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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l ~b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `R9}.?7  
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, q+KGQ*   
,*y\b|<j  
.(RX;.lw  
j %3wD2 l  
  class filler s{"}!y=]  
  { n54}WGo>9  
public : e`N/3q7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GmjTxNU@  
} ; yvQRr75  
NCid`a$  
xsPY#  
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: uBr^TM$k&  
XL10W ^  
PVNDvUce  
EFd9n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); " [Z'n9C  
)<<}8Fs  
qs9q{n-Aj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  T:~c{S4&  
|8DMj s()*  
G_5uO58  
^lI>&I&1  
二. 战前分析 X,ES=J0  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 rw9m+q  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 bu}N{cW  
X(YR).a~  
xcVF0%wVC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JB}jt)ol%  
  /* --------------------------------------------- */ =>y%Aj&4  
vector < int *> vp( 10 ); +!@@55I-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); GL S`1!  
/* --------------------------------------------- */ M5C%(sQ$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HVG:q#=C  
/* --------------------------------------------- */ E8`AU<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3 P)N,  
  /* --------------------------------------------- */ Cyn_UE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @4ccZ&`  
/* --------------------------------------------- */ B1u.aa$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u{Rgk:bn  
AA&5wDMV>  
NFAjh?#  
$,s"c(pv[,  
看了之后,我们可以思考一些问题: y)Y0SY1\j  
1._1, _2是什么? q'% cVM  
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。 = Ff2  
2._1 = 1是在做什么? B %L dH  
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。 Ub"6OT1tl  
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。 UP+4xG  
ZLN79r{T  
8|U-{"!O ?  
三. 动工 !_a@autj  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hFLLg|@  
/:BM]K  
@hz~9AII9  
/'g/yBY  
template < typename T > :S_3(/} \  
class assignment z:Q4E|IX  
  { Qf$3!O}G  
T value; 1( nK|  
public : ]b&"](A  
assignment( const T & v) : value(v) {} vz87]InI  
template < typename T2 > v}>5!*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0v"h /  
} ; JKJ+RkXf3  
]"T1clZKd(  
It@1!_tO2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 MlVVST  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J+]W*?m  
GcHy`bQbiX  
?h1r6?Sug{  
&B c$8ZR  
  class holder m })EYs1  
  { @D3|Ak1  
public : kJfMTfl,  
template < typename T > Jh6 z5xUV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const p10i_<J]=  
  { ]Av)N6$&-Z  
  return assignment < T > (t); Y6R+i0guz  
} =Felo8+   
} ; YU (|i}b  
b-Uy&+:X*d  
V=+wsc  
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: k% -S7iQ  
(& =gM  
  static holder _1; =0" Zse,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |PY*"Ul  
V']{n7a-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J Gpy$T{t  
而不用手动写一个函数对象。 e5HHsR6  
'(.vB~m7*+  
{i!@C(M3  
gA/8Df\G:l  
四. 问题分析 xUw)mUn@N  
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。 -Y:^<C^^&8  
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。 {CVn&|}J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Zf [#~4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 H\[:uUK5\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^j)0&}fB  
Gd:fh5u':  
五. 问题1:一致性 B}|(/a@*  
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?| $,&3:ke1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 nN|1cJ'.Fk  
<aVfgVS  
struct holder P+/6-CJ  
  { )=EJFQ*v  
  // "6} #65  
  template < typename T > 5m(V(@a3  
T &   operator ()( const T & r) const  fcLVE  
  { # 1#?k  
  return (T & )r; p>#QFd"m  
} o$[alh;c+W  
} ; t(sQw '>  
A]WR-0Z7  
这样的话assignment也必须相应改动: ;H%T5$:trP  
_(&XqEX  
template < typename Left, typename Right > \'}? j-8  
class assignment +|OrV'  
  { NR@n%p  
Left l; }o  {6  
Right r; gb clk~kX  
public : ]u(EEsG/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]"DsZI-glW  
template < typename T2 > 7z@Jw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } E#I^D/0  
} ; 5N'Z"C0  
dh.vZ0v=7  
同时,holder的operator=也需要改动: p0b2n a !  
no`>r}C  
template < typename T > >kN%R8*Sx  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F ~O}@e{  
  { due'c!wW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  Q&d"uLsx  
} <:gNx%R  
m-h+UKt  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }X;LR\^u[f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U`HSq=J  
h,u?3}Knnb  
return l(rhs) = r; zwEZ?m!  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +_E\Omcw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D$OUy}[2`.  
8E:d!?<^&I  
template < typename Tp > {YoK63b$  
class constant_t JF%_8Ye5  
  { M6mJ'Q482  
  const Tp t; l^,"^ vz  
public : W.O]f.h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fkjo  
template < typename T > *>%tx k:)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O,+ZD^  
  { ?~_[/  
  return t; }wkZ\q[  
} I_\#(  
} ; (tLAJ_v!.K  
)kl(}.9X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sBuOKT/j  
下面就可以修改holder的operator=了 &qO#EEqG]  
O 6}eV^y  
template < typename T > /ivA[LSS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z91GM1lrf8  
  { +l8`oQuG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HAtf/E]  
} JPq2C\Ka  
wm<`0}  
同时也要修改assignment的operator() / ~\ I  
m+7/ebj{A  
template < typename T2 > >#[u"CB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c@xQ2&i  
现在代码看起来就很一致了。 g AZe&"K  
j4fv-{=$  
六. 问题2:链式操作 Dno'-{-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `uN}mC!r]  
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。 #@cOyxUt  
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。 HL*Fs /W  
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。 /`b(} m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2xx  
q]qKU`m!Q`  
template < typename T > {|Pg]#Wi&  
struct result_1 \F }s"#  
  { j0F'I*Z3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; P nxxW?  
} ; R | &+g\{;  
zx7g5;J  
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: #XaTUT  
w '<8l w  
template < typename T > zK P{A Sk  
struct   ref GOII B  
  { )PNeJf|@  
typedef T & reference; q#n0!5Lv2  
} ; 0OrT{jo  
template < typename T > # {'1\@q  
struct   ref < T &> n=+K$R  
  { U fzA/  
typedef T & reference; M&/([ >Q  
} ; 6S2u%-]  
{ejJI/o0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "B~ow{3  
6*({ZE  
template < typename T > \~O}V~wE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const AdWLab;  
  { Q#2gjR r  
  return l(t) = r(t); ;<9dND  
} ~ }g"Fe  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 hA0g'X2eC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g+xA0qW  
06dk K )`  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 bhqs%B!:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "{&?t}rj+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j=Co  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 NdlJdq  
最后的布局是: F*bmV>Qq  
                Add s?JNc4q  
              /   \ }z$_=v  
            Divide   5 [It E+{U  
            /   \ @/w ($w"  
          _1     3 f'2Ufd|J|  
似乎一切都解决了?不。 3ZF-n`  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 =WYI|3~Cz  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Y5Ub[o  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: c~0hu*&  
r/32pY  
template < typename Right > ~G;lEp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Rpi@^~aPE  
Right & rt) const >\x   
  { <Kq4thR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6]/LrM,23  
}  YXdd=F  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 '|9fDzW"]  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 rerl-T<3  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 (q@DBb4  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 )G a%Eg9  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 OjUZ-_J  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? &f:"p*=a\  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: '4L0=G:A<q  
Rqk;!N  
template < class Action > S S/9fT"[  
class picker : public Action n&51_.@Q  
  { JS&=V 67[  
public : <yxEGjm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =xa:>Vh#  
  // all the operator overloaded qNH= W?T8.  
} ; !D_Qat  
C|@6rr9TA  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 "8'aZ.P  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: |BO!q9633V  
]4$t'wI.  
template < typename Right > ?0U.1N  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?0{8fGM4  
  { KXAh0A?&+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); exn Fy-  
} h{R>L s  
[|XMR=\>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }=+J&cR  
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。 ?3x7_=4t@  
"-pQL )f  
template < typename T >   struct picker_maker }AZ0BI,TI  
  { aMxg6\8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~BS Ip .  
} ; ;~2RWj=-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :z^VI M  
  { sn4wd:b7%  
typedef picker < T > result; d^0vaX6e}  
} ; )YB @6TiD  
LFi8@  
下面总的结构就有了: {GTOHJ2  
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。 E>bK-jG  
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。 bpQ5B'9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #`1@4,iC  
至此链式操作完美实现。 s bxOnw P\  
W!R}eLf@  
,<pk&54.@'  
七. 问题3 U X?EOrfJ  
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。 'T8(md299  
D9cpw0{nc  
template < typename T1, typename T2 > H\zV/1~Y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .%.bIT  
  { ?8g*"& cn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :U,n[.$5'  
} )&Bf%1>  
oi@/H\7j  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: j J}3WJ  
yc#0c[ZQu  
template < typename T1, typename T2 > lji&]^1  
struct result_2 ifA)Ppt<`  
  { 8BL ]]gT-I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *gq~~(jH  
} ; 9K9{$jN~  
*0K@^Db-  
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? ({GN.pC(  
这个差事就留给了holder自己。 3X0"</G6  
    cTU%=/gbc<  
J FYV@%1~  
template < int Order > |wnXBKV(  
class holder; )} I>"n  
template <> $IM}d"/9  
class holder < 1 > q0Hor   
  { 0gR!W3dh  
public : 8"fZ>XQ  
template < typename T > tp6-j`7u  
  struct result_1 Zj(2$9IU  
  { |;G9K`8  
  typedef T & result; jp~C''Sj  
} ; #s4v0auK  
template < typename T1, typename T2 > /$q9 Kxb  
  struct result_2 +@U}gk;#c  
  { zlUXp0W  
  typedef T1 & result; n<}t\<LG^c  
} ; 1Qc>A8SU  
template < typename T > h!vq~g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *8ZaG]L  
  { e^N6h3WF  
  return (T & )r; Kx-s95t  
} C EzTErn  
template < typename T1, typename T2 > _{eH" ,(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >uu ]K  
  {  Uz;z  
  return (T1 & )r1; Wfw6(L  
} Y-0o>:SM  
} ; 3gUGfe di  
kp{q5J6/  
template <> )A@i2I  
class holder < 2 > j>OuNeo@4  
  { i`FskEoijq  
public : 4Ou|4WjnL  
template < typename T > 0R#T3K}  
  struct result_1 I;Sg 9`k=  
  { pb\W7G  
  typedef T & result; >=T\=y  
} ; &Z.zem?n  
template < typename T1, typename T2 > l8$7N=Y  
  struct result_2 bv%A;  
  { %,Pwo{SH  
  typedef T2 & result; CDNh9`  
} ; "_g3{[es!  
template < typename T > 9d\B*OU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U2lDTRt  
  { Vb _W&Nwd  
  return (T & )r; L.%N   
} $aY*1UVq  
template < typename T1, typename T2 > & V*_\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +d$l1j  
  { myR}~Cj;q  
  return (T2 & )r2; K&\3j-8^  
} =b{!p|  
} ; W=[.. d  
/C'dW  
e >OYJd0s  
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> >。 mYE8]4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g9rsw7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Po~u-5  
RPXkf71iM  
return l(i, j) = r(i, j); q h+c}"4m  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gz,x6mnQ  
~> xVhd  
  return ( int & )i; !oJ226>WI  
  return ( int & )j; ^GyGh{@,f  
最后执行i = j; $bGe1\  
可见,参数被正确的选择了。 kVH^(Pi  
r"%uP[H  
UP8=V>T02  
h rksPK"s2  
MFHc>O DA  
八. 中期总结 A.5N<$l  
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: w b@Zna  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Sh]g]xR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U1.w%b,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K;n5[o&c  
IK /@j  
!%1=|PX_  
{m<NPtp910  
EYsf<8cl  
Z7Y+rP[l  
九. 简化 U#7moS'r  
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。 hDP&~Mk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M_ GN3  
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: B uv4&.Z}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZjOUk;H?  
  +-*/&|^等 9rCvnP=  
2. 返回引用。 jP{W|9@ (  
  =,各种复合赋值等 @S-p[u  
3. 返回固定类型。 cP]5Qz   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) SU {U+  
4. 原样返回。 t$*V*gK{  
  operator, hPM:=@ N$  
5. 返回解引用的类型。 ff1Em.  
  operator*(单目) )(aj  
6. 返回地址。 Zl:Z31  
  operator&(单目) K<3$>/|  
7. 下表访问返回类型。 +RuPfw{z  
  operator[] y5v}EX`m&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 MgP6ki1z  
  operator<<和operator>> nVK`H@5fw  
t!u{sr{j=  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 nJ ZQRRa:C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ? eU=xO  
gmU0/z3&  
template < typename Left > LHS^[}x^1  
struct value_return 6{qI  
  { xpzQ"'be  
template < typename T > Hy_}e"  
  struct result_1 2".^Ma^D!  
  { J4xJGO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; uqN:I)>[P  
} ; s-z*Lq*  
QIcg4\d%s  
template < typename T1, typename T2 > 9T#JlV  
  struct result_2 EE^ N01<"\  
  { 1l~(J:DT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _BA2^C':c{  
} ; Ep@NT+VnI  
} ; //ZYN2lT4  
z;74(5?q  
I|{A&G}|q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z Rjqjx  
3=SN;cn  
下面我们来剥离functor中的operator() D+y_&+&,t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,%L>TD'48s  
<gdKuoY  
return l(t) op r(t) p-6(>,+E[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) EJbFo682  
return op l(t) ,IODV`L  
return op l(t1, t2) Sv E|"  
return l(t) op  <0,szw  
return l(t1, t2) op s[ CnJZ\q  
return l(t)[r(t)] 0( s io\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H/eyc`  
g#=~A&4q  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 1e0O-aT#Q  
单目: return f(l(t), r(t)); !.(%"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )RQX1("O  
双目: return f(l(t)); j.5;0b_L^  
return f(l(t1, t2)); W/U_:^[-  
下面就是f的实现,以operator/为例 +Y:L4`  
d+6 by,'  
struct meta_divide :*{>=BD  
  { o`!7 ~n  
template < typename T1, typename T2 > Tt0:rQ.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |&>!"27;w  
  { '+ 8.nN  
  return t1 / t2; 2Sq+w;/  
} \mBH6GS  
} ; 6]#\|lds1  
!A6l\_  
这个工作可以让宏来做: c1,dT2:=  
N1O& fMz  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s`bC?wr5h  
template < typename T1, typename T2 > \ xyoh B#'W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Gob;dku  
以后可以直接用 `$X|VAS2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8@S5P$b};  
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 xSQ0]vE  
(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&uS700  
C&\vVNV;9  
D-/aS5wM  
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 OfR\8hAY  
""dX4^gtU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d^&F%)AT  
class unary_op : public Rettype $S"QyAH~-a  
  { Vs)%*1><  
    Left l; UacGq,  
public : ATeXOe  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W[dMf!(  
)BuS'oB  
template < typename T >  n(mS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }> 51oBgk_  
      { e<wRA["  
      return FuncType::execute(l(t)); 0P5!fXs*  
    } <z>K{:+>  
.?TPoqs7Z  
    template < typename T1, typename T2 > "dKYJ&$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $J~~.PUXQ  
      { +Oae3VFf;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "! yKX(aTX  
    }  9"@P.8_  
} ; jJpSn[{  
r "^ {?0  
I92c!`{  
同样还可以申明一个binary_op =,aWO7Pz  
a?+Ni|+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !f(aWrw7e6  
class binary_op : public Rettype :Rs% (Z  
  { h=q%h8  
    Left l; dh7PpuN{  
Right r; !U,^+"l'GP  
public : -jZP&8dPH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /nK)esB1L  
bw@Dc T&,  
template < typename T > S=Ihg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @~!1wPvF`I  
      { 5-277?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); seFug  
    } ;w(]z  
+ *YGsM`E9  
    template < typename T1, typename T2 > BO5gwvyI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @-z#vJ5Qe{  
      { AUloP?24  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 728}K^7:  
    } iA~b[20&  
} ; imx/hz!  
*&j)"hX  
I#Q Tmg.  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 o:\RJig<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 TtL2}Wdd.%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Jmb [d\ /D  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 q%4l!gzF3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4>4*4!KR}  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 8s4y7%,|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Nxu 10  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &gkGH<oaX  
下面是修改过的unary_op *yuw8  
K_V44f1f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B| IQ/g?  
class unary_op e75 k-  
  { (89NK]2x  
Left l; o7feH 6Sh  
  (}Ql#q K  
public : U*Z P>Vv  
t)o #!)|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (/&IBd-  
JM{S49Lx  
template < typename T > *G^n<p$"  
  struct result_1 H|='|k5Y.  
  { 28[dTsd%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 29"eu#-Qj  
} ; 6 ^X$;  
;Ef:mr"Nu  
template < typename T1, typename T2 > 2,nKbE9*  
  struct result_2 BoB2q(  
  { D[)")xiG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &* 4uji  
} ; &XosDt  
A>6 b 6  
template < typename T1, typename T2 > pti`q )  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9i)E<.6  
  { LxkToO{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); XD`QU m  
} 4BG6C'`%  
L<>;E  
template < typename T > tb7Wr1$<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c=l 3Sz?  
  { (Rvke!"B  
  return OpClass::execute(lt(t)); Wh%qvV6]  
} SGW2'  
{& G7 Xa  
} ; UXvk5t1  
%T*lcg  
T0WB  
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 |U?5% L  
好啦,现在才真正完美了。 yhe$A<Rl=  
现在在picker里面就可以这么添加了: .~V0>r~my  
:Ia3yi#  
template < typename Right > FxSBxz<N-A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ebp^-I9.d  
  { 8NJ(l  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @<--5HbX  
} Nt#zr]Fz  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 yy4QY%  
?7@Y=7BS4  
@EzSosmF  
)t{oyBT  
chsjY]b  
十. bind P}o:WI4.cB  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 GZ\;M6{oh  
先来分析一下一段例子 58*s\*V` \  
Qi|jL*mj&  
(yE?)s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~=HN30  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w[z^B&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !v|j C  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 /-<S FT`  
我们来写个简单的。 zp r`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <Mo_GTOC!  
对于函数对象类的版本: ]{V q;  
|")}p=   
template < typename Func > [JFmhLP9  
struct functor_trait `pF|bZ?v  
  { \pZ,gF;y  
typedef typename Func::result_type result_type; z 8M^TV  
} ; \4I1wdd|^  
对于无参数函数的版本: Y((s<]7  
%y33evX/B  
template < typename Ret > s bd;Kn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (,PO(  
  { JxI}#iA  
typedef Ret result_type; L,.Ae i9  
} ; .MuS"R{y  
对于单参数函数的版本: 1?"vKm  
Eom|*2vWIC  
template < typename Ret, typename V1 > `CW8Wj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [AQ6ads)  
  { XF(I$Mxl6  
typedef Ret result_type; 0F sz  
} ; ?b2  
对于双参数函数的版本: F ^Rt 6Io  
d8Jy$,/`?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r_T\%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }% JLwN  
  { +T=Z!2L  
typedef Ret result_type; q2 D2:0^2  
} ; @HJ&"72$<  
等等。。。 Ol:&cX3G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F{ J>=TC  
Ae:(_UJz  
template < typename Func > oC>e'_6_b  
struct func_return y5iLFR3z  
  { OwV>`BIwns  
template < typename T > on $?c  
  struct result_1 |\2z w _o  
  { /ZZo`   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >|!F.W  
} ; E#r6e+e1Q%  
_)Q) tOW  
template < typename T1, typename T2 > ed4:r/Dpo  
  struct result_2 ji<b#YO4  
  { ws Lg6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `GS!$9j  
} ; mJRvC%  
} ; <Bb $d@c  
V(1Ldl'a  
U 9TEC)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Lv+lLK  
*W,"UL6U8y  
template < typename Func, typename aPicker > E~_2Jf\U  
class binder_1 )6iY9[@tN  
  { n;Tpf<*U  
Func fn; MPA<?  
aPicker pk; s;X"E =  
public : )Y RVy  
x;S v&  
template < typename T > bgGd  
  struct result_1 CE-ySIa  
  { br+{23&1R#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'YQ"Lf  
} ; {NXc<0a(  
6ND,4'6  
template < typename T1, typename T2 > 7kO5hlKeo  
  struct result_2 -}1S6dzr  
  { ;$l!mv 7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L=3^A'|  
} ; @26H;  
CFAz/x@%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G+ PBV%gE[  
[c]X) @#S  
template < typename T > 16)@<7b]J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ChF:N0w? p  
  { 1.!rq,+>1  
  return fn(pk(t)); [>::@[  
} qlD+[`=b  
template < typename T1, typename T2 > buX$O{43I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9d^o2Y o  
  { #ebT$hf30  
  return fn(pk(t1, t2)); @FIR9XJ  
} ug0[*#|Y  
} ; =K .'x  
D`0II=  
5c($3Pno=  
一目了然不是么? q3JoU/Sf  
最后实现bind ]78I  
*5]fjh{  
1u7 5  
template < typename Func, typename aPicker > x:b 0G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) KG)7hja<6g  
  { UOSa`TZbZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /lkIbmV  
} HT)b3Ws~M8  
==`K$rM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d$8rzd  
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。 ;!DUNzl  
E9HA8  
十一. phoenix xcwyn\93)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K/79Tb-  
(h7 rW3  
for_each(v.begin(), v.end(), HiCNs;t  
( %@3AA<  
do_ 3&_O\nD  
[ hNmC(saMGm  
  cout << _1 <<   " , " 01}az~&;35  
] j0^~="p%C  
.while_( -- _1), JDfkm+}uY  
cout << var( " \n " ) |4aV~n[>#  
) Gp'rN}i^  
); $r*7)/  
st P~/}  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: csz/[*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor HGfV2FtTz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0RAmwfXm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]]`hnzJX  
]?S\So+  
z]^&^VFu  
template < typename Cond, typename Actor > a_4Ny  
class do_while <KqZ.7XfB  
  { 4\4onCzuT  
Cond cd; =:n>yZ3T  
Actor act; z:-a7_   
public : _O2},9L n  
template < typename T > K,bv\j;f  
  struct result_1 W,5A|Q~  
  { U(3+*'8r,1  
  typedef int result_type; /+pbO-rW*  
} ; I!&|L0Qq  
)9MmL-7K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T^g2N`w2  
I-oI,c%+  
template < typename T > >(S4h}^I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <#<4A0:  
  { QCQku\GLV  
  do IlG)=?8XZ  
    { Wz}RJC7p  
  act(t); -v .\CtpHv  
  } V.#,dDC@j  
  while (cd(t)); Ls)y.u  
  return   0 ; l-xKfp`  
} I1yZ7QY  
} ;  }tv%  
*gfx'$  
W&ya_iP~C  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !c[(#g  
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。 L&ySXc=  
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。 $, 4;_4t  
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。 5n! V^ !  
下面就是产生这个functor的类: 3US}('  
S%<RV6{aiM  
\?7)oFNz  
template < typename Actor > 0H,1"~,w]  
class do_while_actor {%5k1,/(  
  { jm0J)Z_"nr  
Actor act; F%@( $f  
public : RX8$&z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4V9DPBh  
WL$Ee=  
template < typename Cond > dOh'9kk3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8rwkux >  
} ; =G3O7\KmH  
S453oG"  
,o7aIg&_H  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tgK$}#.*  
最后,是那个do_ uSCF;y=1g,  
QEK,mc3  
{Ak{ ct\t  
class do_while_invoker t=syo->  
  { [T#5$J  
public : rTYDa3  
template < typename Actor > R}njFQvS)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O^ZOc0<  
  { _Qg^>}]A1  
  return do_while_actor < Actor > (act); \PU3{_G]  
} 0&T0Ls#4  
} do_; 2-5AKm@K  
fH~InDT^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o:B?gDM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 . [DCL  
最后来说说怎么处理break和continue /3->TS  
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。 _yY(&(]#  
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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