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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda RuEnr7gi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -EIMh^  
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, ~ilBw:L-3  
.?)oiPW#  
*E q7r>[  
3K] 0sr  
  class filler  G/;aZ  
  { GM56xZ!2T  
public : ~=gH7V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} szs3x-g  
} ; #Lt+6sa]2@  
-hV KPIb  
*ww(5 t  
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: k#G7`dJl  
b6M)qt9R  
mztq7[&-  
3\~fe/z'I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3T^dgWXEG  
>N"PLSY1  
QF6JZQh<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pY5HW2TsY|  
@uD{`@[  
z`{zqP:  
l]=$<  
二. 战前分析 EF{'J8AQ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 3$f5][+U  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 /'^>-!8_1  
tl#s:  
siZ_JJW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L. ?dI82c  
  /* --------------------------------------------- */ ~a,'  
vector < int *> vp( 10 ); ]*Ki7h |B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1M FpuPJk  
/* --------------------------------------------- */ | (9FV^_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $ aBSr1  
/* --------------------------------------------- */ m8A1^ R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C8zeqS^N  
  /* --------------------------------------------- */ $d[:4h~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lD=j/    
/* --------------------------------------------- */ `r$WInsDu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); UoT}m^ G  
ITPp T  
JNCtsfd  
w:(7fu=  
看了之后,我们可以思考一些问题: ExU|EN-  
1._1, _2是什么? 8ngf(#_{_n  
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。 < R%6L&  
2._1 = 1是在做什么? \>azY g  
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。 y{P9k8v!z  
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。 BkqW>[\5xm  
]a~LA7VHO  
LZ dNG\-  
三. 动工 r}Av"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _ 9]3S>Rn  
I"?&X4%e  
>&z+ih  
?E@[~qq_  
template < typename T > "$YLU}S9  
class assignment =i %w_ e  
  { RL8 wSK  
T value; ?saVk7Z[|5  
public : Ka2tr]+s  
assignment( const T & v) : value(v) {} SXF_)1QO\W  
template < typename T2 > !}48;Pl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /a)=B)NH  
} ; Xh!Pg)|E  
'mR+W{r  
wajhFBJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?"u-@E[m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ux]@p rAq  
1yc@q8  
E.9k%%X]  
|/Z)?  
  class holder p8J"%Jq}  
  { 8"^TWzg}L  
public : c17==S  
template < typename T > )uWNN"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3f8Z ?[Bb@  
  { d69VgLg  
  return assignment < T > (t); L@GD$F=<0  
} KK|Jach  
} ; OUMr}~/  
l))IO`s=_  
63$m& ]x  
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: T0jJp7O  
~cwwB{  
  static holder _1; ?Qk#;~\yB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O,#[m:Ejb  
!%9I%Ak^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DJUtuex  
而不用手动写一个函数对象。 \(L^ /]}G)  
LXl! !i%  
L,L7WObA  
@kymL8"2w  
四. 问题分析 v:;cTX=x`#  
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。 5!*a,$S  
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。 xc?<:h"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 rfpxE>_|G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E 3.s8}}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2_v>8B  
:"]ei@  
五. 问题1:一致性 $S{j}74[  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| s6uAF(4,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h65j,v6B  
rg.if"o  
struct holder H)tDfk sq\  
  { F{tSfKy2  
  // ~G:7*:[b  
  template < typename T > cw{[B%vw  
T &   operator ()( const T & r) const Y?cw9uYB  
  { | &vuK9q  
  return (T & )r; o5R40["  
} U)8]pUI+/P  
} ; O1,[7F.4g  
37Y]sJrs$  
这样的话assignment也必须相应改动: |e >-v  
pM3BBF%  
template < typename Left, typename Right > 2oLa`33c1  
class assignment |&7,g  
  { oJ:J'$W(  
Left l; = ;d<Ikj  
Right r; L4b4X  
public : g!ww;_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cK&oC$[r-  
template < typename T2 > 0 HmRl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q2Rj0E`  
} ; )/'s& D  
^cm^JyS)  
同时,holder的operator=也需要改动: ri ~2t3gg  
IIkJ"Qg.  
template < typename T > f'dI"o&^/d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +&@0;zSga  
  { {J$aA6t:"T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $!Tw`O  
} @@jdF-Utj;  
`Fj(g!`  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1S.~-K*X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ':3KZ4/C  
FQ%mNowuj  
return l(rhs) = r; 5FxU=M1gF  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 >.|gmo>b  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @Rm/g#!h"  
E3!twR*Aw  
template < typename Tp > iY-dM(_:]  
class constant_t >Fz$DKr[  
  { HV@:!zM  
  const Tp t; {QID@  
public : CggEAi~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S J5kA`  
template < typename T > /eQn$ZRP,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VzesqVx  
  { q]x@q  
  return t; 32yNEP{  
} il~,y8WTU{  
} ; jPfoI-  
$$a"A(Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tF|bxXs Z  
下面就可以修改holder的operator=了 h.*|4;  
(agdgy:#  
template < typename T > Xc!w y9m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3>+;G4  
  { mX89^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fvD wg  
} D6w0Y:A{.  
7nmo p7  
同时也要修改assignment的operator() z( wXs&z;  
{/ta1&xyG  
template < typename T2 > '' 6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4rm/+Zes  
现在代码看起来就很一致了。 cu-WY8n  
Ty=}A MMyE  
六. 问题2:链式操作 kbY@Y,:w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [C$ 0HW  
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。 #_d%hr~d  
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。 }1V&(#H2  
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。 &+v&Dd&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +-hmITJ v  
F r~xN!  
template < typename T > e\<I:7%Rg  
struct result_1 ~J|0G6H  
  { V;"'!dVX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nFqMS|EN  
} ; LdOB[W  
Dng^4VRd  
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: >qE$:V "_5  
DxlX-  
template < typename T > {)mlXo(On  
struct   ref ,O}zgf*H;  
  { <\5{R@A*6  
typedef T & reference; b{&@ Lm0Tn  
} ; ?Rdi"{.wI  
template < typename T > o! 8X< o  
struct   ref < T &> Z]tz<YSkG  
  { [Mi~4b  
typedef T & reference; {T.VB~C  
} ; $)U RY~;i  
gnQd#`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: STI8[e7{  
>2a~hW|,  
template < typename T > Sz =z TPnO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <*[(t;i  
  { %X3T<3<  
  return l(t) = r(t); g0l- n  
} 9;PtY dJ8  
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。 x RfX:3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 PF.HYtZqK  
"ggq7cJ}_  
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 V|7 c dX#H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: yxH[uJpb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C RNO4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 FQ5# v{  
最后的布局是: %]-tA,u  
                Add t?\osPL  
              /   \ {S?.bT%&  
            Divide   5 W+QI D/  
            /   \ DD1S]m  
          _1     3 kW"N~Xw)  
似乎一切都解决了?不。 m`/OO;/;  
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。 s SDBl~g  
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。 0:XmReO+k  
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: )lZb=t  
%EuSP0  
template < typename Right > `!i>fo~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <*L8kNykK  
Right & rt) const E:2Or~  
  { NunT1ved  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Af;$}P  
} 2'D2>^os  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 j9%=^ZoQj  
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。 {'/8{dS  
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。 >1YJETysO  
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。 JH 8^ZP:d'  
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。 r;-\z(h  
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? @ Fu|et  
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: #(%6urd  
QgP UP[  
template < class Action > ='(:fHhhX  
class picker : public Action ;aSEv"iWX  
  { [,VD^\  
public : |g~.]2az  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nkxVc  
  // all the operator overloaded zJPzI{-w|  
} ; \QVL%,.%M  
8{AzB8xp  
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。 'Ag?#vB  
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: G=DRz F  
8IO4>CMkv  
template < typename Right > HM`;%0T0(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2gA6$s7  
  { _T1|_9b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &Mol8=V)  
} q:fkF^>  
8q_nOGd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `On%1%k8  
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。 :V&#Oo  
-LUKYGBK  
template < typename T >   struct picker_maker /)j:Y:5  
  { {a(TT)d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <%! EI@N  
} ; "lB[IB)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o]@?QAu  
  { LqNsQu";  
typedef picker < T > result; _k&vW(O=:  
} ; :AL nm0d  
O9bIo]B  
下面总的结构就有了: kIyif7  
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。 mk}8Cu4  
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。 $%ps:ui~X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y\S}U{*Z'  
至此链式操作完美实现。 YH@^6Be9  
+d<o2n4!  
 eGjEO&$  
七. 问题3 *5u0`k^j  
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。 'bTtdFvJ  
q>t#5Z81  
template < typename T1, typename T2 > b}WU  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NbH;@R)L  
  { Q/I/>6M7UZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H>% K}Fh  
} Pa+%H]vB  
{;q zz9 |  
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: "d% o%  
xtyOG  
template < typename T1, typename T2 > ^tI ,eZ  
struct result_2 `Ps&N^[  
  { ?|kwYA$4o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; C h>r.OfP  
} ; )m|)cLT&  
,XU<2jv]  
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? UZz/v#y~  
这个差事就留给了holder自己。 `f S$@{YI_  
    ]@0C1 r  
)1N~-VuT  
template < int Order > Dr)B0]KG  
class holder; ',P$m&z  
template <> OQ&l/|{O0?  
class holder < 1 > 0.+MlyA  
  { G .NGS%v  
public : ZwM(H[iqL  
template < typename T > \I (g70  
  struct result_1 ;X, A|m$(  
  { 8MU+i%hd  
  typedef T & result; I;FHjnn(  
} ; EV/DJ$C }  
template < typename T1, typename T2 > )\Am:?RH;  
  struct result_2 B 1je Ik,  
  { -%,=%FBi~4  
  typedef T1 & result; yw\Q>~$n[=  
} ; _\;0E!=p  
template < typename T > E%LUJx}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .~u[rc|<  
  { #Pt_<?JtV  
  return (T & )r; qz95)  
} 0~4Ww=#  
template < typename T1, typename T2 > E6XDn`:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \xG_q>1_  
  { LGB}:;$AL  
  return (T1 & )r1; c^3,e/H  
} iSbPOC7  
} ; ||D PIn]  
,+~8R"  
template <> u:.w/k%+  
class holder < 2 > -Gy=1W`09  
  { 2ci[L:U  
public : z.lIlp2:  
template < typename T > =U'!<w<-  
  struct result_1 ~[<C6{  
  { KrdEB0qh  
  typedef T & result; 5\V""fH  
} ; ZmI0|r}QbY  
template < typename T1, typename T2 > f*}}Az.4  
  struct result_2 "%lIB{  
  { Wn2'uZ5If  
  typedef T2 & result; BMug7xl"  
} ; -^+fZBU;  
template < typename T > ^hNl6)hR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8yk7d76Y  
  { L I*=T   
  return (T & )r; \#4mPk_"  
} fqjBor}  
template < typename T1, typename T2 > Me79:+d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9TX2h0U?  
  {  LAkBf  
  return (T2 & )r2; PriLV4?  
} @Bds0t  
} ; /yHjd s  
eSQkW  
=^1jVaAL  
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> >。 [Do^EJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: aVCPaYe^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {0~\T[qm  
(n`] sbx  
return l(i, j) = r(i, j); )(0if0D4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Idb*,l|<  
HjIIhl?UY  
  return ( int & )i; p#).;\M   
  return ( int & )j; /poGhB 1k  
最后执行i = j; ?5FlbiT  
可见,参数被正确的选择了。 XLC9B3Jt  
? a#Gn2  
,Kl:4 Tv  
9}%$j  
Q,:{(R  
八. 中期总结 KCO.8=y3  
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: D(l,Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6@TU9AZS `  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Li]bU   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b"WF]x|^  
b"uO BB  
ckMG4 3i\j  
\_WR:?l  
ltf KqY-  
<3!Al,!ej@  
九. 简化 )by7 [I0v  
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。 Tf~eH!~0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7mq&]4-G  
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: m^!:n$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4j~q,# $LW  
  +-*/&|^等 ~n- Px)  
2. 返回引用。 OHi.5 (  
  =,各种复合赋值等 tPl 4'tW_  
3. 返回固定类型。 w]t'2p-'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) pJx7S sW  
4. 原样返回。 2HtsSS#0Q  
  operator, KF zI27r  
5. 返回解引用的类型。 Ym 1vq=  
  operator*(单目) ]f#s`.A~  
6. 返回地址。 L/ Q[N^ (^  
  operator&(单目) o!:Z?.!  
7. 下表访问返回类型。 w%.hALN5-C  
  operator[] X8VBs#tLE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /i3 JP}  
  operator<<和operator>> )O"E#%  
Qn7T{ BW  
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。 T[ZmD{6l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \?; `_E`j  
ep=r7Mft  
template < typename Left > yI 2UmhA  
struct value_return 3l%Qd<  
  { 5afD;0D5TI  
template < typename T > Ez;Qo8  
  struct result_1 JD#x+~pb,8  
  { [EDX@Kdq)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; GuO}CQs^W  
} ; b%0p<*:a/  
2uOYuM[7gH  
template < typename T1, typename T2 > (oi:lC@h*  
  struct result_2 h{gFqkDoTI  
  { \rF S^#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ao2^3e  
} ; nS04Ha  
} ; .26mB Xr  
K f/[Edn  
~.aR=m\#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .Q%Hi7JMi  
,c4HicRJ#  
下面我们来剥离functor中的operator() ~f h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4p,:}h  
sFc\L94  
return l(t) op r(t) ZU73UL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g%&E~V/g$  
return op l(t) >E>yA d  
return op l(t1, t2) HEBeJ2w  
return l(t) op q7X#LYk  
return l(t1, t2) op #7 3pryXV  
return l(t)[r(t)] {1)A"lQu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w}gmVJ#p  
B+K6(^j,,y  
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: Q,[G?vbj  
单目: return f(l(t), r(t)); "E(i<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o/w3b 8  
双目: return f(l(t)); kJJT`Ba&/  
return f(l(t1, t2)); au{) 5W4~  
下面就是f的实现,以operator/为例 5dm~yQN/  
SXk.7bMV6  
struct meta_divide k ucbI_  
  { Kcm+%p^  
template < typename T1, typename T2 > J?9jD:x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XVqOiv)  
  { H)Btm  
  return t1 / t2; K6kz{R%`  
} {Rkd;`Q`!  
} ; p?i.<Z  
_~z oMdT!  
这个工作可以让宏来做: ( zWBrCX  
fzIs^(:fl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ; ~pgF_  
template < typename T1, typename T2 > \ M]s\F(*ib  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pR61bl)  
以后可以直接用 wtw=RA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ij ?7MP  
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 'XK 'T\m  
(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。。。) g&s. 0+  
N1$u@P{  
,^:{!?v  
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 $-}&RW9  
% T({;/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Sc7 Ftb%  
class unary_op : public Rettype DZSS  
  { :C:6bDQ  
    Left l; %L=e%E=m  
public : *'>_XX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ubwM*P  
jH< #)R  
template < typename T > 1&|]8=pG7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {DRk{>K,  
      { '^UHY[mX8  
      return FuncType::execute(l(t));  0k (-  
    } Fi/iA%,  
}bb,Iib  
    template < typename T1, typename T2 > gXxi; g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EhxpMTS  
      { }u_D{bz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `HX:U3/  
    } duaF?\vv  
} ; rfqwxr45h  
Pk;\^DRC  
cnu&!>8V  
同样还可以申明一个binary_op I L*B@E8  
(/A.,8Ad  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I0m7;M7 P  
class binary_op : public Rettype Gyq 6?  
  { ?()*"+N(ck  
    Left l; ^Hx}.?1  
Right r; e9{ii2M  
public : $ VT)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .C'\U[A{  
-8 uS#  
template < typename T > J :O!4gI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cYA:k  
      { e$[O J<t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); S2$66xr#  
    } {KG}m'lx  
+F)EGB%LXs  
    template < typename T1, typename T2 > 0~U#DTx0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \D@j`o  
      { Z[#8F&QV!m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); JP>EW&M  
    } GHsDZ(d3.  
} ; s<!A< +Sh  
\ lbH   
74([~Qs _M  
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 |5^ iqW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C~&E7w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bBi>BP =  
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。 %p 6Ms  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! s~Eo]e  
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。。。 2u]G]: ml  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Wd'}YbC  
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) vFUp$[  
下面是修改过的unary_op k-~}KlP  
f Fi=/}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :Qa*-)rs  
class unary_op \rr"EAk]  
  { Va?]:Q  
Left l; d:'{h"M6  
  *$A`+D9  
public : hkPMu@BI  
hi(b\ ABx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5iw\F!op:  
#(tdJ<HvC|  
template < typename T > sPNm.W$_  
  struct result_1 1UMEbb  
  { \'2rs152  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {,Z|8@Sl%  
} ; y3efie {J  
I#OZ:g^  
template < typename T1, typename T2 > %Xc,l Y1?  
  struct result_2 :W)lt28_  
  { Zf$mwRS[_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :Racu;xf  
} ; !j$cBf4  
Ce+:9}[  
template < typename T1, typename T2 > m6 @,J?X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t0-)\kXcA  
  { rI.CCPY~s  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dAkJ5\=*  
} wseb]=U  
D3xyJ  
template < typename T > .tH[A[/1 a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aq-R#q  
  { k2Y *  
  return OpClass::execute(lt(t)); S"skKh4w  
} h}knn3"S  
Q8>  
} ; "ukiuCfVuW  
M:QM*?+)  
gUtxyW  
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 `D~wY^q{  
好啦,现在才真正完美了。  "yA=Tw  
现在在picker里面就可以这么添加了: !aQQq[  
X8Y)5,`s  
template < typename Right > Ia!B8$$'RP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ywj'S7~A  
  { |fhYft  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }{S f*  
} vE<z0l  
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。 .5K}R<  
Lk>o`<*  
~"8D]  
MQvk& AX  
s !XJ   
十. bind <yxy ;o  
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。 |w3b!  
先来分析一下一段例子 2SV}mK U  
ilr'<5 rq  
9XEP:}5,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bji^b@ us_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $l+DkR+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +\/1V`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Wt 1]9{$  
我们来写个简单的。 ~H~iKl}|7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [,86||^  
对于函数对象类的版本: '%y5Dh  
:N>n1tHL;A  
template < typename Func > TcKt   
struct functor_trait QuWW a|g^.  
  { lNs;-`I~  
typedef typename Func::result_type result_type; A8oTcX_  
} ; o<Y[GW1pg  
对于无参数函数的版本: X5w_ }Nhe  
])tUXU>  
template < typename Ret > iPeW;=-2Wk  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [8v>jQ)  
  { .mwB'Ll  
typedef Ret result_type; +]dh`8*8>1  
} ; H&_drxUq;L  
对于单参数函数的版本: u|{(m_"H  
CEHtr90P  
template < typename Ret, typename V1 > B+r$_L&I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #Bo3 :B8  
  { (N[R`LN  
typedef Ret result_type; /{71JqFis  
} ; }8&?  
对于双参数函数的版本: o>i@2_r\&H  
 TnXx;v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (mOL<h[)IP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M,we9];N  
  { ,d`6 {ll  
typedef Ret result_type; YHQvx_0yP  
} ; tRu j}n+x  
等等。。。 Uy98lv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Or3GrZ!H  
tQWjNP~  
template < typename Func > tB{HH%cV  
struct func_return =V>inH  
  { )&vuT q'7'  
template < typename T > `)WC|=w2  
  struct result_1 M7gb3gw6  
  { *F;W 1TF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {baG2Fe1`b  
} ; X`Jo XNqm  
wmB_)`QNP  
template < typename T1, typename T2 > f~t5[D(\Q,  
  struct result_2 x +]ek  
  { s8V:;$ !  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 20Z=_},  
} ; d\-v+'d*+  
} ; =)YDjd_=z  
FaQz03N\  
z0T9tN!(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7#+>1 "\  
C'.^2s#e8  
template < typename Func, typename aPicker > 'PWX19  
class binder_1 w:nLm,  
  { FxdWJ|rN9D  
Func fn; \&\U&^?  
aPicker pk; D5"Xjo*  
public : MN^d28^/  
m(KBg'kQ  
template < typename T > w\lc;4U   
  struct result_1 {M ^5w  
  { Bg.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Oj8xc!d'  
} ; Dp-j(F  
/{>_'0  
template < typename T1, typename T2 > :j&-Lc  
  struct result_2 `MC5_SG 1  
  { Mb:>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; eZ8DW6l*  
} ; ^TEFKx}PX  
L Z}m;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p\22_m_wd  
5$&',v(  
template < typename T > g&r3 ;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >XPR)&t  
  { ?h)T\z  
  return fn(pk(t)); 66{Dyn7J~  
} Ia j`u  
template < typename T1, typename T2 > 4 z^7T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3R<VpN){  
  { ^Eif~v  
  return fn(pk(t1, t2)); te;VGpv.  
} :_[pZ;-@  
} ; y*e({fio_  
sL], @z8<k  
{sW>J0  
一目了然不是么? I<qG{PA  
最后实现bind 6 \}.l  
L~("C  
M'nzoRk  
template < typename Func, typename aPicker > %$'Z"njO&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E<'V6T9bi  
  { 5}TTf2&Xo#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GG %*d]  
} ^G14Z5.  
<9]J/w+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 eCjyx|:J  
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。 [&sabM`Ul  
-ND1+`yD  
十一. phoenix !@>q^_Gez  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nCDG PzJ  
D<'G\#n3I=  
for_each(v.begin(), v.end(), /h 4rW>8D2  
( B&AF(e (  
do_ MIY`"h0*  
[ -oi@1g @  
  cout << _1 <<   " , " ,z~"Mst  
] NAX`y2z  
.while_( -- _1), (Rsf;VPO  
cout << var( " \n " ) 4+:'$Nw  
) Ctbc!<@o  
); :A+}fB IN  
"a-;?S&  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: #giH`|#d  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor kG u{[Rh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 C8%MKNPd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,V[|c$  
5DJ!:QY!  
hcoZ5!LvT  
template < typename Cond, typename Actor > Fg0!2MKq*  
class do_while d^8n  
  { NInZ~4:  
Cond cd; :xk+`` T  
Actor act; r-No\u_  
public : piFZu/~Gq\  
template < typename T > 8WpZ "  
  struct result_1 @w(X}q1  
  { O*yA50Cn  
  typedef int result_type; h0")NBRV&  
} ; pGr4b:N  
~9#'s'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q4g)/x%nc  
K%UjPzPWw  
template < typename T > XB]>Z)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :Sn4Pg `Q  
  { OVGB7CB]S  
  do .:O($9^Ho  
    { :r7!HG _  
  act(t); SPm2I(at7  
  } <j1r6.E)  
  while (cd(t)); "JE->iD  
  return   0 ; yp)D"w4@  
} h)^|VM   
} ; zU'7x U-  
Y]!&, e,  
+Jm[IN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pTT00`R  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 sl:1P^b  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 K^P&3H*(/n  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 :i|Bz6Ht4  
下面就是产生这个functor的类: v8zOY#?  
^%0^DN  
Rh%@N.Z*  
template < typename Actor > _w2%!+'  
class do_while_actor h]/3doP  
  { gA gF$H .  
Actor act; z pDc~ebh  
public : 7rG+)kHG  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Jp= )L  
7>h(M+ /  
template < typename Cond > Ii<k<Bt,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &?5me:aU  
} ; Mkr &30il[  
aq\Fh7  
ibLx'<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'F3@Xh  
最后,是那个do_ sFHqLG{/  
'uF-}_ |  
n@6vCdk.  
class do_while_invoker p)VMYu  
  { 6 X'#F,M  
public : ">Ms V/  
template < typename Actor > G cB<i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Zu 4au<  
  { KGc!#C  
  return do_while_actor < Actor > (act); cj[x%eK>  
} Sj o-Xf}  
} do_; lMcO2006L  
@bChJl4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? v+o6ZNX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '}:(y$9.`  
最后来说说怎么处理break和continue ].sD#~L_  
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。 C-g,uARX(r  
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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