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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]MbPivM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jc} G+|`  
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, K =g</@L6R  
2-&EkF4p'  
je4l3Hl  
.g*j]!_]  
  class filler @f!X%)\;x  
  { <n"BPXF~  
public : 0YeTS!*Aj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .])prp8  
} ; Q?{%c[s  
/7Q|D sa  
-%K!Ra\W  
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: ,$P,x  
bF)G+IH  
~E<2gMKjO  
39pG-otJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k9|5TLXq?  
eim+oms  
9>""xt  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <Au2e  
taQE r 2Zy  
Xlo7enzY  
W :w~ M'o  
二. 战前分析 '`];=QY9pg  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @NHh- &;w  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 bp1AN9~  
Z6jEj9?O  
V7ph^^sC}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7ubz7*  
  /* --------------------------------------------- */ En5oi  
vector < int *> vp( 10 ); '6KvB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1+o]+Jz|  
/* --------------------------------------------- */ +^)v"@,VP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b}J%4Lx%m  
/* --------------------------------------------- */ %|Ps|iV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3Ob.OwA  
  /* --------------------------------------------- */ sdu?#O+c1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K %^n.  
/* --------------------------------------------- */ )Q)qz$h@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); tAX* CMW  
3} A$+PX  
K*6"c.D  
0p.bmQSH  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^;C&  
1._1, _2是什么? yPyu)  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 V+d_1] l  
2._1 = 1是在做什么? 74s{b]jN'-  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ]B8 A  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 pYO =pL^Q  
2*Z2uV^  
"S#F I  
三. 动工 Tc2.ciU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7#8Gn=g  
UHBXq;?&q  
q5'S<qY^  
H= dIZ  
template < typename T > *zfgO pK  
class assignment rk=D5E7  
  {  %Bq~b$  
T value; =:W2NN'  
public : J3 $>~?^1  
assignment( const T & v) : value(v) {} Iq$| ?MH  
template < typename T2 > 3"fDFR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !iXRt")  
} ; W{p}N  
e3~MU6  
mh }M|h5Im  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -@To<<`n  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qHtQ4_Zn;  
gGqrFh\  
+z >)'#  
bMH~vR  
  class holder <}a?<):S  
  { O"m7r ds  
public : _0/unJl`  
template < typename T > tjdPi a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b F=MQ  
  { `y8pwWo-o  
  return assignment < T > (t); sJHVnMA  
} ,GbmL8P7Y  
} ; OV>& `puL  
16NHzAQ  
/qpSmRL  
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: ~/OY1~c  
L3&Ys3-h  
  static holder _1; bQ< qdGa  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >KKWhJ  
nep#L>LP$x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =~^b  
而不用手动写一个函数对象。 ]>3Y~KH(  
uU  d"l,V  
bWPsfUn#  
TG2#$Bq1  
四. 问题分析 ?d')#WnC  
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。 0B6!$) *-i  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 .jrNi=BP*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 FW]tDGJOw  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^:9a1{L[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E^8|xT'h6  
J}|X  
五. 问题1:一致性 ( eV,f  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| x#{!hL 5G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9>RkFV  
TrI+F+;  
struct holder h5?^MRZS  
  { x}G:n[B7_V  
  // hBgE%#`s  
  template < typename T > }YwaN'3p!  
T &   operator ()( const T & r) const r$jWjb  
  { AXyXK??  
  return (T & )r; 6St=r)_  
} 1tuvJ+`{  
} ; z} fpV T  
|}zWH=6  
这样的话assignment也必须相应改动: 5es t  
)JMqC+J3*t  
template < typename Left, typename Right > y)kxR  
class assignment 9a`Lr B  
  { QM,#:m1o  
Left l; *l5?_tF  
Right r; }[0nTd  
public : jAJ='|[X\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DrRK Sc(u9  
template < typename T2 > {f06Ki  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O9ex=m `L  
} ; qS?o22  
:EX>Y<`]  
同时,holder的operator=也需要改动: i)#-VOhX)  
(j}7|*.  
template < typename T > 2z>-H595az  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const GRZz@bAO?$  
  { oR#W@OK@is  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); PMjNc_))  
} EN m%(G$  
AVT % AS  
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。 -K|1w'E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <83Ky;ry  
U4XW Kwq  
return l(rhs) = r; s|C[{n<_  
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。 Hf4_zd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: n;Bb/Z!~  
e=;A3S  
template < typename Tp > xG!~TQ  
class constant_t [f+wP|NKL  
  { M CC4'  
  const Tp t; *\ii +f-  
public : CPB{eQeDuv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} BX_yC=S  
template < typename T > ?%3dgQB'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =3-=p&*  
  { $J1`.Q>)4  
  return t; I\*6 >  
} =lAjQt  
} ; KV0*dB;  
b1Vr>:sK47  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jNj;#C)  
下面就可以修改holder的operator=了 )N 3^r>(e<  
T)P)B6q   
template < typename T >  kN=&"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `r$7Cc$C  
  { S]3CRJU3`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (dlp5:lQz  
} <7P[)X_  
s{b\\$Rb  
同时也要修改assignment的operator() Zn9tG:V  
: UeK0  
template < typename T2 > !.P||$x`&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,rMDGZm?  
现在代码看起来就很一致了。 :k\#=u(  
$udhTI#,  
六. 问题2:链式操作 aL1%BGlmZ<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 evZcoH3~  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  G*z\ ^H  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 1.14tS-}[4  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 d+,!>.<3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y#'hOSR2  
vAX(3  
template < typename T > f<8Hvumw  
struct result_1 vM/*S 6[  
  { 1(DiV#epG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Mj;V.Y  
} ; \Kf\%Q  
*}\M!u{J  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >!Yuef <P  
G _cJI  
template < typename T > &_L%wV|[  
struct   ref ?%5VaxWJ  
  { 8m") )i-  
typedef T & reference; tA#Pc6zBuC  
} ; 2 GRI<M  
template < typename T > @HS*%N"*  
struct   ref < T &> Uxjc&o  
  { l@);U%\pS  
typedef T & reference; ?4':~;~  
} ; N|DfE{,  
H*0Y_H=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =Pv_,%  
hC2Fup1@  
template < typename T > dJR[9T_OF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const irQ'Rm [  
  { r,;ca6>5H  
  return l(t) = r(t); ZPZh6^cc  
} 8 #4K@nm5  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 B[Lm}B[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 m|q,i xg  
h]<S0/  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 G[KjK$.Ts?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [Vs\r&qL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e \Qys<2r  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DZ|*hQU>K  
最后的布局是: m[}P  
                Add G|,&V0*  
              /   \ v +4v  
            Divide   5 zyS8LZ-y9  
            /   \ S1$^ _S =  
          _1     3 ,1ev2T  
似乎一切都解决了?不。 5t:Zp\$+`  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 7wj2-BWa  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 [S'1OR$FQ\  
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: gC?}1]9c  
qcs) p  
template < typename Right > k>ErD v8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]({ -vG\m  
Right & rt) const  u 8o!  
  { RQ E]=N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]1++$Ej  
} ]0D-g2!|A  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r6F TpOF  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 q=3>ij {v  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 p -$C*0{  
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。 ;VLDXvGd  
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。 yx8G9SO?  
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? [ K?  
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: %gmx47  
d&^b=d FDu  
template < class Action > 2 `AdNt,  
class picker : public Action UIEvwQ  
  { 7RT{RE  
public : O::FB.k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "-f]d~P>  
  // all the operator overloaded IRg2\Hq  
} ; W5u5!L/  
'bx}[  
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。 A"S"La%"  
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: yepRJ%mp  
I7vP*YE 7F  
template < typename Right > Q+1ot,R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 437Wy+Q|e  
  { !sX$?P%U  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [<=RsD_q~  
} _YX% M|#  
(GRW(Zd4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `p\%ha!,w  
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。 l-w4E"n3  
E6GubU  
template < typename T >   struct picker_maker "\*)KH`C  
  { IX+Jf? &^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )?[2Y%P  
} ; $+PioSq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U,2OofLM  
  { w}1IP-  
typedef picker < T > result; b]]k\b  
} ; Q%O9DCi  
,P <I<QYu  
下面总的结构就有了: Z kw-a  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 =+X*$'<J  
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。  *wJ$U  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]MYbx)v)  
至此链式操作完美实现。 vE9"1M  
P{dR pH|  
8nI~iN?"   
七. 问题3 <uIPv Zsx  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 HZ<#H3_ix  
+_:p8, 5o  
template < typename T1, typename T2 > ?e-rwaW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ANPG3^w  
  { ]/ !*^;cY(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xLIyh7$t  
} qF3S\ C  
x/1FQ>n:9  
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: +]t9kr  
T2-x1Sw_  
template < typename T1, typename T2 > mV]~}7*Y;  
struct result_2 IO #)r[JZ  
  { 2^s&#@n3t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; C|}yE ;*a  
} ; JK)|a@BtOT  
_`Kh8G {e  
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? R&s/s`pLW  
这个差事就留给了holder自己。 Ew}GPJ  
    |QzJHP @  
3znhpHO)  
template < int Order > I-.? qcy~  
class holder; b c .Vy  
template <> iP7KM*ks  
class holder < 1 > _)-2h[  
  { W(ZEqH2  
public : :%Z)u:~':  
template < typename T > .WOF:Nu4  
  struct result_1 ;2 o{ 6  
  { 1slt[&4N  
  typedef T & result; f].z.  
} ; =uwG.,lC  
template < typename T1, typename T2 > ^umHuAAE  
  struct result_2 0wBr_b!  
  { yPbOiA*lHz  
  typedef T1 & result; T5~Qfl?Y  
} ; -'W:P'BG  
template < typename T > UL7%6v{'*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^(xVjsHp#  
  { kH=~2rwm  
  return (T & )r; P\c0Q;){h"  
} !/&~Feb  
template < typename T1, typename T2 > n=fR%<v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fo"' [`  
  { fZd~},X  
  return (T1 & )r1; :Z ]E:f0P  
} 8HO)",+I  
} ; b=Sl`&A  
43J8PMY  
template <> qmnCa&C9  
class holder < 2 > GLl@ 6S>v  
  { A&'HlI% J  
public : ;`bJgSCfo  
template < typename T > of<>M4/g4y  
  struct result_1 N~arxe (K  
  { 6a`_i  
  typedef T & result; a-TsD}'X  
} ; $0iN43WSQ  
template < typename T1, typename T2 > ?yz}  
  struct result_2 5Q72.4HH  
  { Q^V`%+  
  typedef T2 & result; [laX~(ND{  
} ; bOmM~pD  
template < typename T > ;lWy?53=@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @p2dXJeR<  
  { 'E8dkVlI  
  return (T & )r; M/sqOhg  
} G@Zi3 5  
template < typename T1, typename T2 > s: q15"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tbv6-) Hs  
  { /[#{#:lo2  
  return (T2 & )r2; {K0T%.G  
} VF==F_l  
} ; M!6bf  
KF-gcRh  
_5YL !v&  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 s9:2aLZ {  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A8eli=W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :* /``  
:U[_V4? 7  
return l(i, j) = r(i, j); ^lMnwqx<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6nSk,yE'hE  
c!\y\r  
  return ( int & )i; |]\bgh  
  return ( int & )j; mg,f>(  
最后执行i = j; UZX)1?U  
可见,参数被正确的选择了。 fAUsJ[  
<,hBoHZSL  
j1iC1=`ZM  
K ;xW/7?  
+m7 x>ie)  
八. 中期总结 ;^8^L'7cr  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: # nYGKZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 OB^2NL~Q~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @ Q1jH~t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S+>]8ZY  
Sf'5/9<DW+  
O.}gG6u5  
CC-:dNb  
?Ru`ma\;  
S&uL9)Glb  
九. 简化 @>:07]Dxo  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 A7RX2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v#+w<gRq  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: R39R$\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M>J ADt_]  
  +-*/&|^等 KE3 /<0Z  
2. 返回引用。 ;Gs**BB&  
  =,各种复合赋值等 4F4u1r+  
3. 返回固定类型。 2M#CJ&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3ElpS^ 2W  
4. 原样返回。 Mqtp}<*@-  
  operator, q5W'P>  
5. 返回解引用的类型。 E$>e< T  
  operator*(单目) B;~agr  
6. 返回地址。 uWInx6p  
  operator&(单目) -d3y!| \>a  
7. 下表访问返回类型。 nm-Y?!J  
  operator[] '> Q$5R1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^Q,/C8qeb  
  operator<<和operator>> #"{8Z&Z  
?BZ][~n-Q  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 UQcmHZ+lf  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /_a *C.a6  
^aW[~ c  
template < typename Left > ~=mM/@HD  
struct value_return bC{8yV=)  
  { *n'x S L  
template < typename T > *a%PA(%6  
  struct result_1 r*wKYb  
  { rw2|1_AF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w$ {  
} ; cj<@~[uw  
T_Y}1n|7[  
template < typename T1, typename T2 > ^e,RM_.  
  struct result_2 \8D~,$,``|  
  { /6c10}f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m^.C(}  
} ; /,UkT*+>!  
} ; 3T/j5m}+!  
ix+x-G  
(d#Z-w-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait rfi`Bp  
Q9>]@DrAx  
下面我们来剥离functor中的operator() LeyDs>! 0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }AqD0Qd2Hj  
<pUou  
return l(t) op r(t) )x&@j4,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Rk[ * p  
return op l(t) ?|GxVOl  
return op l(t1, t2) q*nz4QTOE  
return l(t) op eBIR *TZ):  
return l(t1, t2) op ~(/HgFLLu  
return l(t)[r(t)] p&mtKLv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 30E v"  
Sg>0P*K@  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: x 4</\o  
单目: return f(l(t), r(t)); F:S>\wG,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); CHit  
双目: return f(l(t)); ^(*O$N*#  
return f(l(t1, t2)); XSjelA?  
下面就是f的实现,以operator/为例 6ya87H'e@  
1T,PC?vr{  
struct meta_divide ><R.z( 4%  
  { ](:FW '-  
template < typename T1, typename T2 > HbfB[%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >o#wP  
  { p30&JJ!~"  
  return t1 / t2; `j}d=zZ  
} DF|s,J`98  
} ;  r;X0 B  
/'fDXSdP  
这个工作可以让宏来做: X\2hKUkT  
:yjK*"T|OD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t`ceVS  
template < typename T1, typename T2 > \ >TnQ4^;v.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; '#PqI)P  
以后可以直接用 0uO=wOIhH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qK vr*xlC  
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 9XqAjez\  
(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。。。) 65#:2,s  
Wo+CQH6(  
2qMsa>~  
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 L2.`1Aag  
<-B"|u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _<RR`  
class unary_op : public Rettype &_/%2qs  
  { 3u0<v%Qi  
    Left l; +VLe'|  
public : k7|z$=zY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fb.\V]K  
h<' 5q&y  
template < typename T > .A7tq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zB6u-4^wT  
      { wYO"znd  
      return FuncType::execute(l(t)); m_!vIUOz  
    } k3>ur>aW  
Ryba[Fz4Di  
    template < typename T1, typename T2 >  ;[KriW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }pE~85h4M  
      { =PFR{=F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s'aV qB  
    } Vx6? @R  
} ; `,Y[Z  
A?IZ( Zx(`  
ocl47)  
同样还可以申明一个binary_op A` o?+2s_  
3_\{[_W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H/Ec^Lc+_  
class binary_op : public Rettype ?)mhJ/IT  
  { -e{)v'C)  
    Left l; S}w.#tyEn  
Right r; !<=%;+  
public : wHOlj)CZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JU'WiR bcb  
:qAc= IC%  
template < typename T > XnE %$NJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UROj9CO v  
      { ! nCjA\$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _[TH@fO6:  
    } OJ35En  
sArje(5Eo  
    template < typename T1, typename T2 > 2fzKdkJhe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Foe>}6~{?  
      { 5"kx}f2$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ke}Y 2sB  
    } 7`b lGzP_  
} ; ShWHHU(QQ  
(!ZQ  
<AI>8j6#B  
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 w.J%qWJq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !Tn0M;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DO&+=o`"  
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。 HQ^9 [HN.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =PNdP  
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。。。 _{6,.TN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,4H;P/xsb  
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) =5y`(0 I`U  
下面是修改过的unary_op lo+xo;Nd  
X0y?<G1( a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (O8,zqP9l  
class unary_op 87^:<\pp  
  { T&1-eq>l  
Left l; SkiJ pMN  
  81g9ZV(4  
public : N9i}p^F<_  
:O9P(X*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} wVgi+P  
EHpu*P~W  
template < typename T > uu}a:qrY  
  struct result_1 6xQ"bFm  
  { O6y @G .+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; paW'R+Rck  
} ; ;#3ekl{-g  
?VwK2w$&={  
template < typename T1, typename T2 > hzaLx8L  
  struct result_2 luW <V>  
  { g-."sniP$g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &&;ex9  
} ; Dba+z-3Nzy  
QT#b>xV)1  
template < typename T1, typename T2 > XjX 2[*l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qh%i5Mu  
  { G9\EZ\x!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z{%oJ_  
} F(deu^s%{  
+Dv7:x7  
template < typename T > mHKJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ytEQ`  
  { Q}=fVY  
  return OpClass::execute(lt(t)); [!W5}=^H  
} $( S*GF$S  
PmHd9^C  
} ; -:MmSeG7gO  
+|6`E3j%  
iBucT"d]  
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 ^D>fis  
好啦,现在才真正完美了。 d$}&nV/A)  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4 bn t=5]  
f6Ml[!aU  
template < typename Right > N8VVGPa  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k!&:(]  
  { {o( * f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8+ov(B;(  
} d [r-k 2  
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。 E-^2"j >o  
Y.7}  
sa G8g  
?z3]   
$(3uOsy   
十. bind ^}J<)}Q  
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。 / $_M@>  
先来分析一下一段例子 [,rn3CA  
+>!V ]S  
>zQOK-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} e gI&epN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z?4=h Sy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 44~hw:   
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=<]  
我们来写个简单的。 1eHe~p ,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: aZ6'|S;  
对于函数对象类的版本: NEw $q4  
w//omF'`  
template < typename Func > t{zBC?c R  
struct functor_trait ~ ltg  
  { /D'M24  
typedef typename Func::result_type result_type; ;g+]klR!  
} ; W&YU^&`Yr  
对于无参数函数的版本: NO2(vE  
~@D/A/|  
template < typename Ret > pw\P<9e=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;}K62LSR  
  { vQgq]mA?  
typedef Ret result_type; t+O e)Ns  
} ; QD$Gw-U-l=  
对于单参数函数的版本: ]ENK8bW  
Z/g]o#  
template < typename Ret, typename V1 > +P)ys#=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rEM#D]k  
  { O%&cE*eX  
typedef Ret result_type; Ys3uPs  
} ; : y1Bt+Fp  
对于双参数函数的版本: <^c3}  
bq NP#C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,F9nDF@)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~8{sA5y  
  { |55dbL$w  
typedef Ret result_type; oL-2qtv  
} ; {$33B'wk  
等等。。。 \k; n20\u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy - {{[cT I  
),` 8eQC  
template < typename Func > $(rc/h0/E  
struct func_return v@n_F  
  { <#*.}w~  
template < typename T > sJU`u'w  
  struct result_1 z:}nBCmLV  
  { +qy6d7^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ilq=wPD}j  
} ;  "r$/  
q.W>4 k  
template < typename T1, typename T2 > y}"7e)|t%  
  struct result_2 FnE6?~xa  
  {  #^0(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ej"u1F14J  
} ; jatr/  
} ; [>Fm [5x  
].mqxf  
HID([Wk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JvL{| KtyU  
Qihdn66  
template < typename Func, typename aPicker > e;(  
class binder_1 eV2mMSY  
  { KY.ZT2k  
Func fn; !Zjq9{t\"  
aPicker pk; k\aK?(.RC7  
public : +@:L|uFU  
"#4dW7E  
template < typename T > v("wKHWTI@  
  struct result_1 6N" l{!  
  { eR;!(Oy=A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '*T]fND4  
} ; OH'ea5x q  
d%ME@6K)  
template < typename T1, typename T2 > |"Z{I3Umg  
  struct result_2 Or+p%K}-7  
  { @PSLs *  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rRb+_]Lg  
} ; a9Y5  
6Q Zp@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;rHO&(h-  
K7(MD1tk  
template < typename T > ,wj"! o#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i.y)mcB4  
  { Q8nId<\(  
  return fn(pk(t)); d) ahF[82  
} vjUp *R>h  
template < typename T1, typename T2 > S Xr%kndS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,r^"#C0J}  
  { 8P: spD0  
  return fn(pk(t1, t2)); {/8Q)2*>0  
} z`3( ,V  
} ; MMQ;mw=^]  
e2)autBe  
= |U@  
一目了然不是么? /X*oS&-M  
最后实现bind $l[Rh1z`;+  
5M_Wj*a}7  
~Y!kB:D5;~  
template < typename Func, typename aPicker > zsQoU&D 5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z\!K<d"Xv  
  { %D=]ZV](  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [(mlv42"  
} $)Bg JDr  
tkKJh !Q7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kxB.,'  
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。 &#w=7L3AW  
}JgYCsF/f  
十一. phoenix 5/0j}_pP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,xi({{L*  
 kLP0{A  
for_each(v.begin(), v.end(), aaW]J mRb  
( E/b"RUv}h  
do_ 0 p uY"[c  
[ j?i#L}.I  
  cout << _1 <<   " , " f'Mop= .  
] iz[gHB  
.while_( -- _1), +cu^%CXT  
cout << var( " \n " ) |NFZ(6vNh  
) Fke//- R  
); t0E51Ic@  
x!< yT?A  
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: zw@'vncc  
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 A;X=bj _&a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *C|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?h8{xa5b  
Lxl_"k G  
iw?I  
template < typename Cond, typename Actor >  $)~   
class do_while P ,mN >  
  { 2-+f1,  
Cond cd; %yS3&Ju  
Actor act; KW3+luI6  
public : -0uV z)  
template < typename T > .?W5{U  
  struct result_1 $&I 'o  
  { }Fb!?['G5  
  typedef int result_type; dl]#  
} ; :$3oFN*g  
~aK?cP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~.g3ukt  
pbXi9|bI  
template < typename T > AONDx3[   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >!6JKL~=  
  { !  NV#U  
  do 2][DZl  
    { \%jVg\4 '  
  act(t); :Ixx<9c.  
  } 2\D8.nQr  
  while (cd(t)); W&Y"K)`  
  return   0 ; uzr\oj+>  
} V&{MQWy  
} ; >h~IfZU1  
g=@_Z"  
,T,:-E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m:QG}{<.h  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 256LHY|6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~`MS~,,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 7E$&2U^Js  
下面就是产生这个functor的类: K,ej%Vtz  
#s-iy+/1oN  
Kb ;dKQ  
template < typename Actor > Dh| w^Q  
class do_while_actor L71!J0@a#  
  { 3 fj  
Actor act; R[tC^]ai  
public : -NGK@Yk22  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~"x5U{K48S  
U\@A _ B  
template < typename Cond > UPU+ver  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ChrY"  
} ; zt24qTKL  
#Il_J\#  
$RX'(/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Yf_6PGNzX  
最后,是那个do_ p&p.Q^"ok  
ed 59B)?l  
ff? t[GS  
class do_while_invoker UKd'+R]  
  { nwI3|&  
public : '_s}o<  
template < typename Actor > uLeRZSC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^?"\?M1  
  { >c8GW >\N  
  return do_while_actor < Actor > (act); R{Z-m2La  
} V)M1YZV{  
} do_; <z+:j!~  
)>\}~s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nv0@xnbz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D |bBu  
最后来说说怎么处理break和continue AIl4]F5I  
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。 ^WYQ]@rh3  
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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