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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda QV;o9j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Sj9fq*  
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, !jCgTo y  
i?00!t  
v+c>iI  
d2k-MZuT6  
  class filler K/Q"Z*  
  { _( W@FS  
public : Dg&84,bv^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jL VJ+mu  
} ; 1W^hPY  
y<)TYr  
vOQ% f?%G\  
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: 8|u4xf<  
Z;BS@e  
|P|B"I<?  
Bo 35L:r|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L@}PW)#  
'ofj1%c  
v^|U?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,:_c-d#  
$=aO*i  
@6u/)>rI  
5&]5*;BvJ  
二. 战前分析 mH*ldf;J;=  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %,>z`D,Hg  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 h ><Sp*z_V  
Lvk}%,S8t  
*$f=`sj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s**<=M GK  
  /* --------------------------------------------- */ 36d nS>4  
vector < int *> vp( 10 ); j\>LJai"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .l}Ap7@  
/* --------------------------------------------- */ ~9X^3.nI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @AyteHK  
/* --------------------------------------------- */ \Mf>X\}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /{M<FVXK+|  
  /* --------------------------------------------- */ YQVo7"`%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); G6SgVaM  
/* --------------------------------------------- */ )rc!irac]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?gH[la  
tUn >=>cWP  
Z!p\=M,%  
"wUIsuG/p  
看了之后,我们可以思考一些问题: x4_IUIgh  
1._1, _2是什么? qJ ey&_  
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。 }@DCcf$<  
2._1 = 1是在做什么? ]#!uke Q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ((y|?Z$  
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。 !_W:%t)g  
blO4)7m  
2q f|+[X  
三. 动工 @gUp9ZwtH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Na\ZV|;*tu  
j3-YZKpg  
`Sod]bO +U  
t,/ G  
template < typename T > )"?4d[ 5  
class assignment kY0HP a  
  { K)Y& I  
T value; LoF/45|-<  
public : bS_#3T  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~.a"jYb7A}  
template < typename T2 > ggso9ZlLu+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Sp `l>BL  
} ; FO{=^I5YA  
ycA<l"  
PKm|?kn{0(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $l.*;h*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qwTz7r  
i~B?p[  
8}/DD^M  
0G%9 @^B  
  class holder HC`0Ni1  
  { 5Xy(za  
public : >.:+|Br`  
template < typename T > n@p]v*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =SDex.ZK]  
  { 7h' C"rH  
  return assignment < T > (t); d^=BXC oC  
} >w,L=z=  
} ; >XN[KPTa  
C{)1#<`  
C6+ 5G-Z  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: O\}C`CiC  
yD[d%w  
  static holder _1; Cq5.gkS<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Mf5j'n  
kHM Jh~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g[xoS\d  
而不用手动写一个函数对象。 0uy'Py@2<  
5Cf!NNV  
4jT6h9%  
X><C#G  
四. 问题分析  _"DC )  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 IsXNAYj  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 MT6p@b5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 jkeerU6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X$};K \I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pn"!wqg  
d_[H|H9i6  
五. 问题1:一致性 1(' wg!  
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?| %-hSa~20  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 uWS]l[Ga  
5D s[?  
struct holder [@$ SLl^Y  
  { ]:%DDlRb  
  // >a3m!`lq  
  template < typename T > q~`hn(S  
T &   operator ()( const T & r) const 2m Y!gVi  
  { eqtZU\GI>  
  return (T & )r; s.1F=u9a  
} y6 (L=$+B  
} ; uYW4$6S 3  
>`QBN1 Y  
这样的话assignment也必须相应改动: ,GOIg|51  
rFzNdiY  
template < typename Left, typename Right > W]4Z4&  
class assignment Jv~R/qaaD  
  { +%5L2/n7  
Left l; <H64L*,5'7  
Right r; aIgexi,  
public : =%_=!%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0nc(2Bi  
template < typename T2 > &YFe"C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >N&{DJmD  
} ; #.8v[TkKq  
A %w9Da?B  
同时,holder的operator=也需要改动: fECV\Z  
j26i+Z  
template < typename T > =7!s8D,[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rfV'EjiM}  
  { (Ypy}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y7G sL7I  
} py6<QoGV  
a)|y0w)vV  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 082}=Tsx   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 PRfq_:xy  
#H$lBC WI  
return l(rhs) = r; e;i 6C%DB  
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。 v^A+LZ*d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QQ?t^ptv  
z+Xr2B  
template < typename Tp > 8W3zrnc  
class constant_t 5OM #_.p  
  { le*+(aw  
  const Tp t; :N8n6)#1=  
public : }6Pbjm*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AA\)BNM  
template < typename T > e'b*_Ps'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const lxd{T3LU  
  { m .++nF  
  return t; iEn:Hh)  
} 1dvP2E  
} ; ` wa;@p+j8  
Ry95a%&/s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 NuOA'e+i  
下面就可以修改holder的operator=了 3a:Hx| Yg  
_2KIe(,;  
template < typename T > 'Agw~ &$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %g :Q?   
  { ss-W[|cHU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (]w6q&,  
} e&sH<hWR  
<F^9ML+'  
同时也要修改assignment的operator() \Zf=A[  
Byq VNz0L  
template < typename T2 > Zk`y"[J  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =A!oLe$%  
现在代码看起来就很一致了。 /? %V% n  
9L$OSy|  
六. 问题2:链式操作 tR51Pw  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [4?r0vO  
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。 ~d7t\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。 2l?^\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。 iM!Ya!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R;HE{q[ f  
v4e4,Nt  
template < typename T >  Z 9:  
struct result_1 s.4+5rE  
  { E6 oC^,ZRy  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `E|i8M3g  
} ; 1$RJzHS  
aEdA'>  
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: f2~Aug  
<T>s;b  
template < typename T > x[mz`0  
struct   ref xVB rwkk(  
  { aV5M}:D  
typedef T & reference; 0SvPr [ >  
} ; @QTw9,pS  
template < typename T > 1G]D:9-?  
struct   ref < T &> `M~R4lr  
  { :G>w MMv&z  
typedef T & reference; YPx+9^)  
} ; 4AN8Sx(  
xJZaV!N|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KBM*7raA  
N3$1f$`  
template < typename T > 3li$)S1z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4T3Z9KD!8  
  { % PzkVs  
  return l(t) = r(t); Z*M{  
} '$Z)2fn7  
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。 N.mRay,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0{vT`e'  
+a39 !j 1_  
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 Xz@#,F:@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: u7mPp3ZYK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "BsK' yo.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^g4Gw6q 6  
最后的布局是: PVg<Ovi^d  
                Add ' pgP QM<  
              /   \ pO *[~yq5  
            Divide   5 t+ w{uwEY  
            /   \ a X1b(h2  
          _1     3 (zFqb,P  
似乎一切都解决了?不。 Mf14> `<`  
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。 wU|@fm"  
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。 #czTX%+9(e  
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: A|LO!P,w  
3E wdu  
template < typename Right > O? g;Ny  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t Aq0Z)  
Right & rt) const T9R# .y,  
  { .K84"Gdx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XB7*S*"!  
} 46]BRL2 G  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |&"aZ!Kn  
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。 ^"O>EY':  
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。 -$"$r ~ad  
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。 =Rx4ZqTI|  
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。 O:#YLmbCN  
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? rJGh3%  
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: c#TY3Z|  
PS" rXaY  
template < class Action > ?o[h$7` o6  
class picker : public Action mt+i0PIfj  
  { e_e\Ie/pDc  
public : y?a71b8m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yZ{yzv'D&  
  // all the operator overloaded s .p> ?U  
} ; $ (;:4  
|'-aR@xJ  
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。 !#pc@(rE  
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: ef^GJTv&k  
pMT7/y-  
template < typename Right > ~bkO8tn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7Tk//By7  
  { kJmwR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lIS`_H}  
} Xr=BxBttp  
N `:MF 9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Yw#fQFm  
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。 IQU1 JVk Z  
@]q^O MLY  
template < typename T >   struct picker_maker Bc.de&Bxz_  
  { K?J_cnJ`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ke8g tbm  
} ; -XXsob}/8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .KKecdd?=  
  { S[!6Lw  
typedef picker < T > result; Dx1(}D  
} ; x)=l4A\  
?:3hp2k<  
下面总的结构就有了: n4!RGq.}  
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。 .iy>N/u  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 3v\P6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M>Q ZN  
至此链式操作完美实现。 gdeM,A|  
D&F{0  
[hSJ)IZh  
七. 问题3 keLeD1  
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。 1Sz tN3'q  
AE>W$x8P  
template < typename T1, typename T2 > Bk\Y v0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wz.iDRFl  
  { w\s`8S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;Tr,BfV|Bf  
} 0F-{YQr>  
l#enbQ`-~  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: peu9B gs  
/>mK.FT  
template < typename T1, typename T2 > lXTE#,XVf  
struct result_2 i<F7/p "-  
  { MrB#=3pT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mP\V.^  
} ; .F8[;+  
vY_[@y  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? `2]0 X#R  
这个差事就留给了holder自己。 pk9Ics;y  
    1v|-+p42  
VA[EY`8  
template < int Order > Hc'Pp{| X  
class holder; &*>.u8:r  
template <> :.ZWYze  
class holder < 1 > tnobqL'  
  { iGSJ\  
public : dscah0T  
template < typename T > FA*$ dwp  
  struct result_1 P 9yMf~  
  { %Zk6K!MY#  
  typedef T & result; OJpfiZ@Q_  
} ; [TOo 9W  
template < typename T1, typename T2 > l+@;f(8}  
  struct result_2 iOg4(SPci  
  { ]uox ^HC  
  typedef T1 & result; x3&gB`j-  
} ; GGEM&0*  
template < typename T > iGhvQmd(/*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7ivo Q  
  { <z\SKR[  
  return (T & )r; |Jn|GnM  
} Is4,QnY_[  
template < typename T1, typename T2 > g0j)k6<6(Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `;Tf_6c  
  { ywJ [WfCY  
  return (T1 & )r1; N\*oL*[j  
} ,e43m=KhK  
} ; 'Wnh1|z  
nSyLt6zn\  
template <> +]cf/_8+s  
class holder < 2 > } doAeTZ  
  { 0\XWdTj{  
public : eZOR{|z  
template < typename T > .4^+q9M  
  struct result_1 _aevaWtEx  
  { ^}Vc||S  
  typedef T & result; neM.M)0  
} ; c`;oV-f  
template < typename T1, typename T2 > ]0*aE  
  struct result_2 iSO xQ  
  { aI&~aezmN  
  typedef T2 & result; `hO%(9V9  
} ; 56z>/`=  
template < typename T > yF(9=z"?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A#cFO)"  
  { i'li;xUhZ  
  return (T & )r; B za<.E=  
} XiTi3vCe  
template < typename T1, typename T2 > nrKAK^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L@GICW~  
  { -+@N/d5  
  return (T2 & )r2; g@^y$wt  
} pYQSn.`V~  
} ; x t-s"A  
@/kI;8  
]:Ep1DIMl  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 K9EHT-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VQpt1cK*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w>j5oz}  
CWkWW/ZI  
return l(i, j) = r(i, j); "}Om0rB}1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tcj "rV{G  
=h4u N,  
  return ( int & )i; IW!x!~e  
  return ( int & )j; "<0!S~]  
最后执行i = j; +h"i6`g  
可见,参数被正确的选择了。 "qq$i35x  
!6-t_S  
> Hv9Xz  
`3\U9ZH23  
I%r7L  
八. 中期总结 $/"Ymm#"\Y  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: @`KbzN_h/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S|tA%2z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 k*;U?C!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5%2~/ "  
'S6zkwC]  
EM@|^47$  
0bh 6ay4  
NW6;7nWb  
lVT*Ev{&.  
九. 简化 tRU/[?!  
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。 >97YK =  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <lFHmi$qt{  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: esTL3 l{[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t#P7'9Se8  
  +-*/&|^等 |.Vgk8oTl  
2. 返回引用。 {2q"9Ox"  
  =,各种复合赋值等 [!%5(Ro_  
3. 返回固定类型。 t`Bk2Cc)+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) } 9zi5 o8  
4. 原样返回。 o=Z:0Ukl]  
  operator, *Hn=)q  
5. 返回解引用的类型。 3y.+03 W  
  operator*(单目) @xdtl{5G  
6. 返回地址。 +!u9_?Tp  
  operator&(单目) w&H>`l06  
7. 下表访问返回类型。 NE#`ZUr3  
  operator[] WVyDE1K <  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 uB"B{:Kz  
  operator<<和operator>> .>;??BG}  
< !m.+  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 <7`k[~)VB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O<p=&=TD7  
bJMsB|r  
template < typename Left > 9`92 >  
struct value_return VE]TT><  
  { #L!`n )J"  
template < typename T > Ec<33i]h*p  
  struct result_1 UucX1%  
  { &,{ >b[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; FFZ?-sE  
} ; g0B-<>E  
tb?TPd-OY  
template < typename T1, typename T2 > SN"Y@y)=  
  struct result_2 Mo3%OR  
  { ^/?7hbr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |s/Kb]t  
} ; r(wf>w3  
} ; 40=u/\/K  
4PD5i  
)kjQ W&)g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w|G7h=  
fPTLPcPP  
下面我们来剥离functor中的operator() TqN@l\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v @M6D}  
}~LGq.H  
return l(t) op r(t) On O_7'4 t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  lPz`?Hn  
return op l(t) ]lKUpsQI  
return op l(t1, t2) d1.@v;  
return l(t) op lmcgOTT):  
return l(t1, t2) op mN{H^  
return l(t)[r(t)] `&x>2FJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L:_{bE|TY  
yqx!{8=V  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: en|~`]HF  
单目: return f(l(t), r(t)); O D5qPovsd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zK~_e\m  
双目: return f(l(t)); !lg_zAV  
return f(l(t1, t2)); e%:vLE 9  
下面就是f的实现,以operator/为例 Heqr1btK  
PSAEW.L  
struct meta_divide .I|b9$V  
  { Rm n|!C%%K  
template < typename T1, typename T2 > y)|d`qC\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N:64Gko"K  
  { Z/ml ,4e  
  return t1 / t2; u)EtEl7Wq  
} jHT^I as  
} ; _t]Q*i0p  
z{BgAI,  
这个工作可以让宏来做: GNHXtu6  
uUp>N^mmVH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Edc3YSg%;  
template < typename T1, typename T2 > \ 7?g({]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  IN6L2/Q  
以后可以直接用 eI`%J3BxR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (5`(H.(  
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 A]QGaWK  
(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。。。) ;XNC+mPK  
*>aVU'  
@ukL! AV?Y  
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 ~)pZ5%C  
o:UNSr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )RFY2 }  
class unary_op : public Rettype '_DB0_Dp  
  { GZ5DI+3  
    Left l; 4VF]t X?o  
public : ci? \W6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mK7SEH;  
qldm"Ul  
template < typename T > PU\xFt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3r^||(_u  
      { j?tE#  
      return FuncType::execute(l(t)); vfT @;`  
    } iX2exJto  
V?T&>s  
    template < typename T1, typename T2 >  m5J@kE%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `:ZaT('h  
      { mV}8s]29  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0ZD)(ps|  
    } =<(6yu_  
} ; `v(!IBP|  
:zIB3nT^  
JC$_Pg!  
同样还可以申明一个binary_op g]MgT-C|  
|LZ+_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M?sTz@tqq  
class binary_op : public Rettype .pxUO3g  
  { FS)C<T]t  
    Left l; ,Cm1~ExJ  
Right r; NU.4_cixb  
public : ,{ 0&NX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o@$py U8  
I+ Qt5Ox  
template < typename T > aY, '^S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R%t6sbsNv  
      { R SWw4}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _Nz?fJ:$@  
    } Z~w?Qm:/  
#Ph8 ?  
    template < typename T1, typename T2 > %dd B$(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1,P2}mYv  
      { UBnHtsM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \,nhGh  
    } [BKTZQ@G@  
} ; DM)Re~*  
Qdc#v\B  
h|z59h&X8G  
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 2xy{g&G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G!F_Q7|-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z_jV0[\v0P  
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。 CC`#2j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ql}#mC.>/  
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。。。 sx[mbKj<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ZI :wJU:f  
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) D_z&G)  
下面是修改过的unary_op |ns9ziTDI  
Lnh'y`q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .zW.IM}Z  
class unary_op >6(e6/C-9  
  { \Z/0i|  
Left l; {oo(HD;5  
  k^UrFl  
public : ^D {v L  
>I/~)B`jhE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bC&xN@4  
d$MewDW UN  
template < typename T > \rbvlO?}  
  struct result_1 8Sf}z@~]  
  { !r*JGv=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L_zB/(h  
} ; .,p@ee$q  
'A/{7*,  
template < typename T1, typename T2 > Co<F<eXe  
  struct result_2 B]#iZ,Tp  
  { i~DLo3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ao9=TC'v$'  
} ; riglEA[^  
FePWr7Ze  
template < typename T1, typename T2 > RDqQ6(e"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :WSszak  
  { OOz;/kay  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hZO=$Mm4p  
} }f] ~{^  
mL s>RR#b  
template < typename T > 3SF J8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 59_VC('  
  { b~rlh=(o#_  
  return OpClass::execute(lt(t)); Eo <N  
} @7Nc*-SM  
'yAHB* rQR  
} ; ^12}#I  
LtDGu})1  
>$A,B  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug VsRdZ4  
好啦,现在才真正完美了。 N?%FVF  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]<o^Q[OL  
d+7Dy3i|g=  
template < typename Right > PrEfJ?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sGbk4g  
  { _7-P8"m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Zdu8axK:  
} Bn d Y\  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 yuZh ak  
Ac Y!  
d a.6Z!a  
vau#?U".}>  
4g/Ly8  
十. bind lJ4&kF=t  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 B}ASZYpW>  
先来分析一下一段例子 [iG4qI  
URxy*)  
Z7?- c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Si[xyG6=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uI&<H T?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IlP@a[:_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0p \,}t\E  
我们来写个简单的。 wArtg'=X  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [/eRc  
对于函数对象类的版本: 'miY"L:| O  
|Z{ DU(?[b  
template < typename Func > fK9wr@1  
struct functor_trait X7fJ+C n  
  { 2Rs-!G< ]  
typedef typename Func::result_type result_type; (L8z<id<z  
} ; P*8DM3':  
对于无参数函数的版本: )@.6u9\  
Iqm QQ_KH  
template < typename Ret > ,OaPrAt-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h*zHmkFR  
  { JdA3O{mT)  
typedef Ret result_type; 2sqNTuO6,|  
} ; gPM<LO`;i  
对于单参数函数的版本: )XL}u4X  
@D&}ZV=J  
template < typename Ret, typename V1 > ePwoza  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0 8 aZU  
  { Ft$tL;  
typedef Ret result_type; ;Quk%6;[N  
} ; y@Ga9bI7  
对于双参数函数的版本: YumHECej  
hj-#pL-t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x[H9<&)D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %'i`Chc^!;  
  { /N(Ol WEp  
typedef Ret result_type; .UJjB}4$f  
} ; >Sh"/3%q  
等等。。。 6):^m{RH^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy q6 Rr?  
0hx EI  
template < typename Func > niP/i  
struct func_return \A9hYTC)  
  { p4'Qki8Hd  
template < typename T > h; 8^vB y  
  struct result_1 )o@-h85";  
  { }CXL\, ;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _^pg!j[Fy}  
} ; =M+enSu  
hA_Y@&=W  
template < typename T1, typename T2 > YF<;s^&@u  
  struct result_2 QO%#.s  
  { ~Uw<E:?v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~$3X>?Q  
} ; V$XCe  
} ; 4{oS(Vl!  
8HymkL&F  
5PU$D`7it  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *~%# =o  
h,C?%H+/0Q  
template < typename Func, typename aPicker > w st)O{4  
class binder_1 ir*T ,O 2J  
  { n9Xssl0  
Func fn; Kn<z<>vO  
aPicker pk; vg/:q>o  
public : b!Z-HL6  
,| EaW& 2  
template < typename T > "Gh?hU,WWZ  
  struct result_1 Tp0^dZM+  
  { Pq:GvM`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *q.qO )X}3  
} ; ? 3 l4U  
tv1Z%Mx?Cp  
template < typename T1, typename T2 > %SJ9Jr,  
  struct result_2 QjlwT2o'  
  { qc-4;m o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g[~"c}  
} ; aD,(mw-7r  
h5?yrti  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /"M7YPX;  
-K K)}I`  
template < typename T > :b_R1ZV|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KvrcO#-sL  
  { ^SouA[  
  return fn(pk(t)); 1Goju ey  
} y-iuOzq4  
template < typename T1, typename T2 > \y G//  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $`&uu  
  { }.UE<>OX  
  return fn(pk(t1, t2)); iX{Lc+u3  
} _DK%-,Spu  
} ; W6m oFn  
<"" fJ`7  
'y?(s+  
一目了然不是么? 'v"{frh   
最后实现bind G=lket6  
_lE0_X|d  
$0MP*TFWa  
template < typename Func, typename aPicker > dm&vLQVS  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7]~65@%R-&  
  { )"IBw0]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); p v2u.qg5z  
} 2vit{  
Y4 Y;xK"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :u7y k@  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 t9zF WdW  
j'V# =vH  
十一. phoenix 9Xg+$/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m};Qng]  
5Y\wXqlY  
for_each(v.begin(), v.end(), <XV\8Y+n  
( d+Vx:`tT  
do_ :{d?B$  
[ nSL x1Q  
  cout << _1 <<   " , " 4$=Dq$4z  
] wh\J)pA1  
.while_( -- _1), xi]qdiA  
cout << var( " \n " ) I3A@0'Vm;L  
) Rmrv@.dr!  
); (\ze T5  
P-?ya!@"  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: y/ #{pyJ  
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 *jps}uk<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Vn`-w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: etEm#3  
=?} t7}#  
szY=N7\S*  
template < typename Cond, typename Actor > k{op,n#  
class do_while Q]Fm4  
  { 'L w4jq  
Cond cd; z@nJ-*'U8  
Actor act; S?bG U8R5  
public : Zjz< Q-  
template < typename T > do2~LmeW  
  struct result_1 N|v3a>;*l  
  { n_Ht{2I  
  typedef int result_type; /N`l z>^~  
} ; 5y. n  
Ri@`sc{n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZX0ZN2 ]  
Xi]WDH \  
template < typename T > Mb6 #97  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yB&+2  
  { btC 0w^5  
  do f((pRP   
    { \(PC#H%  
  act(t); = dyApR:'  
  } tp='PG.6  
  while (cd(t)); +`_I !  
  return   0 ; wL'tGAv  
} qYHAXc}$  
} ; ^rI<}cfR  
.:KZ8'g3}  
g.v)qB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). YEZd8Y  
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。 Zc"Vf]:  
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。 :wJ=t/ho  
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。 $td=h)S^`  
下面就是产生这个functor的类: 18|i{fE;  
;* vVucx  
%rpJZ t  
template < typename Actor > F)we^'X  
class do_while_actor 6t0!a@t  
  { %-y%Q.;k ?  
Actor act; %ec9`0^4S  
public : (o/HLmr@Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S~QL x  
=X(8 [ e  
template < typename Cond > m@hmu}qz-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; WKf->W  
} ; K|-?1)Um  
pSQ)DqW  
y9?~^pTx  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 uaMf3HeYV  
最后,是那个do_ PQ`p:=~>:i  
7Vf2Qx1_  
"T/ vE  
class do_while_invoker 289@O-  
  { jXEuK:exQ  
public : Lw 7,[?,Z  
template < typename Actor > &u62@ug#}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y$VYWcFE  
  { +~O 0e-d  
  return do_while_actor < Actor > (act); m>C}T  
} 8SvPDGu `]  
} do_; _zG9.?'b3  
$MF U9<O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )$#]h]ac  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 OW (45  
最后来说说怎么处理break和continue Ih*}1D)7  
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。 ;$|[z<1RdW  
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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