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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?Vdia:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9uBM<  
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, q11>f   
nC}6B).el  
ykX/9y+-s  
70;Jl).\{  
  class filler vOc 9ZE  
  { .b-f9qc=  
public : qASqscO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s+EAB{w$  
} ; 'Ub g0"F(  
]5$eAYq  
!H irhD N  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: v(-{=*':  
q"<acqK  
z3K6%rb-  
>ey\jDr#O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 'b#0t#|TM  
lobGj8uxq  
[I$ BmGQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JNa"8  
9lW;Nk*j:  
k=B] &F  
R@6zGZ1  
二. 战前分析 krC{ed  
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。 LjUy*mxw  
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 mysetv&5  
]&i.b+^  
5c^Z/ Jl$c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %_{tzXim  
  /* --------------------------------------------- */ QzzW x2  
vector < int *> vp( 10 ); 'C ~ y5j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k-HCeZ  
/* --------------------------------------------- */ { Q`QX`#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V {pj~D.E  
/* --------------------------------------------- */ j|/]#@Yr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I{lT>go  
  /* --------------------------------------------- */ q|v(Edt|_[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t0nI('LX,  
/* --------------------------------------------- */ z6?)3'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +S R+x/?z  
;z IP,PMM  
839IRM@'5  
yI ld75S`  
看了之后,我们可以思考一些问题: |d*&y#kV  
1._1, _2是什么? 4 &_NJ\  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 |pmZ.r  
2._1 = 1是在做什么? Tjl:|F8  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 72X0Tq 4  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 i 2sN3it  
#ceaZn|@m  
BwBm[jtP  
三. 动工 ~<k,#^"}X  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ( @3\`\X  
't_[dSO  
s_> f5/i2  
"v`   
template < typename T > X83 w@-$}  
class assignment XP1~d>j  
  { #SX8=f`K5  
T value; rN%F) q#  
public : e89Xb;;w  
assignment( const T & v) : value(v) {} +=mkCU  
template < typename T2 > B?)@u|0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2con[!U  
} ; 9(L)&S{4K  
 wAz&"rS  
g*F'[Z."  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 K\$J4~EtG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?APe R,"V  
Tzn tO9P+  
Cf:#( D  
<7n4_RlF!  
  class holder j8n4fv-)f  
  { [ e8x&{L-_  
public : MUA%^)#u4Q  
template < typename T > rS?pWTg"8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UH"#2< |b  
  { GHHav12][  
  return assignment < T > (t); 2Y>~k{AN%  
} ]a! xUg!S  
} ;  (:";i&  
)6w}<W*1E  
d5>H3D{49  
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: m1IKVa7-\}  
?  BE6  
  static holder _1; :UbM !  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 js8{]04y  
J8"[6vId~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0z[dl Hi  
而不用手动写一个函数对象。 ` AkIK*  
v NeCpf  
Mze;k3  
+4,2<\fX  
四. 问题分析 (__yh^h:m  
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。 1t Jg#/?  
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。 p[@5&_u(z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %\kOLE2`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -PnyZ2'Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 78Aa|AJU  
$&=p+  
五. 问题1:一致性 &%2*Wu;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| TP}h~8 /;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b:(-  
A+&xMM2Wj  
struct holder X/; p-KX  
  { Rm5Kkzd0o  
  // 2iU7 0(H  
  template < typename T > "GQl~  
T &   operator ()( const T & r) const 6MG9a>=  
  { QnI.zq V  
  return (T & )r; Pa^A$fy\  
} Jj= ;  
} ; teW6;O_  
zi'Jr)n  
这样的话assignment也必须相应改动: kip`Myw+  
e*  
template < typename Left, typename Right > -L3|&O_  
class assignment 9Q!b t  
  { Y2R\]FrT  
Left l; E_1="&p  
Right r; axk"^gps  
public : +"ueq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }6-ZE9H-v  
template < typename T2 > @f!AkzI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5 #]4YI;  
} ; /:\3 \{?0m  
OI0B:()  
同时,holder的operator=也需要改动: vZ#!uU^a:  
-.<k~71  
template < typename T > >qo~d?+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;XC@ =RpX  
  { D\~e&0*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o+?r I p  
} kJ(A,s|  
 ?W0(|9  
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。 e9^2,:wLB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Bd3~EbFL  
]feyJLF  
return l(rhs) = r; a45 ss7  
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。 j}+5vB|0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m~],nl  
X8<2L 2:  
template < typename Tp > _ jAo:K_Z  
class constant_t 8V$3b?]  
  { @-#T5?  
  const Tp t; d'l$$%zJ  
public : ArI]`h'W  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }4nT.!5  
template < typename T > WA)Ij(M8 p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const sl/)|~3!8  
  { #vf_D?^  
  return t; D6Y6^eS-  
} ACjf\4Q  
} ; (\dK4JJ  
nSY-?&l6P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kDB iBNdB  
下面就可以修改holder的operator=了 ]=D5p_A(  
_a+ICqR  
template < typename T > ^GYq#q9Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %HSl)zEo>C  
  { idJh^YD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?Ay3u^X  
} ~F#A Pt  
Cj&$%sO1  
同时也要修改assignment的operator() bj"z8kP  
j[P8  
template < typename T2 > 3ViM ?p  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P 4;{jG  
现在代码看起来就很一致了。 o&^NwgRCF  
>$ F:*lO  
六. 问题2:链式操作 Lm.`+W5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Dw |3Z  
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。 MB* u-N0v  
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。 W3LP ~  
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。 NygI67  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {rPk3  
bV3lE6z  
template < typename T > *=vlqpG  
struct result_1 3#Y3Dz`  
  { ;aK.%-s-Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )&.!3y 660  
} ; 3 Lje<KzL  
?mOg@) wx  
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: Yg6I&#f7&  
j??tmo  
template < typename T > KzkgWMM  
struct   ref ;,0lUcV  
  { j, t~  
typedef T & reference; ck$2Ue2`@w  
} ; } gkP  
template < typename T > >I-g[*  
struct   ref < T &> wZv-b*4  
  { lcig7%  
typedef T & reference; k_Tswf3  
} ; j@ C0af  
l^,qO3ES  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [EGx  
wsfysat$  
template < typename T > gPUo25@pn*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ih!~G5Xi9i  
  { 4p x_ZD#J  
  return l(t) = r(t); d +xA:  
} J"bD\%  
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。 OMd# ^z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 kr{)  
?48AY6  
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 F; a3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: H56 ^n<tg  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v?%3~XoH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Bj&_IDs4  
最后的布局是: c `ud;lI  
                Add y.fs,!|%@  
              /   \ E&9!1!B  
            Divide   5 qwP$~Bj  
            /   \ ,|iy1yg(  
          _1     3 7(@(Hm  
似乎一切都解决了?不。 ~T&% VvI  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 G)~MbesJ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 :Q=z=`*2w  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 3]_qj*V  
zS?n>ElI  
template < typename Right > T\cR2ZT~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JE9>8+  
Right & rt) const Ft$^x-d  
  { C{)HlOW  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I)rGOda{  
} [%t3[p<)O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _^b@>C>O  
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。 ~BtKd*~*  
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。 (tpof 5a  
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。 J& )#G@fRX  
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。 eB7>t@ED  
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? H lF}   
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: `>\4"`I  
HrDTn&/  
template < class Action > ^ePsIl1E  
class picker : public Action 33,;i E  
  { 1N>6rN  
public : N tO?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} IJldN6&\q  
  // all the operator overloaded Dw*Arc+3V  
} ; Gxo# !  
l3BD <PB2S  
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。 ?LR"hZ>  
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: 5pB^Y MP  
[\88@B=jXP  
template < typename Right > 9E^~#j@Zr  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "NJ ,0A  
  { Tt`L(oF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6GY32\Ac  
} T7^ulG1'  
Z6NJ)XQy6F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > w[e0wh`.  
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。 {zY`h6d  
g>UBZA4  
template < typename T >   struct picker_maker L>0!B8X2  
  { {ip=iiW2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xnT3^ #-h  
} ; U) +?$ Tbm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > vJ~4D*(]l  
  { V;H d)v( j  
typedef picker < T > result; dFx2>6AZt  
} ; 2wGF-V  
Y+!Ouc!$  
下面总的结构就有了: #"hJpyW 4V  
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。 >'eB2  
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。 =d}gv6v2S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _yiR h:  
至此链式操作完美实现。 ESn6D@"  
7t ZW^dF  
JL?Cnk$!  
七. 问题3 i5.?g<.H  
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。 R:]/{b4Uq  
f3/SO+Me}  
template < typename T1, typename T2 > ;R/k2^uF  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h U 9\y  
  { lr-12-D%-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y>>vGU;  
} ?@3#c  
N-X VRuv  
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: kw 6cFz  
gCg4;b6g  
template < typename T1, typename T2 > 7fap*  
struct result_2 )?F $-~7  
  { y T[Lzv#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; gsLr=  
} ; UN-T ^  
+R2^* *<  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? F5<"ktnI  
这个差事就留给了holder自己。 uo]Hi^r.l  
     KYnW7|*  
#S@UTJa  
template < int Order > O3_D~O ."  
class holder; {z.[tvE8h  
template <> <^CYxy  
class holder < 1 > H(X+.R,Thp  
  { gV<0Hj  
public : &?KPu?9  
template < typename T > cYZwWMzp  
  struct result_1 I(z>)S'7r  
  { 'dmp4VT3  
  typedef T & result; pi^^L@@ d  
} ; 3C> 2x(]M  
template < typename T1, typename T2 > 66I|0_  
  struct result_2 Q mb[ e>  
  { OT-n\sL$  
  typedef T1 & result; %MfGVx}nG  
} ; 80{#bb  
template < typename T > w^ixMn~nLF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >{O[t2&  
  { S 23S.]r  
  return (T & )r; >Sc$R0  
} wm); aWP  
template < typename T1, typename T2 > (Wm/$P;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2"pE&QNd  
  { GOv9 2$e  
  return (T1 & )r1; 4q\.I +r^  
} P`\m9"7  
} ; Jo6~r-  
Fy}MXe"f  
template <> 3v9gb,)y\  
class holder < 2 > ^/`#9]<%  
  { t 3(%UB  
public : _Vdb?  
template < typename T > 5?V?  
  struct result_1 s=H/b$v  
  { "/4s8.dw+u  
  typedef T & result; AIvL#12  
} ; ,omp F$%  
template < typename T1, typename T2 > Ee t+  
  struct result_2 L Q I: ]d  
  { QOkE\ro  
  typedef T2 & result; cCo07R  
} ; AmT| %j&3  
template < typename T > Rxvd+8FF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Vu|Br  
  { 4b3F9  
  return (T & )r; l5\B2 +}7  
} %{N$1ht^  
template < typename T1, typename T2 > r 85Xa'hh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R,d70w (_  
  { RE`J"&  
  return (T2 & )r2; Y{Y;EY4  
} +E q~X=x  
} ; PBxK>a  
? z)y%`}  
GvZac  
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> >。 $L<_uqSk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [#hl}q(P#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: APHtJoS  
 Vq .!(x  
return l(i, j) = r(i, j); *O(/UVuD\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .yK\&q[<  
Ac5o K  
  return ( int & )i; Y2=Brtc[@  
  return ( int & )j; eB<V%,%N#  
最后执行i = j; !_XU^A>  
可见,参数被正确的选择了。 RAg|V:/M  
)5GdvqA  
)MD*)O  
6yu*a_  
b2}QoJ@`  
八. 中期总结 sl^s9kx;C$  
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: 5,0 wj0l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |7S4;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0XQ".:+h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor JL.yd H79  
8CnI%_Su  
| z(Ws  
U2[3S\@  
7/D9n9F  
skR, M=F~  
九. 简化 k[r./xEv+t  
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。 /v bO/Mr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 uwH)/BW)[  
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: F)E7(Un`8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j;AzkReb  
  +-*/&|^等 ?G>5 D`V  
2. 返回引用。 PO%yWns30o  
  =,各种复合赋值等 4ye`;hXy  
3. 返回固定类型。 CQ8o9A/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G7/?hky 0.  
4. 原样返回。 YzhN|!;!k  
  operator, cT>z  
5. 返回解引用的类型。 AG$-U2ap  
  operator*(单目) d,oOn.n&  
6. 返回地址。 DETajf/<F  
  operator&(单目) $Va]vC8?  
7. 下表访问返回类型。 >+; b>  
  operator[] <SC|A|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :E >n)_^  
  operator<<和operator>> f<> YYeY  
~\)&{ '  
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。 Z '>eT)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: z[lRb]:i[  
e@2Vn? 5  
template < typename Left > l6`d48U  
struct value_return Za:BJ:  
  { 7ck0S+N'b  
template < typename T > 2p3u6\y  
  struct result_1 #`vGg9  
  { t~<-4N$(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; mk`cyN>m  
} ; TNFm7}=  
EkjK92cF  
template < typename T1, typename T2 > rCSG@D.  
  struct result_2 6rN5Xf cS  
  { ?;KJ (@Va  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h$ETH1Ue  
} ; HyX4ob[X  
} ; E]eqvTNH  
<C.$Db&9  
9}qfdbI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?9r,Y;,H  
z7Rcnr;  
下面我们来剥离functor中的operator() l3pW{p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u&d v[  
lRATrp#T  
return l(t) op r(t) }Mb'tGW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Tk#&Ux{ZJ  
return op l(t) ^a#&wW  
return op l(t1, t2) `1d`9AS2g  
return l(t) op QWW7I.9r  
return l(t1, t2) op }zS&H-8K  
return l(t)[r(t)] vzrD"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] FiU;>t<)  
uuK]<h*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: >*i8RqU  
单目: return f(l(t), r(t)); ]I' xLh`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m2< *  
双目: return f(l(t)); >A(?Pn{|a  
return f(l(t1, t2)); h,6S$,UI  
下面就是f的实现,以operator/为例 :-W CW);N  
e}O-I  
struct meta_divide E~@HC5.M  
  { F']%q 0  
template < typename T1, typename T2 > ; 7v7V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }L7F g%,  
  { [[r3fEr$!p  
  return t1 / t2; 4k2c mM$  
} FQ~ead36C  
} ; :8|3V~%m  
RJs G]`  
这个工作可以让宏来做: b= ec?n #7  
AFB 7s z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )%@WoBRj  
template < typename T1, typename T2 > \ mhkAI@)>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @NwM+^  
以后可以直接用 ^]!1'xg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) GKx,6E#JM  
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 ?gMrcc/{  
(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。。。) <9.7gwzE  
CU^3L|f2N  
B';> Hk  
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 -L50kk>h  
.,K?\WZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $JSC+o(q3#  
class unary_op : public Rettype 7{6.  
  { ~+iJpW  
    Left l; Y+`-~ 88  
public : *P\_:>bV(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Rf0\CEc  
TvG:T{jwy  
template < typename T > '2J6%Gg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +rpd0s49  
      { _@;3$eB  
      return FuncType::execute(l(t)); z2q5f :d8  
    } ?CZD^>6  
\bQ!> l\  
    template < typename T1, typename T2 > A;`U{7IST  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \HEo8~TY  
      { ` +UMZc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :#htOsP  
    } :.<TWBoV  
} ; 7b%Cl   
~@?-|xLqQ  
;fME4Sp  
同样还可以申明一个binary_op +Q]'kJ<s  
J6Nw-qF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EI+/%.,  
class binary_op : public Rettype C|@k+^S  
  { mqT0^TNPcl  
    Left l; yBh"qnOT  
Right r; (KImqB$i.  
public : 'J0s%m|j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3Wxtxk._E  
rAw1g,&  
template < typename T > xKzFrP;/{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &B0&183  
      { X0QS/S-+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Cj\+u\U#  
    } mg/kyua^  
at]Q4  
    template < typename T1, typename T2 > wggHUr(g,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -gGK(PIf  
      { `0sk2fn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /l%qq*Ew  
    } 0BE^qe  
} ; BQ0PV  
n<&R"89  
H).5xx[`  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 EXzNehO~e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [4rMUS7-m"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6WcbJ_"mq  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Q&Ahr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! svjFy/T(lL  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 bx e97]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >g0@ Bk  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) OBQ!0NM_b  
下面是修改过的unary_op q\Kdu5x{  
vqZM89 xY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *tPY  
class unary_op "*\3.`Kd  
  { i>zyn-CuW  
Left l; 7N=VVD~!b  
  wGX"R5  
public : c &(,  
*3($s_r>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vUeel%  
bA,D]  
template < typename T > x[6Bc  
  struct result_1 #eyx  
  { |JQKxvjT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]+9:i!s  
} ; (9|K}IM:  
0N_Da N  
template < typename T1, typename T2 > yo6IY  
  struct result_2 2F7R,rr  
  { OAOmd 4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ox#4|<qM  
} ; n(VMGCZPV  
iO`f{?b  
template < typename T1, typename T2 > [' 1?'*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q)zvePO#  
  { >z$|O>j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); b6BIDuRb  
} u\?u}t v  
,1L^#?Q~  
template < typename T > !!%F$qUd\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A79SAheX#  
  { UU`qI}Ys8F  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8+F2 !IM  
} 0AenDm@9  
-+/|  
} ; g'E^@1{  
\v Go5`  
"&F/'';0}E  
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 5GP' cE  
好啦,现在才真正完美了。 ccAEN  
现在在picker里面就可以这么添加了: k2;yl _7  
J( 60eTwQ  
template < typename Right > P6rL;_~e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?'r[P03  
  { JG4I-\+H  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ye\%o[X  
} L^}kwu#  
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。 %l,EA#89 s  
H]\H'r"  
V6N#%(?3  
S1JB]\  
.w&Z=YM  
十. bind #=rI[KI  
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。 WObfHAp.  
先来分析一下一段例子 UF4QPPH4  
Zzs pE}  
%' Fc%3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xk9]jQ7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 JaEyVe  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )erPp@  
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。 6|9fcIh]B  
我们来写个简单的。 F7d f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +%^D)   
对于函数对象类的版本: .u)YZN0\  
~2H)#`\ac8  
template < typename Func > P`0aU3pl  
struct functor_trait _]NM@'e  
  { s_|wvOW)'  
typedef typename Func::result_type result_type; quR':=S5f  
} ; );C !:?  
对于无参数函数的版本: 5m/r,d^H  
f3O3pIA  
template < typename Ret > %u#pl=k}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }  ?  
  { !&X}? NK  
typedef Ret result_type; _\"?:~rUN  
} ; a)xN(xp##  
对于单参数函数的版本: =i.[|g"  
8d]= +n !  
template < typename Ret, typename V1 > &*0V!+#6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J{91 t |  
  { ][9M_.  
typedef Ret result_type; Yq.Omr!  
} ; ( mycUU%  
对于双参数函数的版本: V9+7A  
<I} k%q'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {It4=I)M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xv /w %  
  { Z0x N9S  
typedef Ret result_type; }/6jom9U?  
} ; c=7L)w:I  
等等。。。 5dhRuc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b2z~C{l  
Yx,  
template < typename Func > jA6:-Gz  
struct func_return `w&|~xT  
  { |n0 )s% 8`  
template < typename T > Pb!kl #  
  struct result_1 )wAqaG_d  
  { o-R;EbL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y6V56pOS  
} ; ,1od]]>(O  
@>JO &,od  
template < typename T1, typename T2 > r..\(r  
  struct result_2 <s  $~h  
  { U nGG%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z!eY=G'  
} ; Qb6s]QZEV  
} ; fk9FR^u  
OLlNCb#t  
lQldW|S>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7\eN 8+  
F+|zCEc  
template < typename Func, typename aPicker > R9~%ORI#;  
class binder_1 dtr8u  
  { }h>QkV,{2  
Func fn; Ydh]EO0'  
aPicker pk; 0[ jy  
public : "^yTH/m  
{!@Pho)Q  
template < typename T > 8NWvi%g  
  struct result_1 nxw]B"Eg  
  { noV]+1#"V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j-ZKEA{:1  
} ; 1 @tVfn}  
Z[s{   
template < typename T1, typename T2 > Ns?y) G>:  
  struct result_2 W/OZ}ky}^  
  { ]G#og)z4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Vnlns2pQl  
} ; $d'GCzYvZ  
lZ'-?xo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} HI*xk  
FT!|YJz<K  
template < typename T > LcI,Dy|P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zVFz}kJa  
  { q4C$-W%rj  
  return fn(pk(t)); bzz=8n  
} [/.o>R#J(  
template < typename T1, typename T2 > 3XjM@D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7;ZSeQ yC  
  { eYLeytF]Uy  
  return fn(pk(t1, t2)); m_wBRan  
} # XE`8$  
} ; ,dOd3y'y  
Ew~piuj  
O'a Srjl  
一目了然不是么? fH-V!QYGF  
最后实现bind N&n2\Y  
Ze[ezu  
\#Ez["mD  
template < typename Func, typename aPicker > :80!-F*\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nSdta'6  
  { R s_bM@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  BR;f!  
} Q5b~5a  
of!Bz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wyvrNru<l4  
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。 yu"enA  
~OO&%\$k  
十一. phoenix ppH5>Y 6c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &>y[5#qOl  
, g\%P5  
for_each(v.begin(), v.end(), aVcQ  
( AC :cV='  
do_ !c,=%4Pb  
[ +MU|XT_5|6  
  cout << _1 <<   " , " r*CI6yP  
] b.V\E Ok  
.while_( -- _1), sJu^deX  
cout << var( " \n " ) AvnK?*5!@  
) MM8@0t'E  
); uSh!A  
DA;,)A&=Q  
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: .4DX/~F  
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 $J}d6%   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 BBnW0vAZ*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4Rj;lAlwB  
*;b.x"  
%6rMS}  
template < typename Cond, typename Actor > NGZEUtj  
class do_while [^sv.  
  { t:y} 7un  
Cond cd; r;m_@*]  
Actor act; |L|)r)t  
public : g_'F(An  
template < typename T > tg%s#lLeH  
  struct result_1 AfAg#75q  
  { T4MB~5,i  
  typedef int result_type; HRP4"#9R  
} ; V}<Hx3!  
v[4A_WjT  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *j9{+yO{ZE  
L,G{ t^j  
template < typename T > c *<"&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uFxhr2 <z  
  { . !gkJ  
  do VK)1/b=yT  
    {  Z|zyO-  
  act(t); *a }NRf}W  
  } #m 2Ss  
  while (cd(t)); s%Ez/or(T  
  return   0 ; d#~^)r  
} 2(SK}<X  
} ; $@]tTz;b  
:5 XNV6^|  
d:KUJ Y.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !=%E&e]  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 F<SCW+>z2a  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Vy*&po[   
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 o#(z*v@  
下面就是产生这个functor的类: gT 8^  
F!v`._]  
A4!IbJD,0  
template < typename Actor > fwvPh&U&  
class do_while_actor %4X#|22n  
  { L0ZgxG3:g  
Actor act; _3_d;j#G U  
public : gcLwQ-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a`SQcNBf*  
`dB!Ia|  
template < typename Cond > w[g(8 #*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; InI^,&<  
} ; kz4d"bTb  
a%3V< "f  
:^ 9sy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 n<Vq@=9AE  
最后,是那个do_ Z+jgFl 4  
B(}u:[ b^S  
zk)9tm;i{  
class do_while_invoker bj6-0`  
  { w h4WII  
public : j@OGl&'^-  
template < typename Actor > | CNsa  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const AGwFD  
  { *Q= 3v  
  return do_while_actor < Actor > (act); rL+K Sb  
} REd"}zDI  
} do_; f? sW^ d;  
] r8 hMv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1$cX` D`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lTNfTO^  
最后来说说怎么处理break和continue V{51wnxT  
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。 d'1 L#`?  
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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