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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  fI\9\x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4 g. bR  
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, !A1)|/ a@  
6dAEM;$_Z  
6 n1rL  
20rkKFk*  
  class filler {G*A.$-d  
  { ceGa([#!\_  
public : e4FM} z[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1y^K/.5-  
} ; #y|V|nd  
?[x49Ux,P  
{K#NB_*To  
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: ~el3I=KC}  
P'MY[&|mM'  
}bU8G '  
/MQU >&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); VDB;%U*D  
oPc\<$  
4(l?uU$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  htY=w}>  
C6_@\&OA  
_if|TFw;h  
{2`=qt2  
二. 战前分析 }6 5s'JB  
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。 63?)K 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 :Sg_t Of  
p (FlR?= S  
(wmBjQ]B<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JN6-Z2  
  /* --------------------------------------------- */ bN^O }[  
vector < int *> vp( 10 ); ENh!N4vbO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @xsCXCRWVV  
/* --------------------------------------------- */ ~](fFa{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OPBt$Ki  
/* --------------------------------------------- */ UueD(T;p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z=&z_}M8  
  /* --------------------------------------------- */ \RQ='/H*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }Vu\(~  
/* --------------------------------------------- */ 6I_Hd>4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N?dvuB  
{5*|C-WWtG  
bU 63X={  
0^'B3$>  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0i[zup  
1._1, _2是什么? \bCX=E-  
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。 8 6QE /M  
2._1 = 1是在做什么? @+U,Nzd  
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。 H(0q6~|  
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。 UkCnqNvx  
/\mKY%kyh  
zT~B 6  
三. 动工 Y<\^ 7\[x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Wi n8LOC  
0%s|Zbo!>  
&$`hQgi  
{+zJI-XN/  
template < typename T > *5$&`&,  
class assignment AgF5-tz6x  
  { +)nT|w45  
T value; iV.p5FD  
public : .'[/|4H  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,G^[o,hS  
template < typename T2 > v}J;ZIb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i54md$Q^  
} ; ^C&+ ~+  
z41_oG7   
7=4A;Ybq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 VVWM9x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q&'Lbxc>c  
/.5;in  
k6IG+:s  
 V[pvJ(  
  class holder C-P06Q]  
  { c.H?4j7ga  
public : PBks` |+  
template < typename T > RK9>dkW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O}Ui`eWU  
  { [_y@M ]  
  return assignment < T > (t); ]6tkEyuq  
} t qOi x/  
} ; Ccfwax+  
c(- Mc6  
BH0!6Oq  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: UkR3}{i  
e{G_GycH  
  static holder _1; #:3r4J%+~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1H:ea7YVU  
p}]q d4j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >Pe:I  
而不用手动写一个函数对象。 P#GD?FUc  
AZFWuPJo  
|U[y_Y\a  
#_Ea[q7v  
四. 问题分析 ^o<:;{  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 SA6hbcYk  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 FyD.>ot7M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @%i>XAe#0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (0*v*kYdL+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nYv#4*  
^6/j_G  
五. 问题1:一致性 "2n;3ByR  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| L9IGK<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [j6~}zu@  
||TtNH  
struct holder [h}K$q  
  { vW.%[]  
  // %u]6KrG18b  
  template < typename T > #t71U a  
T &   operator ()( const T & r) const EHf)^]Z  
  { sV0Z  
  return (T & )r; l%"`{   
} <4F7@q, V  
} ; ;:#U 6?=t  
c]Unbm^w  
这样的话assignment也必须相应改动: O OlTrLL  
+!&$SNLh(  
template < typename Left, typename Right > :B#EqeI  
class assignment y~#\#w {  
  { ZW ye> ]  
Left l; 2o{@nN8%  
Right r; %= u/3b:o  
public : $>vy(Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m^$5K's&  
template < typename T2 > qMgfMhQ7DU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^E@@YV  
} ; '_Wt }{h  
#MTj)P,  
同时,holder的operator=也需要改动: 5}<[[}(  
cqQRU  
template < typename T > GfsBQY/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *m_93J  
  { Fn,k!q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vnsSy33K  
} (DJvi6\H  
cb+y9wA  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 QaMDGD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 z}5<$K_U  
)bW5yG!  
return l(rhs) = r; fcAIg(vW  
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。 ]t/f<jKN^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :::>ro*R  
5-p.MGso  
template < typename Tp > CX+9R3pa  
class constant_t g3rRhS  
  { ltEF:{mLe#  
  const Tp t; R#0{Wg0O)  
public : ,+-?Zv 2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} oeN zHp_  
template < typename T > #\b ;2>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const agY5Dg7  
  { Kfjryo9  
  return t; ="lI i$>O  
} 8IWw jyRr  
} ; *CUdGI&  
vv h.@f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;5M<j3_*  
下面就可以修改holder的operator=了 b7'F|h^  
3i(Jon/p  
template < typename T > fOW_h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ??I:H  
  { jaqV[*440U  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  4Iq5+Q  
} VG\mo?G  
" Z;uu)NE  
同时也要修改assignment的operator() " dT>KQ  
!Zj#.6c9  
template < typename T2 > 5DSuUEvWcL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0#=W#Jl>  
现在代码看起来就很一致了。 FQ##397  
lM&UFEl-\  
六. 问题2:链式操作 ;Vo mFp L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =, TSMV  
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。 T&4fBMBp,%  
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。 j)Lo'&Y~=  
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。 ;@!;1KDy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VKf6|ae  
BvI 0v:  
template < typename T > QRagz, c  
struct result_1 96)v#B?p  
  { >t,O2~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YE_6OLW  
} ; r]-+bR  
{r{>?)O  
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: hg#c[sZL  
!=knppY  
template < typename T > @SQceQfB  
struct   ref R_9 o!s TZ  
  { =SL^>HS.fo  
typedef T & reference; S| "TP\o  
} ; PHl4 vh#E!  
template < typename T > uH] m]t  
struct   ref < T &> XC}1_VWs  
  { :3gFHBFDj  
typedef T & reference; (k#t }B[  
} ; VwC4QK,d;  
fr]Hc+7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: UhBz<>i;!  
'v+96b/;  
template < typename T > /=- h:0{M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8'% +G  
  { "Y(%oJS]D  
  return l(t) = r(t); ]]3Q*bq4  
} q!@c_o  
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。 D zE E:&*=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U-ULQ|6U  
|QMT A5  
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 :^.u-bHI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b8e*Pv/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 N&,"kRFFo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {~"Em'}J  
最后的布局是: YiO3<}Uf  
                Add U#$:\fT  
              /   \ P8u"T!G  
            Divide   5 ?qIGQ/af&  
            /   \ H<{*ub4'L*  
          _1     3 @@; 1%z  
似乎一切都解决了?不。 eoJFh  
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。 @NBXyC8,Z  
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。 ~"\P~cg0J  
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: .;j"+Ef   
/:^tc/5U ]  
template < typename Right > h4hd<,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #W.bZ]&WA  
Right & rt) const ;wp W2%&  
  { R<t&F\>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8db6(Q~P  
} *eMLbU7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /T{mS7EpYc  
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。 sbpu qOL  
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。 75PS^5T,  
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。 oX2r?.j#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。 )y5iH){ !  
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? @!Y.935/0  
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[<F"W>47  
`c>A >c|  
template < class Action > Aw5K3@Ltz  
class picker : public Action QZz&1n  
  { nWd:>Ur  
public : 2Sv>C `FMU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} miWw6!()  
  // all the operator overloaded f)qPFM]%z  
} ; zab w!@]  
%jpH:-8'2  
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。 %OTQRe:  
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: BR%{bY^ 5p  
0VG^GKmx  
template < typename Right > &#$2;-q8+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Xk;Uk[  
  { wX@H &)<s  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uTxX`vH@!  
} yFIl^Ck%  
JHHb|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EC0zH#N  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 n&3iz05}  
e3G7K8  
template < typename T >   struct picker_maker u87=q^$  
  { rGGS]^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^"PfDTyA  
} ; &`-_)~5]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #vnefIcBf  
  { <d3PDO@w/  
typedef picker < T > result; 4,o %e,z  
} ; `e4o1 *  
ZE{aS4c  
下面总的结构就有了: dVij <! Lu  
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。 r{bgTG  
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。  ?L`MFR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I=Gr^\x=  
至此链式操作完美实现。 "tEj`eR  
\z&03@Sw  
J{a Q1)  
七. 问题3 tvG g@Xs\  
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。 hqdC9?\  
`8.1&fBr  
template < typename T1, typename T2 > IY-(- a8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X L{{7%j  
  { HCI'q\\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); yIn/Y0No  
} 6tDg3`w>  
8ct+?-3g  
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: oSpi{ $x  
W*1d X"S  
template < typename T1, typename T2 > #i'C  
struct result_2 T2;v<(  
  { .~FKyP>[$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #JHy[!4  
} ; (jD'+ "?  
 zZS>+O  
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? 3RBpbTNWp  
这个差事就留给了holder自己。 N[- %0  
    nL "g23  
kxt\{iy4  
template < int Order > ]Om'naD  
class holder; ahK?]:&QO  
template <> ,+swH;=7#r  
class holder < 1 > |?4~T:  
  { ~xsb5M5  
public : 8#NIs@DJ  
template < typename T > b|\{ !N]  
  struct result_1 a/wUeW  
  { U}mL, kj"  
  typedef T & result; FY_avW  
} ; [flu |v  
template < typename T1, typename T2 > ^T uP=q5?  
  struct result_2 G~b`O20N  
  { bW,BhUb,|  
  typedef T1 & result; E#IiyZ  
} ; uK+9gTv  
template < typename T > iX0]g45o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #"3[f@|e  
  { a>;3 j  
  return (T & )r; +xoyKP!  
} A52LH,  
template < typename T1, typename T2 > [XA&&EcU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uOivnJ?  
  { =%:n0S0C"  
  return (T1 & )r1; 'qD'PLV  
} wR 5\^[GN  
} ; .b!OZ  
j\i;'t}8g  
template <> ^VM"!O;h{  
class holder < 2 > o>/uW8  
  { s= -WB0E  
public : =H.<"7  
template < typename T > nm{'HH-4  
  struct result_1 \FY/eQ*07  
  { +R{A'Yl[(  
  typedef T & result; rw40<SS"Z  
} ; v%69]a-T  
template < typename T1, typename T2 > e{q p!N1!  
  struct result_2 +j)-L \  
  { Y%n{`9=  
  typedef T2 & result; )D6'k{6M  
} ; sp=7Kh?|>  
template < typename T > u`L!za7fi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V{ a}#J  
  { !.tL"U~4  
  return (T & )r; &"~,V6,q  
} .&* ({UM  
template < typename T1, typename T2 > .>AFf9P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q+y-*1   
  { x`j$9XN5  
  return (T2 & )r2; Eb4< 26A  
}  Xv? S  
} ; JWUv H  
}QApeZd+q  
@@&@}IQcR1  
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> >。 vMW-gk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $h|I7`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9:}RlL+cOk  
F| ,Vw{  
return l(i, j) = r(i, j); ;ZE<6;#3IP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >ji}j~cH  
6bA~mC^&  
  return ( int & )i; $z`cMQ r  
  return ( int & )j; fed[^wW  
最后执行i = j; `0n 7Cyed  
可见,参数被正确的选择了。 ]/<Qn-BbU  
y$r?t0  
G}9bC r,  
Zo}\gg3  
O)=73e\  
八. 中期总结 |~=?vw< W  
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: zn?a|kt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 '%eaK_+7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 pO7{3%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4/mj"PBKL  
f4aD0.K.g|  
/%}YuN  
rt\<nwc  
l+3%%TV@L  
&a2V-|G',  
九. 简化 T^=Ee?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。 %;"B;~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b/D9P~cE  
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: CpP$HrQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B 3,ig9  
  +-*/&|^等 Fm[?@Z&wP  
2. 返回引用。 Vqv2F @.  
  =,各种复合赋值等 DY+8m8!4H  
3. 返回固定类型。 CB{k;H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :'^dy%&UB  
4. 原样返回。 +2k|g2  
  operator, 7:R{~|R  
5. 返回解引用的类型。 /="D]K)%b8  
  operator*(单目) ^JF_;~C  
6. 返回地址。 sP8-gkkor  
  operator&(单目) "#eNFCo7k  
7. 下表访问返回类型。 W0uM?J\O  
  operator[] f'zFg["aZS  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \PtC  
  operator<<和operator>> [#3Cg%V  
~:RDw<PWp  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 mG8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  qzU2H  
;Cp/2A}Xx  
template < typename Left > ,[K)E  
struct value_return n9-q5X^e>  
  { 2YP"nj#  
template < typename T > @T~#Gwv  
  struct result_1 7gR;   
  { {dSU \':  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iR}i42Cu  
} ; S;AnpiBM8  
&0<R:K?>N  
template < typename T1, typename T2 > 7yCx !P;  
  struct result_2 A](}"Pi!n  
  { ?D$b%G{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s%TO(vT  
} ; @*`UOgP7  
} ; |{|r? 3  
|Nx!g fU  
K&a]pL6D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {]_{BcK+  
cI4qgV  
下面我们来剥离functor中的operator() Z=/L6Zb  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |~" A:gf  
%RD7=Z-z  
return l(t) op r(t) BQfAen]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J/&*OC  
return op l(t) pfn#~gC_=  
return op l(t1, t2) =x.v*W]F`  
return l(t) op ([XyW{=h!  
return l(t1, t2) op IM&7h! l"|  
return l(t)[r(t)] '8pPGh9D  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <n2{+eO  
/*p?UW<*4  
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: 6Bq2?;5  
单目: return f(l(t), r(t)); q!h*3mNm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )b2E/G@X&  
双目: return f(l(t)); yW=hnV{  
return f(l(t1, t2)); `R=_t]ie  
下面就是f的实现,以operator/为例 Vi -!E  
AYQh=$)(  
struct meta_divide ]B.,7  
  { p2f WL  
template < typename T1, typename T2 > =`.5b:e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `q{'_\gVt(  
  { >D^7v(&  
  return t1 / t2; _(s|Q  
} {4jSj0W  
} ; D30Z9_^%:  
mM^8YL  
这个工作可以让宏来做: T+`GOFx  
O}iKPY8K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E$yf2Q~k  
template < typename T1, typename T2 > \ k49n9EX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xA1pDrfC/  
以后可以直接用 q}24U3ow  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -bb7Y  
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 J<:D~@qq  
(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。。。) :bF2b..XOu  
%|6Q7'@p  
7z0 uj  
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 WMRgf~TY=2  
~Wd8>a{w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K.L+; nQ  
class unary_op : public Rettype f%%En5e +  
  { Q_h+r! b  
    Left l; ( =/L#Yg_  
public : ScmzbDu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} D'hr\C^  
[&}<! :9'  
template < typename T > ;%.k}R%O@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6!PX! UkF  
      { bIl0rx[`  
      return FuncType::execute(l(t)); 2 ]6u B e  
    } 2X |jq4  
-#z'A  
    template < typename T1, typename T2 > vh3iu +  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <yaw9k+P  
      { #:5g`Ch4,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~ 5qZs"ks  
    } f6A['<%o  
} ; F"? *@L  
?BZ`mrH^  
EC\:uK  
同样还可以申明一个binary_op gK_[3FiKt  
b6M)qt9R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mztq7[&-  
class binary_op : public Rettype 3\~fe/z'I  
  { %lW:8 ckL  
    Left l; l{x#*~g a  
Right r; BQmafpp`  
public : .Eyk?"^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HSFf&|qqx  
gG>^h1_o~  
template < typename T > wq`Kyhk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s|`)'  
      { h/~BUg'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); d'nuk#r  
    } n& &U9sf?  
6? ly. h$  
    template < typename T1, typename T2 > 0s[3:bZ\Ia  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qCT\rZU  
      { _( /lBf{|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T}x%=4<E  
    } k"-#ox!  
} ; eC:Q)%$%l  
iz5wUyeg  
W%QtJB1)  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ~TIZumGB  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 TmH13N]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _jKVA6_E  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 rZ4<*Zegv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T1[ZrY'0  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 "< R 2oo)^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |VF"Cjw?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) eV}Tx;1|}  
下面是修改过的unary_op RxG./GY  
@n'ss!h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wA&)y>n-  
class unary_op Y\S^DJy  
  { YhR"_  
Left l; ,QAp5I%3=  
  Y}z?I%zL  
public : Oj\mkg  
OEi9 )I  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qj[O$L0 $  
4'| :SyOm  
template < typename T > J, >PLQAa  
  struct result_1 4=cq76  
  { eZ$1|Sj]j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cYS+XBz  
} ; eR;0pWVl  
?MB nnyo6  
template < typename T1, typename T2 > sUMn (@r  
  struct result_2 ^C T}i'  
  { 8nR,GW\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P#oV ^  
} ; W4Q]<<6&  
'" yl>"  
template < typename T1, typename T2 > =_3qUcOP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vH8%a8V  
  { ]iX$p~riH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Rj= Om  
} DlO;EH  
(LPD  
template < typename T > w+P^c|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yBKlp08J  
  { `vBa.)u  
  return OpClass::execute(lt(t)); i|'t!3I^m  
} Wb xksh:)Q  
``Rb-.Fq,  
} ; l]&)an  
1k i"UF/  
x*V<afLY[  
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 ~cwwB{  
好啦,现在才真正完美了。 G"w Q(6J@  
现在在picker里面就可以这么添加了: O,#[m:Ejb  
!%9I%Ak^  
template < typename Right > E v#aMK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ??Ac=K\  
  { 1^dWmxUZH  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z8UM0B=i  
} -C<aB750O)  
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。 Wno5B/V  
\ } f*   
xc?<:h"  
gvYs<,:  
B[50{;X  
十. bind uD3_'a  
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。 e vuP4-[y  
先来分析一下一段例子 s ~G{-)*  
OK(d&   
4y.[tk5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "<#:\6aym  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Df^S77&c!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P#PQ4uK \  
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。 \>k+Oyj  
我们来写个简单的。 7 i/Cax  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c @R6p+  
对于函数对象类的版本: Fwqf4&/  
9f`Pi:*+/  
template < typename Func > q#Vf2U55m  
struct functor_trait O!tD1^O!1}  
  { _TF>c:m3  
typedef typename Func::result_type result_type; Zlo,#q  
} ; ") D!OW]  
对于无参数函数的版本: qC1@p?8$  
-^DB?j+  
template < typename Ret > UtN>6$u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > jfamuu7  
  { V ;jz0B  
typedef Ret result_type; /G;yxdb  
} ; >Z% `&D~u  
对于单参数函数的版本: Y2n*T KXI,  
M='Kjc>e  
template < typename Ret, typename V1 > `m^OnH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qZe"'"3M  
  { I "4B1g  
typedef Ret result_type; Ip0q&i<6  
} ; .<dmdqk]  
对于双参数函数的版本: 4^&vRD,  
ev $eM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5>Q)8` @E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ): 6d_g{2  
  { .>n|#XK  
typedef Ret result_type; bE~lc}%  
} ; k7*q.20  
等等。。。 $'q(Z@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nCU4a1rZ  
L_,U*Jyo  
template < typename Func > X[<9+Q-&  
struct func_return at!?"u  
  { :F&WlU$L  
template < typename T > )w-?|2-w5  
  struct result_1 CCV~nf  
  { Rd)QVEk>SD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UZ#2*PH2E  
} ; 9&cZIP   
.E&~]<  
template < typename T1, typename T2 >  s25012  
  struct result_2 SCij5il%  
  { VzesqVx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HdM;c*K  
} ; zu#o<6E{  
} ; D 3PF(Wx  
il~,y8WTU{  
jPfoI-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $$a"A(Y  
XJ;/ kR  
template < typename Func, typename aPicker > 00i9yC8@6  
class binder_1 N2>JG]G  
  { bb{+  
Func fn; 8{C3ijR  
aPicker pk; Tx*m p+q  
public : D_Y;N3E/rS  
FWg7 e3  
template < typename T > 9\F^\h{  
  struct result_1 ry'(m M  
  { {/ta1&xyG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '' 6  
} ; 4rm/+Zes  
cu-WY8n  
template < typename T1, typename T2 > Ty=}A MMyE  
  struct result_2 m| Z)h{&  
  { (]:G"W8f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F}Au'D&n_  
} ; @lwqk J  
#XsqTK_nk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9L};vkYk#  
|NI0zd  
template < typename T > ^|Y!NHYH$Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !ZRV\31%  
  { iQKfx#kt  
  return fn(pk(t)); om1 / 9  
} XL:7$  
template < typename T1, typename T2 > * XJSa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (I$hw"%&  
  { AF@C9s  
  return fn(pk(t1, t2)); _PIk,!<  
} d1-QkW^0y  
} ; o! 8X< o  
Z]tz<YSkG  
\4ZQop  
一目了然不是么? {T.VB~C  
最后实现bind ?CIa)dhu  
&~i1 @\]  
*4ID$BmO  
template < typename Func, typename aPicker > (< h,R@:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Yr+&|;DB  
  { n#*cVB81  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f =Nm2(e  
} MYjCxy-;A  
&b_duWs  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <t8})  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 PF.HYtZqK  
"ggq7cJ}_  
十一. phoenix V|7 c dX#H  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yxH[uJpb  
C RNO4  
for_each(v.begin(), v.end(), vQ;Z 0_  
( 4 QWHGh"  
do_ -8]$a6`{_  
[ .FeEK(  
  cout << _1 <<   " , " %vW@_A~  
] VD4(  
.while_( -- _1), x-[l`k.V  
cout << var( " \n " ) M-n +3E9  
) 8g3 6-8  
); /O9z-!Jz  
aa|xZ  
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: C-8@elZ1  
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 YJ6Xq||_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !>M: G:K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d/MMPge3  
){v nmJJ%  
-{dw Ll_  
template < typename Cond, typename Actor > 7*sB"_U2  
class do_while .m .v$(  
  { ' `S,d[~  
Cond cd; ^Oo%`(D?  
Actor act; qg_=5s  
public : ujaaO6oZ7  
template < typename T > |.YL 2\  
  struct result_1 NOvN8.K%  
  { .A E(D7d6  
  typedef int result_type; Na4\)({  
} ; 0VPa=AW  
d2pVO]l YZ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZPXxrmq%  
y@F{pr+dA  
template < typename T > !^y'G0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :>|[ o&L  
  { ).\%a h  
  do `,J\E<4J  
    { L9T|*?||  
  act(t); _s^sZ{'2_  
  } 'h$1vT  
  while (cd(t)); V[#jrwhA  
  return   0 ; 7a2 uNt,X  
} ]'hz+V31%  
} ; zFlW\wc  
|1#*`2j\=9  
Ls( &.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $aEL>, X  
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。 \]zH M.E1  
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。 u-D%: lz85  
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。 8< R#}  
下面就是产生这个functor的类: W_%Dg]l   
6:H@= fEv  
%5'6^bT  
template < typename Actor > tks1*I$S<  
class do_while_actor &4LrV+`$V  
  { +5voAx!  
Actor act; h DCR>G  
public : |Gz(q4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~OXPn9qPp  
"~XAD(T6  
template < typename Cond > alyWp  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (<|,LagTuc  
} ; 3:s!0ty"  
G22u+ua  
'vBuQinn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o^mW`g8[  
最后,是那个do_ #>}cuC@  
t~3!| @3i  
k*J0K=U|  
class do_while_invoker d-y8c  
  { V!u W\i/  
public : nGq{+ G  
template < typename Actor > O|d"0P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?g}G#j  
  { ,VI2dNst\  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6YNd;,it>p  
} L\a G.\  
} do_; }get e'I  
EjrK.|I0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^8OK.iC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \Cx2$<8  
最后来说说怎么处理break和continue .r 4 *?>  
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。 N:_.z~>%  
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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