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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =}B4I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~ >&I^4  
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, :;" aUHU'  
>cGh|_9  
Pmqx ;  
KK&<Vw|O\  
  class filler L?Kz P.(t+  
  { 3bT6W, J4T  
public : J=f:\]@Oy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} m_{%tU;N  
} ; yYxeNE"  
"N?%mCPI  
v>x {jZkFL  
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: zhVa.r A  
.g6PrhzFbk  
icKg7-$N  
FgFJ0fo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e>])m3xvn  
3s+<    
U}A|]vi@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @%I_&!d  
BCj`WF@8l{  
fD3jwPL  
dy2_@/T7  
二. 战前分析 rL!_&|  
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。 5 WN`8?  
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 7/p J6>  
%2rHvF=  
1_33;gP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .N zW@|  
  /* --------------------------------------------- */ d'Ik@D]I  
vector < int *> vp( 10 ); T!^?d5uW#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zAkc 67:  
/* --------------------------------------------- */ .pB8=_e:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ] dm1Qm  
/* --------------------------------------------- */ }rj C_q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k *G!.  
  /* --------------------------------------------- */ K#JabT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &.+n L  
/* --------------------------------------------- */ azR;*j8Q'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E&s'uE=w+  
5 CY_Ay\  
')~Y  
6`s%%v  
看了之后,我们可以思考一些问题: &z xBi"  
1._1, _2是什么? AihL>a%  
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。 },Re5W nl  
2._1 = 1是在做什么? 90y9~.v  
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。  23(E3:.  
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。 fzkCI  
{l*&l2  
D_ Bx>G9  
三. 动工 qUDz(bFk/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }`<>$2b  
9pl_V WrQ  
Ddm76LS  
)v!lPpe8  
template < typename T > 8[`^(O#\E  
class assignment aG8D%i0  
  { #<tWYE  
T value; U>plv  
public : |qy"%W@  
assignment( const T & v) : value(v) {} a7v[l04  
template < typename T2 > yhkQFB%gv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } V M\Z<}C  
} ; "k6IV&0 3x  
T956L'.+G  
s68_o[[E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <Z_wDK/UR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @R OY}CZ{/  
Fzld0p9=  
Nh\8+v*+{  
|jaY[_ .@  
  class holder A_(+r  
  { jC Kt;lj  
public : d-N"mI-  
template < typename T > }DUDA%U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H;t8(-F@'  
  { %oCjZ"ke  
  return assignment < T > (t); CF}Nom)  
} d Xo'#.  
} ; H+#wj|,+\  
f`9rT c  
|phWK^   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: kN9sug^  
s-N?Tzi  
  static holder _1; ^n45N&916  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'Rh>w=wB'  
&9lc\Y4PY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !VJa$>,  
而不用手动写一个函数对象。 bq6{ty"  
-R$FJb Id  
(&]15 FJ$1  
*1)NABp6D  
四. 问题分析 "0 PN  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 tEX~72v  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 W7[ S7kd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]o+|jgkt]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'lRHdD}s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x>9EVa)  
MqBATW.pmJ  
五. 问题1:一致性 D_ZBx+/_?  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 8m[L]6F(-z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =+-.5M  
Mjvso0zj  
struct holder KW6" +,Th  
  { g+/U^JIc4l  
  // Sw( H]  
  template < typename T > |AfQ_iT6c  
T &   operator ()( const T & r) const rH:X/i;D  
  { GK+\-U)v  
  return (T & )r; PRlo"kN  
} i|^`gly  
} ; dVt@D&  
{uM{5GSL  
这样的话assignment也必须相应改动: f$W}d0(F;  
s]%!  
template < typename Left, typename Right > IIn\{*|mW  
class assignment }0nB' 0|y  
  { =+=|{l?F  
Left l;  Y*}>tD;  
Right r; [k=9 +0p  
public : :(p rx   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V1>94/waa  
template < typename T2 > :::f,aCAu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }R5&[hxh4t  
} ; ,k!f`  
,UZE;lXJ'Q  
同时,holder的operator=也需要改动: 5XUI7Q%  
S^VV^O5 ^  
template < typename T > y8S6ZtA}2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }o:sx/=u_  
  { [f(^vlK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); RWQW/Gw x  
} P]x+Q  
,:4w$!;  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 gpvj'Ri7V  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {-`OE  
`gs,JJ6N  
return l(rhs) = r; RX\O'Zwlj  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ]b| @<E7Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H&IP>8Dk  
~MQf($]  
template < typename Tp > L [M8[~Hy  
class constant_t 4:PP[2?  
  { E+Mdl*  
  const Tp t; ^ 6|"=+cO\  
public : SZD2'UaG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0U*"OSpF  
template < typename T > GZX!iT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @}!$NI8  
  { : {Z^ _;Tf  
  return t; k $&A  
} !I/kz }N@  
} ; :P"Gym  
EC#10.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2`m_"y  
下面就可以修改holder的operator=了 k ,(:[3J  
YDD]n*&  
template < typename T > d`7] reh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (UXB#I~  
  { Bys|i0tb-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vJUB;hD  
} rep"xV&|>o  
#8OqX*/  
同时也要修改assignment的operator() )ixE  
O_Q,!&*6  
template < typename T2 > k8V0-.UL}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }TvAjLIS6  
现在代码看起来就很一致了。 b7j#a#  
j=S"KVp9NF  
六. 问题2:链式操作 -h`0v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 { rn~D5R  
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。 _Z2)e*(  
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。 yqI|BF`  
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。 o]U ==  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  \RO Sd  
_ 0E,@[  
template < typename T > M6!brj\[|  
struct result_1 b] V=wZ o  
  { g XMkI$ab  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'WCTjTob/  
} ; Y))sk-  
jqedHn x  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: E}2[P b)e  
=x>k:l~s  
template < typename T > LJ3UB  
struct   ref Cx~z^YP'  
  { .`XA6e(8KR  
typedef T & reference; iX p8u**  
} ; cgOoQP/#  
template < typename T > Q-5wI$=  
struct   ref < T &> C:{'0m*jKs  
  { S(l^TF  
typedef T & reference; &ii =$4"R  
} ; 0=&]!WRT  
(eP)>G]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $h9!"f[|j  
+\chHOsw  
template < typename T > + aF jtb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6}$cDk`dz  
  { bT}WJ2}  
  return l(t) = r(t); Fu$sfq  
} U"]i.J1  
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。 NQ!F`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 FC#Q tu~J  
$@Fj_ N  
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 6"(&lK\^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: w5Xdq_e3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?}>tfDu'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 { L5m`-x  
最后的布局是: u 6+  
                Add T9A5L"-6T  
              /   \ VrK5a9*^  
            Divide   5 I_rVeMw=  
            /   \ x&d<IU)5  
          _1     3 S0`*  
似乎一切都解决了?不。 nDvWOt  
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。 q8J/tw?%v  
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。 .B*)A.   
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: 8TZe=sD~cr  
4]GyuY  
template < typename Right > J,7\/O(`A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )j]RFt  
Right & rt) const By9/tB  
  { *bx cq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;1nd~0o  
} 21qhlkdc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I}X8-WFB  
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。 f8lww)^,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。 G r)+O  
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。 ;/.ZYTD  
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。 sIpK@BQ'  
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? o>YR Kb  
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: '};Xb|msU  
`W9_LROD  
template < class Action > uD"Voh|]=  
class picker : public Action >&R|t_ypw  
  { xM:dFS  
public : '&Ku Ba  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -l",!sV  
  // all the operator overloaded 5>HI/QG  
} ; >nxtQ  
ktCh*R[`  
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。 MAXdgL[]  
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: ,RZktWW_  
:X^B1z3X4  
template < typename Right > o|+tRl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S%4 K-I  
  { i[<O@Rb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .f}I$ "2  
} &^EkM  
>g?,BK@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ul=`]@]]  
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。 *M="k 1P1  
4&\m!s  
template < typename T >   struct picker_maker \rpu=*gt  
  { ((y+FJH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mp#5V c  
} ; +RbCa c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > lBCM; #P  
  { 3laSPih[.  
typedef picker < T > result; T:si?7CR  
} ; ':Te#S  
%>f:m!.  
下面总的结构就有了: k: {$M yK  
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。 S^_na]M"4  
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。 ,Zdc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =q._Qsj?fu  
至此链式操作完美实现。 (]ORB0kl  
NmeTp?)m  
Q/< $ (Y  
七. 问题3 B *:6U+I  
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。 8]0^OSS  
p~r +2(J  
template < typename T1, typename T2 > P6X 4m(t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <_NF  
  { $tb$gO  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _+UD>u{  
} O9opX\9  
6rRPqO j  
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: pdE=9l'  
*bZV4}  
template < typename T1, typename T2 > }g3)z%Xe'[  
struct result_2 KB-7]H  
  { xbIxtZm  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m86w{b$8  
} ; %N!Y}$y  
1{DHlyA6g  
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? wZ *m  
这个差事就留给了holder自己。 T IS}'c'C  
    qD%Jf4.0j  
5:O"T  
template < int Order >  |,.glL  
class holder; JeiW z1t  
template <> #MI}KmH  
class holder < 1 > (,*e\o  
  { OHTJQ5%zL  
public : >c %*:a  
template < typename T > %#kml{I   
  struct result_1 Ac{"$P`  
  { 9ozN$:  
  typedef T & result; -9W)|toWb"  
} ; P_6JweN  
template < typename T1, typename T2 > %xv }  
  struct result_2 y:,Ro@H%  
  { !6.}{6b  
  typedef T1 & result; h \dq]yOl  
} ; c~ x  
template < typename T > .{r0Szm.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T)4pLN E  
  { E "9`  
  return (T & )r; m/TjXA8_  
} noI>Fw<V  
template < typename T1, typename T2 > s9^r[l@W0U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &gGh%:`B  
  { V&e 9?5@  
  return (T1 & )r1; f0Wbc\L[  
} p SMF1Oy  
} ; T'C^,,if  
r2!\Ts5v  
template <> b~oQhU??"  
class holder < 2 > _TLB1T^/4  
  { ' tyblj C  
public : K3g<NC  
template < typename T > L?h'^*F H}  
  struct result_1 kz=Ql|@  
  { |-+IF,j  
  typedef T & result; =o_Ua^mr  
} ; bn*SLWWQ.3  
template < typename T1, typename T2 > L<dJWxf?D  
  struct result_2 SHcFnxEAIH  
  { v^A4%e<8^r  
  typedef T2 & result; o*5iHa(Qm  
} ; r3OR7f[  
template < typename T > .R";2f3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =5l20 Um  
  { [}ayaXXQ5  
  return (T & )r; u$M,&Om  
} >v?&&FhHK<  
template < typename T1, typename T2 > O-uno{Fd*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const azBYh*s=5{  
  { WWBm*?U  
  return (T2 & )r2; E&z`BPd  
} 70Z#Ej  
} ; -|.Izgc  
%noByq,?  
_A/q bm  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。  WPu-P  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :z-UnC||j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d94 Le/E  
'73g~T%$^*  
return l(i, j) = r(i, j); 4 AWL::FU5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y3+iADo.p  
'-KYeT\;  
  return ( int & )i; Q\moR^>  
  return ( int & )j; ATG;*nIP  
最后执行i = j; ]_5qME#N  
可见,参数被正确的选择了。 Mil+> X0  
:w,#RcW  
Kg;u.4.-M  
T1*%]6&V|  
m+!T $$W  
八. 中期总结 ASU.VY  
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: 6"djX47j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 B?gFFU61  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -_?U/k(Hi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7cQFH@SC  
Wc HL:38  
;R[w}#Sm  
'c/S$_r  
2{}8_G   
|MMaaW^"  
九. 简化 2L(\-]%f  
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。 o|V`/sW{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 259R5X<V  
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: =THRy ZCH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {A`J0ol<B9  
  +-*/&|^等 \=&F\EV  
2. 返回引用。 |>zYUT[V  
  =,各种复合赋值等 HD_ #-M  
3. 返回固定类型。 ?RPVd8PUhN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  NIh?2w"\  
4. 原样返回。 vdaG?+_o  
  operator, y2M]z:Y U  
5. 返回解引用的类型。 ~ ?JN I8  
  operator*(单目) Q+7+||RW  
6. 返回地址。 SpC6dkxD\  
  operator&(单目) Wl0p-h  
7. 下表访问返回类型。 92(P~Sdv  
  operator[] w| eVl{~p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3EV?=R  
  operator<<和operator>> N`J]k B7  
83!{?EPE  
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。 85:KlBe%+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: po@Agyg5  
U1;&G  
template < typename Left > 8J)Kn4jq  
struct value_return hS'!JAM>Q  
  { $d*PY_  
template < typename T > Vji:,k=3\  
  struct result_1 (B0QBDj!  
  { n{I1ZlEeh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; P%aNbMg  
} ; f=A`{ 8^  
: G'a"%x  
template < typename T1, typename T2 > v^dQ%+}7>  
  struct result_2 l4gZHMh'  
  { \Mzr[dI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s`en8%  
} ; /'a\$G"%6  
} ; YYhN>d$  
9]vy#a#  
?sv[vR(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \h/)un5  
w<u@L  
下面我们来剥离functor中的operator() 39~te%;C7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'Q"Mu  
H8kB.D[7Q  
return l(t) op r(t) ~ycWc Zi>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Vn65:" O  
return op l(t) 26}fB  
return op l(t1, t2) hkOFPt&  
return l(t) op R|92T*h  
return l(t1, t2) op J1w,;T\55  
return l(t)[r(t)] OX7a72z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <v!jS=T  
L d{`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: ^Y%<$IFG  
单目: return f(l(t), r(t)); " {X0&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n lZJ}xZ  
双目: return f(l(t)); JS/~6'uB  
return f(l(t1, t2)); LrT? ]o  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;ojJXH~$}  
1vYa&!  
struct meta_divide {55f{5y3 c  
  { b7y#uL1AE  
template < typename T1, typename T2 > 6tGF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C`-CfZZ  
  { ++eT 0  
  return t1 / t2; $pIo`F _W  
} FOhq&\nkU  
} ; dA^{}zZu  
] &SmeTe  
这个工作可以让宏来做: /Ny#+$cfk  
B.!&z-)#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F2{SC?U  
template < typename T1, typename T2 > \ =?_:h`}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \;iOQqv0&  
以后可以直接用 $wyPGok  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) MdFFt:y:  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 96S$Y~G# &  
(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。。。) jxZf,]>T  
~~O4!|t  
&- !$qUli  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 1<cx!=w'  
W*?qOq {  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F8#MI G   
class unary_op : public Rettype -zWNQp$  
  { qL <@PC.5  
    Left l; _pzYmQ  
public : ^y%8_r&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 138v{Z  
+p&zM3:9w  
template < typename T > ?2R!n" m-d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =$%-RX7  
      { J@QOF+&  
      return FuncType::execute(l(t)); 2 6 >9$S  
    } "a(e2H2&T4  
Y]^*mc0fE  
    template < typename T1, typename T2 > C,%Dp0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cP4C<UG  
      { @$Yk#N;&(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Vk2%yw>  
    } ThkCKM  
} ; #DARZhU)  
X]n`YF7  
{=,G>p  
同样还可以申明一个binary_op 6G#[Mc yn  
0l/7JH_@V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C~?p85  
class binary_op : public Rettype _\8E/4zh  
  { > 5?c93?  
    Left l; kM@e_YtpY  
Right r; %%I:L~c  
public : Ui-Y `  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \gK'g-)}  
x>,wmk5)  
template < typename T > q(WGvl^r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LN5BU,4=  
      { F>^KXq:Z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); m-a':  
    } Jr%F#/  
}eI9me@Aa  
    template < typename T1, typename T2 > !)CY\c4}d>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YMy**  
      { 8zcS h/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); B.smQt  
    } uhnnjI  
} ; 9$qw&j[  
U3-MvI,Q  
,aq>9\ pi  
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 2^75|Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $P)-o?eer  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~IPATG  
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。 {5HQ=&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h,-i\8gq  
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。。。 b"`Q&V.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 lp5'-Jo  
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) aIr"!. 4  
下面是修改过的unary_op 3u 7A(  
*-.`Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a+CJJ3T-  
class unary_op WX`wz>KK^  
  { ^vv 1cft  
Left l; ~BgYD)ov  
  x_/l,4_  
public : ^y93h8\y  
W>c*\)Xk !  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1W-kZ(e  
m(1ot M9  
template < typename T > /QCg E ~  
  struct result_1 !}c\u  
  { JDp=w,7LF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8/y8tMm]  
} ; EFu$>Z4  
_5p]Arg?}&  
template < typename T1, typename T2 > teLZplC=f  
  struct result_2 9"L!A,&'  
  { X4Uy3TV>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; usu{1&g  
} ; 9Uz2j$p7  
Cv&>:k0V  
template < typename T1, typename T2 > _`laP5~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *_Ih@f H  
  { R!\._m?\h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _W,?_"[R=  
} Tc/<b2 \g  
?VTP|Z  
template < typename T > ' ~z`kah  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %x}Unk  
  { C nD3%%  
  return OpClass::execute(lt(t)); .#K\u![@N  
} ]C|xo.=?]  
G[fg!vig#7  
} ; 5l(@p7_+  
mM+^v[=  
>Il{{{\>  
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 "CFU$~  
好啦,现在才真正完美了。  3L4v@  
现在在picker里面就可以这么添加了: u)/i$N  
 ZLf(m35  
template < typename Right > m (kKUv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /"R{1  
  { [Z1,~(3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); nA=E|$1  
} y>r^ MQ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 O"RIY3m  
 %Rm`YH?  
78]( ZYJV  
Ro2!$[P  
`{}DLaD9  
十. bind !Pd)  
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。 @ "C P@^  
先来分析一下一段例子 K2tOt7M!  
h<!!r  
<bywi2]z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} TF,([p*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zWF[cf>'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S9qc34\^=  
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。 %6:"tuA  
我们来写个简单的。 DM(c :+K-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Cv]$w(k  
对于函数对象类的版本: LcHe5Bv%  
@4]dv> Z  
template < typename Func > zogl2e+  
struct functor_trait ^VjF W  
  { 0qN+W&H  
typedef typename Func::result_type result_type; L@G~9{U>  
} ; [*Vo`WgbD  
对于无参数函数的版本: Z.U8d(  
{9nH#yv  
template < typename Ret > j$z!kd+%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >WY\P4)k  
  { n55s7wzM  
typedef Ret result_type; *1U"uJno  
} ; 3lefB A7  
对于单参数函数的版本:  U%tpNWB  
)zo:Bo .<  
template < typename Ret, typename V1 > XILreATK@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A_|X54}w&  
  { :b(Nrj&TQ[  
typedef Ret result_type; QG;V\2T2[  
} ; I@I-QiI  
对于双参数函数的版本: -W1Apd%>  
_Xfn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'w`9lIax  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PW"uPn  
  {  Y?IXV*J  
typedef Ret result_type; XWf1c ~J  
} ; JS(%:  
等等。。。 <USr$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dZ,~yV  
w\5;;9_#  
template < typename Func > U^9#uK6GM  
struct func_return SfGl*2  
  { aHSl_[  
template < typename T > _'U(q\ri  
  struct result_1 QfI@=Kbg%#  
  { /"7_75 t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^wb$wtL('  
} ; ifcC [.im  
~_ |ZUb  
template < typename T1, typename T2 > =~'{2gsB  
  struct result_2 pLsWy&G  
  { {3|h^h_R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~)]R  
} ; ]Jx_bs~g  
} ; /fC8jdp&  
y"Jma`Vjq  
}\ hz@G<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1YvE/<6  
3 UG UZ  
template < typename Func, typename aPicker > U$wD'v3pw  
class binder_1 K]C@seF`  
  { CP6xyXOlPB  
Func fn; \CZD.2p#&  
aPicker pk; 05Y4=7,!  
public : m 9.BU2.  
)LjW=;(b  
template < typename T > [F}_Ime  
  struct result_1 ngC^@*XAw9  
  { {*AYhZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C=<PYkt,L  
} ; +$\/HO  
_REAzxe S  
template < typename T1, typename T2 > T<K/bzB3z  
  struct result_2 fW3NH7aUG  
  { D;+sStZK3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GVUZn//  
} ; ^/DP%^D  
ECr}7R%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8 ;"HM5+  
aP/Ff%5T  
template < typename T > 8>a%L?BY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F$te5 ` a  
  { ] Wx?k7T  
  return fn(pk(t)); X}_Gk5q*  
} n+SHkrW  
template < typename T1, typename T2 > NM0s*s42  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cE+Y#jB  
  { -DL"Yw}  
  return fn(pk(t1, t2)); ZXC_kmBN/  
} 4{CeV7  
} ; Tga%-xr+  
_DLELcH Y  
w5* Z\t5  
一目了然不是么? pmgPBiU>  
最后实现bind f:KZP;/[c  
NY"+Qw@$  
Ff&kK5} q  
template < typename Func, typename aPicker > tx,q=.(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =;~*YD(%/  
  { sMgRpem;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ) m(!lDz3  
} usR+ZQaA  
`CY c>n"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,C0D|q4/!.  
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。 KtD XB>  
,ut7`_Fy  
十一. phoenix dheobD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r-$VPW  
;*njS1@  
for_each(v.begin(), v.end(), YT}ZLx  
( ([dJ'OPx$  
do_ :pvB}RYD  
[ ;e0-FF+  
  cout << _1 <<   " , " 6o&ZS @  
] Q$b4\n?44  
.while_( -- _1), C2H2*"  
cout << var( " \n " ) qW`DCZu  
) 6k`O  
); m\G45%m  
ko ~D;M:  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =HjC.h  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor oc;4;A-;`c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Q'rgh+6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Nr?CZFN#  
';xp+,'}\  
1>L8EImx]V  
template < typename Cond, typename Actor > kQD~v+u{`  
class do_while W:hTRq  
  { ?-JW2 E"uT  
Cond cd; [*1:?mD$  
Actor act; BvP++,a&Sa  
public : CbFO9q  
template < typename T > Yf_/c*t\5  
  struct result_1 (L`IL e*  
  { 9r> iP L2H  
  typedef int result_type; B]I*ymc#  
} ; Mavid kS  
>Se-5QtLcf  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +2>, -V  
|lN=q44I  
template < typename T > (-xVW#39  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w|f@sB>j  
  { duc\/S'  
  do C!Jy;Z=+u  
    { A<IV"bo  
  act(t); : -$TD('F  
  } x"A\ Z-xxz  
  while (cd(t)); >0?ph<h1[q  
  return   0 ; <5zr|BTF]F  
} <?h(Dchq  
} ; !LCy:>i!d  
H(kxRPH4@]  
*;T'=u_lR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $3xDjiBb  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *ZIX76y<!A  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 N'0nt]&a  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |@VhR(^O$  
下面就是产生这个functor的类:  Q.Y6  
~MP/[,j`  
}!"Cvu  
template < typename Actor > 2OjU3z<J  
class do_while_actor 3Xy~ap>Y  
  { 92~$Qa\S!  
Actor act; V P(JV  
public : 8 mt#S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j+e s  
\eAV: qV  
template < typename Cond > ^S 45!mSb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l;@bs  
} ; HY;kV6g{P  
"LH3ZPD  
2b Fr8FUt-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x4,[5N"}YK  
最后,是那个do_ )~`UDaj_  
v^ v \6uEP  
j%}9tM6[  
class do_while_invoker 0QyL}y2  
  { [zSt+K;  
public : O\6gw$  
template < typename Actor > T7o7t5*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yCkX+{ki  
  { UID`3X  
  return do_while_actor < Actor > (act); y1[@4TY]  
} ca5;Z@t$S  
} do_; @LSX@V   
9W-1P}e,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ul3xeu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jv6>7@<G  
最后来说说怎么处理break和continue 1 |/ |Lq%w  
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。 TX7dwmt) N  
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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