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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N@d4)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {?L}qV  
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, _v $mGZpGY  
A1'IK.  
]iNSa{G  
R>0ta  Q  
  class filler ?1412Tq5  
  { +M.|D,wg2  
public : rW6w1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *v5y]E%aW  
} ; a9qZI  
g)p[A 4  
%##9.Xm6l  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 1^W Aps  
Bkz   
s~63JDy"E  
5rcno.~QO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 92tb`'  
[R:O'AP}@}  
ix/uV)]k`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ftH 0aI  
CNN?8/u!@  
d*AV(g#B  
1)Ag|4  
二. 战前分析 q;AQ6k(  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ?41| e+p  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 >qgBu_  
2 rBF<z7  
#F6ak,9S4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cM"I3  
  /* --------------------------------------------- */ oz0-'_  
vector < int *> vp( 10 ); :m~lgb<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~g,QwaA[  
/* --------------------------------------------- */ _j2`#|oG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @v'<~9vG  
/* --------------------------------------------- */ %FRkvqV*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dW5z0VuB$/  
  /* --------------------------------------------- */ i)p__Is  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;s!H  
/* --------------------------------------------- */ 07MLK8jS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #nxx\,i>  
u4nXK <KL|  
xAO ]u[J  
h7w<.zwu t  
看了之后,我们可以思考一些问题: U!`'Qw;  
1._1, _2是什么? * K7L5.  
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。 (l^lS=x  
2._1 = 1是在做什么? :Oj+Tc9A  
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。 l00D|W_ 9  
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。 lGz0K5P{  
XDWERv Ij  
$R5-JvJJH  
三. 动工 ~iSW^mi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: axl?t|~I  
j)0R*_-B[  
GJ$,@  
g-s@m}[T  
template < typename T > V:+bq`  
class assignment 0CR;t`M@  
  { ;|%r!!#-t  
T value; I"!{HnSG`  
public : :({<"H)!'  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4CCux4)N  
template < typename T2 > 0k>&MkM\^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6]3 ZUH;  
} ; -,tYfQ;:  
]aR4U`  
/l`XJs  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :Ry 24X  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment z~_\onC  
@W,Y_8:  
^/uGcz|.  
izw}25SW  
  class holder  R pbl)  
  { R;yAqr29  
public : yKI.TR#  
template < typename T > [ b W=>M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3{z|301<m  
  { r?TK@^z  
  return assignment < T > (t); }M9al@"  
} N'1~wxd  
} ; i<?4iwX%i*  
6. jZy~  
Hn~1x'$  
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: 6b|`[t  
E~P 0}'  
  static holder _1; $5IrM 7i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !O-+ h0Z  
@FV;5M:I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .g~@e_;):  
而不用手动写一个函数对象。 a\w | tf  
\2,18E  
-(.7/G'Vk>  
57>ne)51  
四. 问题分析 _XZ=4s  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 h"ylpv+  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 OKVYpf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 < &2,G5XA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 = 1VH5pVr}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m{ fQL  
ar|[D7Xrq\  
五. 问题1:一致性 Om  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| q9!9OcN2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 { 1%ZyY  
895 7$g  
struct holder v~Qy{dn P  
  { zTB9GrU  
  // E2|iAT+=.  
  template < typename T > 'qJ-eQ7e  
T &   operator ()( const T & r) const 02[II_< 1  
  { R!,)?j;  
  return (T & )r; gxM8IQ  
} "~<~b2Y"5  
} ; jVIpbG4 4  
gpWS_Dw9  
这样的话assignment也必须相应改动: [R>   
^mpB\D)q  
template < typename Left, typename Right > @UX@puK`/  
class assignment ;vdgF  
  { sCQup^\  
Left l; oNZ W#<K  
Right r; [{F7Pc  
public : !@ {[I:5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SZ{cno1`  
template < typename T2 > H>f{3S-%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )y W_O:  
} ; hhAC@EGG  
e,&%Z  
同时,holder的operator=也需要改动: ,~xU>L^  
"}p?pF<'0  
template < typename T > --`LP[ll  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #\BI-zt  
  { o(/ ia3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?w/nZQWi  
} .~L4#V{c~  
zI!R-Nb  
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。 (H+[^(3d2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v:MS0]  
2TEeP7  
return l(rhs) = r; K)&XQ`&  
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。 B:4qW[U#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]a#]3(o]}  
FM"BTA:C  
template < typename Tp > ~#_$?_/(  
class constant_t \C#b@xLnX  
  { 5,BkwAr+6[  
  const Tp t; y=xe<#L  
public : g/Jj]X#r  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cGta4;  
template < typename T > IQ=|Kj9h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,7jiHF  
  { *.%)rm  
  return t; NoZ4['NI\  
} hX| UE  
} ; 8;\tP29  
 jnzz~:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 KH>sCEt  
下面就可以修改holder的operator=了 <S@mQJS!y  
vC<kpf!  
template < typename T > 9c}]:3#XO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const , )pt_"-XA  
  { H0 n@kKr  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); W?J*9XQ`  
} ioa_AG6B  
36WzFq#  
同时也要修改assignment的operator() '3UIriY6  
dzNaow*0&V  
template < typename T2 > PB<Sc>{U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N|d.!Q;V.y  
现在代码看起来就很一致了。 a 8hv.43  
(Zn3-t*  
六. 问题2:链式操作 q\ y#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T>Rf?%o  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 5uJP) S?  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 -_*XhD  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 B m@oB2x)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct TgE.=`"7  
f9XO9N,hE:  
template < typename T > :G=1$gb  
struct result_1 b;`#Sea  
  { VE"0 VB.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &R FM d=  
} ; oy2dA  
$4*E\G8  
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: C+]q  
x*"pDI0k)  
template < typename T > pkV\D  
struct   ref K^& ]xFW  
  { .'{6u;8  
typedef T & reference; ID).*@(I"  
} ; _ KhEwd  
template < typename T > ]#-/i2-K  
struct   ref < T &> i 2} =/  
  { 5A]LNA4i  
typedef T & reference; f+aS2k(e>  
} ; Ta\8 >\6  
HD8"=7zJk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: grfdvN  
KYmWfM3^  
template < typename T > M|E2&ht  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 19w,'}CGk  
  { 9k+&fyy  
  return l(t) = r(t); (T#(A4:6S  
} ^%8Hvy  
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。 ?r'TH/>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 031.u<_  
[F V=@NI  
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 v6DxxE2n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )"c]FI[}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L1!hF3G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 a. `JS  
最后的布局是: ~iR!3+yg4  
                Add si!9Gz;  
              /   \ >7(~'#x8A"  
            Divide   5 :*&9TNU E@  
            /   \ 73s3-DS,  
          _1     3 >[%.h(h/%  
似乎一切都解决了?不。 pGbFg&  
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。 v!{'23`87  
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。  Vq)gpR  
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: Yx}"> ;\  
?(NT!es  
template < typename Right > 5IE+M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <&Y}j&(  
Right & rt) const >gZk 581/  
  { gC_s\WU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6(q`Oj  
} o|^?IQ7bpf  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3VRZM@i  
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。 Eagmafu  
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。 B-ri}PA  
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。 G_,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。 E_![`9i  
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? %L\{kUam  
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: lgjoF_D  
o S:vTr+$  
template < class Action > hA1gkEM2o  
class picker : public Action {7![3`%7  
  { {?>bblw/d  
public : AR+\uD=\I-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s?G'l=CcKu  
  // all the operator overloaded sAjKf\][  
} ; 5nxS+`Pn.)  
N9JgV,`  
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。 */5<L99v  
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: fdq^!MWTi  
X\3 ,NR,  
template < typename Right > c2\rjK   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !AD0 -fZ  
  { Z*vpQBbu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S`2mtg  
} d[>N6?JA/  
+zVcOS*-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2NA rE@  
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。 :9x084ESR)  
`3sy>GU?  
template < typename T >   struct picker_maker [nN\{"~O  
  { %+7T9>+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Vr/` \441  
} ; ZXsY-5$#d-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JW%/^'  
  { 94'k 7_q  
typedef picker < T > result; 7S dV%"  
} ; vzohq1r5  
&` 00/p  
下面总的结构就有了: =_?pOq  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 |B1; l<|`  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 FQ_%)Ty2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O'!r]0Q  
至此链式操作完美实现。 az \<sWb#  
S-M)MCL  
!}L~@[v,uL  
七. 问题3 i>]<*w  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Av;q:x?  
94p:|5@  
template < typename T1, typename T2 > B.Zm$JZ:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }o!#_N0T  
  { Xew1LPI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); StdS$XW  
} O7'<I|aD  
p29yaM  
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: ,{uW8L  
6HEqm>Yau  
template < typename T1, typename T2 > Ha=_u+@  
struct result_2 d Y:|Ef|v(  
  { y} $ P,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; KTLbqSS\  
} ; wZo.ynXT  
T]Tdx.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? fd5ZaE#f  
这个差事就留给了holder自己。 OD?y  
    l}Q"Nb)  
O:5Rp_?^  
template < int Order > uXG`6|?  
class holder; tL={y*  
template <> '#,e @v  
class holder < 1 > B0b[p*g Il  
  { (<bm4MPf  
public : d%#!nq{vd  
template < typename T > m?D <{BQ;  
  struct result_1 \uU=O )  
  { (b/A|hl  
  typedef T & result; .)"_Q/q  
} ; S1 EEASr!}  
template < typename T1, typename T2 > [5? 4c'Ev  
  struct result_2 (xZr ]v ]U  
  { tb:,Uf>E  
  typedef T1 & result; M('s|>\l  
} ; ?Y? gzD  
template < typename T > `2x H7a-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -y&v9OC2-  
  { E ;BPN  
  return (T & )r; sJ))<,e5I  
} [K cki+  
template < typename T1, typename T2 > V>b2b5QAH,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .N~PHyXZR  
  { .>mH]/]m  
  return (T1 & )r1; ]>R`;"(  
} JmU<y  
} ; g.B%#bfg  
j4~7akG  
template <> X q}Ucpj  
class holder < 2 > >lD;0EN  
  { (O)\#%,@R  
public : Q0zW ]a  
template < typename T > {fGd:2dh  
  struct result_1 7|&e[@B  
  { X,C*qw@  
  typedef T & result; B :.@Qi^  
} ; GXDC@+$14  
template < typename T1, typename T2 > mu6039qy  
  struct result_2 CS/Mpmsp  
  { !c3```*  
  typedef T2 & result; EMVk:Vt]  
} ; _j:UGMTi(U  
template < typename T > B.89_!/:p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V]I:2k5  
  { =N YgGEFq.  
  return (T & )r; /y}"M  
} -PNi^ K_  
template < typename T1, typename T2 > z%(Fo2)^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &49u5&TiP  
  { 2v0!` &?M{  
  return (T2 & )r2; J|V K P7  
} X}ZlWJ  
} ; XD PL;(?  
:P3{Nxa  
+c^_^Z$_4o  
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> >。 s|Z:}W?{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `W@T'T"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,i?)  
#SKfE  
return l(i, j) = r(i, j); Og,Y)a;=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 95=g Y  
kOw=c Gt  
  return ( int & )i; <d5@CA+M  
  return ( int & )j; b2N6L2~V  
最后执行i = j; <f N; xIB  
可见,参数被正确的选择了。 ev9; Ld  
"\e:h| .G  
$}t=RW  
sLb8*fak  
cAD[3b[Gk  
八. 中期总结 N_UQ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: tAF]2VV(e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \tY"BC4.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U^MuZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .%q$d d>>  
v=!YfAn  
tR kF   
(a[.vw^g  
&5?G-mn  
PgMbMH  
九. 简化 Kx~$Bor_!  
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。 $9 K(F~/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pz{'1\_+9  
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: )zU:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]*qU+&  
  +-*/&|^等 74+A+SK[  
2. 返回引用。  EIr@g  
  =,各种复合赋值等 o\Uu?.-<  
3. 返回固定类型。 tJNIr5o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zh\$t]d<I  
4. 原样返回。 @}Zd (o  
  operator, Gqb])gXpl  
5. 返回解引用的类型。 ]4`t\YaT  
  operator*(单目) C5|db{=\.*  
6. 返回地址。 F@Q^?WV  
  operator&(单目) ?~J i-{#X  
7. 下表访问返回类型。 l<(cd,  
  operator[] >!L&>OOx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [E7MsX  
  operator<<和operator>> ^T:gb]i'Qa  
?]c+j1 i  
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。 8V9 [a*9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \q "N/$5{f  
j(iuz^I  
template < typename Left > ~:4~2d|  
struct value_return =.*98  
  { `1Zhq+s  
template < typename T > R_^/,^1  
  struct result_1 0"78/6XIs  
  { _T5)n=|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  B/G-Yh$E  
} ; /.Fj.6U5  
_%~$'Hy  
template < typename T1, typename T2 > D8%AV; -Y  
  struct result_2 qi(*ty  
  { Ha%F"V*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2?W7I/F  
} ; 5rb-U7 /  
} ; 9'nH2,_  
)0k']g5  
0w %[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j(eFoZz,  
Dw_D+7>(v  
下面我们来剥离functor中的operator() Iy';x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <xo-Fv  
06 i;T~Y  
return l(t) op r(t)  z [C3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) TJ(K3/)Z  
return op l(t) 7AwgJb hn  
return op l(t1, t2) #DFV=:|~  
return l(t) op <@G8ni  
return l(t1, t2) op KVPR}qTP;  
return l(t)[r(t)] wJeG(h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kkS~4?- *  
@%hCAm  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .&1C:>  
单目: return f(l(t), r(t)); c)}2K0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #aar9  
双目: return f(l(t)); AVl~{k|  
return f(l(t1, t2)); l>6@:nq|R  
下面就是f的实现,以operator/为例 x[(?#  
geM6G$V&  
struct meta_divide RO&H5m r%@  
  { ^ B/9{0n'  
template < typename T1, typename T2 > UG;Y^?Ppe5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) x;LzG t:w  
  { ?+0GfIV  
  return t1 / t2; At6qtoPRA  
} 1[;;sSp  
} ; usFfMF X  
QAPu<rdJP  
这个工作可以让宏来做: g&Vcg`  
`.%JjsD<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !ABiy6d  
template < typename T1, typename T2 > \ rJJ[X4$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; vUA0FoOp  
以后可以直接用 =IU*}>#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \.uc06  
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 wQ+8\ s=  
(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。。。) ]y@F8$D!  
&fOdlQ?  
e:w &(is  
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 F_;DN: {  
| ?yo 3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &a,OfSz  
class unary_op : public Rettype 5 2_#  
  { a4 MZ;5  
    Left l; p(F" /  
public : /9pM>Cd*Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $((6=39s  
(ljF{)Ml+=  
template < typename T > (u3s"I d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "2?l{4T\  
      { o%E;3l  
      return FuncType::execute(l(t)); uI~S=;o  
    } 3+Qxg+<  
\x{;U#B[3>  
    template < typename T1, typename T2 > l_rn++  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z8#Gwyinx  
      { S8d8%R~1=h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); E Y<8B3y  
    } sP@X g;]  
} ; b5G}3)'w  
:}:3i9e*2  
mmXm\]r>4  
同样还可以申明一个binary_op H)w(q^i  
S~Z|PLtF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qa`-* 4m  
class binary_op : public Rettype N2'qpxOLI  
  { Z?P~z07  
    Left l; I<td1Y1q  
Right r; y&m0Lz53Z  
public : # ]?bLm<!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I04jjr:<  
gi/@ j  
template < typename T > $2^`Uca  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +  @9.$6N  
      { &,\=3 '  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V r(J+1@  
    } ?~"bR%  
<h).fX  
    template < typename T1, typename T2 > PNOGN|D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "\W-f  
      { )tHaB,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LVJI_O{fH  
    } 7hW+T7u?  
} ; ._w8J"E5  
:<Y}l-x  
[D-Q'"'A  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 9^"b*&>P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g"s$}5{8:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u%/fx~t$  
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。 /MMd`VrC2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Migd(uw'  
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。。。 u 's`*T@.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 SzwQOs*  
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) W7"{r)7  
下面是修改过的unary_op Zv11uH-C  
DS-0gVYeDW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?[<Tx-L  
class unary_op j"^ +oxH  
  { znJhP}(  
Left l; XqRJr%JH  
  G+xt5n.%  
public : D4eTTfQ  
tWTKgbj(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} FLg*R/  
)#|<w9uec  
template < typename T > 4(}J.-B  
  struct result_1 %*aJLn+]_R  
  { ^, l_{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?Xdak|?i  
} ; 9Zry]$0~R  
NN0$}acp  
template < typename T1, typename T2 > Uoya3#4 G  
  struct result_2 [ EFMu;q  
  { iovfo2!hD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~DRmON5 M  
} ; "mL++>ZSQ  
c4&'D;=  
template < typename T1, typename T2 > 73{'k K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q9}dHIe1E  
  { DRqZ,[!+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o1&:ry  
} -<jL~][S  
Fhv/[j^X  
template < typename T > g  %K>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [7(-T?_  
  { O}9KJU  
  return OpClass::execute(lt(t)); }$MN|s  
} +_XmlX A3Z  
l4n)#?Q?  
} ; H&r,FmI@  
08X_}97#WF  
j!7`]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug D=:04V}2+  
好啦,现在才真正完美了。 !D!~ ^\  
现在在picker里面就可以这么添加了: UnVm1ZWZ  
e%8|<g+n6  
template < typename Right > [I4ege>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %Qg+R26U  
  { z <mK>$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `1{N=!U(&  
} vvUSeG\n#j  
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。 DAo~8H  
iAT)VQ&  
8Ll[ fJZA  
=%'`YbD$  
ZmOfEg|h\  
十. bind D\<y)kh  
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。 8/)qTUx:  
先来分析一下一段例子 7t,t`  
dU\%Cq-G)  
*[=bR>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "V{yi!D{<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VMoSLFp^R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jx acg^c  
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。 v]__%_  
我们来写个简单的。 ?+T^O?r|O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >]o}}KF?  
对于函数对象类的版本: .0R v(Y  
"[}O"LTQ  
template < typename Func > V\(:@0"  
struct functor_trait V]*b4nX7  
  { fgihy  
typedef typename Func::result_type result_type; FU=w(< R;  
} ; As+t##gN  
对于无参数函数的版本: -v6M<  
x `V;Y]7'  
template < typename Ret > n$xQ[4eH)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0]HYP;E"U  
  { ?g!V!VS2  
typedef Ret result_type; iH^z:%dP  
} ; -,K!  
对于单参数函数的版本: q80S[au  
]*7Y~dO  
template < typename Ret, typename V1 > EUsI%p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > oK{ V7  
  { UT}i0I9  
typedef Ret result_type; nQ|r"|g  
} ; Qr  Wj>uR  
对于双参数函数的版本: K't]n{$  
nx0K$ Ptq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +cU>k}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t>8XTqqi  
  { Scv#zuv_  
typedef Ret result_type; k+1|I)z  
} ; ?eV4 SH  
等等。。。 +a^F\8H  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5BBD.!  
/%lZu^  
template < typename Func >  |W<+U  
struct func_return :$MG*/Q  
  { *,BzcZ  
template < typename T > QRLt9L  
  struct result_1 OT'[:|x ;  
  { C"IKt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |lv|!]qAma  
} ; XD"_Iq!  
G%d (  
template < typename T1, typename T2 > ioPUUUb)  
  struct result_2 yoAfc  
  { &~CY]PN.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B c2p(z4  
} ; >vo=]c w  
} ; y\{%\$  
ax 41N25  
/  g 2b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IHRGw  
kA7mLrON  
template < typename Func, typename aPicker > IKie1!ZU{"  
class binder_1 cyJG8f  
  { }^B6yWUN  
Func fn; 9)VF 1LD  
aPicker pk; -GLMmZJt  
public : pKi&[  
?ve#} \  
template < typename T > {\[5}nV  
  struct result_1 G\T fL^A  
  { epgPT'^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; sUPz/Z.h  
} ; @?"h !fyu  
KN-avu_Ix  
template < typename T1, typename T2 > B7]MGXC  
  struct result_2 P'Q+GRpSw  
  { D-N8<:cA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H.UX,O@  
} ; [V:\\$  
2k<;R':  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fA89|NTSUh  
|r bWYl.b  
template < typename T > d:yqj:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jv&!Kw.Ug  
  { fxT-j s#S  
  return fn(pk(t)); %w7]@VZ  
} M`S0u~#tI  
template < typename T1, typename T2 > %Z*sU/^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bu51$s?B  
  { IT$25ZF  
  return fn(pk(t1, t2)); \}]!)}G  
} O`vTnrY  
} ; Zkf0p9h\  
DfKr[cqLM  
`7H4Y&E  
一目了然不是么? SB)5@ nmS  
最后实现bind ^i:B+ rl  
hdVdcnM  
<jed!x  
template < typename Func, typename aPicker > dXnl'pFS  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uw2hMt (N  
  { D.mHIsX6\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W2.qhY5  
} vv=VRhwF  
`UBYp p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gJM`[x`T  
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。 Y/7 $1k  
H@l}WihW  
十一. phoenix !fj(tPq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZI=v.wa  
<ZB1Vi9}8  
for_each(v.begin(), v.end(), ?@V[#.  
( FHV-BuH5  
do_ ^+g$iM[`f  
[ 3d|9t9v  
  cout << _1 <<   " , " |7zd%!  
] RZ+`T+zL  
.while_( -- _1), DY^;EZ!hb  
cout << var( " \n " ) AFAAuFE"  
) Xn{1 FJX/  
); $LU"?aAW  
M|R b&6O  
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: x*/S*!vx\  
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 oJfr +3I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F;]%V%F.X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -a-(r'Qc(  
[Jv@J\  
#t+d iR  
template < typename Cond, typename Actor > f%*/cpA)  
class do_while L`24 ?Y{  
  { J_;o|gqX  
Cond cd; ? YG)I;(  
Actor act; o]opdw  
public : rEF0oJ.  
template < typename T > 7a~X:#  
  struct result_1 SCz318n  
  { %Z1N;g0  
  typedef int result_type;  s~Te  
} ; /bVoErf  
XcjRO#s\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0L/n?bf  
CvD "sHVq%  
template < typename T > &#iTQD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B $mX3B+a  
  { K1T4cUo  
  do O<V4HUW  
    { Ywwu0.H<  
  act(t); 15sp|$&`  
  } /~<@*-'  
  while (cd(t)); |)*fRL,  
  return   0 ; q*9!,!e  
} aca=yDs2  
} ; &Udb9  
a0#J9O_  
(I./ Uu%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). p}~qf  
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。 % oo2/aF  
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。 pJtex^{!:  
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。 %ALwz[~]  
下面就是产生这个functor的类: 1{JV}O  
O`<KwUx !  
j{Q9{}<e  
template < typename Actor > r% +V8o  
class do_while_actor pS7w' H  
  { Bf8jPa/  
Actor act; .yEBOMNZ  
public : 7yh /BZ1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aSnF KB  
eYvWZJa4  
template < typename Cond > 55fC~J<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^=-y%kp"  
} ; Sb82}$sO  
{.INnFGP@)  
nX`u[ks  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ] @u6HH~^  
最后,是那个do_ RtM8yar+sn  
EU+S^SyZi  
=aTv! 8</  
class do_while_invoker 1waTTT?"Ho  
  { L}pt)w*V1j  
public : W@I|Q -  
template < typename Actor > N <Xq]! K-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z.;ez}6%V  
  { mmk=97  
  return do_while_actor < Actor > (act); #iHs* /85  
} O[ef#R!  
} do_; Fkd+pS\9g~  
%Da1(bBh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? WL"^>[Vq  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 TtTj28 k7  
最后来说说怎么处理break和continue j=r P:#  
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。 @pRlxkvV  
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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