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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda akr2Os  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }(u:K}8  
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, [LjiLKW  
tL;.vRx  
5&p}^hS5  
};rp25i  
  class filler ]QJ5JtD-  
  { k%~;mu"4}  
public : } G{"Mp4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8Pd9&/Y  
} ; ($<&H>j0  
`+< ^Svou  
"AjC2P],  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: "ADI .  
08jk~$%  
R[\1Kk(Zo  
w?u3e+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); g#74c'+  
 ]'% iR  
L"9Z{o7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YJ ,"@n_  
0/] h"5H3  
>%`SXB& 9  
rZ(#t{]=!  
二. 战前分析 4"eFR'g  
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。 *ezMS   
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 $}b)EMMM  
Xe&9| M  
y-H9fWi8Y&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HFjSM~  
  /* --------------------------------------------- */ RTd,bi*  
vector < int *> vp( 10 ); 0#'MR.,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {Lv"wec*x  
/* --------------------------------------------- */ AEj%8jh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )P9]/y  
/* --------------------------------------------- */ TtrO_D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c ZYvP  
  /* --------------------------------------------- */ FsOJmWZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Q;>Yk_(S  
/* --------------------------------------------- */ 8dx 7@y?z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u!~kmIa4  
PJm@fK(j  
-J 6`  
$'>iNMtK{p  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2Jiy`(P  
1._1, _2是什么? q0ab]g+  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 56kqG}mg&  
2._1 = 1是在做什么? .,'4&}N}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 /,~]1&?}1  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 4s%zvRu  
oVP,a r0G  
32 j){[PL3  
三. 动工 #"r_ 3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /#{~aCOi)  
JDa_;bqL  
D,p 2MBr  
fO5L[U^`  
template < typename T > @kDY c8 t9  
class assignment 5G'2 Wby'#  
  { =ePwGm1:c  
T value; >mvE[iXRG?  
public : 80%"2kG  
assignment( const T & v) : value(v) {} gI RZkT`  
template < typename T2 > .#tA .%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9k62_]w@6  
} ; v;z8g^L  
U3]/ NV*   
 )D+eWo  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =C(BZ+-^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @S~n^v,)  
\cX9!lHl  
%sZ3Gpi  
8N j}  
  class holder _(=g[=Mer  
  { H9BqE+  
public : ]o'dr r  
template < typename T > G]xN#O;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,f ?B((l  
  { 7,?ai6{  
  return assignment < T > (t); kAUL7_>6X  
} JB5%\   
} ; Ssir?ZUm   
peS4<MqWu  
T$FKn  
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: Ai 8+U)  
_a$5"  
  static holder _1; pox;NdX7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Wo9=cYC)  
ia.+<, $`S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YGyw^$.w  
而不用手动写一个函数对象。 -`spu)  
fK(:vwh  
j)Q}5M  
* >NML]#0  
四. 问题分析 {=!BzNMj  
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。 ^^uY)AL  
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。 6 P(jc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ) .V,zmI  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X?r$o>db  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e&(Wn2)o  
KF#qz2S  
五. 问题1:一致性 MdkL_YP}.  
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?| \q!TI x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 WqCER^~'>  
pK>/c>de  
struct holder ~S :8M<aB  
  { u  XZ;K.  
  // 8 f~M6  
  template < typename T > ':\bn:;  
T &   operator ()( const T & r) const $K\;sn; |:  
  { $S?xB$  
  return (T & )r; |a\,([aU  
} HmsXV_B8[Y  
} ; @YS,)U)4S  
RSM+si/  
这样的话assignment也必须相应改动: m\=Cw&(  
RWDPsZC  
template < typename Left, typename Right > H-m).^  
class assignment ,(hP /<  
  { vON7~KA  
Left l; #~|esr/wf  
Right r; Mac:E__G  
public : `09[25?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eXLdb-  
template < typename T2 > xo-}t5w6t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "6%qi qt  
} ; =zp{ ^mC  
"x:-#2+h  
同时,holder的operator=也需要改动: oq>jCOVh  
`B3YP1  
template < typename T > o/RGzPR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^#w9!I{4.  
  { JV2[jo}0 N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); PI *Z>VE?  
} Mp J3*$Dr  
E%f!SD  
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。 $S/WAw,/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !.q#X^@>L  
wv%UsfD  
return l(rhs) = r; ph ~#{B(\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 d(Yuz#Qcrh  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M|.ykA<D  
%~Ymb&ugg  
template < typename Tp > Cq\{\!6[  
class constant_t VdL }$CX$  
  { ]jmZ5h#[  
  const Tp t; z`dnS]q9  
public : $nf %<Q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} BMU#pK;P]  
template < typename T > f[OJ qk  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S.C7%XU  
  { Yka>r9wr  
  return t; i Nn?G C>  
} J,`I>^G  
} ; 4J[csU  
IPY[x|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 dTU`@!f  
下面就可以修改holder的operator=了 (b.Mtd  
y<yU5  
template < typename T > AX{yfL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ojp|/yd^YL  
  { iA"H*0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /'>ck2drjk  
} U}-hV@y  
eoiC.$~\  
同时也要修改assignment的operator() /cD]m  
w*4sT+ P  
template < typename T2 > sR$/z9w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } aU] nh. a  
现在代码看起来就很一致了。 c 8|&Q  
0gKSjTqo  
六. 问题2:链式操作 ~Z97L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R"71)ob4  
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。 vrsOA@ee3H  
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。 H]0(GLvH  
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。 <+`}: A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |e&hm ~R1  
Hn?v  /3  
template < typename T > niCq`!  
struct result_1 wA%,_s/U  
  { .YIb ny1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; j&,%v+x  
} ; GYri\<[  
[sG!|@r  
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: {/qq*0wa  
g\?7M1~  
template < typename T > kQtnT7  
struct   ref I9 jzR~T  
  { $K~ t'wr  
typedef T & reference; uo^tND4a;j  
} ; !ma'*X  
template < typename T > ]~m2#g%  
struct   ref < T &> Ktf lbI!  
  { Ni61o?]Nj  
typedef T & reference; mk?F+gh  
} ; E njSio0  
</h}2x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z Q11dLjs  
.\AbE*lZ#  
template < typename T > &qeM YYY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;c>IM]  
  { 4p/d>DTiM  
  return l(t) = r(t); 4ko(bW#jL  
} =a./HCF  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 7Dx <Sr!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C5'#0}6i  
;jT@eBJ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 C C`Y r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?(j:F2dU~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r(/+- t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Lc13PTz>>g  
最后的布局是: oyo V1jO  
                Add Z|$OPMLX  
              /   \ }JBLzk5|  
            Divide   5 {o.i\"x;  
            /   \ ^y&sKO  
          _1     3 1bJrEXHXy  
似乎一切都解决了?不。 #ZpR.$`k  
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。 7-MkfWH2b6  
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。 ;*8,PV0b_<  
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: mA']*)L1  
I>3]VR i  
template < typename Right > Z"'tJ3Y.~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const LO M-i>  
Right & rt) const c{K[bppJ*  
  { $<s 3;>t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %C(^v)"  
} [cf!%3>53  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I> z0)pB  
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。 i6D66E  
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。 Q"sszz  
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。 :/'oh]T|  
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。 p v*n.U6  
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? H~r":A'"*  
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: Lkl ^ `  
Mi&jl_&  
template < class Action > TbA=bkj[4  
class picker : public Action \ POQeZ  
  { X=i",5;  
public : ]B r 6!U4~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} g\lEdxm6Sj  
  // all the operator overloaded vmK`QPu 2  
} ; c0u1L@tj  
)wueR5P  
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。 E(G&mfhb  
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: $fl+l5?9  
 a EmLf  
template < typename Right > _mn2bc9M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ORP-@-dap  
  { lr_c  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P+t`Rw  
} Ov PTgiI!N  
"s5[w+,R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,$<="kJk  
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。 wW+@3bPl  
$ z 5  
template < typename T >   struct picker_maker eJwHeG  
  { *3]_Huw<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vX/("[  
} ; b;%>?U`>p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :927y  
  { &pZn cm  
typedef picker < T > result; RYuR&0_{  
} ; zyi;vu  
w_]`)$9  
下面总的结构就有了: p? L*vcU  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 _/`H<@B_U  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。  q,v)X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9S]]KEGn4  
至此链式操作完美实现。 Cmj+>$')0  
"8sB,$  
7S]<?>*  
七. 问题3 W 2.Ap  
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。 T1_>qnSz  
M=Cl|  
template < typename T1, typename T2 > =/SBZLR(9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !{%BfZX<&  
  { dNfME*"yN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >s|zr S)  
} X/' t1  
w=feXA3-S  
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: /@QPJ~%8Ud  
@pkQ2OM 2  
template < typename T1, typename T2 > Usz O--.C  
struct result_2 @[. 0,  
  { aT"0tn^LO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^(on"3sG  
} ; !b4v}70,  
s2*~n_B  
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? !rZ r:@  
这个差事就留给了holder自己。 y0_z_S#gO  
    r!e:sJAB.  
C 5 xsh  
template < int Order > {7Q)2NC  
class holder; b:t|9 FE%  
template <> j;SK{Oq  
class holder < 1 > ,A9_xdv5  
  { ' >R?8Y  
public : x,:DL)$1  
template < typename T > 5~GH*!h%;  
  struct result_1 ,zVS}!jRhy  
  { ]m<z  
  typedef T & result; >&%#`PKT  
} ; q)PLc{NO  
template < typename T1, typename T2 > Bx 9v2x.  
  struct result_2 ]wm<$+@  
  { ;nbV-<e  
  typedef T1 & result; (utk)  
} ; g?E8zf `  
template < typename T > F0x'^Z}Q;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7*\Cf qrU  
  { n5>OZ3 E@  
  return (T & )r; HP2J`>oo  
} !hWS%m@  
template < typename T1, typename T2 > yB2}[1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WiiAIv&  
  { IC6r?  
  return (T1 & )r1; +*L<"@  
} 7 F> a&r  
} ; Ym|%ka  
y/>IF|aX  
template <> uF<}zFS  
class holder < 2 > {L/hhKT  
  { F_-}GN%  
public : Xb2.t^ ]f  
template < typename T > 7.FD16  
  struct result_1 MnTJFo"  
  { R@~=z5X( Q  
  typedef T & result; i[/`9 AK  
} ; z07Xj%zX9  
template < typename T1, typename T2 > u5N&Wn{  
  struct result_2 pc2;2^U_  
  { %sCG}? y  
  typedef T2 & result; sWv!ig_  
} ; ke b.%cb=  
template < typename T > 9 iV_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t$z 5m<8  
  { R4vf  
  return (T & )r; YHzP/&0  
} U%)-_ *`z  
template < typename T1, typename T2 > =*{Ii]D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k&lfxb9pd  
  { Qv6-,6<  
  return (T2 & )r2; P:%r3F  
} d.yATP  
} ; of8 >xvE|  
>!MRk[@ V-  
xSrjN  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7:e5l19 uI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y_nl9}&+C0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: GB4^ 4Ajx  
QjOY1Xze  
return l(i, j) = r(i, j); sB8v:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) MO@XbPZB  
{Y|?~ha#  
  return ( int & )i; d <RJH  
  return ( int & )j; w@WPp0mny  
最后执行i = j; Fv<3VKueK[  
可见,参数被正确的选择了。 _N:GZLG  
MU:q`DRr  
~9Qd83`UH  
.iYp9?t  
W. BX6  
八. 中期总结 ? =G{2E.  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 'x6rU"e$J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dkg| kw'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 uCoy~kt292  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ny:/a  
_*ar\A`  
XhUVDmeUMb  
XtqhK"f%  
,\T7{=ZG\!  
A1n4R  
九. 简化 _+,>NJ  
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。 nK}-^Ur  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <%.lPO]&E  
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: t;V^OGflv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L7[f-cK2:  
  +-*/&|^等 Nq1YFI>W  
2. 返回引用。 ,P%i%YPj  
  =,各种复合赋值等 hP}-yW6]  
3. 返回固定类型。 /ke[nr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z7>Nd$E{  
4. 原样返回。 g}d[j I9  
  operator, 3wg1wl|  
5. 返回解引用的类型。 6O_l;A[=1  
  operator*(单目) NOmFQ)/ &  
6. 返回地址。 nNf*Q r%Z  
  operator&(单目) *7w!~mn[m  
7. 下表访问返回类型。 aNBwb9X  
  operator[] qu&p)*M5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $]rC-K:Z  
  operator<<和operator>> NQA2usb  
=]S,p7*7  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 B(f_~]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Xl:.`{5L  
a(kY,<}  
template < typename Left > v 6s]X*l?  
struct value_return 5O;D\M{>  
  { l6zYiM  
template < typename T > 1Tr%lO5?6  
  struct result_1 =RAojoN  
  { ^B1$|C D,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I4KE@H"%7  
} ; aW}d=y[  
@_wJN Qo`  
template < typename T1, typename T2 > |h&Z.  
  struct result_2 uPxJwWXO  
  { `{m,&[ n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7Ck3L6J#  
} ; ZQ>Q=eCs 1  
} ; 9Y@ eXP  
B#?rW*yEe  
uA V7T/'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WrS>^\:  
q\-P/aN_  
下面我们来剥离functor中的operator() F]fXS-@ c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {u+=K-Bj  
[ . }Uzx  
return l(t) op r(t) xz, o Mlw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m>RtKCtP  
return op l(t) `X)A$lLr  
return op l(t1, t2) [b_qC'K[  
return l(t) op o+.ySSBl+  
return l(t1, t2) op t1G__5wp  
return l(t)[r(t)] M| Nh(kvH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m41%?uC/  
TV#>x!5!d  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:  Q7-iy  
单目: return f(l(t), r(t)); !l]_c 5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); yZN~A:  
双目: return f(l(t)); o/Q|R+yXV  
return f(l(t1, t2)); " %qr*|  
下面就是f的实现,以operator/为例 r*dNta<  
Ud7Z7?Ym  
struct meta_divide PT }J.Dwx  
  { @;x*~0GZ  
template < typename T1, typename T2 > !8D>Bczq)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3y,2RernK  
  { @biU@[D  
  return t1 / t2; -+M360  
} o)>iHzR</  
} ; | KY-kRN7  
&H P g>  
这个工作可以让宏来做: z~==7:Os  
D/JSIDd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }+Q4s]  
template < typename T1, typename T2 > \ b^&azUkMN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~$C}?y^ a  
以后可以直接用 !Z 0U_*&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) kDXQpe  
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 ;xiwyfqgE  
(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。。。)  axDa&7%  
Zw _aeJ  
KCAV  
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 ' MBXk2?b  
w/"vf3}(9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {bR2S&=OmK  
class unary_op : public Rettype N&eo;Ti  
  { _RUL$Ds  
    Left l; ^*.+4iHx  
public : i7Cuc+ j8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3%Eu$|B  
:U *8S\$  
template < typename T > 5Zd oem  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FJ4,|x3v[x  
      { a+\<2NXYD  
      return FuncType::execute(l(t)); 5 ba e-  
    } >MSK.SNh  
>*opEI+  
    template < typename T1, typename T2 > oK 7:e~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DA04llX~  
      { a DXaQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O!^ >YvOh  
    } KeRC8mYp  
} ; xm1'  
j"hEs(t  
S3i p?9  
同样还可以申明一个binary_op #oFyi @U  
YM6 J:89  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H(tC4'tA  
class binary_op : public Rettype D[?;+g/  
  { !icI Rqcf=  
    Left l; w-2#CX8jY  
Right r; PTLlLa85<  
public : |cP:1CRzi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \HkBp& bqK  
l qwy5#  
template < typename T > [z ]P5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3;VH'hh_  
      { %p$XK(6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); vd(S&&]o1  
    } _p5#`-%mM  
5S2 j5M00  
    template < typename T1, typename T2 > rMHh!)^#W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u$C\#y7  
      { ]1XtV<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); J*MH`;-  
    } ]s\vc:cc?  
} ; c61OT@dZEA  
`/`iLso& -  
aL*MCgb'  
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 [Eccj`\e g  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ez"*',(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q{?\qCrrYl  
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。 od5nRb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! leb/D>y  
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。。。 WW{_D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '*65j  
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) dKCl#~LAI'  
下面是修改过的unary_op y<w_>O  
uR{)%udu  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :aomDK*  
class unary_op {:*G/*1[.  
  { A&p@iE*/  
Left l; [5!}+8]W  
  KXDnhV f  
public : `4snTM!v&  
IN<nZ?D#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Xwdcy J!  
i&^JG/a  
template < typename T > ZS4dW_*[  
  struct result_1 yo->mD  
  { *$|f9jVh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^|p D(v  
} ; LH)1IGAx2y  
k ,ldi  
template < typename T1, typename T2 > G+Z ,i c  
  struct result_2 ,Yx<"2 W  
  { #b;k+<n[X  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mRRZ/m?A(  
} ; _u^3uzu  
m"/..&'GC  
template < typename T1, typename T2 > gaz",kK<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hnB`+!  
  { K>e-IxA);0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >6jal?4u-  
} V^R,j1*  
" "m-5PGYo  
template < typename T > 9  @ <  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6E K<9M  
  { 5,##p"O(  
  return OpClass::execute(lt(t)); -dO8Uis$  
} q4w]9b/  
p+|8(w9A${  
} ; Z!~_#_Ugl  
z9 Ch %A{  
~cSXBc,+  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug VgIk'.  
好啦,现在才真正完美了。 H`fJ< So?  
现在在picker里面就可以这么添加了: } % Ie  
89^g$ ac  
template < typename Right > pTG[F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CEkUXsp  
  { bRyxP2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ym%` l!  
} }A@:JR+|  
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。 W)bSLD   
f3G:J<cL  
.O'~s/h  
aT Izf qCM  
No6-i{HZ  
十. bind XP o#qT8n  
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。 poW%Fzj  
先来分析一下一段例子 n nAtXVy  
035jU'  
keRLai7h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Y)F(-H)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \ui'~n_t]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yc?L OW0  
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。 xtD(tiqh.;  
我们来写个简单的。 T=u"y;&L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p*42 @1,  
对于函数对象类的版本: ,(Zxd4?y  
&.DRAD)  
template < typename Func > 7r' _p$  
struct functor_trait rf|Nu3AJ  
  { ru2M"]T  
typedef typename Func::result_type result_type; EC8Z. Uu  
} ; D C/X|f  
对于无参数函数的版本: N8At N\e  
d3q.i5']G  
template < typename Ret > O.X;w<F/V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;@ixrj0u  
  { !ITM:%  
typedef Ret result_type; c}n66qJF5  
} ; OYt_i'Q  
对于单参数函数的版本: 4hxP`!<  
S-o )d  
template < typename Ret, typename V1 > '+{yg+#/wV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yp$jLBA  
  { #~/9cVm$  
typedef Ret result_type; As>Og  
} ; qOy(dG g  
对于双参数函数的版本: N [3Y~HX!q  
yH-&o,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !Whx^B:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V6[jhdb  
  { %La7);SeY  
typedef Ret result_type; 7glf?oE  
} ; ^`lrKk  
等等。。。 }JST(d&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy N atC}k  
v5\ALWy+p  
template < typename Func > TO5y.M|7  
struct func_return ibZ[U p?  
  { \8<[P(!3  
template < typename T > @fmp2!?6  
  struct result_1 i0wBZ i?  
  { @d~]3T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :Ob^b3<t  
} ; OET/4( C  
wM N;<  
template < typename T1, typename T2 > *&IvEu  
  struct result_2 ]!sCWR  
  { 6?%$e$s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F%$q]J[  
} ; K<::M3eQ  
} ; 1 +-Go}I  
Kgi`@`  
t^KQv~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 iR9duP+  
&F :.V$  
template < typename Func, typename aPicker > ; % KS?;%[  
class binder_1 B.od{@I(Xp  
  { FIfLDT+Wh  
Func fn; ~E8/m_> rU  
aPicker pk; f?=0Wzb  
public : m%})H"5  
zj2y=A| Y  
template < typename T > !m~r0M7  
  struct result_1 %pOxt<  
  { 9#1?Pt^{<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; YI*H]V%w  
} ;  G$'UK  
9]ZfSn)  
template < typename T1, typename T2 > (-0d@eqw  
  struct result_2 LNR1YC1c  
  { k)D5>T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `a[fC9  
} ; &F#eYEuy  
eQ)*jeD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U_'M9g{,<  
~"\v(\Pe  
template < typename T > 7_Te-i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vs+aUT C\  
  { ^CQp5kp]  
  return fn(pk(t)); QA^FP8!j  
} /SM 7t_  
template < typename T1, typename T2 > &$2d=q8mh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jPz1W4pk  
  { >#&25,Q  
  return fn(pk(t1, t2)); ?MSwr_eZH  
} ~e hN%-  
} ; tMP"9JE,  
ct=K.m@E%X  
>h~ik/|*  
一目了然不是么? *v(Q-FW  
最后实现bind !PeSnO  
qhTVsZ:{C  
XABP}|aWK  
template < typename Func, typename aPicker > VuTTWBx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) LcA7f'GVK  
  { m*B4a9 f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^+d]'$  
} tK uJ &I~  
~@Bw(!  
2个以上参数的bind可以同理实现。  `5(F'o  
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。 Mr4,?Z&`-d  
=vF!  
十一. phoenix 0Ba]Zo Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f>Ua7!b  
/%jX=S.5h<  
for_each(v.begin(), v.end(), ;K>'Gl  
( H{i|?a)  
do_ =~W=}  
[ ci2Z_JA+  
  cout << _1 <<   " , " tcl9:2/^]  
] :|ah u  
.while_( -- _1), 6XCFL-o-  
cout << var( " \n " ) Ja&S_'P[  
) &M3KJ I0L  
); yDZm)|<.  
Fkpaou  
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: Y d~J(  
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 Q1yXdw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 | X#!5u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: stW G`>X  
.w{Y3,dd>  
X}x\n\Z  
template < typename Cond, typename Actor > %#&njP  
class do_while t\YM Hq<Y  
  { e9/Mjq\  
Cond cd;  tKh  
Actor act; d)Z&_v<|  
public : o+XQMg  
template < typename T > +rSU  
  struct result_1 w 2U302TZ  
  { n`w]?bL  
  typedef int result_type; Pe\Obd8d  
} ; 2T?Y  
YjL'GmL<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} v ?,@e5GZ  
[.Fq l+  
template < typename T > @VG@|BQWa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E>5p7=Or;"  
  { |dqESl,2  
  do H=~7g3  
    { ,=G]tnsv^  
  act(t); dcq18~  
  } i0+e3!QU  
  while (cd(t)); I#;dS!W"'  
  return   0 ; [ "3s  
} d8 Jf3Mo  
} ; Wuk8&P3  
0m> 8  
]i0=3H2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U~?mW,iRL  
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。 6=,zkU*i ^  
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。 B@dCCKc%/  
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。 ^"=G=* /  
下面就是产生这个functor的类: .<fdX()e,  
Q}<QE:-&E  
yVGf[ ~X  
template < typename Actor > @Y.r ,q  
class do_while_actor  -K8F$\W  
  { !||Gfia  
Actor act; b.?;I7r   
public : (5th   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ='qVwM['  
Hsv)] %p  
template < typename Cond >  qbS6#7D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1HAnOy0   
} ; =v<A&4  
~QPTs1Vk8  
B B69U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -}!mi V  
最后,是那个do_ OX]P;#4tU  
^=5y;  
:WQlpLn  
class do_while_invoker 1t^9.!$@y  
  { 4J(-~  
public : Q/4ICgo4  
template < typename Actor > &)||~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ac|dmu  
  { %t!S 7UD  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0MxK+8\y  
} SVd@- '-K  
} do_; >35w"a7S  
Y[R>?w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8c9<kGm$E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 aL90:,V  
最后来说说怎么处理break和continue Tl[*(| /C  
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。 M1#CB  
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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