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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda uuI3NAi~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~hS .\h  
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, G*)s%2c>h  
zrLhQ3V#>  
*)j@G:  
(/T +Wpy?  
  class filler oS[W*\7'!  
  { |RHO+J  
public : H/cs_i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |x1$b 7  
} ; QDIsC  
xT{TVHdU  
'4af ],  
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: }U2[?  
&E.OyqGZV  
,DE(5iDS  
Tx y]"_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); er(8}]X8Q  
CMC?R,d  
y\[L?Rmd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -6u H.  
1t0b Uf;(M  
i{<8 hLO  
! a86iHU  
二. 战前分析  Vil@?Y"  
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。 <$"7~i /X  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 lKf Mp1  
RM)1*l`!E  
 ]a78tTi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Sv.KI{;v$  
  /* --------------------------------------------- */ {&u Rd?(  
vector < int *> vp( 10 ); M#=Y~PU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]MC/t5vCu  
/* --------------------------------------------- */ 6o$Z0mG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); iYkRo>3!QX  
/* --------------------------------------------- */ ; qO@A1Hq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 60~v t04  
  /* --------------------------------------------- */ S|l&fb n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); OpYmTep#T\  
/* --------------------------------------------- */ -sP9E|/:'3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^/G?QR  
8r5xs-  
DG_}9M!DW@  
)URwIe{  
看了之后,我们可以思考一些问题: g+:$X- r  
1._1, _2是什么? (:ZPt(1  
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。 ;_x2 Ymw  
2._1 = 1是在做什么? 4; ?1Kb#  
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。 ?A|zRj{  
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。 <MRC%!.  
G?>qd}]y0L  
*zJD$+Fo  
三. 动工 #]"/{Z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2q+la|1Cr  
DKR<W.!*t  
OdO{xG G@  
4"LPJX)Q  
template < typename T > baqn7k"  
class assignment 7^HpVcSM  
  { "_t4F4z  
T value; X8 8F>1}  
public : /#29Y^Z)=  
assignment( const T & v) : value(v) {} wtlB  
template < typename T2 > H1Q''$}Z.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Mk<m6E$L  
} ; IT,"8 s  
FSv1X  
cS4xe(n8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 aWdUuid  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nZe\5`  
QI.t&sCh5  
I`lDWL  
yj>) {NcX  
  class holder P1$f}K}  
  { }Bd_:#.mw  
public : xOhRTxic  
template < typename T > e!6eZ)l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "@(58nk  
  { OO$|9`a  
  return assignment < T > (t); ACgt" M.3F  
} 61G|?Aax  
} ; -H4PRCDH  
{d8^@UL  
k@7kNMl  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8:~b &>   
miPmpu!  
  static holder _1; 8`a,D5U:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 YRXK@'[=  
L+Eu d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AYt*'Zeg!s  
而不用手动写一个函数对象。 ]Uu aN8  
iL+y(]  
qv.n99?]  
{JTmP`&l  
四. 问题分析 >)4.$#H  
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。 )4PB<[u  
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。 ^[0" vtb  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8*vFdoE_oO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 li@k Lh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bea|?lK  
t~q?lT  
五. 问题1:一致性 f KHse$?_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| M' YJ"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I`3d;l;d  
_n7%df  
struct holder h:_NA  
  { - gB{:UYi3  
  // % ^e@`0L  
  template < typename T > 3<+z46`?  
T &   operator ()( const T & r) const a`s/qi  
  { =ydpU<aS  
  return (T & )r; G<|:605  
} ssPI$IRg!  
} ; &h\7^=s.  
QOd!]*W`?m  
这样的话assignment也必须相应改动: 'g2vX&=$A  
w\p9J0  
template < typename Left, typename Right > DDWp4`CS|  
class assignment [Q|M/|mnR1  
  { yYg   
Left l; 5 1"8Py  
Right r; 0Lx3]"v  
public : ?H<~ac2e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Xh`"  
template < typename T2 > Nvhy3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =88t*dH(,"  
} ; 0juDuE?  
+3)[> {~1Z  
同时,holder的operator=也需要改动: QsM*wT&aa  
IEc>.J|T&  
template < typename T > 4aA9\\hfGY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const moaodmt]x  
  { Wy8,<K{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1c / X  
} p+vh[+yp  
C>NQ-w^  
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。 RN vQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D@:"f?K>  
j!7Qw 8  
return l(rhs) = r; ZRPE-l_3:  
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。 my4\mi6P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $ 3]b>v  
0lBat_<8  
template < typename Tp > ldYeX+J _  
class constant_t {!MVc<G.  
  { an.`dBm  
  const Tp t;  tq0;^L  
public : I=o'+>az  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jx'2N~$  
template < typename T > xFU5\Zuw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vcwK6G  
  { i_NJ -K  
  return t; fQP,=  
} 0`6),R'x  
} ; rtus`A5p  
1g~y]iQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8!;$qVt  
下面就可以修改holder的operator=了 |UYED%dC  
%2}C'MqS  
template < typename T > l0. FiO@_Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const # 3.\j"b  
  { z(rK^RT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); rpSr^slr  
} l^ Rm0t_  
JCNk\@0i*  
同时也要修改assignment的operator() >gnF]<  
qfa}3k8et  
template < typename T2 > ifvU"l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GZ"&L?ti  
现在代码看起来就很一致了。 E0<)oQ0Xa>  
"ee'2O  
六. 问题2:链式操作 5N1}Ns  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 aLYLd/ KV  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 'g~@"9'oe  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 X>{p}vtvf>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 R5gado  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dl_{iMhF&E  
0U%Xm[:  
template < typename T > |/*pT1(&  
struct result_1 4~Dax)  
  { UUH;L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fx]eDA|$e  
} ; F3Ap1-%z  
OT;cfkf7  
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: MUB37  
M!#AfIyB  
template < typename T > E23w *']  
struct   ref >T QZk4$  
  { {\L|s5=yr  
typedef T & reference; 4#7Umj  
} ; 9qre|AA  
template < typename T > v&r=-}z2!  
struct   ref < T &> /p 5=i  
  { M%|f+u&  
typedef T & reference; vtZ?X';wh  
} ; >D~w}z/fk  
rn H}#u+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rH.gF43O:  
p1~*;;F  
template < typename T > 6g~+( ({lQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Mi?}S6bp  
  { m:3J!1  
  return l(t) = r(t); S/fW/W*/}  
} CL1 oAk  
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。 [%?y( q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2uL9.q  
`s%QeAde  
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 / gu3@@h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 'in@9XO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p-Pz=Cx-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [;Fofu Z  
最后的布局是: ?@DNsVwb  
                Add ]4o?BkL  
              /   \ oq. r\r  
            Divide   5 ??(Kwtx{  
            /   \ ~&KX-AC@  
          _1     3 '?8Tx&}U8  
似乎一切都解决了?不。 # 66e@  
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。 2( _=SfQ  
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。 -njQc:4W,-  
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: ;ctU&`  
;cLUnsB\  
template < typename Right > 3~<}bee5|q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i. M2E$b|  
Right & rt) const G0/>8_Q>Nr  
  { akCIa'>t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I="oxf#q  
} ${>DhfF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Sr"/-  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 fI]bzv;  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 jA<T p}$!  
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。 n_9x"m$  
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。 [e1L{_*l  
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? *KJ7nRKx(w  
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: Nxi)Q$  
ESv:1o`?n  
template < class Action > L/ fRF"V  
class picker : public Action VaJfD1zd1  
  {  D%gGRA  
public : az2X ch]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KuXkI;63J>  
  // all the operator overloaded )$_,?*fq:  
} ; )*D'csGc  
W+hV9  
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。 F~R7~ZE  
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: 7kd|K b(  
OD|1c6+X  
template < typename Right > V.2[ F|P;3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const CL1 ;Inzl  
  { J*K<FFp3<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wDw<KU1UK  
} IT&i,`cJ~F  
no|Gq>Xp  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?wCs&tM  
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。 |[LE9Lq/  
jyQVSQ s  
template < typename T >   struct picker_maker ,C:o`fQ\  
  { $3#%aA!(#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .CS v|:'1  
} ; g`3H(PVg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &h(g$-l?[  
  { g_M ^E-3  
typedef picker < T > result; ~6HDW  
} ; =~J fVozU  
JO}?.4B  
下面总的结构就有了: iaRR5D-  
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。 }NwN2xTB  
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。 " @)lH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ? d5h9}B  
至此链式操作完美实现。 L$hc,  
R@n5AN(  
mPG7Zy$z  
七. 问题3 lD3)TAW@o  
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。 _z]v<,=3M  
fnOIv#  
template < typename T1, typename T2 > j)";:v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @|=UrKAN  
  { Bc[6*Y,%T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M2p<u-6 "  
} choL %g}  
nq@5j0fK  
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: r0Z+ RB^I  
4By]vd<;=  
template < typename T1, typename T2 > xYwkFB$$*  
struct result_2 `xIh\q  
  { tW(+xu36  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S&01SX6  
} ; `Cg^in\  
@yKZRwg  
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? rS,j;8D-  
这个差事就留给了holder自己。 &CUC{t$VHX  
    JY@X2'>v/  
>?V<$>12  
template < int Order > )&z4_l8`=  
class holder; Pi){h~B>  
template <> L#ZLawG  
class holder < 1 > (3O1?n[n  
  { @h(!<Ux_  
public : c'rd$  
template < typename T > kwF]TO S  
  struct result_1 7E(%9W6P  
  { 4>_d3_1sn  
  typedef T & result; Qi:j)uDW  
} ; PkJcd->  
template < typename T1, typename T2 > ?l 9=$'  
  struct result_2 lY,/ W  
  { T.2ZBG ~|[  
  typedef T1 & result; 9[sG1eP!  
} ; ZqP7@fO_%  
template < typename T > +V1}@6k :  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MWhwMj!:m  
  { j{"[Ec  
  return (T & )r; "Z~`e]>  
} I.9o`Q[8&  
template < typename T1, typename T2 > h!Y?SO.b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /{R3@,D[]  
  { Z(UD9wY5m  
  return (T1 & )r1; 4|F#gK5E  
} 8 }z3CuM  
} ; ^jOCenE 3  
G4m4k  
template <> &-4 ?!  
class holder < 2 > ~},~c:fF?  
  { 9FNwpL'C  
public : @>:i-5  
template < typename T > ]>vf9]  
  struct result_1 6ZOAmH fs  
  { T<M?PlED  
  typedef T & result; 9gR.RwR X  
} ; pn s+y  
template < typename T1, typename T2 > oAnigu;  
  struct result_2 J 8q  
  { y1u9 B;Fd  
  typedef T2 & result; ?@3&dk~ni  
} ; Yw[{beo  
template < typename T > "uhV|Lk*7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h>|u:]I>  
  { ]v GgJ<  
  return (T & )r; r w\D>} \  
} {U6"]f%  
template < typename T1, typename T2 > [ro t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "Y(^F bs  
  { 48k 7/w\  
  return (T2 & )r2; Uz $ @(C  
} pw;r 25   
} ; f8#*mQ  
$`v+4]   
1ys(v   
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 O4N-_Kfp/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: y7La_FPrl  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Wxs>osq  
bKByU{t  
return l(i, j) = r(i, j); FF3&Y^+^"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) RF!'K ko  
ZYDW v/u  
  return ( int & )i; ]<+3Vw  
  return ( int & )j; e2bLkb3c  
最后执行i = j; %Zu Ll(  
可见,参数被正确的选择了。 (Xj.iP  
Q]T BQ&  
qg)qjBQwA  
K9*IA@xL  
u{P~zyx  
八. 中期总结 ,02w@we5  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: #Z!#;%S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k{{hZ/om  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lZvS0JS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T*R{L  
q- H&5K  
Y-= /,   
-~} tq]  
D>Ua#<52q  
egWx9xX  
九. 简化 o"\{OX  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {!y<<u1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]K*GSU  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }biCQ*{'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N;g$)zCV1  
  +-*/&|^等 !h*B (,  
2. 返回引用。 *73AAA5LKa  
  =,各种复合赋值等 BtID;^D z  
3. 返回固定类型。 Pr2;Kp  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) . wmkj  
4. 原样返回。 S QSA%B$<  
  operator, ]Ly8s#<g]N  
5. 返回解引用的类型。 Mn{XVXY@qm  
  operator*(单目) R~cIT:i  
6. 返回地址。 _6L H"o 3  
  operator&(单目) d "B5==0I  
7. 下表访问返回类型。 La]4/=a  
  operator[] z 7@ 'CJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q}e]*]dJZ  
  operator<<和operator>> POY=zUQ'/  
BJ2Q2W W  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {IrJLlq  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HGb.656r  
4/f[`].#W  
template < typename Left > YLigP"*~^  
struct value_return LC76Qi;|k  
  { ho_4fDv  
template < typename T > 7g8B'ex J  
  struct result_1 aTX]+tBoe  
  { t%:G|n Sz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #.b^E3#+  
} ; > R#9\/s  
w~n kNqm  
template < typename T1, typename T2 > egbb1+tY  
  struct result_2 OFQ{9  
  { \wFhTJY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C-&#r."L  
} ; K]9tc)  
} ; tbY  SK  
=:;YTie  
RpjSTV8Tkm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait pb6 Q?QG,  
Z+Xc1W^  
下面我们来剥离functor中的operator() M",];h(I6(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1-/4Y5?}  
Y6+k9$h  
return l(t) op r(t) N:d D*[QZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jKYm/}d  
return op l(t) BjN{@ aEO  
return op l(t1, t2) 6Z$b?A3zM  
return l(t) op V.U|OQouT  
return l(t1, t2) op rrYp'L  
return l(t)[r(t)] Iht@mE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }\U0[x#q  
5qeT4| Ol  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ;*_I,|A:Xr  
单目: return f(l(t), r(t)); 9wzg{4/-$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V54q"kP,@.  
双目: return f(l(t)); tG_-;03<`4  
return f(l(t1, t2)); WVinP(#nfM  
下面就是f的实现,以operator/为例 B JU*`Tx  
9Y\F53p&j  
struct meta_divide UUD\bWfn  
  { q;KshpfRMD  
template < typename T1, typename T2 > ^fG`DjA)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vrQFx~ZztH  
  { !\3 }R25  
  return t1 / t2; Qf" 6PJ  
} s!NisF  
} ; `I@)<d  
{rs6"X^  
这个工作可以让宏来做: 6NU8HJp  
)ynA:LXx  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2YaTT& J  
template < typename T1, typename T2 > \  Pb*q;9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s8{-c^G:R  
以后可以直接用 xcsFODx~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) OCvml 2 vP  
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 N"&$b_u[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 8xc8L1;  
Hxj'38Y  
O\3r%=TF  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 x_]",2 W'  
|:dCVd<du  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \ YjB+[.  
class unary_op : public Rettype 3x,Aczb  
  { 4S^  
    Left l; "9TxK6  
public : @"jmI&hYn  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} nl.~^CP  
S$ Ns8=  
template < typename T > 9@kc K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8+=p8e~An  
      { yY-FL`-  
      return FuncType::execute(l(t)); []^PJ  
    } fma tc#G  
WT;.>F  
    template < typename T1, typename T2 > XCKY xv&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D >psh- ,1  
      { V< 2IIH5^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |TC3*Y  
    } )i},@T8[  
} ; f_^ix  
;bUJ+6f:  
*2w_oKE'+5  
同样还可以申明一个binary_op eUzU]6h  
(YaOh^T:|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L3-<Kop  
class binary_op : public Rettype 1v>  
  { WHZe)|n  
    Left l; Q=)"om  
Right r; e);bF>.~  
public : K7)j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,Zf :R  
Y*]l|)a6_]  
template < typename T > =U)n`#6_j2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IwZZewb-a  
      { qz-#LZFTR  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); azz#@f1  
    } 5<'n  
4SX3c:>  
    template < typename T1, typename T2 > R^mu%dw)(%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'vqj5YTj  
      { Qi(e`(,'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /1[}G!  
    } kKFuTem_3  
} ; )Tyky%P+iI  
bCJ<=X,g`K  
~(w=U *  
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 1]a*Oer}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _OyP>| L'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +9=@E  
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。 nR=2eBNf  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B}l}Aq8  
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。。。 ?NL&x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 EF*oPn0|  
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) w>/pQ6=OFR  
下面是修改过的unary_op Ww a41z  
"jkw8UVz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QZ:]8MHl]  
class unary_op < -@,  
  { nr<}Hc^f-  
Left l; u&l>cJ'  
  PVQ#>_~5  
public : @w.b |  
pw(U< )  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `uaD.m$EJ  
cNuuzA  
template < typename T > '6d D^0dZ  
  struct result_1 softfjl&l  
  { '.}6]l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yNb#Ia  
} ; utFcFd X  
{Q#Fen ;y|  
template < typename T1, typename T2 > iuH8g  
  struct result_2 qxg7cj2  
  { ((hJmaq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Nd]%ati?  
} ; Qzs\|KS  
ZmR[5 mv@  
template < typename T1, typename T2 > OyG_thX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7E\K!v_  
  { jl 30\M7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {Vt^Xc  
} >? A `C!i  
tnKpn-LPA  
template < typename T > l/y Kc8^<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4%#V^??E  
  { 9$4/frd  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;s!ns N  
} TGt1d  
#:Sy`G6!?  
} ; -G^t-I  
bdsHA2r`s  
tc49Ty9$[  
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 j4 &  
好啦,现在才真正完美了。 c}I8!*\  
现在在picker里面就可以这么添加了: Wj f>:\ w  
cQ8$,fo  
template < typename Right > _n Iqy&<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U d=gdsL  
  { %RT6~0z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J!TK*\a2  
} B3g82dm  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 9-Nq[i"  
,P; a/{U  
[/fwt!  
HLyFyv\  
hAxuZb7 ?  
十. bind ^&Rxui  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 T$N08aju#  
先来分析一下一段例子 +(h6{e%)  
Ivl^,{4  
LP m# 3U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :.'T+LI  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 t$PnQ@xu  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #K,qF*  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 pb2{J#  
我们来写个简单的。 @D=2Er\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  _.J[w6  
对于函数对象类的版本: 65e Wu=T  
;P0Y6v3  
template < typename Func > ? /|@ #&  
struct functor_trait Zy+QA>d|  
  { g]PLW3  
typedef typename Func::result_type result_type; fE7a]R EK  
} ; JXy667_  
对于无参数函数的版本: /K<GN7vN  
gkq RO19  
template < typename Ret > Xw}Y!;<IEu  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OS h mrz28  
  { f29HQhXqS  
typedef Ret result_type; @!O&b%8X%  
} ; J ]l@ r  
对于单参数函数的版本: 51;%\@=  
 [k&s!Qp  
template < typename Ret, typename V1 > id[>!fQ=Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  &t%&l0  
  { J-%PyvK$?  
typedef Ret result_type; VOF:+o@.  
} ; '14l )1g.  
对于双参数函数的版本: Gp3t?7S{T  
e#eO`bT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^N}~U5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <+1w'-  
  { ZD] '$  
typedef Ret result_type; q$2taG}  
} ; *,*:6^t  
等等。。。 !)*T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b Ho?Rw!.  
RKJWLofX&  
template < typename Func > &=yqWW?  
struct func_return eiSO7cGy  
  { d8q$&(]<  
template < typename T > fjZveH0  
  struct result_1 zvs 2j"lb  
  { wb Tg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y7G|P~td  
} ; ]O(HZD%  
S?z j&X Y3  
template < typename T1, typename T2 > q@"4Rbu6  
  struct result_2 "YvBb:Z>  
  { d?qO`- ~$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z 7ZMu  
} ; Dlsa(  
} ; laL4ez  
:Y?08/V  
$MEbePxe  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ] j?Fk$C  
`DY4d$!4  
template < typename Func, typename aPicker > /<Nt$n  
class binder_1 s#Y7*?Sm  
  { CvSG!l.6f<  
Func fn; RKZk/ly  
aPicker pk; gR6T]v  
public : uRcuy/CY  
7Qztc?XK  
template < typename T > LZbHK.G=  
  struct result_1 "'dC>7*<  
  { 9- <V%eNX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [0 f6uIF  
} ; rTiuQdvo  
J#;m)5[ a%  
template < typename T1, typename T2 > <6@NgSFz'  
  struct result_2 Oua/NF)  
  { jM@I"JZ b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %;B'>$O  
} ; &T.P7nJ=  
IIEU{},}z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /PuWJPy;  
L ]'CA^N  
template < typename T > 8[p6C Jl)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cG"<*Xi<  
  { s-DL=MD  
  return fn(pk(t)); vPq\reKe  
} pKlT.<X7  
template < typename T1, typename T2 > S|h  m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z4UQ:z@  
  { vu \Dx9  
  return fn(pk(t1, t2)); QlXF:Gx"=  
} ]b$,.t5  
} ; ,Yt&PE  
*Bz&  
8LKZ3Y|  
一目了然不是么? 7lOiFw  
最后实现bind )_ u'k /  
VDN]P3   
^0~1/ PhOw  
template < typename Func, typename aPicker > ?uBC{KQ}Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 74OM tLL$  
  { |hyr(7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v0J1%{/xs  
} _$lQK{@rY  
q &o=4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @_nhA/rlc  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 "Jd1&FsCwX  
2DQC)Pe+z  
十一. phoenix ![n`n(oN  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: FaM~ 56Pa  
iB_j*mX]  
for_each(v.begin(), v.end(), e5]0<s$  
( d)sl)qt}0  
do_ VX%\_@  
[ l.)!jWY  
  cout << _1 <<   " , " AVZ@?aJgF  
] "MN'%"/  
.while_( -- _1), >,2],X"G  
cout << var( " \n " ) e.H"!X!0#H  
) GTe9@d  
); ".Ug A\0  
ti% e.p0[  
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: Uij$ eBN  
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`<P^XJr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @jeV[N,0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o(qmI/h  
Z&!$G'X  
v836nxLM  
template < typename Cond, typename Actor > ?g.w%Mf*  
class do_while B!anY}/U  
  { n|6yz[N  
Cond cd; K.7gd1I  
Actor act; `9gx-')]\  
public : _Pal)re]U  
template < typename T > 9-SXu lgu  
  struct result_1 &YMj\KmlSg  
  { uuB\~ #?T  
  typedef int result_type; \I]'6N=  
} ; p}uw-$O  
(*tJCz`Sj  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &x  #5-O'  
WG n1pW  
template < typename T > jnY4(B   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q0-~&e_'  
  { w6 .HvH-@?  
  do `r V,<  
    { |<$O5b'  
  act(t); kA0 ^~  
  } Lf9h;z>#  
  while (cd(t)); ^g\%VIOD  
  return   0 ; Y8T.RS0  
} 6qf`P!7d]M  
} ; z_TK (;j  
Af~AE2b3"  
,\7okf7H,-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7Cjrh"al"  
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。 J)]W[Nk  
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。 @<L.#gtP  
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。 cs)hq4-L`  
下面就是产生这个functor的类: zx*f*L,6F  
?1sY S  
[R$4n-$  
template < typename Actor > fBmx +7  
class do_while_actor #s%$kYp 1  
  { QWEK;kUa@  
Actor act; :08UeEy  
public : Iq*7F5B  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *XuzTGa"  
9Wn0YIc  
template < typename Cond > >qla,}x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; dXhV]xK  
} ; aHw VoT  
KAZz) 7  
<U*d   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8z&9  
最后,是那个do_ s0SB!-Vjm  
A6VkVJZx  
>e%Po,Fg$  
class do_while_invoker <V{BRRx  
  { X+iULr.^`~  
public : t<tBOesQ  
template < typename Actor > y5I7pbe  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "2-TtQV!  
  { e_SlM=_ u  
  return do_while_actor < Actor > (act); _+i-)  
} l_WY];a  
} do_; jBM>Pe^`3  
$8)/4P?OL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 53A=O gk8S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cQjJ9o7  
最后来说说怎么处理break和continue 23PSv8;EM  
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。 {#MViBhd%  
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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