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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J}<k`af  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %.<w8ag  
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, Az" 3f  
r#^X]  
[}d 3 u!  
I_Oa<J\+  
  class filler 3LX<&."z  
  { 2<Ub[R  
public : :^?ZVi59j  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,R*ru*  
} ; .qF@ }dO  
]y!|x_5c3  
_X;5ORH"  
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: W^al`lg+y  
1kTJMtZG~  
{w{|y[[d~  
v)J6}H}e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UAH} ])U  
`@=}5 9+|  
Lsuc*Ps  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 lusINILc  
1 !OQxY}f  
nQg6 j Zf  
%,>> <8  
二. 战前分析 /1Rm^s)2z  
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。 cdzMao  
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 mVU(u_lh  
Px'%5TKN  
E%jOJA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tse(iX/D  
  /* --------------------------------------------- */ aI+:rk^  
vector < int *> vp( 10 ); Fi(_A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rN} {v}n  
/* --------------------------------------------- */ RR^I*kRH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =s1"<hH}O)  
/* --------------------------------------------- */ $5cLhi"`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }q27M  
  /* --------------------------------------------- */ 0>Ecm#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <;SMczR  
/* --------------------------------------------- */ Alh%Z\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3vmLftZE}  
$ShL^g@  
-\AB!#fh  
S1%{/w  
看了之后,我们可以思考一些问题: (a]'}c$X9`  
1._1, _2是什么? [*8w v^  
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。 luLm:NWUM  
2._1 = 1是在做什么? \w O)w@"  
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。 8R8J./i.K  
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。 5GT,:0  
ZK3?"|vhC  
~"brfjd|  
三. 动工 =4+UX*&i?.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z4bN|\I  
f{WJM>$:  
<}N0 y*m  
'-gk))u>)  
template < typename T > :3{@LOil^  
class assignment Og"50-  
  { ObMsncn  
T value; 1wqCoDgkp  
public : fy9{W@E3p  
assignment( const T & v) : value(v) {} *sB=Ys?  
template < typename T2 > xg\M9&J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S #&HB  
} ; h'w9=Pk~6y  
8~\Fpz|Og  
qs 52)$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Zdj~B1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;Z C18@  
GAtK1%nPD  
:#c?`>uV  
W{ @lt}  
  class holder S1E2E3  
  { 3 +BPqhzf  
public : x-CY G?-x  
template < typename T > =<O{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6i%LM`8GEk  
  { BAg*zYV7  
  return assignment < T > (t); FbW kT4t|  
} _N9yC\  
} ; E)H8jBm6w  
E=sBcb/v  
VH+^G)^)W  
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: VXR.2C  
SX/yY  
  static holder _1; #B)/d?aa'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m{(D*Vuqd  
ldanM>5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DU]MMR  
而不用手动写一个函数对象。 G\Toi98d*  
B58H7NH ;G  
/Eh\07p  
BAdHGwomh  
四. 问题分析 _Vj O [hx  
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。 6~;fj+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。 a5L#c=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'rp(k\ pY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -md2Z0^ Kc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Wq F(  
g4RkkoZ>)  
五. 问题1:一致性 |3Oe2qb  
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?| QVn!60[lj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~=Er= 0  
eV1O#FLbi  
struct holder  .;iXe  
  { 4xe:+sA.N  
  // `H+ 7Hj  
  template < typename T > Q*(]&qr"E  
T &   operator ()( const T & r) const $ 7O[|:Yv  
  { N;Hrc6nin^  
  return (T & )r; Qaq{UW  
} ;=*b:y Y  
} ; ) 8st  
zd>[uIOR  
这样的话assignment也必须相应改动: ] A9Vh  
h7[VXE  
template < typename Left, typename Right > :v1'(A1t  
class assignment ElqHZ$a?  
  { gC<\1AIu  
Left l; C[n,j#Mvje  
Right r; }1z= C<  
public : <)?H98S  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {BY`Wu:w  
template < typename T2 > eem.lVVD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @bfaAh~   
} ; tvf"w`H  
"&Q-'L!M'/  
同时,holder的operator=也需要改动: Dn<2.!ZKQ  
v-42_}  
template < typename T > $C,f>^1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const H Y.,f_m  
  { <4C`^p  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `$G7Ia_ $]  
} f ,K1a9.  
xf% ,UQ  
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。 )1~4Tl,S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kH-1l>":  
 ZMg%/C  
return l(rhs) = r; TLPy/,  
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 j yQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: { tim{nV  
A9p$5jt7  
template < typename Tp > c c ,]  
class constant_t :==kC672  
  { ] bhzB  
  const Tp t; 5 (2g*I  
public : I;uZ/cZ|/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} e>uV8!u  
template < typename T > Xb)XV$0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kxTh tjgv  
  { T 7Lk4cU  
  return t; 9n |H%AC  
} xqmJPbA  
} ; %}+j4n  
Y\dK- M{$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \>23_d0  
下面就可以修改holder的operator=了 ^p|@{4f]  
P ,xayy  
template < typename T > h"#^0$f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0Q]x[;!k  
  { - Kj$A@~x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,UH`l./3DX  
} o=w& &B  
PKwHq<vAsB  
同时也要修改assignment的operator() PX\}lTJ  
k,X` }AJ6  
template < typename T2 > 3M+hjc.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |~8iNcIS  
现在代码看起来就很一致了。 GB^Ch YOb  
8 E.u3eS  
六. 问题2:链式操作 7I(Sa?D:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +3]@0VM26;  
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。 m-*du(  
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。 6LNm>O  
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。 QIBv}hgcy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YOP=gvZq  
A~h.,<+"  
template < typename T > + 5sT GNG  
struct result_1 8l+\Qyj  
  { XZ Z Ml  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )I.[@#-  
} ; wEKm3mY;  
qJ5Y}/r  
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: z/6kxV89  
\8{C$"F  
template < typename T > <`H:Am`  
struct   ref S"5</*  
  { r\ ` R$  
typedef T & reference; -[0)n{AVvU  
} ; ]*[S# Jk  
template < typename T > 3$(1LN  
struct   ref < T &> E-.M+[   
  { m`4Sp#m  
typedef T & reference; +)L 'qbCSM  
} ; S[X bb=n  
S-.!BQ@RMZ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HQQc<7c ",  
j9x}D;? n  
template < typename T > Maf!,/U4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pY ceMZ$  
  { bYgrKz@uK  
  return l(t) = r(t); 'JKFEUzM  
} #*}4=  
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。 l4L&hY^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 w<-CKM3qe  
BU<A+Pe>  
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 i^Ep[3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v)okVyv  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 wEQV"I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Co[  rhs  
最后的布局是: B07(15y]  
                Add gqyQ Zew  
              /   \ %I&Hx<H j  
            Divide   5 :T5l0h-eC  
            /   \ Ko>pwhR}  
          _1     3 {p yo  
似乎一切都解决了?不。 $@}6P,mg  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 |a3)U%rUEQ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 )z2Tm4>iql  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: `| L+a~~  
r,L#JR w#-  
template < typename Right > My,ki:V?g6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (NScG[$}  
Right & rt) const 7MOjZD4?  
  { ?`,Xb.NA$K  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #N[nvIi}  
} ZK{VQ~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;W'y^jp]"  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 B~jl1g|  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 E`u=$~K  
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。 a}hpcr({?  
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。 J+Q ;'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? 2/E3~X7  
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: 5?kF'yksR  
@Zjy"u  
template < class Action > UccnQZ7/I  
class picker : public Action q 1Rk'k4+  
  { ]wER&/v"  
public : 8QXxRD;0:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} UfOF's_'<  
  // all the operator overloaded B9>3xxp(by  
} ; z )a8 ^]`  
]y2(ZTNTs  
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。 R1 hb-  
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: 7t0\}e  
VbKky1a@  
template < typename Right > mxGa\{D# y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vd9l1"S  
  { `~(KbH=]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;rV0  
}  [^8*9?i4  
`.#e4 FBW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6^if%62l&  
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。 _;G"{e.=  
& WYIfx{  
template < typename T >   struct picker_maker }f;Zx)!  
  { esLPJx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kzbgy)PK3  
} ; [ 3]!*Cd  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (SkI9[1\@3  
  { *G.6\  
typedef picker < T > result; *jCXH<?R  
} ; 4u"V52  
rgRh ySud  
下面总的结构就有了: OzA"i y  
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。 U~s&}M\n  
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。 V`l.F"<L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v,KH2 (N  
至此链式操作完美实现。 M9 fAv  
BYqDC<Fq  
qCc'w8A  
七. 问题3 4IG'T m  
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。 <DvpqlT  
<q~&g &&+  
template < typename T1, typename T2 > )67Kd]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BBnj}XP*4  
  { 8]YFlW9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7M<7^)9  
} di "rvw;R  
: N>5{  
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: V+nqQ~pJ&  
dScit!T"  
template < typename T1, typename T2 > k10dkBoEX  
struct result_2 pV=X  
  { s4@AK48  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <ij;^ygYD  
} ; INyreoMp  
sG%Q?&-  
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? QukLsl]U  
这个差事就留给了holder自己。 TlYeYN5V  
    Q6`oo/  
DQ?'f@I&*  
template < int Order > %+:%%r=Q  
class holder; r\F`xtR(  
template <> x&8HBF'  
class holder < 1 > S =U*is  
  { smoz5~  
public : N>z_uPy{A  
template < typename T > vnw83a%3  
  struct result_1 `$JPF  Z  
  { R.Ao%VT  
  typedef T & result; 8*V3g_z  
} ; C o4QWyt:  
template < typename T1, typename T2 > _ncqd,&z  
  struct result_2 '&I.w p`^  
  { xm6=l".%z  
  typedef T1 & result; Sl/[9- a)  
} ; Dr^#e  
template < typename T > +#"CgZ]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [;7&E{,C  
  { $A`D p{e"  
  return (T & )r; GO.mT/rB  
} O'Lgb9  
template < typename T1, typename T2 > Q0Y0Zt,h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V)mRG`L  
  { (%rO'X  
  return (T1 & )r1; qSlC@@.>  
} ]S[M]-I  
} ; 6#MIt:#  
!_QE|tVeR  
template <> .RxH-]xk  
class holder < 2 > V2W)%c'  
  { I0h/x5  
public : XkHO=  
template < typename T > p~Fc *g[!  
  struct result_1 U;<07 aMj  
  { z4D[>2*  
  typedef T & result; G1K5J`"*  
} ; Wsyq  
template < typename T1, typename T2 > Ms ;:+JI  
  struct result_2 Z 7rVM   
  { C:\BvPoO  
  typedef T2 & result; ~e~iCyW;S  
} ; h|$.`$  
template < typename T > Kr3L~4>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ijOUv6=-  
  { 2 1.;lj  
  return (T & )r; J+r\EN^9  
} MKq:=^w  
template < typename T1, typename T2 > 7dhip  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PJA%aRP,:  
  { d #9 \]Ul&  
  return (T2 & )r2; |_@ '_  
} )R.y>Ucb0  
} ; u=I\0H  
N2[EdOJT_  
*~~ >?  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 u )cc  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g)c<\%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: uO8z.  
DUUQz:?{J  
return l(i, j) = r(i, j); >0z(+}]3z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pJ!:mt  
0Ah'G  
  return ( int & )i; |dcRDOTe  
  return ( int & )j; &sleV5V  
最后执行i = j; l ?RsXC  
可见,参数被正确的选择了。 \_;z m+ <{  
&,/_"N"?D  
#!(OTe L  
6}zargu(;  
c193Or'6Y  
八. 中期总结 K;Qlg{v  
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: {XAm3's  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oh c/{D2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f-6-!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H/n3il_-I  
&~Qi+b0!  
5]D"y Ay81  
(!`TO{!6P  
j#mo Vq  
BM9J/24  
九. 简化 y ,e# e`  
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。 is @8x!c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 h8OmO5/H  
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: {}!`v%z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &Jw]3U5J  
  +-*/&|^等 VL4ErOoZ  
2. 返回引用。 Wm_:1~  
  =,各种复合赋值等 !cS A|C  
3. 返回固定类型。 C{AVV<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Q'xZ\t  
4. 原样返回。 EF1aw2  
  operator, -wJ/j~ +m+  
5. 返回解引用的类型。 yzJ VU0s  
  operator*(单目) \1x<bx/1  
6. 返回地址。 M_asf7|v  
  operator&(单目) kH:! 7L_=  
7. 下表访问返回类型。 OtK=UtVI  
  operator[] >(nb8T|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S-@E  
  operator<<和operator>> >Wvb!8N  
91Bl{  
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。 w;f$oT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %6c[\ubr  
M{\W$xPL)  
template < typename Left > )r X["=  
struct value_return \0. c_  
  { F#d`nZ=M  
template < typename T > !U,W; R  
  struct result_1 l Q/u#c$n  
  { x`:zC#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G1K72M}CW  
} ; B+W 4r9#  
cVCylR U"  
template < typename T1, typename T2 > ON"F h'?  
  struct result_2 8:s" ^YLN  
  { mc37Y.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b3Nr>(Z<}  
} ; !5 8j xh  
} ; q=Cc2|Ve  
~@g7b`t=la  
yKSvg5lLy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }AdA? :7A  
9[# 9cv  
下面我们来剥离functor中的operator() #{97<sU\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: yn&+ >{  
H$GJpXIb  
return l(t) op r(t) -U'3kaX5<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :f1Q0klwP  
return op l(t) (vL-Z[M!  
return op l(t1, t2) 7ip$#pzo  
return l(t) op aH@GhI^@  
return l(t1, t2) op :mOHR&2xR%  
return l(t)[r(t)] Hqsj5j2i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <<a1a  
rmVF88/;  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ks{y=@ <,  
单目: return f(l(t), r(t)); M A9Oi(L)K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !8'mIXZ$  
双目: return f(l(t)); B[2 qI7D$  
return f(l(t1, t2)); q o,uOi  
下面就是f的实现,以operator/为例 LRe2wT>I  
R`%C]uG  
struct meta_divide )L^GGy8w  
  { |#uA(V  
template < typename T1, typename T2 > @JFfyQ {-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +-8S,Rg@   
  { $A>\I3B  
  return t1 / t2; 7Q_AZR 4  
} ~o"VZp  
} ; 0xv@l^B  
!aylrJJ  
这个工作可以让宏来做: ?;{ d  
bo>4:i  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `|9NxF+  
template < typename T1, typename T2 > \ ji'NR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fC1PPgQ\  
以后可以直接用  Z1@E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0M[O(.x  
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[5j5vry  
(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。。。) TV^m1uC  
h%2;B;p]  
A}./ ;[  
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 \J@i:J6x$1  
AC`4n|,zJ;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .rfKItd  
class unary_op : public Rettype Z %?: CA  
  { >b6!*Lrhs  
    Left l; T ~=r*4  
public : ?_hKhn%K9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )83UF r4kP  
<m") 2dJ  
template < typename T > x d9+P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -1~-uE.~4d  
      { CC8M1iW3  
      return FuncType::execute(l(t)); Nd5G-eYI  
    } rUg<(/c  
? zFeP6C  
    template < typename T1, typename T2 > "t[9EbFL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >gQJ6q  
      { }@+3QHwYU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -o\o{?t,  
    } xbZx&`(  
} ; 16;r+.FB'  
n2e#rn  
cM'\u~m{  
同样还可以申明一个binary_op {xW HKsI>,  
`,-w+3?Al  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BYh F?  
class binary_op : public Rettype ao+lLCr  
  { wNNInS6  
    Left l; 0[/GEY@  
Right r; R&lJ& SgC  
public : UG@9X/l}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?vnO@Bb/a  
H> zX8qP+  
template < typename T > n\X'2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nTy8:k']  
      { U%<E9G594  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [ ;/4'  
    } P@LFX[HtM  
u ZzO$e  
    template < typename T1, typename T2 > QQ*` tmy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CtEpS<*c  
      { TnuNoMD.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !+<OED=qe  
    } f1Az|h  
} ; m'j]T/WF  
T +a\dgd  
t>~a/K"  
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 6\9 Zc-%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v--Qbu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N9 SC\  
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。 6}(; ~/L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %a'Nf/9=:  
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。。。 *h <_gn  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 X-lB1uq^  
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) ~!t#M2Sk  
下面是修改过的unary_op E~4d6~s  
+n'-%?LD&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > FZk=-.Hk  
class unary_op %ZKP d8  
  { ?QJS6i'k  
Left l; hggP9I :s,  
  zp4aiMn1F  
public : Ml"i^LR+  
z_;:6*l=:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `rWT^E@p5m  
5.IX  
template < typename T > > TKl`O  
  struct result_1 ?KB+2]7m6  
  { uG\ @e'pr  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ro2Ab^rQ|  
} ; fRt`]o:Om  
Ad:}i9-x  
template < typename T1, typename T2 > D  ,U#z  
  struct result_2 , z-#B]  
  { 9"g!J|+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jmE\+yz  
} ; t.s;dlx[@  
*v}3So  
template < typename T1, typename T2 > oe4r_EkYwW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7NFRCCXHQ  
  { X2[d15!9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2HX#:y{\l  
} :j<ij]rsI  
Ic<J]+Xq  
template < typename T > D#.N)@\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q{c/TRp7  
  { lihV! 1  
  return OpClass::execute(lt(t)); C"gH>G  
} gP 13n!7  
c}-WK*v  
} ; >V,i7v*?  
Vm"{m/K0  
`mt x+C  
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 I{8sLzA03S  
好啦,现在才真正完美了。 _rN1(=J  
现在在picker里面就可以这么添加了: <N~&Leh  
-W\1n#J  
template < typename Right > &{R]v/{p]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -50 Nd=1  
  { fZ6-ap,u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); QnZ7e#@UP  
} Vlf=gP  
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。 us,~<e0  
|eu:qn8  
*a[iq`499  
8q"C=t7  
e.>>al  
十. bind Py! F  
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。 Z /*X)mBuB  
先来分析一下一段例子 LJh^-FQ  
!l7D1i~  
-*nd5(lY&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V."qxKsz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qt.Y6s:r_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gP^p7aYwn  
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。 .S6u{B  
我们来写个简单的。 /ygC_,mx  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: C4h4W3w  
对于函数对象类的版本:  aj|gt  
*?`<Ea  
template < typename Func > uO{'eT~  
struct functor_trait c`M ,KXott  
  { 3;F+.{Icc  
typedef typename Func::result_type result_type; F8* zG 4/&  
} ; xC5`|JW  
对于无参数函数的版本: G,-x+e"  
66Tx>c"H  
template < typename Ret > cg| C S?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > qN@-H6D1=  
  { _yu_Ev}R  
typedef Ret result_type; Mv1V Vk  
} ; ln*_mM/Q%  
对于单参数函数的版本: '7ps_pz  
9C"d7--  
template < typename Ret, typename V1 > ';J><z{>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {sR|W:fS$  
  { 79y'PFSms  
typedef Ret result_type; Y)](jU%o  
} ; wQR0R~|M  
对于双参数函数的版本: rl0|)j  
N NTUl$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5n#@,V.O/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > h;RKF\U:"  
  { E!6Nf[  
typedef Ret result_type; M!Wjfq ^~  
} ; a(|,KWHn  
等等。。。 J.g4I|{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,>vI|p,/G*  
:h!&.FB  
template < typename Func > ;R4qE$u2^  
struct func_return bi<?m^j  
  { JXNfE,_  
template < typename T >  #-^y9B  
  struct result_1 G8hq;W4@]/  
  { c)Ep<W<r1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .KX LWH  
} ;  dl;  
]4 q6N  
template < typename T1, typename T2 > _ rIFwT1]  
  struct result_2 \|< 5zL  
  { #$*l#j"#A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j%TcW!D-_  
} ; QBwgI>zfS"  
} ; j{: >"6  
i3usZ{_r  
w}:&+B:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s<`54o ,  
nLjc.Z\Bl  
template < typename Func, typename aPicker > .`5BgX7W  
class binder_1 4.o[:5'  
  { LE>b_gQ$ 2  
Func fn; U|YIu!^  
aPicker pk; W%&'EJ)62  
public : lRr={ >s  
YLAGTH0.]  
template < typename T > r!WXD9#  
  struct result_1 etD8S KD  
  { $ri'tJ+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E2xcd#ZD  
} ; h}@)oSX }  
Vt;!FZ  
template < typename T1, typename T2 > D@ R>gqb  
  struct result_2 8Z1pQx-P2C  
  { Kulh:d:w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *5Aq\g,n  
} ; ~K-_]*[x  
4Px  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q?7:Xb N  
t w?\bB  
template < typename T > <-%OXEG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ljq!\D  
  { dLnu\bSF  
  return fn(pk(t)); ,f2tG+P  
} [7|j:!  
template < typename T1, typename T2 > 9p '#a:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /:o (Ghc?  
  { !5escR!\D  
  return fn(pk(t1, t2)); MDqUl:]  
} Qin;{8I0  
} ; [bIR$c[G  
S`v+rQjW  
FaVeP%v  
一目了然不是么? gXThdNU4G  
最后实现bind o;\c$|TNU  
2ij/!  
DTi\ 4&41  
template < typename Func, typename aPicker > hJIF!eoI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u{>_Pb  
  { YnLwBJ2i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); L^Q q[>  
} rh%-va9  
PR i3=3oF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 H6Qb]H. C  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ]Y%U5\$  
ujMics(  
十一. phoenix UC{Tmf  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cy+EJq I  
#ekz>/Im*  
for_each(v.begin(), v.end(), ^,;AM(E  
( M(+;AS?;  
do_ sKU?"|G81G  
[ ,*}5xpX  
  cout << _1 <<   " , " 7Rix=*  
] x-3!sf@  
.while_( -- _1), YR$ )yl  
cout << var( " \n " ) O"Ua|8  
) #vnJJ#uI|>  
); |Vq&IfP  
3$hbb6N%6.  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: k=o>DaEh(  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor SFdSA4D"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nL[ zXl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ; D a[jFP  
hExw}c  
{#Vck\&  
template < typename Cond, typename Actor > 2*<'=*zaQ  
class do_while 5/{";k)L+  
  { 3jG #<4;J  
Cond cd; yk<$XNc  
Actor act; PiTe/  
public : !o k6*m  
template < typename T > Gd08RW  
  struct result_1 m=7Z8@sX},  
  { vKCgtk  
  typedef int result_type; !R/- |Kjy  
} ; lxvRF93a.  
$4j$c|S!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ".=LzjE<gv  
5W29oz}-S  
template < typename T > ag \d4y6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y=-ILN("  
  { rW&# Xw/a  
  do ZO!  
    { ,*w  
  act(t); BL&D|e  
  } QlFt:?7f  
  while (cd(t)); J"TM[4^\Y  
  return   0 ; ,@b7N[h  
} #ErIot  
} ; ^ew<|J2,B  
=:;KY uTr  
*xl930y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3n=`SLj/a  
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。 s?2DLXv}!  
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。 m@_m"1_;  
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。 lv* fK  
下面就是产生这个functor的类: V>2mz c  
0B;cQSH!q  
s, 8a1o  
template < typename Actor > G\U'_G>  
class do_while_actor b35Z1sfD j  
  { SB3= 5"q  
Actor act; YsHZFF  
public : (DW[#2\.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZSu0e%  
xq2 ,S  
template < typename Cond > ca!=D $  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v\UwL-4[  
} ; vj23j[!|  
|4F 3Gu  
kK]^q|vb6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 EpO5 _T_  
最后,是那个do_ t#0/_tD  
dK45&JHoW^  
]-D;t~  
class do_while_invoker 1;4 ] HNI  
  { #''q :^EQ  
public : rU {E}  
template < typename Actor > E|aPkq]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1M4I7 *r  
  { ]757oAXl  
  return do_while_actor < Actor > (act); nv9kl Q@  
} +cw;a]o^>  
} do_; )/hb9+S  
 ThLnp@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g`skmHS89  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r9a?Y!(  
最后来说说怎么处理break和continue {[&_)AW6m%  
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。 -[I}"Glz:  
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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