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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ytcLx77`:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lJK]S=cd  
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, y3o q{Z>  
Ik:G5m<ta  
- nb U5o  
' @!&{N  
  class filler G@7^M}  
  { 4:V +>Jt  
public : TNu% _ 34  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} EavBUX$O  
} ; ?{J1&;j*  
+Br<;sW  
n_QuuUB  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: .}dLqw  
7U [C=NL  
JU8}TX  
~^F]t$rz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |O8e;v72g^  
D2ggFxqe  
a ,mgM&yD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }9@rhW  
q`e0%^U  
kepuh%KY[  
[MeivrJ+  
二. 战前分析 t #(NfzN  
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。 G@s:|oe  
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 c^|8qvS $  
Z!v,;MW  
Sm/8VSY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BbB3#/g  
  /* --------------------------------------------- */ 0]>bNbLB"  
vector < int *> vp( 10 ); uI,*&bP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZcA"HD%  
/* --------------------------------------------- */ :V9Q<B^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N<JI^%HBgP  
/* --------------------------------------------- */ U N?tn}`!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); D4$b-?y  
  /* --------------------------------------------- */ %<yW(s9{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); r`"_D%kc  
/* --------------------------------------------- */ ev&l=(hY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]D6<6OB  
kHK<~srB  
$ DN.  
U`*we43  
看了之后,我们可以思考一些问题: _kD5pC =  
1._1, _2是什么? lg|6~=aQ  
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。 h#zm+([B*  
2._1 = 1是在做什么? KE\>T:  
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。 XU'(^Y8Imz  
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。 ~vF*&^4Vh  
O!Ue0\1Kj0  
2 Wcu.  
三. 动工 Kj0)/Fjl+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i?_Q@uA~<:  
=o@}~G&HA  
rbf5~sw&8+  
mpYBMSLM  
template < typename T > !KV!Tkx h  
class assignment R5sEQ| E  
  { (0`rfYv5.R  
T value; puOMtCI  
public : #7fOH U8v  
assignment( const T & v) : value(v) {} x.gzsd  
template < typename T2 > 3g7]$}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1=]#=)+  
} ; $bp'b<jx  
[CHN3&l-5S  
_3 !s{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /8Lb_QH{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6?"Gj}|r  
7:~3B-Tb  
v0'z''KM!  
@!$xSH  
  class holder ,$]m1|t@z  
  { #8d#Jw  
public : S> Fb'rJ3  
template < typename T > 7gtaI3   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #W:.Fsq  
  { &'\-M6GW  
  return assignment < T > (t); n_sV>$f-u  
} s\.r3U&6  
} ; 2 zo>`;l  
%~eu&\os  
Xk:x=4u&  
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: hj=n;,a9  
covCa)kf  
  static holder _1; P'$2%P$8:~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %4VM"C4[  
tli*3YIw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s2sJJdN  
而不用手动写一个函数对象。 ,ig`'U  
E=.J*7  
+)9=bB  
8hV4l'Pa72  
四. 问题分析 ZrYRLg  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 /p-k'387  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 @V4nc 'o.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xfUV'=~(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ILG&l<!E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BDp(&=ktq  
8U#14U5rS  
五. 问题1:一致性 6\h*SBI?(  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| :CM2kh"Iu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _576Qa'rm  
m[ S1  
struct holder EhW@iYL  
  { `34+~;;Jh  
  // af'ncZ@U  
  template < typename T > Na\&}GSf^  
T &   operator ()( const T & r) const jcePSps]  
  { Jcvp<  
  return (T & )r; f`}u9!jVR  
} jp-(n z\  
} ; QIwO _[Q  
USE!  
这样的话assignment也必须相应改动: GWx?RIKF  
eT F s9$  
template < typename Left, typename Right > H1 ev W  
class assignment 45+kwo0  
  { MNfc1I_#  
Left l; g6q[ I8  
Right r; [CnoMN  
public : } BP.t$_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6_EfOD9  
template < typename T2 > jJ>I*'w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %AMF6l[  
} ; _=w=!U&W  
TIV|7nKL  
同时,holder的operator=也需要改动: N,)rrBD  
+C$wkx]  
template < typename T > ZU:c[`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const AWZ4h,as{  
  { 4YMUkwh  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); OoOwEV2p_  
} <SRSJJR|(  
Ze`ms96j{  
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。 m,J9:S<5;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 FOa2VP%  
s 4 Uk5<  
return l(rhs) = r; neWx-O  
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。 uN&49o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `)jAdad-s  
$nthMx$  
template < typename Tp > g C@=]Y  
class constant_t 1 RyvPP  
  { o`jVd,aj  
  const Tp t; n%dh|j2u  
public : *xKY>E+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f <DqA/$  
template < typename T > &'5 j!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }e1]Ib!  
  { e58tf3  
  return t; ( Q k*B  
} c}7Rt|`c  
} ; r-}C !aF]  
}8'bXG+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XQ k ,xQ  
下面就可以修改holder的operator=了 B?XqH_=0L  
^@maF<Jb  
template < typename T > G{s q|1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _'r&'s;<z  
  { xirZ.wjW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); c+TCC%AJQI  
} d _Y7/_i  
5DeAH ;  
同时也要修改assignment的operator() @}e5T/{X}T  
5,V3_p:)VI  
template < typename T2 > ^^*dHWHn<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ID=^497  
现在代码看起来就很一致了。 1`&"U[{  
%xwdH4 _  
六. 问题2:链式操作 ]\%u9,b%!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 = :\o/)+  
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。 _AVP1  
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。 ~p/1 9/  
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。 n ^C"v6X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SnW>`  
z`@|v~i0`  
template < typename T > `oH6'+fT`;  
struct result_1 >]8H@. \  
  { :'gX//b):  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &14Er,K  
} ; %,5_]bGvb  
xCiq;FFR  
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: 8DJoQl9  
pj'[ H  
template < typename T > t'Pn*  
struct   ref =I9RM9O<  
  { 7pz #%Hf  
typedef T & reference; QK/~lN  
} ; FAd4p9[Y  
template < typename T > [[0u|`T/  
struct   ref < T &> $> PV6  
  { h.h\)>DM@  
typedef T & reference; | Xk>a7X  
} ; odpjEeQC  
|`6*~ciUV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H(j983  
0W >,RR)  
template < typename T > DlbNW& V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w57D qG>  
  { -]~vE fq+T  
  return l(t) = r(t); f+W %X  
} {`1gDKH  
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。 PzD ekyl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 io(Rb\#"  
/aD3E"Op  
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 sM'%apM#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *5|q_K Pt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <%]i7&8|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 jAb R[QR1%  
最后的布局是: ":N E I  
                Add uz;z+Bd^  
              /   \ <2{-ey]  
            Divide   5 J9*$@&@S  
            /   \ S U$U  
          _1     3 nhPua&  
似乎一切都解决了?不。 r5g:#mF"  
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。 #Rcb iV*M  
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。 Ves x$!F#  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: jpek=4E  
P+nd?:cz  
template < typename Right > h#rziZ(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +&h<:/ V  
Right & rt) const vCS D1~V_  
  { P<A_7Ho  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2^$Ha|  
} -9z!fCu3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'l*p!=  
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。 /KH,11 )yc  
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。 kls 6Dk#  
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。 '9d] B^)F  
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。 =;?afUj  
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? (7_}UT@w-  
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: 3c.,T  
^9*kZV<K  
template < class Action > Pwg?a  
class picker : public Action $@(+" $  
  { '6zD`Q  
public : %d#h<e|,.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -kz9KGkPb+  
  // all the operator overloaded U}2b{  
} ; %^CoWbU  
h#7p&F  
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。 Doj>Irj? 7  
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: nL@(|nJ[  
9d_ Zdc  
template < typename Right > f,}9~r #  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rsgTd\b  
  { #.^A5`k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $(8CU$gi=  
} +=N#6 # 1  
"MNI_C#{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <@z!kl  
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。 S)$iHBx{  
E\Et,l#|LY  
template < typename T >   struct picker_maker (6#, $Ze   
  { 6w Y6* R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )eaEc9o>  
} ; yhSbX4Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +<o}@hefY2  
  { >q7/zl  
typedef picker < T > result; mxfmK +'_  
} ; FLzC kzJ:6  
E +!A0!1  
下面总的结构就有了: A, ;V|jv9  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 M4`. [P4  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 6=o'.03\f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ods/1 KW  
至此链式操作完美实现。 lrL:v~g  
nkAS]sC  
\7U'p:h=U  
七. 问题3 -.=:@H}r  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 E6zSMl5b  
(764-iv(  
template < typename T1, typename T2 > p.|NZXk%%a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V>Vu)7  
  { f5ttQ&@FF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C_ 4(- OWq  
} O~ ]3.b  
y8arFG  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: #Li6RSeW  
M!)~h<YL  
template < typename T1, typename T2 > #M~6A^)  
struct result_2 n/Fx2QC{  
  { l}MVk%[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {GP#/5$=  
} ; Qf#=Y j  
WAqH*LB  
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? 0Mu6R=s  
这个差事就留给了holder自己。 cWS 0B $$  
    `+0K~k|DC  
la}Xo0nq0+  
template < int Order > BDiN*.w5  
class holder; DO{Lj# @  
template <> >Xv Fg  
class holder < 1 > >#Ue`)d`aY  
  { u]uZc~T  
public : RR9G$}WS(  
template < typename T > ;\48Q;  
  struct result_1 o@47WD'm  
  { +ko-oZ7V  
  typedef T & result; # m;|QWW  
} ; *P0sl( &  
template < typename T1, typename T2 > AREpZ2GiU  
  struct result_2 e[l#r>NT  
  { (R|Ftjs .  
  typedef T1 & result; 0n-S%e5  
} ; >,}SP;  
template < typename T > &\>.j|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RoYwZX~  
  { DICS6VG}  
  return (T & )r; 5|_El/G  
} 3K{G=WE$  
template < typename T1, typename T2 > 3EO:Uk5<   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ki=]#]rg  
  { *1`q x+1  
  return (T1 & )r1; F*TkQ\y  
} k!)Pl,nJ  
} ; 'D&[Y)f^  
|B~^7RHXo  
template <> .hVB)@/  
class holder < 2 > "l[ c/q[  
  { +b_o2''  
public : 4RyQ^vL  
template < typename T > ,LftQ1*;  
  struct result_1 YG K7b6  
  { WinwPn+9  
  typedef T & result; ?w5>Z/V  
} ; L|]!ULi$d  
template < typename T1, typename T2 > gEISnMH  
  struct result_2 >&`;@ZOH  
  { !&#5 *  
  typedef T2 & result; V<ExR@|}.%  
} ; Gk-49|qIV  
template < typename T > VbfTdRD-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2C[xrZa^  
  { o_R_  
  return (T & )r; .{,fb  
} ,0\P r  
template < typename T1, typename T2 > }=$>w@mJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WlW7b.2.  
  { Hkzx(yTi  
  return (T2 & )r2; '1vm]+oM  
} Q|7l!YTzVu  
} ; < VrHWJo  
J>N^FR9  
&3CC |  
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> >。 6BH P#B2j  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @5tGI U;1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: BRTCo,i  
G/4~_\YMq  
return l(i, j) = r(i, j); D/&nEMp6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `BzjDI:a  
_;'<}a  
  return ( int & )i; hF`Qs  
  return ( int & )j; e]zd6{g[m  
最后执行i = j; $iMbtA5a Q  
可见,参数被正确的选择了。 8Os: SC@Q  
wn/Y 5   
gn)>(MG  
aW*8t'm;m'  
{n 4W3  
八. 中期总结 ^E]y >Y  
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: ;/ASl<t,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 nxhn|v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^?R8>97_?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8fWk C<f}  
\V%l.P4>e  
m<I>NYfE  
HApjXv!U[  
5ggsOqH  
 LOi/+;>  
九. 简化 ,t@B]ll  
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。 HyC826~-rI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @&9, 0 x  
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: RfQ*`^D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TxP8&!d  
  +-*/&|^等 U0@Qc}y  
2. 返回引用。 )MeeF-Ad6  
  =,各种复合赋值等 O#n=mJ  
3. 返回固定类型。 dM)x|b3z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;5&=I|xqe  
4. 原样返回。 S+7u,%n/  
  operator, Z3O_K  
5. 返回解引用的类型。 Lq]t6o ]  
  operator*(单目) :CGh$d] +  
6. 返回地址。 UH`cWVLpr  
  operator&(单目) %`\=qSf*  
7. 下表访问返回类型。 ,w%hD*  
  operator[] t~M0_TnXlP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ctx{rf_~  
  operator<<和operator>> ukc<yc].+?  
IN?6~O p  
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。 ~nRbb;M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i;fU],aK!  
nO `R++  
template < typename Left > SQ-CdpT<  
struct value_return :0'vzM  
  { #tN!^LLi  
template < typename T > 8;$zD]{D1  
  struct result_1 B\\M%!a>  
  { O&evv8 6L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; MuF{STE>->  
} ; X86r`}  
ZZrv l4h  
template < typename T1, typename T2 > Q?V'3ZZF!  
  struct result_2 -Ra-Ux  
  { /3j3'~0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s[Whg!2~  
} ; *]*0uo  
} ; <2t%<<%  
 ?)2;W  
$Gs|Z$(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait cv"Bhql  
JQDS3v=1$  
下面我们来剥离functor中的operator() z-JYzxL9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'J8Ga<s7C  
j5!pS xOC  
return l(t) op r(t) =y0h\<[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) M.``o1b  
return op l(t) K$c?:?wmo  
return op l(t1, t2) ,:xses*7  
return l(t) op ,SH^L|I  
return l(t1, t2) op p9[gG\  
return l(t)[r(t)] @umn#*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4P?R "Lk  
nG~^-c+  
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: l0lvca=;  
单目: return f(l(t), r(t)); /)<Xoa  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~(}n d  
双目: return f(l(t)); G]T&{3g-.  
return f(l(t1, t2)); |Ge!;v  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?*:BgaR_  
+6s6QeNS8  
struct meta_divide ]23+ d/  
  { ZVDi;   
template < typename T1, typename T2 > 9`cj9zz7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C:p`  
  { 6ag0c&k  
  return t1 / t2; I]Ws   
} r#(*x 2~,  
} ; _-z;  
AQD`cG  
这个工作可以让宏来做: og`g]Z<I  
Q*8efzgs|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |?\2F   
template < typename T1, typename T2 > \ /X;! F>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d RHw]!.  
以后可以直接用 ;aDYw [  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q|7;Zsd:  
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  Sr+ &  
(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。。。) %Mf3OtPiJW  
TNlS2b1  
~|&To >  
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 ] uXmug  
i2?TMM!Fe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $d Nmq  
class unary_op : public Rettype }b+$S'`Bv  
  { ggUw4w/e  
    Left l; :.crES7<[X  
public : c>+hY5?C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +T HBPEq  
+kx#"L:  
template < typename T > X4/3vY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kza5_ 7p`L  
      { <*z9:jz Q  
      return FuncType::execute(l(t)); a 1~@m[  
    } b$Q#Fv&P  
__i))2  
    template < typename T1, typename T2 > oT- Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @Uqcym.  
      { :8Ugz~i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m0]Lc{  
    } 1 Ay.^f  
} ; KNSMx<GP  
$u, ~183  
B:fulgh2ni  
同样还可以申明一个binary_op K}QZdN']  
@gi / 1cq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E+P-)bRa  
class binary_op : public Rettype ^]9.$$GU\A  
  { JPq' C$  
    Left l; "LM[WcDX  
Right r; /\m>PcPa  
public : nBtKSNT#Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} te+r.(p  
gP?.io 9Oi  
template < typename T > "(yw(/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p5#UH  
      { E2Ec`o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jBJ|%K M  
    } |fPR7-  
 )OZ  
    template < typename T1, typename T2 > w%~Mg3|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -NUA  
      { wcL|{rUXba  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n8o(>?Kw  
    } \1oN't.  
} ; O[ug7\cl+  
mBDzc(_\$'  
s$xm  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 -|GX]jx(Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  m5lTf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P"r7m  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 AizLzR$OG  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JxlZ,FF$@  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 v|:TYpku3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nw=:+?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) P=.T|l1  
下面是修改过的unary_op ^TAf+C^Ry  
?:#$btmn?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > GE}>{x=^x  
class unary_op Z;cA_}5  
  { RH "EO4  
Left l; /;`-[   
  QVe<Z A8N;  
public : d>Ky(wS  
T26'b .  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} GhW{6.^  
K&up1nZ@(  
template < typename T > h%!,|[|  
  struct result_1 ~/;shs<9EM  
  { `Lr|KuFN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @O HsM?nW  
} ; [ip}f4K  
b#Vm;6BHD1  
template < typename T1, typename T2 > $Fv|w9  
  struct result_2 2 P9{?Y  
  { 9.Yn]O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .>^U mM  
} ; 9Qn*frdY,  
vn^*  
template < typename T1, typename T2 > 6IKi*}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I~25}(IDZ"  
  { ]_2<uK}fg  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r-5xo.J'  
} _Q}vPSJviC  
%=5m!"F  
template < typename T > :7pt=IA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \/?&W[TF  
  { `,Y/!(:;  
  return OpClass::execute(lt(t)); H'x_}y  
} a@N 1"O  
c6LPqPcN  
} ; yS@xyW /  
H~?p,h  
eI+p  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 3.@ir"vy  
好啦,现在才真正完美了。 j\2q2_f  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9Nu:{_YoP  
td|O#R  
template < typename Right > @<B$LJ|jdG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jWh}cM=  
  { #A^(1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J;Eg"8x]  
} TFtD>q X  
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。 n(jrK9]  
s^GE>rf  
P;ovPyoO  
DaqpveKa  
F,JqHa9  
十. bind t8t+wi!  
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。 MzIn~[\  
先来分析一下一段例子 EN)0b,ax  
2,G9~<t  
'Jl73#3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t#=FFQOt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5Pd^Sew  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #LfoG?k1K  
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。 D*!9K8<o  
我们来写个简单的。 ;a`I8Fj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]SNcL[U  
对于函数对象类的版本: =B"^#n ;  
rF=\H3`p3  
template < typename Func > Hq "l`  
struct functor_trait I=&Kn@^  
  { 9l}G{u9a  
typedef typename Func::result_type result_type; nrCr9#  
} ; 2w>yW]  
对于无参数函数的版本: }&LLo  
^ 4{"h  
template < typename Ret > myDcr|j-a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8J8@0  
  { >?GCH(eW%  
typedef Ret result_type; L+NrU+:=C  
} ; ]gDX~]f[  
对于单参数函数的版本: O8 5)^  
Y$ '6p."=  
template < typename Ret, typename V1 > o7v,:e:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wQN/MYF[  
  { /t_AiM,(  
typedef Ret result_type; xRm~a-rp  
} ; B^"1V{M  
对于双参数函数的版本: U )J/so)  
^-26K|{3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *hkNJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > zl@hg<n  
  { "[\),7&03  
typedef Ret result_type; I=K|1  
} ; 6|]e}I@<2  
等等。。。 !Q5NV4gd+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n^%",*8gD*  
_:VIlg U  
template < typename Func > }vt>}%%  
struct func_return 7kh(WtUz  
  { #\gx.2W7  
template < typename T > t? [8k&Z  
  struct result_1 Y]H,rO  
  { H]Vo XJ\*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0Y9fK? (  
} ; %lSjC%Z'd  
\Culf'iX  
template < typename T1, typename T2 > ,2lH*=m;  
  struct result_2 aYcc2N%C  
  { Ae>:i7.V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x^/453Lk  
} ; ?m dGMf)  
} ; 5ii:93Hlj  
h"On9  
')1p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5DnX8t+d  
poVtg}n  
template < typename Func, typename aPicker > ljJR7<  
class binder_1 7aJ:kumDZ  
  { [M&.'X  
Func fn; Rge\8H/z  
aPicker pk; `6 ?.ihV  
public : "i~~Q'=7  
v_NL2eQ~  
template < typename T > R![4|FR  
  struct result_1 >2dF^cDE-3  
  { ==Bxv:6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,_RPy2N  
} ; K)9+3(?  
g0A,VX:2  
template < typename T1, typename T2 > v}BXH4&Y  
  struct result_2 e~NF}9#A  
  { ]TIBy "3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jt6,id)&  
} ; +<w\K*  
M 3c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9 hdz<eFL  
|J^$3RX  
template < typename T > y rmi:=N(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #w&N) c>  
  { %S]g8O[}nl  
  return fn(pk(t)); wv&#lM(  
} Pm!/#PtX  
template < typename T1, typename T2 > %)!b254  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1eMz"@ Q9  
  { DI7g-h8`  
  return fn(pk(t1, t2)); ]j57Gk%z  
} w}r~Wk^dLI  
} ; K#4Toc#=V  
I hPX/P  
QT7PCHP  
一目了然不是么? B dKD%CJ[  
最后实现bind @"'$e_jj"  
.fD%*-  
0=V -{  
template < typename Func, typename aPicker > -1c{Jo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <^fvTb&*  
  { sH /08Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =w2_1F"  
} /'Q2TLy=  
xBg. QV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ":V,&o9n  
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。 \2VYDBi?|  
ysFp`  
十一. phoenix [WW ~SOJe  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (I\qTfN4  
QBL|n+  
for_each(v.begin(), v.end(), iuS*Vw  
( T7~Vk2o%(  
do_ DBk]2W|i  
[ }<qT[m  
  cout << _1 <<   " , "  NH0uK  
] ~(K{D D7[N  
.while_( -- _1), 9jW"83*5  
cout << var( " \n " ) #0'%51Jcl  
) #7|73&u(  
); BSHtoD@e7  
[LDY;k~5+  
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: vnD `+y  
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 sG8G}f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pT'jX^BU  
那么我们就照着这个思路来实现吧: OO*2>Qy~z  
p~f=0K  
^F:Bj&0v[  
template < typename Cond, typename Actor > S0mzDLgE  
class do_while T1WH  
  { i16kPU  
Cond cd; c[X:vDUX  
Actor act; vx}W.6C}  
public : *5d6Q   
template < typename T > W?X3 :1c9:  
  struct result_1 _q=ua;I&  
  { p d(W(-`8!  
  typedef int result_type; oxXCf%!  
} ; R(on[g_1  
,f^ ICM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rWNywxnT  
SmVL?wf  
template < typename T > _BHEK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'e:(61_  
  { LZ<^b6Dxk  
  do ]oxi~TwY^  
    { <P.'r,"[  
  act(t); U *:E|'>  
  } ]'5 G/H5?;  
  while (cd(t)); 'ZAl7k .  
  return   0 ; ,v_NrX=f?  
} )>I-j$%=2  
} ; W.Z`kH *B  
U6F1QLSLz  
O#?@' 1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). IA680^  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 VCQo3k5 {  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >p 9~'  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。  4}F~h  
下面就是产生这个functor的类: 6QAhVg: A  
ppzQh1  
y85R"d  
template < typename Actor > 6|Xe ],u  
class do_while_actor s"B2Whe  
  { e\r%"~v  
Actor act; ?@CbaX~+K  
public : l;i /$Yu7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -mw`f)?Ev  
p((a(Q/  
template < typename Cond > -_ <z_IL\%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; KvXF zx|A  
} ; -;*lcY*  
y~^-I5!_ u  
$rm/{i_7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D|$Fw5!^k6  
最后,是那个do_ y_r(06"z1  
(!%9#  
9PdD=9HH  
class do_while_invoker ziC%Q8  
  { CaR-Yk   
public : IPf>9#L  
template < typename Actor > v n4z C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Go(Td++HS  
  { ]i\;#pj}  
  return do_while_actor < Actor > (act); n&3}F?   
} GQ2/3kt  
} do_; ym_p49  
tmi)LRF H  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u(i=-PN_<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _$i)bJ  
最后来说说怎么处理break和continue tE,& G-jU  
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。 EYA=fU  
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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