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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7gaC)j&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W78-'c  
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, ovFfTP<3V  
p:%E>K1<  
XX6)(  
5] %kWV>  
  class filler %&(\dt&R1h  
  { ox#4|<qM  
public : $, 42h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kA`qExw%  
} ; d^^>3L!h  
Lr&BZM  
-;z\BW5 y  
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: dUSuhT  
5L#M7E  
U6PUt'Kk@  
'|R|7nQAj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S3cQC`^  
~zRd||qv  
I =pdjD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8!Kfe  
N6'Y N10  
uGWk(qn  
0X w?}  
二. 战前分析 W#\4"'=I  
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。 v*v&f!Ym&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 Kn|dnq|G  
)dcGV$4t[  
A???s,F_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6j#5Ag:  
  /* --------------------------------------------- */ Qz;" b!  
vector < int *> vp( 10 ); rE~O}2a#H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i%w'Cs0y  
/* --------------------------------------------- */ %SXqJW^:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r; !us~  
/* --------------------------------------------- */ ElxbHQj6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8~&v\GDkF  
  /* --------------------------------------------- */ Xw)+5+t"{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]A[~2]  
/* --------------------------------------------- */ C?k4<B7V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); m^KkS   
?zqXHv#x  
G>"[nXmcu  
<o}t-Bgg  
看了之后,我们可以思考一些问题: *L_wRhhk  
1._1, _2是什么? a3[aXe  
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。 '/?&Gol-  
2._1 = 1是在做什么? u"ow?[E  
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。 4esf&-gG  
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。 &(0);I@fc  
q~C6+  
QKxu vW  
三. 动工 up6LO7drW/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9AaixI  
4 @h6|=  
$MHc4FE[  
$2 0*&4y^  
template < typename T > M:N> {_1&  
class assignment SZEr  
  { u#QQCgrs  
T value; 'WoX-y  
public : $ a7^3  
assignment( const T & v) : value(v) {} hQO~9mQ+!  
template < typename T2 > kJ >B)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y&?]t  
} ; r38CPdE;}  
1Mqz+@~11  
zi'?FM[f)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xk9]jQ7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment URwFNOM2  
=n!8>8d  
klKt^h-  
qSR %#  
  class holder HU'}c*d]  
  { O;r8l+  
public : #0tM88Wi  
template < typename T > MwZ`NH|n3"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0@KBQv"v  
  { aqlYB7  
  return assignment < T > (t); k<y$[xV  
} ?*g]27f11  
} ; 'tc$#f^:  
$xqphhBg  
aj:+"X-;  
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: P`0aU3pl  
=y ff.3mW\  
  static holder _1; 4CqZvd C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <K~#@.^`  
|<S9nZg%p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *|cvx:GO  
而不用手动写一个函数对象。 p n)5neX{  
Sc(2c.HO*  
mGX;JOjZ  
59LIK&w  
四. 问题分析 ^,50]uX_  
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。 {=kA8U  
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。 Y,9("'bo  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v^pE= f*/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h^4oy^9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,Tpds^  
$W)FpN;CW/  
五. 问题1:一致性 ,PnEDQ|l  
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?| l\bBc, %jt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8d]= +n !  
/bVI'fT  
struct holder }'3V(;9  
  { 7G xNI  
  // "8N]1q:$4  
  template < typename T > -?ip?[Z  
T &   operator ()( const T & r) const 5p750`n  
  { dW91nTQ:  
  return (T & )r; BZE19!  
} OLv(  
} ; edm&,ph]  
/OZF3Pft  
这样的话assignment也必须相应改动: c~cYNW:  
?x:\RNB/  
template < typename Left, typename Right > _)ERi*}x8  
class assignment tFRWxy[5  
  { P5Fm<f8\  
Left l; V'_^g7}l&  
Right r; 4Hu.o7  
public : ^0VI J)y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o] = &  
template < typename T2 > 1iz\8R:0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } sI`Lsd'V  
} ;  oo2VT  
^LZU><{';  
同时,holder的operator=也需要改动: " jy'Dpy0m  
z19y>j  
template < typename T > +* &!u=%G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ly3^zF W  
  { X(/W|RY{@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >kd2GZe^_J  
} FG'1;x!  
Ek84yme#  
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。 W}KtB1J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .n"aQ@!  
e-Eoe_k  
return l(rhs) = r; G.9?ApG9  
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。 e+S%` Sg  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jA6:-Gz  
Pocm.  
template < typename Tp > kfn5y#6NZ  
class constant_t k;"=y )@o  
  { h:l\kr|9  
  const Tp t; >RRb8=[J  
public : Rj-<tR{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]NN9FM.2b/  
template < typename T > J)66\h=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C8i}~x<  
  { %c[by  
  return t; Lt_7pb%  
} T*z >A  
} ; 2@=JIMtc  
a(bgPkPP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "=HCP,  
下面就可以修改holder的operator=了 bA1uh]oB  
XjWoUnz  
template < typename T > sz_|py?0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `_<K#AGAi  
  { V\Rbnvq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R5qC;_0cV  
} " GgK,d}%  
$/6.4" j  
同时也要修改assignment的operator() 3:!+B=woR  
\6*3&p  
template < typename T2 > nx=Zl:Q}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3nxJ`W5j  
现在代码看起来就很一致了。 MAhcwmZNy  
J-hP4t&x  
六. 问题2:链式操作 T0v;8E e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |0dmdrKD  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 #R@{Bu=C  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ? %F*{3IP  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 (`xhh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?> }bg  
59IxY ?  
template < typename T > J'|qFS  
struct result_1 5|";L&`  
  { EG2NE,,r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; eQNo'cz  
} ; UV$v:>K#  
/wVrr%SN  
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: h0L *8P`t  
3S ,D~L^  
template < typename T > NFv9%$l-  
struct   ref ]_@5LvI  
  { $Ic: c  
typedef T & reference; l}># p'$  
} ; Y;4nIWe JL  
template < typename T > >#<o7]  
struct   ref < T &> fHdPav f,S  
  { )EcE{!H6+  
typedef T & reference; Ag^Cb'3X  
} ; _m#M^<0n  
Yu`b[]W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t L}i%7  
Y&'Bl$`  
template < typename T > Oe5=2~4O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1@im+R?a  
  { Pl9/1YhD/  
  return l(t) = r(t); '/G.^Zl9  
} aj85vON1`  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 e}D#vPaSY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .-Ggvw  
H[BY(a@c  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 \E5%.KR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: TeSF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |/5j0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |W<wPmW_{+  
最后的布局是: d~u+:[\=/  
                Add )=8MO-{  
              /   \ IxHusB  
            Divide   5 qQv?J]l  
            /   \ :D`ghXj  
          _1     3 1$]4g/":o  
似乎一切都解决了?不。 <sE0426 {  
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。 615, P/  
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。 bzz=8n  
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: <H::{  
!7]4sXL{  
template < typename Right > 80U07tJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const LzEs_B=9  
Right & rt) const >LRt,.hy6  
  { u(S~V+<@Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v `9IS+Z  
} 2&S*> (  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "JzQCY^C  
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。 ?kMG!stgp}  
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。 iqW T<WY  
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。 l:5x*QSX  
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。 UJ3l8 %/`k  
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'a Srjl  
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: .gh3"  
-}_-#L!Q  
template < class Action > -SnP+X!  
class picker : public Action r~N0P|Tq  
  { <05\  
public : ^NKB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *_ {w0U)  
  // all the operator overloaded tG+ E'OP  
} ; )o-rg  
HdQd =q(  
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。 R s_bM@  
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: `VM@-;@w  
!)FM/Xj,o  
template < typename Right > q{?Po;\D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }@>=,A4Y  
  { W7r1!/ccj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t`1E4$Bb\  
} C%}}~Y  
gh>'O/9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > F$T@OT6  
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。 yu"enA  
ZbD_AP  
template < typename T >   struct picker_maker tEhYQZ  
  { ppH5>Y 6c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?~s,O$o  
} ; xcz[w}{eEq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  *(5y;1KU  
  { !B_i~Rmg  
typedef picker < T > result; ,R_ KLd  
} ; rw/WD(  
x2/L`q"M?=  
下面总的结构就有了: })f4`$qf  
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。 L8sHG$[  
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。 :\[W]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5RD\XgyN]  
至此链式操作完美实现。 Exd$v"s Y  
6fV%[.RR  
sJu^deX  
七. 问题3 Ad!= *n  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Yz4)Q1  
X~wkqI#d%E  
template < typename T1, typename T2 > Gu?O yL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %GG:F^X#  
  { c]3% wL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f6@fi`U ,  
} n<\ W Vi  
xLhN3#^m  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: S3EM6`q'  
,5`pe%W7  
template < typename T1, typename T2 > KKpO<TO  
struct result_2 @=4K%SCw  
  { Rrh?0qWs  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \l)<NZ\  
} ; ODa+s>a`^  
"|<6 bA  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? X-,scm  
这个差事就留给了holder自己。 3{OY&   
    H 6 i4>U*  
L7oLV?k  
template < int Order > jzCSxuZ7O  
class holder; CGmObN8~'F  
template <> M\\t)=q  
class holder < 1 > ;o* n*N  
  { 1haNca_6,  
public : mRVE@ pc2X  
template < typename T > XwWp4`Fd  
  struct result_1 &s m7R i  
  { HRP4"#9R  
  typedef T & result; .PjJ g^^  
} ; |KEq-  
template < typename T1, typename T2 >  =d07c  
  struct result_2 "A\.`*6  
  { Q(Q .(  
  typedef T1 & result; e_mUO"  
} ; 7u8HcHl  
template < typename T > c *<"&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RW19I,d  
  { ` O;+N"v  
  return (T & )r; 9gFb=&1k  
} pdCn98}%-  
template < typename T1, typename T2 > &%3$zgvR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fl)p^uUtl  
  { 2p'ujAK  
  return (T1 & )r1; *a }NRf}W  
} pZ4]K xX@  
} ; ,=o)R,[  
P=v 0|Y*q|  
template <> L%4[,Rsw  
class holder < 2 > P%HvL4R  
  { Oa7x(wS  
public : Ut"~I)S{LT  
template < typename T >  -)  
  struct result_1 CZE!rpl  
  { v,6  
  typedef T & result; 0V{a{>+  
} ; MZ" yjQA  
template < typename T1, typename T2 > %N}O Mc.W  
  struct result_2 yVds2J'w-  
  { QUa_gYp0v  
  typedef T2 & result; qm30,$\c`~  
} ; `>M;f%s  
template < typename T > c6zghP3dR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v.Fq.  
  { ERSo&8  
  return (T & )r; s-^B)0T!  
} 0Vu&UD  
template < typename T1, typename T2 > /JaCbT?*T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BGAqg=nDV  
  { QEd>T"@g  
  return (T2 & )r2; 'C=8.P?  
} r2:n wlG  
} ; Ec !fx\  
GS),rNBur  
"r@f&Ssxb  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 G55-{y9Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  B _;W!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: B I9~% dm  
77y_?di^I  
return l(i, j) = r(i, j); SCbN(OBN!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @  s  
h4@v. GI  
  return ( int & )i; CE :x;!}cd  
  return ( int & )j;  Co e q<  
最后执行i = j; 9Z! j  
可见,参数被正确的选择了。 {a>a?fVU  
(dSf>p r2  
G01J1Ll}  
 XL@Y!  
4=]CAO=O  
八. 中期总结 CH |A^!Zm  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: OGmOk>_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2^-Z17Z}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hVvPI1[2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z<7FF}i  
j@OGl&'^-  
\5g7_3,3W  
%;5AF8#c  
OyTEd5\3  
lZyxJDZ A  
九. 简化 t- Rp_2t  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 UclQo~ 3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y\}39Z(]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: REd"}zDI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?QzA;8H  
  +-*/&|^等 Z#8O)GK  
2. 返回引用。 z$'_ =9yZ  
  =,各种复合赋值等 ZY%]F,Y  
3. 返回固定类型。 ,,*i!%Adw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4]\ f}  
4. 原样返回。 T<!&6,N A  
  operator, [c6I/U=-  
5. 返回解引用的类型。 yc|j]?  
  operator*(单目) dWC[p  
6. 返回地址。 Z1V%pg>]*  
  operator&(单目) x --buO  
7. 下表访问返回类型。 Q~/TqG U  
  operator[] P\"|b\O1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 KEfn$\  
  operator<<和operator>> ujF*'*@\  
l=jfgsjc  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 lYZ5FacqC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: CuE>=y- "I  
.gmNE$d  
template < typename Left > J N5<=x5r  
struct value_return _ZgIm3p0A  
  { GWs[a$|  
template < typename T > x50,4J%J'r  
  struct result_1 .(!> *ka|  
  { U p1&(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y1DP`Ro  
} ; f< A@D"m/  
A0x"Etbw)  
template < typename T1, typename T2 > |T53m;D  
  struct result_2 ],rtSUO  
  { d',OQ,~{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zE"ME*ou  
} ; qPgLSZv  
} ; 9S"c-"y\#  
h> K~<BAz'  
IvLo&6swW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -Fcg}\9  
Y6(I %hE`  
下面我们来剥离functor中的operator() X2 {n&K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &@E{0ZD  
5<-_"/_  
return l(t) op r(t) ]ZkhQ%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j~+<~2%c  
return op l(t) 4z~ fn9g  
return op l(t1, t2) INQ0h`T  
return l(t) op EYc, "'  
return l(t1, t2) op "tu BfA+f  
return l(t)[r(t)] R-Y|;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *&VH!K#@{  
u(ep$>[F#_  
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: ]lj,GD)c  
单目: return f(l(t), r(t)); 9Vp|a&Ana  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vfG4PJ 6  
双目: return f(l(t)); *Vk%"rwaG  
return f(l(t1, t2)); xFZA1 8  
下面就是f的实现,以operator/为例 PCl@Ff  
Vmj7`w&  
struct meta_divide % j],6wW5J  
  { ?b?`(JTR  
template < typename T1, typename T2 > ;k6>*wFl|!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B~HA 32  
  { o XA3 i  
  return t1 / t2; |1d;0*HIgX  
} v ?b9TE  
} ; hQ!slO  
~RSOUrR  
这个工作可以让宏来做: 0i}4T:J@`  
Pkx*1.uo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hX#s3)87  
template < typename T1, typename T2 > \ J)O1)fR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3e UTV<!  
以后可以直接用 _D9` L&X}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^4@~\#$z  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 vywd&7gK  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 7.4Q  
\VL[,z=q.  
w3lR8R]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 AJ-p|[wPz  
<1tFwC|4BJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > et|P5%G  
class unary_op : public Rettype =j[zMO  
  { i_OoR"J%  
    Left l; fm2,Mx6  
public : 5>.)7D%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [uxhdR`T  
wT?.Mte  
template < typename T > G)28#aH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rK%<2i  
      { ajIgL<x  
      return FuncType::execute(l(t)); 5Z{h!}Y  
    } %AbA(F  
J{$+\  
    template < typename T1, typename T2 > +RexQE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x2B~1edf  
      { Sbub|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #W#GI"K  
    } ;Ab`b1B  
} ; aVv$k  
X E]YKJ?|k  
$Xf1|!W%a%  
同样还可以申明一个binary_op 6x KbK1W  
}>vf(9sF`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wD>tR SW  
class binary_op : public Rettype SX)giQLU  
  { ;2"#X2B  
    Left l; A:Z$i5%'  
Right r; 3ThCY`  
public : 7 }`c:u~j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qJQE|VM&  
|B&KT  
template < typename T > G5W6P7-<X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UeB8|z  
      { Z&W|O>QTl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ZbTU1Y/'   
    } *z4n2"<l  
qM F'&  
    template < typename T1, typename T2 > ,)mqd2)+"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R }M'D15  
      { =jvM$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /sY(/ J E  
    } =T5vu~[J/e  
} ; Zd@'s.,J  
xq_%|p}y  
hNB;29r~  
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 .$b]rx7$ ~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e*_8B2da  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %+oWW5q7  
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。 96;17h$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! xQ4D| &  
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。。。 g|*2O}<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QjETu  
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) iMRb` \KH  
下面是修改过的unary_op K 1>.%m  
%]%.{W\j3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \&\_[y8U  
class unary_op BQVpp,]  
  { }$u]aX<  
Left l; .#R\t 7m%  
  Z!Sv/ 5xx  
public : ]T\K-;i  
$2E n^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} md7Aqh  
V-a/%_D  
template < typename T > dq%N,1.F  
  struct result_1 Q:Q) -|,  
  { C 5QPt  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ay6G1\0W  
} ; N#{d_v^H?d  
Q&:% U  
template < typename T1, typename T2 > y XZZ)i_  
  struct result_2 DZ~w8v7V  
  { BMU}NZA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <{m!.9g9  
} ; 4s/4z@3a  
^ ab%Mbb  
template < typename T1, typename T2 > X0 &1ICZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u2K{3+r`'  
  { ";B.^pBv@;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6N(Wv0b $  
} {snLiCl  
#M*h)/d[A  
template < typename T > f XxdOn.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sKIWr{D  
  { pc&/'zb  
  return OpClass::execute(lt(t)); iRo UM.%  
} [7B:{sH  
LNml["   
} ; -xq)brG  
5%kt;ODS  
zsA6(? )u  
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 %cG6=`vR  
好啦,现在才真正完美了。 9 m&"x/k  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?cr;u~-=  
o:#l r{  
template < typename Right > 9F)v=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x P{L%.  
  { XG ]yfux`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ju8tNL,J  
} $K^"a  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Z@&_ T3M  
rz+G]J  
N kp>yVj  
@PuJre4!;L  
gT-'#K2qT  
十. bind bs U$mtW  
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。 1C+Y|p?KA  
先来分析一下一段例子 |J2_2a/"  
a*hOT_;#  
h8 >7si  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u7G@VZ Ux5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  'vj45b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L?&+*|VxI  
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。 .Tt \U  
我们来写个简单的。 x3T)/'(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,eOOV@3C  
对于函数对象类的版本: >i~W$; t  
`,H\j?  
template < typename Func > 5%(J+d  
struct functor_trait Gm^@lWzG  
  { EU]{S=T  
typedef typename Func::result_type result_type; H,txbJ  
} ; w/KHS#~  
对于无参数函数的版本: 1g9Q vz3  
W%b<(T;  
template < typename Ret > %1SA!1>j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > aq~hl7MTj  
  { W?~G_4  
typedef Ret result_type; hXM8`iFW5  
} ; -h^FSW($-R  
对于单参数函数的版本: Tn2Z{.q$  
@gENv~m<OI  
template < typename Ret, typename V1 > q7mqzMDk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > & S_gNa  
  { ,kuJWaUC@  
typedef Ret result_type; .Br2^F  
} ; VJBVk8P  
对于双参数函数的版本: B)/X:[  
kW\=Z 1\#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?XL[[vyr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ya*lq! u  
  { lxj_ (Uo  
typedef Ret result_type; nH}api^0A  
} ; @!fy24R]D  
等等。。。 0#F3@/1h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *D #H-]9  
A?|KA<&m#u  
template < typename Func > \+fP&  
struct func_return VYTdK"%  
  { t&:'A g.G  
template < typename T > 6@g2v^ %  
  struct result_1 %d($\R-*O  
  { QD]Vfj4+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mu)?SGpyE  
} ; 4Ub_;EI>  
*$/7;CLq  
template < typename T1, typename T2 > yw"FI!M  
  struct result_2 >WE3$Q>bi  
  { y/mxdP w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G%S=K2 v  
} ; +e<P7}ZQ  
} ; Fzh%#z0  
iq,qf)BY.|  
w_@N T}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 VE4!=4  
,=B "%=S  
template < typename Func, typename aPicker > 'cy35M  
class binder_1 WRZi^B8 @  
  { `GC7o DL  
Func fn; ir qlU  
aPicker pk; J)A1`(x&T  
public : 'e02rqip{  
bBAZr`<&U  
template < typename T > (FbqKx'uq  
  struct result_1 T nAd!  
  { jC ,foqL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4pV.R5:  
} ; N\=pH{  
5!}xl9D  
template < typename T1, typename T2 > :y!e6  
  struct result_2 8wwqV{O7  
  { Yfk[mo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !cE>L~cza  
} ; ;5=J'8f  
"uN JQ0Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sI/Hcm  
\ lP c,8)  
template < typename T > =#^%; 66z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QUb#;L@okn  
  { n%I%Kbw  
  return fn(pk(t)); ldrKk'S,B  
} P .3j |)NW  
template < typename T1, typename T2 > Im{50%Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vi23pDZ5  
  { V;L^q?v !  
  return fn(pk(t1, t2)); o;{  
} TU$/3fp*  
} ; mC n,I  
k^ J~l=?v  
)^ R]3!v  
一目了然不是么? Zq2dCp%  
最后实现bind 24Z7;'  
# ,u7lAz  
Y"D'|i  
template < typename Func, typename aPicker > +8."z"i3lE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r|:|\"Yk  
  { A`Z!=og=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j;<Yje&Wz  
} ^)rX27!G  
VxLq,$B76  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (WR&Vt4Rh  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ;i^p6b j  
T.<er iv  
十一. phoenix 49nZWv48"_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Zn1+} Z@I  
kwMuL>5  
for_each(v.begin(), v.end(), yTz@q>6s-  
( } Ga@bY6  
do_ \o?zL7  
[ skR/Wf9DH  
  cout << _1 <<   " , " 2WIL0Siwl  
] Pr{?A]dQ  
.while_( -- _1), ?Bq"9*q  
cout << var( " \n " ) :7D&=n)  
) jRm:9`.Q  
); L^KGY<hp4  
O}MY:6Pe  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: _Hl[Fit<j1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Y]{<IF:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v{i'o4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !(*mcYA*W  
gq*- v:P>  
R s_@L}U..  
template < typename Cond, typename Actor > -\6tVF11z  
class do_while Ow wH 45  
  { \bCm]w R  
Cond cd; 'v* =}k  
Actor act; }$hxD9z  
public : W*QD'  
template < typename T > A)2vjM9}K  
  struct result_1 |Pz-  
  { "L1cHP~d  
  typedef int result_type; ]3 YJE P  
} ; SGZOfTcY  
F_/]9tz?;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _K )B  
zawU  
template < typename T > RU,f|hB 4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e,={!P"f  
  { J|sX{/WT  
  do WiH%URFB  
    { m( C7Fa  
  act(t); S]KcAz(fX  
  } Cmm"K[>Rx  
  while (cd(t)); d;Z<")  
  return   0 ; >T%Jlj3ZG  
} ~cz] Rhq  
} ; Dn) =V.  
TgSU}Mf)a  
Ox8dnPcx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B~cq T/\?  
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。 r) T^ Td1  
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。 VQZ3&]o  
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。 F8;M++  
下面就是产生这个functor的类: TYw0#ZXo  
g^NdN46%  
5~<> h~yJ  
template < typename Actor > )-Zpr1kD  
class do_while_actor DifRpj I-0  
  { N;>>HN[bBP  
Actor act; fGcAkEstT!  
public : IPbdX@FeV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rFM`ne<zh  
Cnd*%CPZ  
template < typename Cond > Z@nM\/vLA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )F0 _V 4  
} ; 'X_iiR8n@p  
 @zEEX9U  
Y$--Hp4   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c,Zs. kC  
最后,是那个do_ "6~pTHT  
e!l!T@ pf  
aa_&WHXkt  
class do_while_invoker hQ i[7r($8  
  { y%|nE((  
public : &O#a==F!(  
template < typename Actor > Oo`P +S#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n]}+ :  
  { UIvTC S  
  return do_while_actor < Actor > (act); n4 KiC!*i0  
} -WB? hmx  
} do_; QBR9BR  
)?%FU?2jrn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z_iu^ Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #-'=)l}i1A  
最后来说说怎么处理break和continue Y)N(uv6  
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。 MnO,Cd6{%d  
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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