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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda CnpV:>V=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 BzkooJ  
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, Id_2PkIN$~  
/ : L?~  
Lx\ 8Z=  
.n#@$ nGZ  
  class filler &|Bc7+/P  
  { e5*ni/P  
public : W}m)cn3@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /M|2 62%  
} ; tXoWwQD;Y  
kO,zZF&  
@LS@cCC,a  
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: Tu$f?  
6ys &zy  
v'U{/ ,x  
~ DBcIy?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `);AW(Q  
xAK6pDp  
R@/"B8H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 a2dnbfSWa[  
*C5R}9O5  
j"}*T  
R%{ a1r>9h  
二. 战前分析 3?c3<`TW  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 C69q&S,  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ix([mQg  
G!"YpYml  
VRI0W`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >d,jKlh^.%  
  /* --------------------------------------------- */ wCr(D>iM  
vector < int *> vp( 10 ); o<[#0T^K   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Jl5c [F  
/* --------------------------------------------- */ M!/Cknm  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I$<<(VWH  
/* --------------------------------------------- */ C1 jHz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +_; l|uhT;  
  /* --------------------------------------------- */ YpH&<$x:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e4!:c^?  
/* --------------------------------------------- */ e8pG"`wM8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~Lm$i6E <  
:[O 8  
O_ChxX0KP  
i(AT8Bo2  
看了之后,我们可以思考一些问题: \9cG36  
1._1, _2是什么? n;@bLJ$W  
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。 pm_`>3  
2._1 = 1是在做什么? =T(6#"  
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。 b6U2GDm\s  
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。 K? y[V1,  
q=%RDG+  
V!lZ\)  
三. 动工 sejg&8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PmKeF}  
;D:9+E<>a  
^G4 P y<s  
+z9Q-d%O  
template < typename T > .#rJ+.2  
class assignment *h'=3w:G  
  { aMtsmL?=  
T value; M}yDXJx  
public : "JlpU-8[0@  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9QDFEYG  
template < typename T2 > -(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N"]q='t  
} ; q35f&O;  
Fs9I7~L3  
k@/sn (x  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RxI(:i?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L<ue$'  
M luVx'  
B"!l2  
VU&7P/\f%  
  class holder m9.{[K"  
  { ,n3a gkPO>  
public : ?QFpv #4  
template < typename T > (oEC6F  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uTKD 4yig  
  { :9QZPsL  
  return assignment < T > (t); L)@?e?9  
} v^d]~ !h  
} ; /SrCElabP  
j$?{\iXZ  
n:yTeZ=-s4  
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: y CVI\y\B  
q,93nhs "  
  static holder _1; mP0yk|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 D ,o}el  
#~C]ZrK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $Zug Bh[b  
而不用手动写一个函数对象。 {<R2UI5m5  
d$ x"/A]<  
;/r1}tl+3>  
6L"%e!be6  
四. 问题分析 05b_)&4R  
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。 6W]9$n\"?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 2O.i\cH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -f%'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _"bHe/'CI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 = kJ,%\E`  
KKiE@_z  
五. 问题1:一致性 _B/ dWA,P  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 5|o6v1bM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BJM.iXU)[  
MvK !u  
struct holder /s@oZ{h  
  { 5=v}W:^v.  
  // nD`w/0hT<  
  template < typename T > WST8SEzJ  
T &   operator ()( const T & r) const fI{&#~f4C  
  { `$,GzS(  
  return (T & )r; d1AioQ9  
} 5-aj 2>=7  
} ; U+:m4a  
="Ho%*@6  
这样的话assignment也必须相应改动: &7PG.Ff!r  
Y9uC&/_C  
template < typename Left, typename Right > p "n$!ilbm  
class assignment g!lWu[d  
  { :=u?Fqqws  
Left l; 0ZZZoP o  
Right r; 9 Vkb>yFX'  
public : fVF2-Rh=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [@J/eWB  
template < typename T2 > QZ6D7t Uc8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l_o@miG/  
} ; _F>CBG  
oW ::hB  
同时,holder的operator=也需要改动: }4 )H   
coW:DFX  
template < typename T > &dM. d!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const TW)c#P43K  
  { kW;+|qs^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ii T"5`KY  
} lAb*fafQy  
KN<S}3MN  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 63\/ * NNB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D{GfL ib"U  
tSr8 zAV  
return l(rhs) = r; &]`(v}`]  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +R3k-' >  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?zh9d%R  
gG0!C))8  
template < typename Tp > IpYM;tYw&  
class constant_t 7m4ao K  
  { i3tg6o4C  
  const Tp t; mk.9OhYY  
public : 24 [+pu  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} - Ajo9H  
template < typename T > g;pcZ9o  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  `=4r+  
  { 7%5z p|3  
  return t; ZGexdc%  
} C'9Cr}cZ.  
} ; `, OG7hg  
.YhA@8nc~l  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5eLtCsHz  
下面就可以修改holder的operator=了 cS5Pl  
mk;&yh  
template < typename T > 00(on28b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '*K:  lx  
  { `F-/QX[:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T$>WE= Y  
} gZN8!#h}B  
]OM"ZG/^  
同时也要修改assignment的operator() =$u! 59_dE  
V LOO8N[o  
template < typename T2 > s3z$e+A8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I3a NFa}  
现在代码看起来就很一致了。 :*I# n  
fY{1F   
六. 问题2:链式操作 {x|[p_?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 HJ9Kz^TnC  
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。 F}F&T  
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。 tI`Q/a5@  
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。 +[M6X} TQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8L, 5Q9 $  
w^Sz#_2  
template < typename T > U_Vs.M.p  
struct result_1 (/z_Q{"N  
  { 1#C4;3i,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1ct;A_48  
} ; vq0Vq(V=  
gR&Q3jlIV  
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: b+%f+zz*h  
]s]vZ  
template < typename T > vleS2-]|  
struct   ref P 0SQr?W  
  { 02f~En}>6  
typedef T & reference; IshKH -  
} ; p#&h=,W}  
template < typename T > lsJSYJG&  
struct   ref < T &> dz:E?  
  { S ^"y4- 2  
typedef T & reference; ./- 5R|fN  
} ; ]%hn`ZJ  
?8I?'\F;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :{PJI,  
`[z<4"Os   
template < typename T > N,`$M.|?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EOIN^4V"  
  { c' ^?/$H|  
  return l(t) = r(t); $3W;=Id=+  
} p2Z?T}fa}&  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 -Y1e8H ='  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i/65v  
rxVanDb=W  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ZXu>,Jy  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3]OE}[R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &VhroHO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k|v3.< -  
最后的布局是:  Hu^1[#  
                Add h2)yq:87  
              /   \ }v@dL3{f  
            Divide   5 d:_t-ZZo  
            /   \ i#&z2h-b  
          _1     3 x5|I  
似乎一切都解决了?不。 gcii9vz `  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 jk"`Z<j~  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 '@cANGg7[  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: &X`C%h  
mH54ja2  
template < typename Right > Kh"?%ZIa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tf =6\p  
Right & rt) const j>*S5y.{  
  { u~r=)His  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }elc `jj  
} _U$<xVnP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q?,).x nN  
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。 t#yk ->,  
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。 NWP5If|'X  
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。 Gn22<C/  
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。 7@#>b E6  
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? Qf58ig-vCY  
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: ylUrLQ\  
!*/*8re  
template < class Action > Jx_cf9{  
class picker : public Action Y}@&h!  
  { y6@0O%TDN  
public : G=)i{oC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} sI43@[  
  // all the operator overloaded %`k6w3qI  
} ; VJ84?b{c W  
'z );  
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。 2;xIL]  
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: OHv[#xGuV?  
Pl(Q,e7O]  
template < typename Right > z _g~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 909?_ v  
  { Gk967pC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1pQn8[sc@  
} |HU@ >  
ml2_ ]3j!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > jnd[6v=C7-  
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。 (VS5V31"  
QU#w%|  
template < typename T >   struct picker_maker S(QpM.9*  
  { >82@Q^O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B! rTD5a  
} ; g! cUF+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <Q$@r?Mu]  
  { %lL.[8r|  
typedef picker < T > result; QS0:@.}$E)  
} ; + r!1<AAE$  
k- Q%.o  
下面总的结构就有了: XttqO f  
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。 W egtyO  
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。 'AzDP;6qFI  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 aHlcfh9|  
至此链式操作完美实现。 Cv }Qwy  
v. %R}Pa  
$m7?3/YG  
七. 问题3 @95FN)TXZY  
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。 ^ K|;~}P  
p/(~IC "!J  
template < typename T1, typename T2 > 1D16   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ny_lrfh)[  
  { Xm+8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O#&c6MDB:  
} @vpf[j  
5pU2|Bk /  
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: hbU+Usx  
qs|mj}?  
template < typename T1, typename T2 > ]"+95*B  
struct result_2 *eIJwXE  
  { Y^36>1.:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; jxiC Kx,G  
} ; 6Z#\CixG  
JBZUv  
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? ^BUYjq%(`  
这个差事就留给了holder自己。 nM\eDNK  
    UUF ;p2{f  
KQcs3F@t  
template < int Order > DvPlV q~  
class holder; H(2!1?N+  
template <> !l_lo`)  
class holder < 1 > RlheQTJ  
  { {D!6%`HKV+  
public : U`,0]"Qk  
template < typename T > $p#%G#T  
  struct result_1 DjI3?NN  
  { <WjF*x p  
  typedef T & result; oHMo>*?  
} ; Z-8Yd6 4  
template < typename T1, typename T2 > ONx( ]  
  struct result_2 e?`5>& Up  
  { '7D,m H  
  typedef T1 & result; 4&xZ]QC)O5  
} ; z^_*&  
template < typename T > so)"4 SEu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y7#-Fra0W  
  { *5 |)-E  
  return (T & )r; #?*WPq  
} GM<BO8Y.  
template < typename T1, typename T2 > @ U kr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %uJ<M-@r=u  
  { %7#-%{  
  return (T1 & )r1; y;t6sM@  
} B;R.#^@/  
} ; `Ja?fI'H-  
bV edFm  
template <> ( {1e%  
class holder < 2 > AS E91T~  
  { }Ow>dV?  
public : :ml2.vP  
template < typename T > $&$w Y/F  
  struct result_1 nB%;S  
  { N;A@' tu8  
  typedef T & result; qOSg!aft{Q  
} ; '"<6.,Ae  
template < typename T1, typename T2 > >*-FV{{  
  struct result_2 `(1K  
  { 0O\SU"bP  
  typedef T2 & result; U\veOQ;mW  
} ; -zp0S*iP7  
template < typename T > )I^2k4Cg"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |J+(:{ }~  
  { !).}u,*'no  
  return (T & )r; Aub]IO~  
} UOGuqV-  
template < typename T1, typename T2 > uKz,SqX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Rw6; Z  
  { &?uz`pv2  
  return (T2 & )r2; MZpK~c1`  
} %/c+`Wd/l$  
} ; %.<H=!$  
:9R=]#uD  
ew;ur?  
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> >。 uGwJ K`!~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  |y h\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZxG}ViS4I  
bae\Zk%`^  
return l(i, j) = r(i, j); ik"sq}u_]E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?_oF:*~\  
"F3]X)}  
  return ( int & )i; RrhT'':[  
  return ( int & )j; +vNZW@_$D  
最后执行i = j; ^A][)*SZ  
可见,参数被正确的选择了。 ;>%~9j1C  
iweD @b  
FYb34LY  
T"p(]@Ng  
'lo  
八. 中期总结 c(U  
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: K. %U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -UZ@G~K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 D?~8za`5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V $|<  
:^'O}2NP  
ZkP {[^6d\  
yoRU_%xA  
`k; KBW  
? b[n|^wS  
九. 简化 !)qQbk  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 '~ 4pl0TWc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1`LXz3uBe  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: /<&h@$NHH4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )9B:wc"  
  +-*/&|^等 U{~SXk'2+  
2. 返回引用。 G ){g  
  =,各种复合赋值等 [pg}S#A  
3. 返回固定类型。 ]DvO:tM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) EPX8Wwf  
4. 原样返回。 T;\^#1  
  operator, ?/M_~e.P  
5. 返回解引用的类型。 J4 tcQ  
  operator*(单目) 9Bdt(}0A  
6. 返回地址。 !r+IXuqV,!  
  operator&(单目) /%n`V  
7. 下表访问返回类型。 _M,lQ~  
  operator[] )9=(|Lp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y-~~,Yl~  
  operator<<和operator>> V &Mf:@y  
`C_'|d<HA  
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。 V% CUMH =U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6+dn*_[Z6  
MS<SAD>w  
template < typename Left > ]Z4zF"@  
struct value_return !OcENV  
  { e kQrW%\3  
template < typename T > ] c}91  
  struct result_1 zz_[S{v!#  
  { BRbV7&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {SG>'KXZ  
} ; LH]CUfUrUE  
r;iV$Rq !  
template < typename T1, typename T2 > Omag)U)IPh  
  struct result_2 4p)e}W*  
  { 2L\3S ukj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |G=[5e^s[  
} ; `_ (~ Ud  
} ; */OI *{Q  
8 #oR/Nt  
TYjA:d9YH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +=c am/A  
zW4 O4b$T  
下面我们来剥离functor中的operator() ua 8m;>R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: QLb MPS  
j%&  IL0  
return l(t) op r(t) Pg^h,2h  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) O|v (5 8A  
return op l(t) Q e1oT)  
return op l(t1, t2) 9 Aivf+  
return l(t) op PDw{R]V+  
return l(t1, t2) op f\ "`7  
return l(t)[r(t)] HdQj?f3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WPY8C3XO  
)&Z>@S^  
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: 02 f9 wV  
单目: return f(l(t), r(t)); RR>G]#k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); aIGn9:\  
双目: return f(l(t)); d><fu]'  
return f(l(t1, t2)); rveVCTbC  
下面就是f的实现,以operator/为例 !p% @Deu  
zg]Drm  
struct meta_divide (5Ky6b9v  
  { l L2-.!]R  
template < typename T1, typename T2 > nN{dORJlx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bf98B4<  
  { aG3k4  
  return t1 / t2; 1=TSJ2{ 9  
} Pc4R!Tc  
} ; +rQg7a}  
Pe,;MP\2  
这个工作可以让宏来做: ib50LCm  
ggCr-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sQ(1/"gb  
template < typename T1, typename T2 > \ 'jbMTI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QV)}3pW  
以后可以直接用 X\G)81Q.S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3LfTGO  
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 q}Rlo/R  
(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。。。) -R@JIe_28f  
/Hk07:"c  
)_pt*xo  
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 iQj2UTds3  
El1:?4;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %QE5<2k  
class unary_op : public Rettype qnTi_c  
  { gL,"ef+nM  
    Left l; F(G<* lA  
public : T:)% P6/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _s@bz|yqw  
8v$ g  
template < typename T >  qV?sg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %30T{n:  
      { g?$e^ls  
      return FuncType::execute(l(t)); 6o9sR)c ?  
    } #_,uE9  
G/%Ubi6%  
    template < typename T1, typename T2 > @C<d2f|8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?V6 %>RU  
      { V[To,f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); J,`_,T  
    } WkcH5[  
} ; 2Z-,c;21  
)MMhlcNC  
6HB]T)n  
同样还可以申明一个binary_op #EEG>M*xB  
s?~8O|Mu'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U"/yB8!W  
class binary_op : public Rettype `Q+i-y  
  { SAQs {M  
    Left l; % Mw'e/?  
Right r; S]5VEn;pV  
public : $]Rl__;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CF,8f$:2  
%e(9-M4*  
template < typename T > $:PF9pY(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gmqs`{tc  
      { ^#}dPGm  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )#)nBM2\  
    } @'@s*9Nr  
wK2yt?  
    template < typename T1, typename T2 > rL.<Z@ -  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uT'-B7N  
      { (QA-"9v#i,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :~WPY9i`  
    } g?w2J6Z.`J  
} ; T$#FAEz  
FLi(#9  
',L{CQA?c  
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 D)f5pEq'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZTN:|IKT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $'WapxF  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 i#CaKS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +3NlkN#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 RPz!UMQSD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Usa{J:  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) fF8a 1XV  
下面是修改过的unary_op bE VO<x+  
e6tH/`Uln  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?/o2#iJx  
class unary_op ORV}j, Ym  
  { *#9VC)Q  
Left l; ccHLL6F{  
  s_S<gR  
public : oG4w8+N  
pDLu+ }@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z;|0"K  
B[) [fE  
template < typename T > N/`TrWVF  
  struct result_1 lWu9/r 1  
  { 3i@ "D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; CT$& zEIm  
} ; w^:V."}-$  
VJ~X#Q  
template < typename T1, typename T2 > 1q}u?7nnSG  
  struct result_2 Q1O_CC}  
  { $UFge%`,q@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PV,kYM6  
} ; wW6mYgPN%  
I]uOMWZs  
template < typename T1, typename T2 > FqT,4SIR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zq\RNZ}  
  { E3FW*UNg[y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L5-T6CD  
} ]Omb :  
w (vE2Y ?  
template < typename T > uFm(R/V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L5V'Sr  
  { `uM0,Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6oTbn{=UUq  
} ^\7 x5gO  
D^N#E>,  
} ; oPBg+Bh*  
~7,2N.vO2  
p,[XT`q^  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ?'ez.a}  
好啦,现在才真正完美了。 O$<%z[  
现在在picker里面就可以这么添加了: !ho5VA t  
m>*A0&??[  
template < typename Right > 8XS {6<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (A]m=  
  { ;mo\ yW1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YP$*;l  
} f'zU^/$rf  
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。 !UgUXN*  
#2lvfR|  
:cmI"Bo  
|$SvD2^  
C\a:eSgaC  
十. bind qj3bt_F!x  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 U Qi^udGFD  
先来分析一下一段例子 uJ)=+Exii  
}{kTh%^  
;}>g1&q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |0%4G k);  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 pw<q?q%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m`yn9(1Y[  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0r$hPmvv8  
我们来写个简单的。 YPff)0Nh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {YKMQI^O/  
对于函数对象类的版本:  wc+N  
^ ]6  80h  
template < typename Func > x@ s`;qz  
struct functor_trait xv#j 593  
  { "$E!_  
typedef typename Func::result_type result_type; 'j"N2NJ  
} ; Q~w G(0'8  
对于无参数函数的版本: -o!,,XYj .  
yu?s5  
template < typename Ret > #G!Adj+p5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I_6` Z 0  
  { 1=q?#PQ  
typedef Ret result_type; R&=GB\`:a  
} ; :5cu,&<Gv  
对于单参数函数的版本: Qqhb]<z  
\(>$mtS:  
template < typename Ret, typename V1 > w)m0Z4*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (Y.$wMB  
  { ^< /vbF  
typedef Ret result_type; klC^xSx  
} ; r4NT`&`g?  
对于双参数函数的版本: CU>K  
_g`0td>N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {O&liU4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  hL{B9?  
  { SQKY;p  
typedef Ret result_type; =ci5&B?  
} ; NdSxWrD`m  
等等。。。 XX[Wwt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zkMO3w>  
mV(x&`Cx  
template < typename Func > ihBl",l&Hq  
struct func_return pnA]@FW  
  { c+)|o!d  
template < typename T > OYtus7q<  
  struct result_1 8`~3MsE"  
  { :kx#];2i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DF[b?  
} ; !6/IKh`J  
B*iz+"H  
template < typename T1, typename T2 > \\G6c4 fC  
  struct result_2 c3!|h1h/v  
  { DPxu3,Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _>m*`:Wb  
} ; 4qz{ D"M  
} ; +95dz?~  
;_\  
h8-tbHgpb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 '*ICGKoT  
Jo(}#_y?  
template < typename Func, typename aPicker > =+=|{l?F  
class binder_1  Y*}>tD;  
  { !cq| g  
Func fn; r= | |sZs  
aPicker pk; 2,Dc]oj  
public : ; <@O^_+  
/aa;M*Qp  
template < typename T > =l'_*B8  
  struct result_1 I^Jp )k*z  
  { i@^`~vj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; YY<?w  
} ; RcM0VbR"EU  
h GXD u;{  
template < typename T1, typename T2 > f4I9H0d;!  
  struct result_2 7[1 R}G V  
  { qTMz6D!Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZDmk<}A-U  
} ; 3i}B\ {  
[:S F(*}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G ]By_  
WA5kX SdIb  
template < typename T > &D w~Jq|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @BhAFv,7  
  { {*$J&{6V  
  return fn(pk(t)); *)D*iU&  
} <ijmkNVS  
template < typename T1, typename T2 > S IK{GWX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2U{RA' s  
  { tp2 _OQAQ  
  return fn(pk(t1, t2)); L1 VTq9[3  
} ]m>MB )9  
} ; &L~rq)r/&  
'Pu;]sC  
W)hby`k  
一目了然不是么? E_rC"_Zte  
最后实现bind a8aqcDs>O  
t O>qd#I  
LXV6Ew5E  
template < typename Func, typename aPicker > k>hZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <);u]0  
  { %BLKB%5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); BZshTP[`  
} K_3ZJ  
GqxK|G1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9Bw"VN]W  
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。 h--bN*}H2  
s%|J(0  
十一. phoenix eqCB2u"Jq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B ;$8<  
\YS\* 'F  
for_each(v.begin(), v.end(), tH(#nx8  
( {rLOAewr  
do_ B=|sLs`I  
[ IPR396J+-  
  cout << _1 <<   " , " mH .I!  
] 4*X$Jle|  
.while_( -- _1), I5?LD=tt  
cout << var( " \n " ) a@J :*W  
) D I[Ee?  
); MJ08@xGa  
$@;[K \  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ]S ,GHPEN  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor K? k`U,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 yr'`~[oSCy  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Cj9Tj'0@I+  
\gpKQt0  
rC16?RovQ@  
template < typename Cond, typename Actor > yI<'J^1C[  
class do_while Qafg/JU  
  { -bF+uCfba  
Cond cd; gEu\X|7'  
Actor act; ps{(UYM=b  
public : 9qA_5x%"%u  
template < typename T > B#yyO>0k]  
  struct result_1 ,P+&-}gn9  
  { ]\lw^.%  
  typedef int result_type; S\m]ze  
} ; +qec>ALAg  
_guY%2% yR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w5Xdq_e3  
?}>tfDu'  
template < typename T > d mO|PswW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {w++)N2sh  
  { Wwz{98,K  
  do edQ><lz  
    { vI@8DWs  
  act(t); 2RCnk&u  
  } XQA2uR4h  
  while (cd(t)); C#R9Hlb  
  return   0 ; b+>godTi_  
} `U R.Rn/x  
} ; )UJMmw\  
KVCS(oN  
vY6|V$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eMwf'*#  
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。 W=*\4B]  
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。 vKeK]  
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。 JY,+eD  
下面就是产生这个functor的类: oS4ag  
wHmEt ORo  
1tDN$rM5  
template < typename Actor > [g? NU]  
class do_while_actor P_gQ-pF.  
  { cW RY[{v  
Actor act; `xSXGI  
public : `W9_LROD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} uD"Voh|]=  
R+\5hI@ >i  
template < typename Cond > xM:dFS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [o~w>,a  
} ; ])`F$S  
f}apn=  
"7g: u-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V;!D:N8<  
最后,是那个do_ }\W3a_,v)  
. XmD[=  
z)26Ahm TV  
class do_while_invoker D"MNlm  
  { XxIUB(.QI  
public : Oj:`r*z43  
template < typename Actor > (n< xoV[e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const iG ;6e~p  
  { C}!|K0t?  
  return do_while_actor < Actor > (act); *M="k 1P1  
} 4&\m!s  
} do_; \rpu=*gt  
((y+FJH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `27? f$,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [\!S-:  
最后来说说怎么处理break和continue dCHU* 7DS  
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。 sJ,zB[e8  
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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