<A3OB  
E}40oID  
template < typename Right > <;#~l*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &!/}Qp  
  { ^OstR`U3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K)Q]a30  
} <xgTS[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。 G-?d3 n  
nij!1z|M  
D"J!\_o  
#ZYVc|sT+  
5ZMR,SZhC  
十. bind G|( ]bvJ?  
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。 j}~86JO+Cw  
先来分析一下一段例子 -lhLA`6_R  
nIU6h  
1rkE yh??  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B:!W$ <  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z(Bp 0a  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~[\_N\rm  
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。 XI22+@d6  
我们来写个简单的。 ]K/DY Do-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ],RdySN&  
对于函数对象类的版本: K)\M5id]  
" e}3:U5n  
template < typename Func > rfNm&!K  
struct functor_trait :j]vf8ec  
  { /)4I|"}R0I  
typedef typename Func::result_type result_type; _g~qu [1  
} ; yp66{o  
对于无参数函数的版本: {3.r6ZwCn  
OU/MiyP2  
template < typename Ret > >]W)'lnO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > > 3&: 5  
  { o9F/y=.r=  
typedef Ret result_type; K00 87}H  
} ; s;64N'HH  
对于单参数函数的版本: /C4^<k\  
<K8\n^i~c  
template < typename Ret, typename V1 > _ B 5gR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zJ)*Z,7  
  { D?0zhU  
typedef Ret result_type; 7LU}Iiv  
} ; \'CDRr"uw  
对于双参数函数的版本: 2EfF=Fm>  
S6AU[ASY.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `~ * @q!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R0L&*Bjm  
  { av$/Om :  
typedef Ret result_type; h3Q21D'f  
} ; &9"-`-[e:  
等等。。。 FxVZ[R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy kn>$lTHQ  
8`fjF/  
template < typename Func > $`- 4Ax4%  
struct func_return =Q[b'*o7  
  { Nqrmp" ]  
template < typename T > 1f8GW  
  struct result_1 hWT[L.>k  
  { A _XhuQB;d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MHsc+gQiz  
} ; TH$N5w%  
E[bd@[N 8  
template < typename T1, typename T2 > !ykx^z  
  struct result_2 * ;Cy=J+  
  { tc!wLnhG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m/qbRk68s  
} ; /Ne<V2AX  
} ; W@Lu;g.Yc  
6+KHQFb&N  
 R#DwF,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5GPo*Qpl  
>$,y5 AJ&  
template < typename Func, typename aPicker > N1}={yF.fQ  
class binder_1 Vw&HVo  
  { 8WXJ.  
Func fn; yNqe8C,>e  
aPicker pk; CBD6bl|A  
public : zBJ7(zh!  
ea 00\  
template < typename T > o`q_wdy?  
  struct result_1 YcN!T"w J@  
  { C,pJ`:P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '^FGc  
} ; lME)?LOI  
!Wy[).ZAf  
template < typename T1, typename T2 > O=dJi9;`#_  
  struct result_2 A6pjRxg  
  { y:v xE8$Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DANw1 _X\  
} ; )h8\u_U  
QtJg ^2@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *s>BG1$<  
k!KDWb  
template < typename T > }QsZ:J.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {M?vBg R\B  
  { .^m>AKC0cX  
  return fn(pk(t)); ryc& n5  
} _"#!e{N|  
template < typename T1, typename T2 > n]u<!.X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !E-Pa5s  
  { 3^Q]j^e4Ny  
  return fn(pk(t1, t2)); ^+1#[E  
} Q26qNn bK  
} ; LT,?$I  
F1Hh7 F  
N?m0US u*  
一目了然不是么? if]Noe  
最后实现bind 2"d!(J6}K  
u]ZqOJXxu  
KV*xApb9y  
template < typename Func, typename aPicker > }irn'`I  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bC3 F  
  { 4ON_$FUe  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _%x4ty  
} q9^  
&k1T08C*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >"@?ir  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?*oKX  
J-<^P5  
十一. phoenix BkZV!Eg  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ((^sDE6(  
wV)}a5+  
for_each(v.begin(), v.end(), \xUe/=  
( !!:LJ  
do_ wHem5E  
[ ;kJu$U  
  cout << _1 <<   " , " 2Gs$?}"a  
] hG_?8:W8HT  
.while_( -- _1), gn{=%`[  
cout << var( " \n " ) @Kgl%[NmX  
) 7 lo|dg80  
); QERU5|.wc  
F>X-w+b4r  
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: 5&f{1M6l>  
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 +~ #U7xgq/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R+~cl;#G6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %,iIpYx  
62>zt2=  
P\&! ]  
template < typename Cond, typename Actor > KHDZ  
class do_while 8p!*?RRme[  
  { Dr9 ?2  
Cond cd; tdF9NFMD  
Actor act; A~dQ\M  
public : L}yyaM)  
template < typename T > gBf4's  
  struct result_1 $) 5Bf3P0  
  { zj|/ CxV  
  typedef int result_type; f N "tA  
} ; j2P n<0U  
1'4J[S\cM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =5s F"L;b  
%G@5!|J  
template < typename T > 6st^4S5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $^tv45  
  { |Cdvfk  
  do Kwhdu<6  
    { {R^'=(YFy  
  act(t); sgr=w+",Q  
  } %ObD2)s6:^  
  while (cd(t)); 3[XQR8o  
  return   0 ; h)v^q: ='  
} Oc&),ru2l  
} ; v[lnw} =m9  
+} mk>e/  
C`'W#xnp1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0q9>6?=i  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 |fHB[ W#  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >bUj *#<  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 - /c7n F  
下面就是产生这个functor的类: Y?#i{ixX6n  
[ "xn5l E  
<fdPLw;@e4  
template < typename Actor > {$M;H+Foh  
class do_while_actor )n=ARDd^e  
  { ?_`0G/xl  
Actor act; 1 11D3  
public : $A}QY5`+~S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !eJCM`cp  
,5|d3dJS  
template < typename Cond > L "<B;u5pM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f '6|OsVQ  
} ; 5v^L9!`@%v  
qXXGF_Q  
zEw >SP1,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2>\\@ 1  
最后,是那个do_ 4 UAvw  
zx1:`K0bi  
d/7lefF  
class do_while_invoker (}:C+p 'I  
  { :Au /2  
public : )h^NR3N  
template < typename Actor > s{/qS3=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :o"8MZp  
  { dZGbC9  
  return do_while_actor < Actor > (act); CDp8)=WJFF  
} _N3}gFh>  
} do_; 2*U.^]~"{  
yZJ*dadAr  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m h;X~.98  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Icp0A\L@  
最后来说说怎么处理break和continue :[M[(  
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。 yoqa@V  
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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