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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zZ*\v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J% mtlA  
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, RP1sQ6$  
[42EqVR  
$YztLcn   
r-aCa/4y!  
  class filler $(=0J*ND"  
  { xb22 :  
public : OoqA`%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u>y/<9]q8  
} ; L55VS:'  
pX LXkF?  
@}+F4Xh,L  
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: XK=-$2n  
,}jey72/k  
IB%Hv]  
RAUD8Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~M?^T$5  
Q GoBugU  
%%h0 H[5*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YM<F7tp4  
J7Y lmi  
 Bl1^\[#  
4u}jkd$]*  
二. 战前分析 o_@6R"|  
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。 W#sCvI@   
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 *Q XUy  
Y-fDYMm  
Y4j%K~ls Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sG K7Uy  
  /* --------------------------------------------- */ WTX!)H6Zv  
vector < int *> vp( 10 ); d"U'\ID2y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ! a!^'2  
/* --------------------------------------------- */ 3:ELYn  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xwjiNJ Gj  
/* --------------------------------------------- */ *\"+/   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); eX3|<Bf  
  /* --------------------------------------------- */ 3@8Zy:[8<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kl[Jt)"4@  
/* --------------------------------------------- */ oa q!<lI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dm`:']?  
U0fr\kM  
z5q(  
c)B <d#  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9JBVG~m+  
1._1, _2是什么? 25wvB@0&  
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。 -?Kd[Ma  
2._1 = 1是在做什么? K^f&+`v6_  
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。 ]rM HO  
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。 S>nf]J`  
B +<i=w  
gWLhO|y  
三. 动工 Dxp.b$0t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *h)|K s  
s.j6" Q[W  
A=bBI>GEYP  
{O"N2W  
template < typename T > oF {u  
class assignment -(1GmU5v(  
  { D9/PVd&#  
T value; OkfnxknZ|  
public : |:)ARH6l#  
assignment( const T & v) : value(v) {} {T'M4y=)i  
template < typename T2 > _<m yM2z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^6i,PRScS  
} ; d6vls7J/4  
H*R4AE0  
XZH\HK)K-]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k?VH4 yA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .z}*!   
Ux b>)36I  
W0;MGBfb  
O;H|nW}  
  class holder m>&:)K}m  
  { w6<zPrA  
public : F$nc9x[S  
template < typename T > u.9syr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "*JyNwf  
  { i=AQ1X\s  
  return assignment < T > (t); a*bAf'=  
} ;JV(!8[  
} ; 3\E G  
'8V>:dy>  
6#up BF:  
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: _]6n]koD,  
kS1?%E,)q  
  static holder _1; <BX'Owbs!O  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U])$#/ v  
vHM,_I{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s~n@|m9k  
而不用手动写一个函数对象。 4ztU) 1  
\Jm^XXgS  
-&QTy  
#CTeZ/g  
四. 问题分析 9?.  
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。 t~kh?u].j  
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。 'H8;(Rw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 u)9YRMl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LyNLz m5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7x//4G   
k r ga!,I  
五. 问题1:一致性 bD4aSubN  
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?| J e.%-7f  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o%)38T*n3  
-a`P W  
struct holder &[qJ=HMm I  
  { lqZUU92;  
  // wHE1Jqpo  
  template < typename T > Ta NcnAY>9  
T &   operator ()( const T & r) const {jOV8SVL  
  { GFfZ TA  
  return (T & )r; QUK v :;  
} }2.0e5[  
} ; 9six]T  
v18OUPPX  
这样的话assignment也必须相应改动: v!6IH  
$q 9dkt  
template < typename Left, typename Right > $b`~KMO  
class assignment 4H_QQ6  
  { v&r\Z @%  
Left l; u )k Q*&  
Right r; 'j 'G4P_G  
public : -n~%v0D8c  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [iUy_ C=qp  
template < typename T2 > 7QM1E(cMg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ='Fh^]*5  
} ; BI:O?!:9)  
6S&OE k  
同时,holder的operator=也需要改动: DW >|'w%  
]*TW%mY  
template < typename T > xV>sc;PEb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0@/C5 v  
  { rq![a};~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 't n-o  
} UoOxGo  
<RJ+f-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 EWK?vs  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P\{ }yd  
&h'NC%"v  
return l(rhs) = r; M~P h/  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 5nS}h76mZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H{ I,m-  
DT[WO_=  
template < typename Tp > o|Kd\<rY  
class constant_t {VT**o  
  { "] [u  
  const Tp t; i<-a-Z+^  
public : 4;V;8a\A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} NEW0dF&)  
template < typename T > qx";G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t-?#x   
  { w" ,ab j  
  return t; p@[n(?duC.  
} +Y"HbNz  
} ; K8 Hj)$E61  
#8r1<`']!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 pIl[)%F  
下面就可以修改holder的operator=了 ]6@6g>f?  
a3c43!J?M  
template < typename T > gVI T6"/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^a?g~G  
  { X]c>clk,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~*hCTqH vN  
} j5MUP&/g3  
;YY nIb(  
同时也要修改assignment的operator() v{pW/Fu~  
H?wf%0  
template < typename T2 > :uB(PeAv*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Nn-EtM0w  
现在代码看起来就很一致了。 DA^!aJ6iF  
:Ny^-4-N  
六. 问题2:链式操作 f6`W(OiE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?e2G{0V  
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。 oq[r+E-]$@  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 C=8IQl[^e  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 j026CVL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [ @9a  
@B Muov  
template < typename T >  & {=}U  
struct result_1 [7h/ 2La#  
  { />2zKF?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; to(lE2`.da  
} ; q+{yv  
KskPFXxP  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 3*#$:waGd  
" 1%\Fil  
template < typename T > Q& S 7_  
struct   ref ]e(\<R6Gf  
  { <$Dj ags,F  
typedef T & reference; DqA$%b yyE  
} ; FYIz_GTk  
template < typename T > }gKY_e3  
struct   ref < T &> Xa_:B\ic  
  { [BKOK7QK|  
typedef T & reference; cK\'D  
} ; %|B$y;q^3  
)0zg1z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5#mHWBGd7  
&Y1RPO41J  
template < typename T > z-^/<u1p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ta0;:o?/d  
  { ;jh.\a_\  
  return l(t) = r(t); Oar%LSkPRz  
}  Y}e3:\  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 dpcU`$kt  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \d-9Ndp nf  
";TqYk=-  
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 k,LaFe`W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7ea%mg\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 TecWv@.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t|C?=:_  
最后的布局是: 5I[6 "o0  
                Add Au"BDP  
              /   \ TGuCIc0B{  
            Divide   5 t(1gJZs>kX  
            /   \ T'a&  
          _1     3 x\8gb#8  
似乎一切都解决了?不。 zQoJ8i>  
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。 R~BFZF>:  
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。 _7<G6q2(  
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: {EJ+   
FTu<$`!1L  
template < typename Right > +>Pq]{Uf1j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const j-zWckT{  
Right & rt) const 'j;i4ie>*x  
  { ?dmw z4k0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s){R/2O3F  
}  K0Lc~n/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `d4;T|f+=  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 2XyC;RWJ%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 DI[  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Y mm*p,`  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 qdo_YPG  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? !'Ww%ZL\   
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: K~+x@O*  
jvhD_L/  
template < class Action > Tsocc5gWZ*  
class picker : public Action Y4N)yMSl"  
  { M$e$%kPShE  
public : #M<u^$Jz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Rm Q>.?  
  // all the operator overloaded 2=$ F*B>9  
} ; )h1 `?q:5  
2{S*$K[M  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 j]m|}n  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: XsX];I{E,  
3v3`d+;&  
template < typename Right > S2?)Sb`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]W7&ZpF  
  { Si68_]:^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); at(gem  
} (I;lE*>  
gB0Q0d3\G,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M7ug < 8i  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 [ZD`t,x(  
+1Pu29B0  
template < typename T >   struct picker_maker ~R7{gCqdr  
  { RQ,X0 pS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qWJa p-hb  
} ; {'cdi`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %:y"o_X_  
  { j#${L6  
typedef picker < T > result; &Q t1~#1  
} ; R^rA.7T  
PMe3Or@  
下面总的结构就有了: =cxG4R1x  
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。 Vu,:rPqI  
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 K)UA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?uXY6J"  
至此链式操作完美实现。 ZK8DziO  
p7[&H/  
a KIS%M#Y  
七. 问题3 2>.>q9J(  
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。 l#a*w  
Pz-=Eq  
template < typename T1, typename T2 > ,&jjp eZP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BG+X8t8\  
  { =6B I[_0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _#w5hX cu  
} a]4|XJ_  
Q`UgtL  
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: Nrc-@ ]  
>Vb V<ak  
template < typename T1, typename T2 > ihIRB9  
struct result_2 \{1Vjo  
  { xt8@l [Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9\i^.2&  
} ;  9 'IDbe{  
H}lbF0`  
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? aq8mD^j-&  
这个差事就留给了holder自己。 cd$,,  
    }TU2o3Q  
(ewcj\l4*  
template < int Order > IXsOTBM  
class holder; /_r{7Gq.  
template <> a2H_8iQ!  
class holder < 1 > Q]-r'pYr  
  { =GLMdhD]  
public : s_76)7  
template < typename T > >c.HH}O0W  
  struct result_1 l6!a?C[2T  
  { r`C t/]c  
  typedef T & result; Y 4*?QBYA  
} ; *'R2Lo<C  
template < typename T1, typename T2 > >IHf5})R  
  struct result_2 Og kb N`  
  { (Jk:Qz5  
  typedef T1 & result; 2_){4+,fu  
} ; i(kr#XsU  
template < typename T > 42 Sk`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LdyE*u_  
  { &XSe&1  
  return (T & )r; c1StA  
} G[!<mh4h|  
template < typename T1, typename T2 > T4}q%%7l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %`:+A?zL  
  { KQ.cd]6  
  return (T1 & )r1; IFWP&20  
} ~<[]l~`  
} ; iPrAB*  
Dz+R Q`Vn  
template <> <(Ktf0'__  
class holder < 2 > V,:~FufM^  
  { kZS&q/6A*  
public : :N>s#{+"3  
template < typename T > 7,3v,N|  
  struct result_1 IF|%.%I$!U  
  { x[2eA!NC  
  typedef T & result; .?.Q[ic  
} ; |*zvaI(}  
template < typename T1, typename T2 > Q3x.qz  
  struct result_2 [R Hji47  
  { #NWc<Dd  
  typedef T2 & result; ,y/N^^\  
} ; H/Ov8|  
template < typename T > <(caY37o6)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #:/-8Z(0  
  { Xr pnc 7  
  return (T & )r; F6)/Iiv  
} DKqO5e\l8@  
template < typename T1, typename T2 > %:[Y/K-   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w~VqdB  
  { oOK&+r7  
  return (T2 & )r2; S|ADu]H(  
} (+0yZ7AZ  
} ; wGnFDkCNz  
u/L\e.4  
+)TOcxF%  
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> >。 Le}-F{~`^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;]SP~kG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #[Vk#BIiv8  
pJ]i)$M  
return l(i, j) = r(i, j); 3UQ~U 8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (Y]G6> Oa  
PQ[x A*  
  return ( int & )i; G G[$-  
  return ( int & )j; MM4Eq>F/  
最后执行i = j; CEp @-R  
可见,参数被正确的选择了。 8VZLwhj  
O PVc T  
#me'1/z  
p*(]8pDC  
V .VV:`S  
八. 中期总结 Fs)m;C  
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: .=4k'99,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7 {#^ zr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Tof H =d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j4.deQ,  
|#-GH$.v  
4 g^oy^~  
}z8HS< #Q  
`=cOTn52  
m;KD@E!  
九. 简化 zAdZXa[MRY  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;?0r,0l2$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 En/EQ\T@F  
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: /*5lO;!s{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ar| !iU  
  +-*/&|^等 E`>u*D$un~  
2. 返回引用。 5A=FEg  
  =,各种复合赋值等 ]QAMCu(>  
3. 返回固定类型。 9 ~$' ?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @.h|T)Zyr  
4. 原样返回。 )s4a<S c]  
  operator, knJoVo]  
5. 返回解引用的类型。 Ro|%pT  
  operator*(单目) Y:} !W  
6. 返回地址。 :IlJQ{=W  
  operator&(单目) )S6"I  
7. 下表访问返回类型。 ^J Y]w^u  
  operator[] 73OYHp_j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (Cjw^P|Y@  
  operator<<和operator>> _l;$<]re\k  
E<XrXxS1O  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 g}=opw6z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <rpXhcR  
\z PcnDB  
template < typename Left > /{d5$(Y"  
struct value_return ==pGRauq  
  { 1#<KZN =$  
template < typename T > VaRP+J}UA.  
  struct result_1 N/&t) 7  
  { Zl+Ba   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {Jj vF  
} ; h^$ c  
VDP \E<3"  
template < typename T1, typename T2 > 2{o eJ  
  struct result_2 0*Is#73rjY  
  { jVtRn.qh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m'i^BE  
} ; {)d{:&*K.  
} ; k3wAbGp  
v}AVIdR  
>?Ps5n]b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait L4L[@tMPmY  
tX#8 G09G+  
下面我们来剥离functor中的operator() .[KXO0Ui6u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =fr_` "?k  
_<i*{;kR6  
return l(t) op r(t) # U j~F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7xmif YC  
return op l(t) #c:b8rw  
return op l(t1, t2) ZBAtRs  
return l(t) op 3bW(VvgcL4  
return l(t1, t2) op ;<=B I!  
return l(t)[r(t)] ~'9>jpnw  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ev7fvz =  
Ce0YO~I  
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: *U=%W4?W  
单目: return f(l(t), r(t)); D,H v(6({  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8Ekk"h 6  
双目: return f(l(t)); 9cm9;  
return f(l(t1, t2)); 4/tp-dBip  
下面就是f的实现,以operator/为例 o@&d d NO  
l6lyRJ  
struct meta_divide xiW;Y{kZ  
  { s;;"^5B.  
template < typename T1, typename T2 > T$ )dc^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _v9P0W^.7  
  { /{9"O y7E  
  return t1 / t2; _a 40lcP  
} VV1I2YcKt  
} ; \)Bws `  
oHbG-p  
这个工作可以让宏来做: FX#fh 2  
#AJo75E%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ![,W?  
template < typename T1, typename T2 > \ _s_%}8o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *uq}jlD`!  
以后可以直接用 3bi,9 >%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?Gq|OT 8  
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 mw*BaDN@Q  
(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。。。) v iJK%^U=-  
wA#w] 8SM  
1[;~>t@C  
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 -3fzDxD  
]8qFxJ+2^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eBmBD"$  
class unary_op : public Rettype j}CZ*  
  { G-)Q*p{i|  
    Left l; %;r0,lN|II  
public : AGe\PCn-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} tJQFhY  
M;{btu^a  
template < typename T > jxU z-U-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l?N|Gj;ZFZ  
      { 7jZ=+2  
      return FuncType::execute(l(t)); zNs8yMnFr  
    } s]"NqwIPK  
-Pr1 r  
    template < typename T1, typename T2 > MyyNYZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X. =%  
      { Ae0jfTv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mQ@A3/=`  
    } uP-I7l0i1  
} ; b5MCOW1+  
/Y>$w$S  
!4(X9}a  
同样还可以申明一个binary_op U;7Cmti"  
:|\{mo1NB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <=D\Ckmb  
class binary_op : public Rettype 5)rMoYn25  
  { s5DEuu>g  
    Left l;  / >Z`?  
Right r; v^=Po6S[{+  
public : k-$5H~(PZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g.3a5#t  
\=O['#  
template < typename T > Y'YvVI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i7D)'4gkW  
      { <R TAO2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @nuMl5C-`  
    } PE IUKlX  
ya<nD'%9  
    template < typename T1, typename T2 > z)RJUmY3B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JFyw,p&xB  
      { +ti_?gfx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }W:Rg}v  
    } H+oQ L(i|_  
} ; t4RI%m\  
&.zG?e.  
't+ J7  
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 g/o@,_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `FjU2 O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) J 8z|ua  
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。 "h-G=vo,kl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <}@*i  
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。。。 XA&Vtgu  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 oV)#s!  
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) DHUK_#!  
下面是修改过的unary_op |# _F  
vqC!Ajm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > U.fL uKt  
class unary_op 5 (Lw-_y#  
  { _</>`P[  
Left l; {<~oa+"  
  i;u#<y{E  
public : *Vbf ;=Mb  
VO (KQx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }=dUASL  
3tO=   
template < typename T > _M;n.?H  
  struct result_1 ;.O#|Z[  
  { =N62 ){{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; B<99-7x3  
} ; kq{PM-]l  
")'9:c  
template < typename T1, typename T2 > 7Rba@ cs9  
  struct result_2 \gBsAZE  
  { PQu_]cXI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ix-bJE6+I,  
} ; > FVBn;1  
eucacXiZ  
template < typename T1, typename T2 > N(6Q`zs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #2/2X v  
  { 88@" +2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !mjrI "_  
} Jv,*rQH  
^\ N@qL  
template < typename T > #~_ZG% u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |61W-9;  
  { gMGX)Y ,=/  
  return OpClass::execute(lt(t)); AYVkJq?  
} I"=a:q  
c#ahFpsnlw  
} ; $ ?HOke  
n A<#A  
F}f/cG<X  
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 c'wxCqnE   
好啦,现在才真正完美了。 Y<]A 5cm  
现在在picker里面就可以这么添加了: w$aiVOjgT  
X6T*?t3!9[  
template < typename Right > 8_d>=*(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const dR9[K4`p/  
  { m]7oTmS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); n$*e(  
} L@|xpq  
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。 #OQT@uF!  
A-&'/IHR"B  
)YtdU(^J$  
?;bsg 9  
JO3x#1~;_  
十. bind qg`8f?  
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。 6>X9|w  
先来分析一下一段例子 5DI&pR1eZ  
<>Nq ]WqA  
I+!?~]AUuq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @VzD> ?)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~S85+OJ;M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pzQWr*5a  
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。 ;Y^.SR"  
我们来写个简单的。 ;VS\'#{e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (lz Z=T  
对于函数对象类的版本: oMUyP~1  
apkmb<  
template < typename Func > mj7Em&  
struct functor_trait zrazbHI  
  { -4=\uvYh  
typedef typename Func::result_type result_type; Dcep^8'  
} ; z6Xn9  
对于无参数函数的版本: 6^+T_{gl  
Zv"qA  
template < typename Ret > ?BEO(;'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xoYaL  
  { Qy!;RaA3T  
typedef Ret result_type; Ih;I&D+e;  
} ; zm&?G  
对于单参数函数的版本: mdB~~j  
O0~Qh0~l  
template < typename Ret, typename V1 > Z8vR/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0ECQ>Ux:  
  { 67{3/(`x  
typedef Ret result_type; -s!cZ3  
} ; ng-rvr  
对于双参数函数的版本: uto E}U7]  
FQgc\-8tm  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sT<XZLu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }vXf}2C  
  { R#\o*Ta  
typedef Ret result_type; k ^:+Pp  
} ; &~ .n}h&  
等等。。。  &$ x1^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !D!1%@ e  
,WKWin  
template < typename Func >  9EU0R H  
struct func_return RHIGNzSz  
  { 'ZXd |WI  
template < typename T > )_H>d<di  
  struct result_1 o6@`aU  
  { s~)I1G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <0M 2qt8  
} ; I&s!}$cD  
d>YX18'<Q  
template < typename T1, typename T2 > px~:'U  
  struct result_2 *$Tz g!/  
  { .271at#-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p4sU:  
} ; 7A6:*  
} ; tDQo1,(oY  
z"PU`v  
Vgg' 5o&.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 SU$%nK)  
7W7yjG3g  
template < typename Func, typename aPicker > Y *?hA'  
class binder_1 FDQP|,  
  { KrzIL[;2o  
Func fn; ZR |n\.  
aPicker pk; f8 vWN  
public : c_Fz?R+f?K  
'X(Sn3  
template < typename T > )N}.n2Y8W  
  struct result_1 enB 2-)< K  
  { 0V!@*Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1m\ihU  
} ; L_(Y[!  
/@xL {  
template < typename T1, typename T2 > kWm[Lt  
  struct result_2 |-zefzD|  
  { {@*l,[,5-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tg#d.(  
} ; Y3M"a8e'  
"( NJ{J#A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <)4>"SN&^  
mgL{t"$c  
template < typename T > ;>jLRx<KC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #_9Jam%M  
  { 9X ^D(  
  return fn(pk(t)); [qHtN.  
} NB)$l2<d  
template < typename T1, typename T2 > e00s*LdC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gg+!e#-X  
  { DMpNm F>  
  return fn(pk(t1, t2)); FXO{i:Zo  
} kgGMA 7Jy  
} ; t}m"rMbt  
@S#Ls="G  
wVac6q  
一目了然不是么? ~H\1dCW  
最后实现bind #Ab,h#f*7  
 &C&?kS(  
&|#z" E^-  
template < typename Func, typename aPicker > 34s>hm=0.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bQBYzvd  
  { yh{Wuz=T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3+tr_psH  
} m`B .3  
US2Tdmy@05  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &?(472<f**  
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。 @mRda %qR  
v#ERXIrf  
十一. phoenix I?#B_R#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DFN  
EhK~S(r^  
for_each(v.begin(), v.end(), .N~YVul[a*  
( 6SVh6o@]  
do_ a0*qK)gH  
[ )sBbmct_S  
  cout << _1 <<   " , " :j[a X7Sq2  
] c,FhI~>R  
.while_( -- _1), D4;6}gRC  
cout << var( " \n " ) l>{+X )  
) (rB?@:zN  
); g6l&;S40  
OaCp3No  
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: eW.[M?,  
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 {q^?Rw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \rPT7\ZA  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _^Yav.A=  
y - Ge"mY  
_;8+L\  
template < typename Cond, typename Actor > GJ P\vsaQ  
class do_while fNNik7  
  {  vgbk {  
Cond cd; <F#/wU^9  
Actor act; f3M~2jbv'p  
public : ns;nle|m  
template < typename T > IP-}J$$1  
  struct result_1 jSMs<ox  
  { [X=J]e^D  
  typedef int result_type; w?Nx ^)xX  
} ; q@8j[15  
Yt#e[CYnu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 81&5g'  
r5(-c]E7  
template < typename T > [2Rw)!N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xGVL|/?8  
  { I$vM )+v=  
  do FEq R7  
    { p&<X&D   
  act(t); v.pj PBU1  
  } x"xtILrI  
  while (cd(t)); Sh2;^6d  
  return   0 ; J2P5<  
} bWOn`#+&  
} ; =sa bJsgL  
dt=5 Pnf[y  
dX>l"))yR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). tW7*(D  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {nl4(2$  
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。 L.1pO2zPe  
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。 Bp:i[9w  
下面就是产生这个functor的类: a eo/4  
BR[f{)a5  
b*@y/ e\u`  
template < typename Actor > ?iQA>P9B  
class do_while_actor Tx!c }  
  { i[x;k;m2q  
Actor act; i~04P  
public : ~e@pL*s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +w'{I`QIL0  
jhmWwT/O8^  
template < typename Cond > oN/T>&d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8E9W\@\  
} ; 2(Ez H  
=|G l  
glvt umv  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #6 yi  
最后,是那个do_ {2,OK=XM|  
&:ib>EB03=  
|Lz:i +;  
class do_while_invoker wtL_c  
  { cr_Q,*  
public : rBUdHd9  
template < typename Actor > 'G-zJcU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *=O~TY<](  
  { std4Nyp  
  return do_while_actor < Actor > (act); sG~5O\,E  
} h0)Wy>B=,  
} do_; qp@:Zqz8  
wt@q+9:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {}TR'Y4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &v#*  
最后来说说怎么处理break和continue #[a+m  
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。 8`/nk `;  
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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