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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kwZ 8q-0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 zXvAW7  
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, >va#PFHA  
lW?}jzuo  
sBq @W4  
Oh~J yrZy  
  class filler bKmR &  
  { v%= G~kF}[  
public : .!,T> :R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e0+N1kY  
} ; (<(8(} x  
2>.B*P  
r.[!n)*  
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: v l2!2X  
=wPl;SDf!  
cW26TtU(  
D +N{'d?+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); me$ 7\B;wy  
,K6s'3O(LW  
4iRcmsP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %IW=[D6Tg  
1N1MD@C?P  
; @-7'%(C  
:Y0*P  
二. 战前分析 :|M0n%-X  
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。 Obrv5 %'  
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 5"c#O U  
W'-B)li   
X&TTw/J!^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7<mY{!2iF?  
  /* --------------------------------------------- */ {XC# -3O  
vector < int *> vp( 10 ); 8U*}D~%!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {2}O\A  
/* --------------------------------------------- */ M8ZpNa  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :xm, Ok  
/* --------------------------------------------- */ C3u/8Mrt7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~M3`mO+^U  
  /* --------------------------------------------- */ H.hF`n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u= 5&e)v3  
/* --------------------------------------------- */ "e0$/WQ6J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {PnvQ?|Z  
'mp@!@_  
(2[tQ`~  
d0"Hu^]  
看了之后,我们可以思考一些问题: Jv %, v?  
1._1, _2是什么? )AEJ` xC  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7$b!-I+ a2  
2._1 = 1是在做什么? (y[+s?;WyB  
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。 9i*t3W71]  
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。 :$~)i?ge<5  
Kp'_lKW)]q  
)pJ} $[6  
三. 动工 Fo=Icvo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7+0Kg'^+n  
:3pJGMv(  
}A\s`H m  
LuM:dJ  
template < typename T > T!0o(Pp<  
class assignment Hm!ffqO_  
  { -~ \R.<+  
T value; 47 xyS%X  
public : 2a|9D \  
assignment( const T & v) : value(v) {} D1rXTI$$  
template < typename T2 > it.Lh'N;T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } cVYDO*N2T  
} ; }^U7NZn<"  
ebK/cPa8  
Q>Voa&tYn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 X|zQZ<CO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rp^= vfW  
bnHQvCO3$  
Q#w mS&$f  
Yef=HSzo  
  class holder @SeInew;`l  
  { @{N2I$%6  
public : P'%#B&LZo  
template < typename T > 5x856RQ'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1Tl^mS~k  
  { +yYxHIOZ(  
  return assignment < T > (t); cq:<,Ke  
} ^/@Z4(E  
} ; \OPJ*/U  
qaJ$0,]H+  
&CBW>*B  
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: E)w6ZwV  
1<|\df.  
  static holder _1; 1g_p`(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 LX f r  
N{+6V`\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (bhMo^3/*  
而不用手动写一个函数对象。 s/Ne,v  
)/4eT\=  
P:D@ 5  
cft/;A u{  
四. 问题分析 ~dc o  
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。 f2h`bO  
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。 s Zn@ye^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #/N;ScyUJT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (F=/r] Q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <S[]VXy  
7Eb | AR  
五. 问题1:一致性 !AR@GuQPE  
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?| *2,tGZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z$*m=]2  
Y@(izC&h  
struct holder (JMk0H3u  
  { MS5X#B  
  // ,I|3.4z  
  template < typename T > ATRB9  
T &   operator ()( const T & r) const M{GT$Q  
  { k2-+3zx  
  return (T & )r; C>NLZM T  
} hqDnmzG  
} ; 2xxw8_~C  
"udA-;!@&  
这样的话assignment也必须相应改动: M4H~]Ftn  
.n\j<Kq  
template < typename Left, typename Right > %+pF4f8]  
class assignment $y$E1A6h+  
  { Mq~g+` '  
Left l; t~v_k\` {  
Right r; ee2k..Tq#  
public : qs$w9I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #i;y[dQ  
template < typename T2 > sgLw,WZ:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4s@oj  
} ; W?H-Ng3E  
h"}c_l Y9  
同时,holder的operator=也需要改动: j^5VmG  
Mni@@W  
template < typename T > b[U;P=;=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t) uS7y  
  { 2rGg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ir6(EIwx0  
} P=<>H9p:o  
B<{Yj}..  
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。 yedEI[_4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GIM'H;XG  
+\x}1bNS%j  
return l(rhs) = r; 9,jFQb(),  
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。 C2;Hugm4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cI\&&<>SlG  
GR,gCtG+L  
template < typename Tp > =/m$ayG  
class constant_t !d Z:Ih.[{  
  { +.J/7 gD  
  const Tp t; fR&x5Ika0  
public : yPoa04!{=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} FY9nVnIoI  
template < typename T > v*JXrB&x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o`M.v[O  
  {  yJGnN g  
  return t; ePo :::  
} x/L(0z  
} ; 2-dEie/{'  
sTmdoqTK!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8 3Tv-X  
下面就可以修改holder的operator=了 8}Cp(z2  
b^q%p1  
template < typename T > ih=O#f|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const , lFhLj7  
  { LMRq.wxbbB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UT%?3}*u"  
} z9 $1jC  
,zOv-pH  
同时也要修改assignment的operator() YP`/dX"4  
}k0B   
template < typename T2 > =`g@6S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7|DPevrk  
现在代码看起来就很一致了。 dmYgv^t  
GhR%fxe  
六. 问题2:链式操作 %?PRBE'}'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \ZtF,`Z  
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。 *6wt+twH  
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。 ,.i)(Or  
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。 $D m|ol.Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {ewo-dva  
ki ?ETC  
template < typename T > YSr u5Q  
struct result_1 B *otqu z  
  { ZjveXrx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \<%?=C'w~  
} ; {YIf rM  
*n_7~ZX  
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: xeW}`i5_w  
LLPbZ9q  
template < typename T > >dfk2.6e  
struct   ref #\&64  
  { I` q"  
typedef T & reference; =2/[n8pSsM  
} ; ; mwU>l,4  
template < typename T > p9gX$-!pbG  
struct   ref < T &> B qcFbY  
  { P vW~EJ  
typedef T & reference; "f4atuuXa  
} ; |g!3f  
wY*tq{7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :,Mg1Zf  
RP%7M8V){B  
template < typename T > c52S2f7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h[oI/X  
  { lO=~&_  
  return l(t) = r(t); hw 0u?++  
} tB<|7  
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。 F1NYpCR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t&H3yV  
TSUT3'&~p  
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 Mcqym8,q|3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7 |Q;E|=-Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !1xX)XD4y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,o s M|!,  
最后的布局是: W6jdS;3  
                Add h5}:>yc  
              /   \ .y>G/8_i  
            Divide   5 Y(6p&I  
            /   \ b>f{o_  
          _1     3 %)sG 34  
似乎一切都解决了?不。 -HUlB|Q8r  
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。 A3Oe=rB  
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。 $kd9^lj#[  
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: 5'S~PQka*  
.{4U]a;[  
template < typename Right > 1Y{pf]5Wx  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E @7);i5K  
Right & rt) const =k:yBswi  
  { _ cm^Fi5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q=#N4[W'  
} D\k'Eez  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :bu]gj4e  
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。 S94S[j0D  
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。 CC,CKb  
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。 67A g.f6-  
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。 maVfLVx-  
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? Zx 5Ue#I  
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: `!@d$*:'  
k@>y<A{;D  
template < class Action > `} S; _g!  
class picker : public Action V~fPp"F  
  { @k3xk1*  
public : Zce/&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `]j:''K  
  // all the operator overloaded [(m+Ejzi%  
} ; yhh\?qqy  
mY&(&'2T"  
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。 $$e"[g  
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: M6XpauR-  
XB;C~:  
template < typename Right > !pxOhO.V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ph>0?Z =bn  
  { #H.DnW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PgdHH:v)  
} 4~~G i`XE  
W[t0hbV w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > UZx8ozv'  
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。 wf2v9.;X:<  
D+"+m%^>C  
template < typename T >   struct picker_maker qu%}b>  
  { x&*2R#Ai  
typedef picker < constant_t < T >   > result; KZGy&u >`  
} ; 1C+d&U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v@Qfx V2  
  { `Jn2(+  
typedef picker < T > result; )jGB[s";)y  
} ; `rb}"V+  
HpIW H*  
下面总的结构就有了: 5+[ 3@  
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。 #:s*Hy=  
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。 0SV4p.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {ep.So6  
至此链式操作完美实现。 dO4J f9)  
T\w{&3ONm  
S!h=HE  
七. 问题3 <+_WMSf;4  
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。 >E9 k5  
2?@Ozr2Uh  
template < typename T1, typename T2 > 3|PV.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sFw;P`  
  { 5Kl;(0B9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #vzt6x@*  
} wL[{6wL  
 =@! s[  
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: jIck!  
?*&5`Xh  
template < typename T1, typename T2 > `\yQn7 Oq  
struct result_2 /YHnt-}v,  
  { uZa)N-=b2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `JcWH_[  
} ; LoW}!,|  
UB w*}p  
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? ~uu{ v')  
这个差事就留给了holder自己。 X*t2h3 "}  
    pkc*toW  
^00C"58A  
template < int Order > |!L0X@>  
class holder; F#a'N c9  
template <> S|]\q-qA&  
class holder < 1 > YL/B7^fd8  
  { AbIYdFXB  
public : K_%gda|l+  
template < typename T > OlM3G^1e1  
  struct result_1 ?hKpJA'%  
  { Rbcu5.6  
  typedef T & result; nw0Tg= P  
} ; wQYW5X  
template < typename T1, typename T2 > lsU`~3nr  
  struct result_2 ?@QcKQ@  
  { EZ[e  a<  
  typedef T1 & result; ?8YbTn1f)  
} ; ,6aF~p;wI|  
template < typename T > o,'Fz?[T%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >aT~ G!y  
  { a}[rk*QmZ  
  return (T & )r; B?9"Ztb  
} P?J\p J1|7  
template < typename T1, typename T2 > :XB^IyO-A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H__'K/nH+  
  { JvYs6u  
  return (T1 & )r1; ]xPy-j6C  
} VyWzb  
} ; {/i&o  
| CPyCM$  
template <> ppnl bL^*  
class holder < 2 > P?+ VR=t  
  { 0P;\ :-&p  
public : \{= {{O  
template < typename T > A}i>ys  
  struct result_1 ,3Nna:~f  
  { ]3uj~la  
  typedef T & result; C)ic;!$Qhb  
} ; ~-'-<-  
template < typename T1, typename T2 > gSkY c{b  
  struct result_2 3\K;y>NK  
  { e8{!Kjiz  
  typedef T2 & result; oE)xL%*  
} ; %$=2tfR  
template < typename T > fni7HBV?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const szp.\CMz  
  { sU/vXweky"  
  return (T & )r; u56F;y  
} 1i;Cw/mr  
template < typename T1, typename T2 > p tlag&Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )1f.=QZN^;  
  { T-Yb|@4  
  return (T2 & )r2; G)&!f)6  
} _po5j;"_O  
} ; rLA^ &P:  
L$ZsNs+  
PoD/i@  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 &;U F,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p,14'HS%@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I7W?}bR*6  
?=b#H6vs  
return l(i, j) = r(i, j); )NO ,G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W Haf}.V  
ysFp$!9Ux  
  return ( int & )i; VP*B<u  
  return ( int & )j; kNX8y--  
最后执行i = j; M,we,!B0  
可见,参数被正确的选择了。 !\\OMAf7  
*!yA'z<  
3*-!0  
yUs/lI, Q  
h;A~:}c,  
八. 中期总结 kb!W|l"PN  
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: %DKC/%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8F/zrPG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {dlG3P='`f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q><wzCnRu~  
;A0ZcgF  
={50>WXE  
P>Ru  
;8w CQ  
N!<X% Ym  
九. 简化 7A{Z1[7  
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。 seb/rxb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (^m~UN2@~m  
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: eF?jNO3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K6,d{n  
  +-*/&|^等 !8tqYY?>@\  
2. 返回引用。 VUD9ZyPw  
  =,各种复合赋值等 " s/ws  
3. 返回固定类型。 _~;K]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -i]2 b  
4. 原样返回。 ? 8)k6:  
  operator, uM9Gj@_  
5. 返回解引用的类型。 [K1z/ea)V  
  operator*(单目) m?=J;r"Re  
6. 返回地址。 h~ q5GhY!9  
  operator&(单目) qA t#0  
7. 下表访问返回类型。 CHDt^(oa!B  
  operator[] xu >grj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rr2^sQ;_  
  operator<<和operator>> [@NW  
Fe2t[y:8h  
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。 ;8cTy8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ek d[|g  
xu@xP5GB^  
template < typename Left > WA5.qw  
struct value_return #-l+c u{  
  { =[0| qGzg  
template < typename T > )Jh:~9L%='  
  struct result_1 /xd|mo)D  
  { TXqtE("BDl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !E^\)=E)P  
} ; @ ZN@EOM$+  
+ijxv  
template < typename T1, typename T2 > \ *A!@T  
  struct result_2 T%E/k# )q  
  { 9ZDbZc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7_J0[C!G  
} ; 6Q_ZP#oAV  
} ; )GOio+{H  
=+H,}  
Dy{lgT0k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [4+I1UR`  
s<5PsR  
下面我们来剥离functor中的operator() HT6$|j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p9&gKIO_m  
[@@EE> y  
return l(t) op r(t) <Vh }d/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) yoM^6o^,D  
return op l(t) M3eFG@,  
return op l(t1, t2) T-x}o  
return l(t) op Kp19dp}'b  
return l(t1, t2) op #P {|7}jk  
return l(t)[r(t)] ;,xM*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] s\ Ln  
!Oi':OQG  
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: 9}+X#ma.Nc  
单目: return f(l(t), r(t)); Nl^u A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o* e'D7  
双目: return f(l(t)); }taG/kE62  
return f(l(t1, t2)); 7@&kPh}PG  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^_BjO(b'e  
4h T!DS  
struct meta_divide cGlpJ)'-{  
  { 8YQ7XB  
template < typename T1, typename T2 > CD4@0Z+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z_mQpt|y  
  { 2"WP>>b80  
  return t1 / t2; ER;\Aes*?  
} @Thrizh  
} ; i/ PL!'oq  
r(rT.D&  
这个工作可以让宏来做: BE!l{  
SeLFubs_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T/:6Z  
template < typename T1, typename T2 > \ %q6I-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v`U;.W  
以后可以直接用 -1w^z`;2h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0 qW"b`9R  
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 ,o}CBB! k  
(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。。。) AuY*x;~  
\uZ1Sl  
EXR6Vb,  
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(8dsg R  
Hk$do`H-=Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UK)wV  
class unary_op : public Rettype Uy?X-"UR  
  { 55=YM'5]  
    Left l; &w:0ad|  
public : |o@U L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #k,.xMJ~  
0n\AUgVPF  
template < typename T > WP'.o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &#OF,_6"m  
      { [MD"JW?4B  
      return FuncType::execute(l(t)); AqH GBH0  
    } w*X(bua@  
*nEG<Y)  
    template < typename T1, typename T2 > Y Azj>c&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m= %KaRI  
      { /v.<h*hxWy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GGU wS  
    } +jO#?J  
} ; (0Jr<16si$  
Pfd%[C/vdm  
P G zwS  
同样还可以申明一个binary_op I:1Pz|$`  
xpI8QV$#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qHPinxewx  
class binary_op : public Rettype (3=bKcD'  
  { I1JL`\;4  
    Left l; =L`PP>"rW  
Right r; 4\j1+&W   
public : 1B$8<NCQ=?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mRN[l j  
tg<bVA)E'J  
template < typename T > \\C!{}+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i8%Z(@_`  
      { <[=[|DS l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8C*xrg#g:  
    } sXYXBX[  
5C9 .h:c4y  
    template < typename T1, typename T2 > rS+ >oP}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const olm'_ {{  
      { ZgmK~iJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bAUYJPRpy  
    } ,^jQBD4={  
} ; 65tsJ"a<  
>f D%lq;  
Ex6Kxd}8  
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 \w-3Spk*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 oG-Eac,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) pp2 Jy{\d  
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。 rddn"~lm1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! v!=e]w6{  
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。。。 Z1p%6f`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w9Nk8OsL  
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) ;CuL1N#I  
下面是修改过的unary_op G]dHYxG  
pV1 ;gqXNS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I<" UQ\)  
class unary_op iZ0(a   
  { :Ye~I;" 8  
Left l; &E@mCQ1  
  nN>Uh T  
public : 2#8PM-3"  
T0cm+|S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D\E"v,Y\+O  
~/Y8wxg  
template < typename T > '1zC|:,  
  struct result_1 }:*?w>=  
  { Xd.y or  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; COd~H  
} ; -L2?Tap  
U^-RyE!}  
template < typename T1, typename T2 > r l;Y7l  
  struct result_2 COD^osM@  
  { 2\gbciJ[{(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (~(FQ:L %U  
} ; swMR+F#u*  
S<5.}cR  
template < typename T1, typename T2 > >n1UK5QD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |=W>4>  
  { [P]M)vJ**  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q[lkhx|.B  
} &m{~4]qWpM  
#XNURj  
template < typename T > "*KOU2}C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kn WI7  
  { #t VGqf  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9gZS )MZ  
} !_?HSDAj"n  
X*e:MRw[  
} ; ) urUa E  
:]* =f].  
o+\?E.%%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 9~ifST \  
好啦,现在才真正完美了。 fUJe{C<H  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5!6}g<z&L  
f%REN3=5K  
template < typename Right > GB}X  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y;hco  
  { !m9g\8tE  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ul"Z% 1]  
} QdIoK7J 9  
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。 zeH=py[n  
fJi?~[5<  
K81&BVx/  
0b2;  
5'xZ9K  
十. bind ^!O2Fw  
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/p.O  
先来分析一下一段例子 X4"[,:Tw  
*C> N  
3W3d $  
int foo( int x, int y) { return x - y;} H$&P=\8n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 By<~h/uJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]O~/k~f  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 x6|QTO  
我们来写个简单的。 be.Kx< I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |G)bnmi7  
对于函数对象类的版本: ;=8@@9  
&<C&(g{Z  
template < typename Func > =gSACDTc  
struct functor_trait ry4:i4/[  
  { >*}m .'u  
typedef typename Func::result_type result_type; dw7h@9\ y  
} ; {7=k/Y*U  
对于无参数函数的版本: O[ ^zQA  
MO79FNH2\  
template < typename Ret > %5 <t3 H"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2f 9%HX(5  
  { &oDu$%dkT  
typedef Ret result_type; %'dsb7n  
} ; -} +PE 4fh  
对于单参数函数的版本: !i=k=l=  
,Lw '3  
template < typename Ret, typename V1 > Uq2Qh@B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &MP8.( u `  
  { ~I%JVX%  
typedef Ret result_type; P"c7h7  
} ; JI92Dc*o  
对于双参数函数的版本: McU]U 9:z  
8V:yOq10  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7JP.c@s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Zg!E}B:z  
  { 55`cNZ  
typedef Ret result_type; }@g#S@o  
} ; .PJ_1  
等等。。。 ':,p6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ivi&;  
DVRbTz3V  
template < typename Func > 7me1 :}4  
struct func_return R<1[hH9"o  
  { =+wkjTO  
template < typename T > _NM=9cWd  
  struct result_1 s ,GGO3^  
  { =7U 8`]WA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $ZE"o`=7  
} ; N~ M-|^L  
VW9BQs2w  
template < typename T1, typename T2 > LtBm }0  
  struct result_2 f.u[!T  
  { I*8_5?)g<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a~[]Ye@H  
} ; ?I#zcD)w  
} ; `LVX|l62  
FYeUz$/  
`)eqTeW  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C$EvcF% 1  
%g%#=a;]q  
template < typename Func, typename aPicker > 9=;ETLL "  
class binder_1 ,u<aKae  
  { y]E ?\03"  
Func fn; ,0[h`FN  
aPicker pk; LgS.%Mn  
public : ^'aMp}3iu  
.;9I:YB$  
template < typename T > M7n|Z{?(  
  struct result_1 1)wzSEV@  
  { oNr~8CA`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0@8EIQxK"  
} ; ||k^pzj%  
]#x? [ F  
template < typename T1, typename T2 > B (dq$+4  
  struct result_2 *Z"(K\1TH  
  { |Xl,~-.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4*9:  
} ; 1PJ8O|Z t8  
d/:zO4v3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Wtwh.\Jba  
]i@VIvYq  
template < typename T > Flzl,3rW4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }x1p~N+;  
  { "5R8Zl+  
  return fn(pk(t)); iw^(3FcP@C  
} w">p 8  
template < typename T1, typename T2 > I- X|-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u!&Vbo? .B  
  { pjX')i<  
  return fn(pk(t1, t2)); ryp@<}A]!d  
} YWPAc>uw,  
} ; |>P`Gl]E  
NI136P  
hE>i~:~R  
一目了然不是么? S_B;m1  
最后实现bind htGk:  
y2eeE CS]  
Awad!_VdHS  
template < typename Func, typename aPicker > zy9# *gGq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,kKMUshBi  
  { |JW-P`tL0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "b"Q0"w  
} 0SBiMTm  
g^DPb pWxu  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /a$RJ6t&3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 wg[D*a  
|PED8K:rU  
十一. phoenix RWi~34r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :jq   
DKfw8"L]  
for_each(v.begin(), v.end(), IU`&h2KZ.  
( +[ 944n  
do_ =?f\o*J)  
[ ',yY  
  cout << _1 <<   " , " L{\au5-4  
] jnuovM!x~  
.while_( -- _1), fN TPW]  
cout << var( " \n " ) S 5Q$dAL  
) {uRnZ/m  
); YRYAQj/7  
Y&k6Xhuao  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: \$Nx`d aFi  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor iS^IqS  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /CAi%UH,F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .)>DFGb>H  
1dF=BR8  
KN;b+`x;M  
template < typename Cond, typename Actor > hYW<4{Gjr  
class do_while DM%4 V|F"  
  { =kUN ^hb  
Cond cd; b:nHcxDU<  
Actor act; i# 1:DiF  
public : )0P>o]fWI  
template < typename T > .h2K$(/  
  struct result_1 WX} "Pj/6  
  { F~dq7 AS  
  typedef int result_type; ~)#JwY  
} ; gNO<`9q  
0FF x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E{*~>#+  
<[2]p\rj  
template < typename T > k 4+F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >*v^E9Y  
  { m1X0stFRs"  
  do H1'`* }V  
    { ~bCn%r2  
  act(t); $g55wGF  
  } n; 0bVVMV  
  while (cd(t)); 3 n/U4fn_  
  return   0 ; Wm nsD!  
} mB.kV Ve0  
} ; xGq,hCQHV  
H/p<lp  
\ qc 8;"@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). xoD5z<<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 6<+R55  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Oc;0*v[I  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 G l=dL<F  
下面就是产生这个functor的类: `7P4O   
-< jb>8  
qh/q<  
template < typename Actor > *K6 V$_{S  
class do_while_actor X 5LI  
  { z./M^7v?  
Actor act; ;6I{7[  
public :  ] }XK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rHu  #  
h1Ca9Z_  
template < typename Cond > 9KVeFl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =j 6amk-  
} ; AAkdwo  
nKJJ7'$'3  
C26PQGo#$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lM C4j  
最后,是那个do_ )p>BN|L  
7'_zJI^  
AG2iLictv  
class do_while_invoker Ep0L51Q  
  { Z'PE^ ,  
public : l tr =_  
template < typename Actor > KE+y'j#C3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8@|_];9#.  
  { >b#z o,  
  return do_while_actor < Actor > (act); qx<`Kc4  
} lztPexyXZ  
} do_; lcij}-z:%e  
3ryIXC\v  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W?!(/`J]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W{l+_a{/9  
最后来说说怎么处理break和continue MN|y5w}$u  
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。 lDNB0Ad  
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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