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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q=Q5s?sQc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m8#+w0p)  
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, *b~$|H-\  
p e |k}{  
rWAJL9M  
OlQ7Yi>  
  class filler =l?5!f9  
  { @/yef3  
public : V;Te =4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} m'@NF--#Oq  
} ; :p5V5iG  
PG+ICg  
nu|;(ly  
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: mi6<;N 2w|  
c2-NXSjsW  
gVEW*8  
G"3D"7f a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U_B"B;ng+  
S3A OT  
9g|o17  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tFO86 !ln  
BbnY9"  
~;9B\fE`  
+'x|VPY.PG  
二. 战前分析 ZQZ>{K  
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。 grp1nWAs  
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 rs`H':a/  
q!t_qX7u  
XSkx<"U*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t9;yyZh  
  /* --------------------------------------------- */ Yx>=(B  
vector < int *> vp( 10 ); 7 `thM/fN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #EgFB}>1  
/* --------------------------------------------- */ wspZ Eu>C;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9Qst5n\Z  
/* --------------------------------------------- */ Kp!sn,:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); UPfH~H[1)  
  /* --------------------------------------------- */ LhUrVydL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @Q 8E)k@  
/* --------------------------------------------- */ 049E# [<Q"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \,+act"v  
Dh*Uv,  
C{H:-"\J9  
^/h,C^/;  
看了之后,我们可以思考一些问题: aq@/sMn  
1._1, _2是什么? ` zeZ7:  
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。 }YfM <  
2._1 = 1是在做什么? I&,gCZ#  
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。 * _)xlpy  
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。 Tky\W%Ag  
/\q1,}M  
7`9J.L&,;  
三. 动工 WyF1Fw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w z}BH  
xxLD8?@e7  
FFQ=<(Ki  
FZ)_WaqGf  
template < typename T > <DxUqCE  
class assignment Y &6vTU  
  { eZ'J,;  
T value; -]C3_ve  
public : -|"W|K?nq  
assignment( const T & v) : value(v) {} &-mPj82R  
template < typename T2 > fRS)YE@a:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q& j:ai*  
} ; f| P%  
n}Pz:  
h&|q>M3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @ )owj^sA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8q58H[/c  
Oc8]A=M12  
r+r-[z D(  
(,z0V+ !  
  class holder = Bz yI  
  { Y]!8Ymuww@  
public : -!zyit5B  
template < typename T > ZJlmHlAX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  } Wx#"6  
  { !#wd~: H  
  return assignment < T > (t); w 4-E@>%  
} ]k &Y )  
} ; A2LqBirkl  
wDJbax?  
vN'Y);$  
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: ?0QoYA@.$  
wcDHx#~  
  static holder _1; Y??8P  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 BIovPvq;i  
<!gq9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WP{!|d&  
而不用手动写一个函数对象。 $Hh3*reSg-  
_?$P?  
Wyh   
a7KP_[_(  
四. 问题分析 >U?HXu/TJr  
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。 P4@<`Eb  
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。 hYO UuC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 sz4)xJgF (  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b~uz\%'3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $Pv;>fHu  
Hry*.s -  
五. 问题1:一致性 HMDQEd;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ?ra6Lo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 unn2MP'  
BIyNiol$AJ  
struct holder s2s}5b3  
  { j<[+vrj  
  // 94Wf ]  
  template < typename T > k=L(C^VP  
T &   operator ()( const T & r) const :y#KR\T1  
  { rBG8.E36J  
  return (T & )r; 29#&q`J  
} PgZeDUPP  
} ; wa/ :JE  
2' fg  
这样的话assignment也必须相应改动: ^D` ARH  
QQ*yQ\  
template < typename Left, typename Right > DY]\@<ez  
class assignment Gc6`]7 s  
  { eF)vx{s  
Left l; V0y Q  
Right r; t<'-?B2g  
public : ^@V$'Bk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >:7W.QLRU  
template < typename T2 > _h;#\ )%~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j n[%@zD}  
} ; V$e\84<  
:$eg{IXC"  
同时,holder的operator=也需要改动: haj\Dm  
/Hxz@=LC1  
template < typename T > >(>Fx\z}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;533;(d* o  
  { j(JUOief  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;yh}$)^9  
} PP{2{  
|4RuT .-o  
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。 7k beAJ+{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zQsu~8PX  
GWP;; x%  
return l(rhs) = r; w783e  
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。 L_$M9G|5n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '&~A  
sR%,l  
template < typename Tp > 8'c_&\kdv  
class constant_t -4:L[.2  
  { =l%"Om*A  
  const Tp t; ZT@a2:&  
public : |cZKj|0>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Id->F0x0  
template < typename T > 5$SO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const };m.Y>=)K  
  { jU K0?S>  
  return t; 6wV{}K^0  
} 3)SO-Bz\  
} ; ~i&Lc7Xl  
E2f9J{ Ki=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0:<dj:%M  
下面就可以修改holder的operator=了 B5%N@g$`j  
Q=hf,/N  
template < typename T > xv! QO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [;5?=X,LD  
  { e [D'0L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >{_`J  
} adEcIvN$  
0Me *X  
同时也要修改assignment的operator() 9p,<<5{  
v&CKtk!3{  
template < typename T2 > tmAc=?|Wa  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q#W7.8 Z@  
现在代码看起来就很一致了。 cB5|% @$I  
q*Xp"yBTo  
六. 问题2:链式操作 u#tLY/KA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4%5H<:V7  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 n ETm"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 XO |U4 #ya  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 YE#OAfj~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct GdN'G  
]stAC3  
template < typename T > 2+G_Y>  
struct result_1 XWo=?(iA  
  { E%L]ifA9!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k]*DuVCOX  
} ; #]`ejr:2O  
"Q*Z?6[Z  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ?&Y3Fr)%  
)9@I7QG?  
template < typename T > ; *G[3kk  
struct   ref ~5aq.hF1,A  
  { :z=/z!5:j  
typedef T & reference; Zxw>|eKI>D  
} ; ye U4,K o  
template < typename T > C._I\:G^  
struct   ref < T &> h~$Q\WCm#  
  { @vf{_g<  
typedef T & reference; 7Kx3G{5ja  
} ; yc,Qz.+g  
)i; y4S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =dbLA ,z9  
9\W~5J<7  
template < typename T > 45` Gv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5gq3 >qo  
  { BaIh,iu  
  return l(t) = r(t); ["N>Po  
} IXp P.d  
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。 L4SvE^2+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :SSlUl4sU$  
Z iDmx-X  
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 [.P~-6~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  /A|cO   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tq9t(0EL  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [|~X~AO%  
最后的布局是: U[~BW[[@f  
                Add ~..h=  
              /   \ 5v8&C2Jy@  
            Divide   5 Ch ` Omq  
            /   \ (mHFyEG  
          _1     3 -W>zON|l  
似乎一切都解决了?不。 k}-%NkQ 9O  
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。 r8C6bFYM  
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。 x U1dy*-  
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: gDnG!i+  
#m9V) 1"wB  
template < typename Right > #'z\[^vp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WPyd ^Y<  
Right & rt) const NWB/N*  
  { hD58 s"L$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nM8aC&Rd\  
} Zl"h-~31  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Pp N+q:(  
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。 WT(R =bLw  
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。 ^sH1YE}0  
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。 =1n>vUW+J  
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。 &eY$(o-Hw  
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? kYs2AzS{d  
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: hmkcW r`  
uXeBOLC  
template < class Action > 0t 7yK  
class picker : public Action Jg k@ti.}Z  
  { /S9Mu )1Y  
public : R4}G@&Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 13A11XTp  
  // all the operator overloaded DC*|tHl  
} ; UR-e'Z&]  
u ` 9Eh;  
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。 Uy ;oJY  
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: I}Q3B3Byg  
Fg4eIE-/M  
template < typename Right > Mz]LFM  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >C_! }~  
  { pM[UC{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F5L/7j<}  
} #:Cr'U  
0y'34}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ..;LU:F  
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。 (B]Vw+/  
L0|Vc9  
template < typename T >   struct picker_maker nC`#Hm.V%  
  { Q8Usyc'3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F>A-+]X3o  
} ; Q+G=f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7"4|`y^#  
  { iO#H_&L.p  
typedef picker < T > result; e5fJN)+a  
} ; !l6B_[!@  
9L:v$4{LU  
下面总的结构就有了: e~rBV+f  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 |c8p{)  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 jopC\Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0; V{yh  
至此链式操作完美实现。 (U/[i.r5Cj  
2%vwC]A  
jy@}$g{  
七. 问题3 g;]2'Rj  
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。 aDza"Ln  
)Y?H f2']  
template < typename T1, typename T2 > Xg!Mc<wA[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,\}V.:THF  
  { ;5y4v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "cJ5Fd:*  
} 3CQpe  
@292;qi  
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: Y/Y746I  
W,Dr2$V  
template < typename T1, typename T2 > i8HSYA  
struct result_2 z=)5M*h  
  { "P<~bw5   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E pM 4 +  
} ; , {z$M  
6xz&Qi7w  
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? F w{8MQ2  
这个差事就留给了holder自己。 nk-6W4  
    eMz,DYa/G  
qLYv=h$,  
template < int Order > BzWmV .5  
class holder; V=(4 c  
template <>  ]g?G 0m  
class holder < 1 > 8n~@Rj5  
  { ,5r 2!d  
public : zKV {JUpG  
template < typename T > =t)eT0  
  struct result_1 =Z-.4\3  
  { i-E&Y*\^9H  
  typedef T & result; [U3z*m>e;  
} ; qd{|"(9B  
template < typename T1, typename T2 > &Vgjd>  
  struct result_2  2 H^9Qd  
  { $8i t&/JP,  
  typedef T1 & result; f"Iv  
} ; O gHWmb  
template < typename T > d\Dxmb]o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6oUT+^z#  
  { 2?-}(F;Z  
  return (T & )r; 8CEy#%7]}  
} ^Gs!"Y  
template < typename T1, typename T2 > kf5921(P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PrN?;Z.  
  { yx/:<^"-$  
  return (T1 & )r1; 2? !b!  
} 7^Onq0ym T  
} ; O~aS&g/sf  
&a:>P>\  
template <> nh9K(  
class holder < 2 > kt;X|`V{5z  
  { dwx1 EdJ{  
public : 9,,v 0tE  
template < typename T > TvdmgVNP  
  struct result_1 $h_@`j  
  { n}MG  
  typedef T & result; ,9+@\  
} ; 'w9tZO\2  
template < typename T1, typename T2 > UhEJznfi  
  struct result_2 &x=<>~Ag3  
  { ,hOJe=u46  
  typedef T2 & result; 7?hC t  
} ; ^u Z%d  
template < typename T > U_I'Nz!^ t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iwmXgsRa9}  
  { :EA,0 ,  
  return (T & )r; >J8?n,*  
} EKoCm)}d  
template < typename T1, typename T2 > NU 6P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QT-rb~  
  { N+}yw4lb  
  return (T2 & )r2; 3rR(>}:[V  
} 2,_BO6 !d  
} ; n!tCz<v  
{h@R\bU  
Q6vkqu5!=  
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> >。 ruE.0VI@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )O7Mfr  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y5R6/*;N.  
uNx3us-  
return l(i, j) = r(i, j); ^Y'>3o21f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ((?^B  
;wvV hQ  
  return ( int & )i; O9>/ WmLe  
  return ( int & )j; CF>NyY:_  
最后执行i = j; iWtWT1n8n  
可见,参数被正确的选择了。 E|^a7-}|  
 %gf8'Q  
`,7BU??+u  
&2) mpY8xQ  
.eeM&n;c  
八. 中期总结 74Kl!A  
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: WnIh( 0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E26ZVFg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 myJsRb5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =CqLZ$10  
Y8CXin h  
;#j/F]xG  
q+m&V#FT%  
}S42.f.p  
7v\OS-  
九. 简化 khEHMvVH  
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。 h<uRlTk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W~7q&||;C  
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: u|w[ b9^r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _|s{G  
  +-*/&|^等 2KPXRK  
2. 返回引用。 8ztY_"]3p  
  =,各种复合赋值等 #U6Wv1H{Lp  
3. 返回固定类型。 ;>Kxl}+R  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *.~M#M 9c  
4. 原样返回。 :z^c<KFX  
  operator, KD#ip3  
5. 返回解引用的类型。 \GPWC}V\s  
  operator*(单目) m$$U%=r>@  
6. 返回地址。 naAZR*(A  
  operator&(单目) h7%<  
7. 下表访问返回类型。 A).wjd(_,  
  operator[] (F#Qunze  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]p$fEW g  
  operator<<和operator>> p_mP'  
`|]juc  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 M\T6cN@m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W;hI[9  
r?[Zf2&  
template < typename Left > :K W   
struct value_return &0N 3 p  
  { y|1-,u.$  
template < typename T > $osDw1C  
  struct result_1 i*F^;-q)  
  { 3tgct <"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tF=96u_X  
} ; -o=qYkyLK  
OvQG%D}P=  
template < typename T1, typename T2 > 'jfI1 ]q  
  struct result_2 a7M8sZ?"  
  { X\flx~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JZai{0se  
} ; 9v/1>rziE  
} ; m@TU2  
K{"+eA>CU  
kkh#VGh"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R|5w:+=z  
+VzR9ksJj  
下面我们来剥离functor中的operator() 4S+P]U*jW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WJ/&Ag1  
HhIa=,VY  
return l(t) op r(t) tn:tM5m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) t*n!kXa  
return op l(t) $ABW|r  
return op l(t1, t2) mGoUF$9 k  
return l(t) op UF0PWpuO  
return l(t1, t2) op rw58bkh6  
return l(t)[r(t)] V>z8 *28S.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ky[FNgQ3n  
Uv.{=H:  
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: KZ&8aulP  
单目: return f(l(t), r(t)); 0~"{z >s '  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); nww,y  
双目: return f(l(t)); $,bLb5}Qu  
return f(l(t1, t2)); * y u|]T  
下面就是f的实现,以operator/为例 hfVJg7-  
o_jVtEP  
struct meta_divide _>*TPlB  
  { 9'T nR[>  
template < typename T1, typename T2 > -R| v&h%T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j].XVn,  
  { VYik#n>|Gp  
  return t1 / t2; PYW~x@]k%,  
} {QJJw}!#  
} ; td{$ c6  
V\4'Hd  
这个工作可以让宏来做: Z+FJ cvYx  
[N.4 i" Cd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FzW7MW>\x  
template < typename T1, typename T2 > \ k${25*M!3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  O &;Cca  
以后可以直接用 Un@dWf6'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A"d=,?yE  
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 $,F1E VJ  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 7'CdDB6&.  
E%2]c?N5  
V+-%$-w>  
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 FAo\`x  
Jro)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8FU8E2zo  
class unary_op : public Rettype }cEcoi<v!  
  { 9K~X}]u  
    Left l; PA&Ev0`+  
public : b-\ 1D;]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2w+w'Ag_R  
G[@RZ~o4  
template < typename T > i=nd][1n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h b_"E, `F  
      { B[epI3 R  
      return FuncType::execute(l(t)); Y'mtMLfMc  
    } 4ba[*R2  
,F!zZNW9  
    template < typename T1, typename T2 > Z<@0~t_:?p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J>TNyVaoQ  
      { #;z;8q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /R!:ll2  
    } O,x[6P54P  
} ; e?,n>  
xG/B$DLn  
`zw XfY,%  
同样还可以申明一个binary_op r roI  
X@RS /  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [+ K jun_  
class binary_op : public Rettype _ VKBzOH  
  { C6Lc   
    Left l; "m4. _4U  
Right r; <Z5-?wgf9  
public : j4k\5~yzS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 41Hv)}Yd  
e#!%:M;4P  
template < typename T > 3K!(/,`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S6Y2(qdP  
      { |Bz1u|uc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [;t-XC?[nk  
    } J2adG+=  
\| &KD  
    template < typename T1, typename T2 > kOdXbw9v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WPI<SsLd  
      { . |%n"{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); f$ 9O0,}%O  
    } hK+6S3-E z  
} ; ;x%"o[[>  
SO4?3wg7  
G!dx)v  
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 fG9 ;7KG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2*Zk^h=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G%iT L"6  
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。 )Fon;/p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,4:=n$e 0  
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。。。 n&OM~Vs  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '.EO+1{a  
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) % b fe_k(  
下面是修改过的unary_op d^MRu#]  
'b)qP|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _NefzZWUJ  
class unary_op :aQ.:b(n  
  { Rjp7H  
Left l; ~(nc<M[  
  76H>ST@G|  
public : >Q $ph=  
|;:g7eb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dq,j?~ _}  
Yw] 7@  
template < typename T > plL|Ubn  
  struct result_1 J-#V_TzJ?  
  { NNt  n  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i/j53towe  
} ; &S,_Z/BS;  
0vETg'r  
template < typename T1, typename T2 > vj jVZ  
  struct result_2 FFa =/XB"  
  { `AYq,3V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }@eIO|  
} ; :*f  2Bn  
@}=(4%  
template < typename T1, typename T2 > w 5 yOSz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u 3^pQ6Q  
  { b9-IrR4h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U0gZf5;*  
} &&nbdu  
_%q~K (::  
template < typename T > p^CTHk_|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #x;,RPw5  
  {  />Q}0H g  
  return OpClass::execute(lt(t)); \yl|*h3  
} NV7k@7_{B  
!_vxbfZO  
} ; SE'!j]6jI  
Z\?2"4H  
N_I KH)  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug tI1OmhNN  
好啦,现在才真正完美了。 LH)XD[  
现在在picker里面就可以这么添加了: I)tiXcJw  
Fvf |m7  
template < typename Right > ~: {05W  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M@#T`aS  
  { 9.8%Iw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vfc:ok1  
} XEQTTD<  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;-6-DEL  
|GtvgvO,  
y{S8?$dU$:  
B*N1)J\5  
y(o)} m*0  
十. bind lDTHK2f  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 -QroT`gy  
先来分析一下一段例子 3V<@ Vkf5  
.4p3~r?=S  
yL*]_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s'h;a5Q1'Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =hkYQq`Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '`3#FCg  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 @@)2 12  
我们来写个简单的。 odCt6Du  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MfP)Pk5  
对于函数对象类的版本: PD)"od  
TG%B:^Yz!  
template < typename Func > ;%9]G|*{  
struct functor_trait T1]?E]m{  
  { 7Ml4u%?  
typedef typename Func::result_type result_type; l-Z( ]  
} ; ikW[lefTq  
对于无参数函数的版本: t N{S;)q#X  
Gq^vto  
template < typename Ret > 27EK +$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @eJCr)#}  
  { N7?B"p/  
typedef Ret result_type; 1Y|a:){G  
} ; j-":>}oW2.  
对于单参数函数的版本: yd).}@  
hW~.F  
template < typename Ret, typename V1 > 8.i4QaU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 83n%pS4x  
  { eXW|{asx  
typedef Ret result_type; $@>0;i ::  
} ; y3zP`^  
对于双参数函数的版本: Ix5&B6L8  
rW:krx9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > TxX=(7V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s_'&_>D  
  { /8FmPCp}r  
typedef Ret result_type; _y@].G  
} ; O$<>v\NC?  
等等。。。 :OG I|[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy iQ;p59wSzL  
T#) )_aC  
template < typename Func > wY8:j  
struct func_return {_QdB;VwH  
  { f8Iddm#  
template < typename T > p+ CUYo(  
  struct result_1 iRzFA!wH  
  { p49]{2GXb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =V[uXm  
} ; ~SnUnNDm`  
j*jUcD *  
template < typename T1, typename T2 > Z!)~?<gcq:  
  struct result_2 ilA45@  
  { 0NXH449I=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m Qj=-\p  
} ; l4OrlS/5  
} ; V ~C$|+>e  
ffZ~r%25{  
5E&#Kh(I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 tAdE<).!  
_)M,p@!?=h  
template < typename Func, typename aPicker > |eqBCZn  
class binder_1 \D7bTn  
  { qqrjI.  
Func fn; V' Gal`  
aPicker pk; E>!=~ 7.  
public : n HseA  
o*S_"  
template < typename T > \^x{NV@v42  
  struct result_1 $ik*!om5  
  { P {TJ$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cHs3:F~~  
} ; 8xAV[i  
Mo,&h?VOM?  
template < typename T1, typename T2 > :D D<0  
  struct result_2 Qp>leEs]+6  
  { CU'JvVe3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l~c[}wv  
} ; CMa6':~  
~r1pO#r-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mdj%zJ8/  
`o[l%I\Q  
template < typename T > Dac)`/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xz$4cI#n:  
  { Yj %]|E-  
  return fn(pk(t)); a.Ho>(V/4  
} ^*K=wE}AG  
template < typename T1, typename T2 > r|Ui1f5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (}: s[cs  
  { P@{ x@9kI  
  return fn(pk(t1, t2)); UUah5$Iy  
} d1b] +AG4  
} ; ;cor\ R  
dzf2`@8#  
eqbN_$>  
一目了然不是么? #9vC]Gm  
最后实现bind Nwvlv{k'  
EBj^4=b[  
(WM3(US|  
template < typename Func, typename aPicker > Dw-d`8*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vg z`+Zj*S  
  { "y1Iu   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); YR%iZ"`*+O  
} NAbVH{*\U  
dbI>\khI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .tngN<f  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ~zVxprEf_  
mk-{@$QJb  
十一. phoenix XzUGlrp:Y#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 'xwCeZcg  
x9_mlZ  
for_each(v.begin(), v.end(), bc)>h!'Y  
( 2hh8G5IaQ  
do_ iOE. .xA:  
[ hXW` n*Zw  
  cout << _1 <<   " , " /%wS5IZ^  
] |Splbs k  
.while_( -- _1), ']_2@<XW)  
cout << var( " \n " ) rQ;w{8J\t  
) 5)[~ T2j!  
); HA6tGZP*L  
i "8mrWb  
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: [>=!$>>;8  
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 rP@#_(22  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -dntV=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O9=/\Kc  
~+q1g[6  
^D yw(>9  
template < typename Cond, typename Actor > {e|qQ4~h  
class do_while |VfEp  
  { dP5x]'"x  
Cond cd;  @/2Kfr  
Actor act; 9t`;~)o  
public : $TQhr#C]  
template < typename T > -yqsJGY  
  struct result_1 >I5:@6 Z  
  { B9v>="F  
  typedef int result_type; T1LYJ]5  
} ; 80xr zv  
_z\/{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /d`"WK,  
^^y eC|~N:  
template < typename T > fgLjF,Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \}jMC  
  { _fAgp_)  
  do Z8$}Rpo  
    { n 8cA8<  
  act(t); v2T2/y%  
  } lCi{v.  
  while (cd(t)); mU'<:gL+  
  return   0 ; RNg?o [S  
} 96=<phcwN[  
} ; gI+8J.AG=  
12$0-@U  
Y.:R-|W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h2l;xt  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~9X^3.nI  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 @AyteHK  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ZsmOn#`=^}  
下面就是产生这个functor的类: 2RiJm"   
7Ai?}%b-  
\kADh?phV  
template < typename Actor > sNf& "C!;  
class do_while_actor tUn >=>cWP  
  { Z!p\=M,%  
Actor act; mScv7S~/s  
public : UaT%tv>}8#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J<) qw  
tbrU>KCBD  
template < typename Cond > tgRj8 @  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jhu &Wh  
} ; "c^!LV  
c`6c)11K  
tC[ZWL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X.]I4O&_  
最后,是那个do_ H]TdW;ZbZ  
aSR-.r  
`~1!nfFD  
class do_while_invoker yR}. Xq/  
  { { U4!sJSl1  
public : /dnwN7Gf  
template < typename Actor > `e[S Zj\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "*g+qll!5d  
  { X/_I2X  
  return do_while_actor < Actor > (act); AtT7~cVe  
} m/HT3<F  
} do_; N?GTfN  
<-lM9}vd  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1wSAwpz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \Z{tC$|H  
最后来说说怎么处理break和continue uvys>]+  
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。 {X{R]  
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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