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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `x b\)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1< 22,  
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;9!ReZV  
,ddoII  
;h|zNx0  
Yi?X|"\`  
  class filler %ae|4u#b  
  { ddR*&.Y!a  
public : \q2:1X |  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b8Bf,&:ys  
} ; 9@'^}c#  
(6b*JQ^^  
."HDUo2D7  
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: E]T>m!6  
nd~cpHQR^  
zn!H&!8&  
LmCr[9/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =EE>QM  
=rH' \7T  
dXwfOC\\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 o|r8x_!+  
gzV&S5A{_  
z`)i"O]-K_  
: T` Ni  
二. 战前分析 Kyn[4Bu!?  
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。 F@4TD]E0^  
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 q'L1  
$@WqM$  
.X2fu/}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H rMH  
  /* --------------------------------------------- */ Gcu[G]D  
vector < int *> vp( 10 ); S}mZU!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )(^L *  
/* --------------------------------------------- */ GPyr;FV!s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K'/,VALp  
/* --------------------------------------------- */ c~,OU7[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c)L1@qdZ  
  /* --------------------------------------------- */ NOzAk%s3I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ZeB"k)FI>  
/* --------------------------------------------- */ WD`z\{hcom  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); pv LA:LW2  
^v5v7\!  
}MW7,F  
2=?:(e9  
看了之后,我们可以思考一些问题: "`va_Mk  
1._1, _2是什么? roiUVisq*  
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。 whoM$  &  
2._1 = 1是在做什么? ( L{>la!  
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。 QB3vp4pBg@  
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。 =x_~7 Xc{  
rzl0*CR  
x-hr64WFK  
三. 动工  /y2)<{{I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p'@| O q&  
Y.7iKMp(  
CO%o.j=1  
6!QY)H^j9,  
template < typename T > /=y _ #l  
class assignment |8m2i1XG  
  { ca@?-)  
T value; 7,^.h<@K  
public : O6 :GE'S  
assignment( const T & v) : value(v) {} lMn1e6~K  
template < typename T2 > {hP_"nN#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vOF"p4 ^3  
} ; W{)RJ1  
=qg;K'M5  
?.*^#>-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ff{ L=uj  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment T(@J]Y-  
goJK~d8M*  
Xc>M_%+ R  
~4T:v _Q7g  
  class holder ulA||  
  { N*B_ or  
public : b$*1!a  
template < typename T > r2h{#2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X npn{  
  { < 2 mbR  
  return assignment < T > (t); K[j~htC{I"  
} ktEdbALK  
} ; vq?aFX9F  
P5$L(x%~  
  (4GDh%  
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: 6g6BE^o\  
PfrzrRahb  
  static holder _1; n7>L&?N#y#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "t ^yM`$5[  
VGe OoS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $\9M6k'  
而不用手动写一个函数对象。 [yyL2=7  
$'I-z.GV  
QTC-W2t]  
XCP/e p  
四. 问题分析 D_)i%k\  
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。 Yg~$1b@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ZcQ@%XY3~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *)8!~Hs   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 L-,C5^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }Dc7'GZ  
fzk^QrB  
五. 问题1:一致性 Zf,9 k".'C  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| VhfM j|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o`{@':%D`  
uE;bNs'  
struct holder o<\u Hr3  
  { rFJPeK7  
  // DI )!x {"  
  template < typename T > t ;-U  
T &   operator ()( const T & r) const izvwXC  
  { ';vL j1v  
  return (T & )r; } G3:QD  
} 9&O7F}VP2  
} ; p7Xe[94d^  
>[qoNy;  
这样的话assignment也必须相应改动: ^+MG"|)u~  
%b1NlzB+  
template < typename Left, typename Right > &BZjQK  
class assignment .@kjC4m  
  { 0rA&Q0  
Left l; @5,Xr`]  
Right r; qOD:+b  
public : R2Y.s^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C25EIIdRb  
template < typename T2 > vMHJgpd&j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } LJ{P93aq`^  
} ; {;2Gl$\r  
D=^|6}  
同时,holder的operator=也需要改动: 7jzd I!  
P2t9RCH  
template < typename T > Ia%S=xU{=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "BvAiT{u  
  { 3[UB3F 4K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i2y E-sgF  
} 7lH.>n  
;) (F4  
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。 `iQ9 9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D\LXjEm e.  
P:QSr8K  
return l(rhs) = r; <?E~Qc t  
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。 Oe_*(q&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R\MFh!6sn  
~6!TMVr  
template < typename Tp > 5f- eWW]!  
class constant_t #[ TOe  
  { ]7/6u.G7R  
  const Tp t; mNDd>4%H_  
public : *f*o ,~8V1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \-nbV#{  
template < typename T > )d =8)9B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @\}w8  
  { T:|PSJc0  
  return t; <ZXK}5SZ#  
} TJ`Jqnh  
} ; XnNU-UCX  
":Uv u[-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L >HyBB  
下面就可以修改holder的operator=了 D6NgdE7b  
#bZT&YE^  
template < typename T > YacLYo#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4RDdfY\%u  
  { U:+wt}-T"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y$K[@_dv=  
} ~^ ^|]s3  
Pu`;B  
同时也要修改assignment的operator() ^,sKj-  
'(-SuaH49  
template < typename T2 > g7g^iLU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -8%[ 7Z]  
现在代码看起来就很一致了。 a`E1rK'  
=&-+{txs  
六. 问题2:链式操作 --BS/L-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 C/{%f,rU  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 %]\IC(q  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 IM8lA  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 RS9mAeX4h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7:P+S%ZL  
h$U(1B  
template < typename T > ;%V)lP"o  
struct result_1 >sl#2,br  
  { -+,3aK<[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N^@aO&+A  
} ; \ QE?.Fx  
/{sFrEMP\  
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: n*nsFvt%o  
o>?#$~XNv  
template < typename T > k=``Avp?  
struct   ref Z+M* z;  
  { {<#~Ya-  
typedef T & reference; $^Z ugD  
} ; oJln"-M1nx  
template < typename T > dHJ#xmE!pP  
struct   ref < T &> m6iQB\ \  
  { =ec"G2$?"  
typedef T & reference; d7i 0'R  
} ; W,-fnJk  
kr{eC/Q"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J{qpGRQNa  
xu(N'l.7&  
template < typename T > M9dOLM.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U_l#lGA(H  
  { Ce-D^9kC  
  return l(t) = r(t); E@N& Y1t  
} ]J)3y+;P  
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。 y{O81 7 \  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p0bMgP  
A.>L>uR  
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 fXfO9{E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l6z}D; 4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P(Wr[lH\y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 x2@W,?oPm  
最后的布局是: U%T{~f  
                Add bS"zp6Di  
              /   \ r?:xD(}Q  
            Divide   5 kHx6]<  
            /   \ S{7 R6,B5  
          _1     3 5FQtlB9F  
似乎一切都解决了?不。 [_w;=l0 ;  
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。 S*9qpes-m|  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 qdY*y&}"J  
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: Udl8?EVSz  
%wk3&EC.  
template < typename Right > V0)F/qY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Hy| X>Z  
Right & rt) const V^/]h u  
  { p*OpO&oodu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <o:|0=Sw b  
} qEy]Rc%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 } Rs@  
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。 ]O1}q!s   
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(dOQ. ;  
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。 \ N;%  
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。 ZGZ+BOFL  
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? #!RO,{FT  
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: N}5'Hk4+  
._A@,]LS}  
template < class Action > ^Z`?mNq9  
class picker : public Action lVR a{._m  
  { [)L)R`  
public : l.@&B@5F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -er8(snDQ  
  // all the operator overloaded w</qUOx  
} ; ,p7W4;?4  
4y|%Oj  
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。 w$%1j+%&  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Ks_B%d  
Y}UVC|Ef  
template < typename Right > M,(UCyT  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const V<W$ h`  
  { nr>Os@\BU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -FrNk>  
} 3,[#%}1(S  
2B`#c}PP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l0GsY.~,  
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。 :$5$H  
=&YhA}l\O  
template < typename T >   struct picker_maker .sE5QRVc  
  { Q( g&/O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; SdM@7%UK  
} ; 71(C@/J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z(0sMOaX  
  { GiGXV @dq  
typedef picker < T > result; zEN3N n.8  
} ; w(-h!d51+  
7v{s?h->$  
下面总的结构就有了: \;F_QV  
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。 *Z:'jV<  
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。 o b,%); m  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 D/x!`&.sN  
至此链式操作完美实现。 O\&[|sGY{  
"CcdwWM  
>Ndck2@  
七. 问题3 #cdrobJ  
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。 9#iv|X  
^oYudb^%  
template < typename T1, typename T2 > N`1W"Rx!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yhzZ[vw7k  
  { .lE7v -e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); UD}#c:I  
} z [9f  
'#Pg:v_  
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: /.>8e%)  
(W'.vEl  
template < typename T1, typename T2 > RjW< H6a"K  
struct result_2 I/V lH:o  
  { _&xi})E^O]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lU&[){  
} ;  66 @#V  
I`-N]sf^  
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? v"3($?au0  
这个差事就留给了holder自己。 Rt=zqfJ  
     roNRbA]  
mNDz|Ln  
template < int Order > Ap)[;_9BD  
class holder; T2/lvvG  
template <> + 2?=W1`  
class holder < 1 > waRK$/b (  
  { v62O+{  
public : Z36C7 kw  
template < typename T > S#{gCc  
  struct result_1 |b^+= "  
  { T\3a T  
  typedef T & result; 5N.-m;s  
} ; BK;Gh0mp  
template < typename T1, typename T2 > {.mP e|  
  struct result_2 Oll,;{<O  
  { TP R$oO2  
  typedef T1 & result; f:hsE  
} ; !${7)=|=1  
template < typename T > !]*Cwbh. u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uzgQ_  
  { JDp{d c  
  return (T & )r; yMVlTO  
} ;FfDi*S7  
template < typename T1, typename T2 > 3 jR I@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mMSQW6~j  
  { <g3)!VR^q  
  return (T1 & )r1; C(@#I7G  
} mJN*DP{  
} ; H.=S08c3kA  
MFzJ 8^.1R  
template <> }fT5(+ Wo  
class holder < 2 > :plN<8  
  { 4Fs5@@>X  
public : RM|2PG1m  
template < typename T > l>){cI/D#  
  struct result_1 R q |,@  
  { {Uj-x -  
  typedef T & result; )F,IPAA#  
} ; nkTpUbS'f?  
template < typename T1, typename T2 > u(W+hdTap=  
  struct result_2 lC8Z@wkjO  
  { 2>+(OL4l  
  typedef T2 & result; `G0GWh)`x  
} ; egXbe)ld  
template < typename T > :/<SJ({q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q}6!t$Vk  
  { 1O,:fTG<  
  return (T & )r; oqUF_kh  
} ;U)xZ _Ew~  
template < typename T1, typename T2 > 3Z%~WE;I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qEJ#ce]G  
  { #X t|"Z  
  return (T2 & )r2; kH'zTO1  
} }N,$4h9Dj  
} ; +, |aIF  
K{ED mC  
Swr 8  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 *'to#_n&W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D`NPU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: OC=g 1  
zN3b`K. i  
return l(i, j) = r(i, j); L'L[Vpx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n4sO#p)'  
r?2EJE2{V  
  return ( int & )i; ,[UK32KWI  
  return ( int & )j; xNOArb5e5  
最后执行i = j; {3`cSm6c  
可见,参数被正确的选择了。 RIdh],-  
+=MN_  
N> jQe  
C116 c"  
Q5xQ5Le  
八. 中期总结 Ek6z[G` O  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %5$)w;p.$'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mJNw<T4!/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 E^4}l2m_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;_p$5GVR|  
w&[&ZDsK  
ISHzlEY  
fW=vN0Z  
K 7 OIT2-  
F87/p  
九. 简化 urhOvC$a  
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。 Z_;! f}X  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8}K^o>J&K  
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: CuT50N;tk  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 38#Zlc f  
  +-*/&|^等 8_Nyy/K#F  
2. 返回引用。 \@B 'f  
  =,各种复合赋值等 G_]zymXQ  
3. 返回固定类型。 o]M1$)>b +  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) lc[)O3,,B  
4. 原样返回。 ]_(J8v  
  operator, uL{CUt  
5. 返回解引用的类型。 /*2)|2w  
  operator*(单目) IqAML|C  
6. 返回地址。 |i\%> Y,  
  operator&(单目) + l hJ8&  
7. 下表访问返回类型。 lG5KZ[/Or  
  operator[] `Kbf]"4q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8+@j %l j  
  operator<<和operator>> hQ ?zc_ 3  
6,cJ3~!48  
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。 cDIZkni=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %#x l+^  
U8zCV*ag  
template < typename Left > I%:\"g"c  
struct value_return +L|x^ B3  
  { b/"gUYo  
template < typename T > >@)p*y.K  
  struct result_1 $f?GD<}?7r  
  { 5=&ME(fmV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c!ieN9^+  
} ; J9-n3o  
X;]I jha<*  
template < typename T1, typename T2 > $p|Im,  
  struct result_2 8b!xMFF"  
  { AO238RC!:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [vqf hpz  
} ; ;ObrBN,Fu  
} ; F0kdwN4;  
k+BY3a  
]P/i}R:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :s*t\09V7  
K7R!E,oPg  
下面我们来剥离functor中的operator() 2m^qXE$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: eLIZ<zzW0}  
2<9&OL  
return l(t) op r(t) Z!-V&H.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) d$^ @$E2f  
return op l(t) y* :C~  
return op l(t1, t2) U@9v(TfV  
return l(t) op &F:%y(;{Y  
return l(t1, t2) op <JIqkGeAi  
return l(t)[r(t)] $R%tD.d3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6of9lO:  
S!rVq,| d  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 8*;>:g  
单目: return f(l(t), r(t)); sJ{r+wY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8<Pi}RH  
双目: return f(l(t)); ~b @"ir+g4  
return f(l(t1, t2)); t$ 97[ay  
下面就是f的实现,以operator/为例 *q"1I9zvT  
G.r .Z0  
struct meta_divide gO{$p q}  
  { cJf&R^[T  
template < typename T1, typename T2 > B@v (ZY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 85e*um^  
  { _6!iv  
  return t1 / t2; lid0 YK-  
} !mmSF1f  
} ; Tm$8\c4V:*  
}@"v7X $  
这个工作可以让宏来做: v"o_V|  
`=S%!akj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x2TE[#><  
template < typename T1, typename T2 > \ |8tKN"QG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =YIosmr  
以后可以直接用 # [ +n(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #&ei  
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 +IMt$}7[  
(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。。。) , `PYU[  
$4*gi&  
EeH ghq  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @Ko#nDEq  
-/ G#ls|?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `n@;%*6/  
class unary_op : public Rettype hXvC>ie(i  
  { qHgzgS7a  
    Left l; m#ig.z|A  
public : Vju/+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e,Z[Nox  
#l h' !  
template < typename T > M N (o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6VS_L@  
      { %g^:0me`  
      return FuncType::execute(l(t)); F|cli <  
    } 1:Ff#Eq,s  
5{WvV%  
    template < typename T1, typename T2 > EI)2 c.A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2'@D0L  
      { nBLb1T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q~/=p>=uu  
    } 7nB X@Uo  
} ; aK_k'4YTm  
}u1h6rd `  
'Fc$?$c\  
同样还可以申明一个binary_op \%B7M]P  
tt CC] Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r&ys?@+G  
class binary_op : public Rettype VoQhzp6&  
  { {6%-/$LX  
    Left l; scTt53v^  
Right r; kGL3*x  
public : 'MW O3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |tU wlc>  
w+Gav4  
template < typename T > 2R ^6L@fw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _0ZU I^#  
      { k)[c!\a[i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R<vbhB/lU  
    } GHo mk##0E  
u/NcX  
    template < typename T1, typename T2 > I-=Ieq"R9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _k;HhLj`  
      { 2G<XA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Sn^M[}we  
    } LM 1Vsh<  
} ; Jl6lZd(Np  
2<@g *  
 -PU.Uw]  
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 gyPwNE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fW[RCd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) o\PHs4Ws'7  
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。 o q6^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4)>S3Yr  
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。。。 xJnN95`R@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;.rY`<|  
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) JStEOQF4  
下面是修改过的unary_op ^.  
CJDNS21m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > HIt9W]koO  
class unary_op GctV  
  { OEX\]!3_Fm  
Left l; LPZ\T} <l  
  d{7)_Sbky  
public : 0P!Fci/t  
/"8|26  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /{/mwS"W  
UR S=1+  
template < typename T > rQ6>*0xL_  
  struct result_1 Pp_? z0M  
  { Ra6}<o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rZ)7(0BBs  
} ; g$vOWSI +  
|/$954Hr#<  
template < typename T1, typename T2 > RTDplv; ]  
  struct result_2 A0,e3gb  
  { _ b</ ::Tp  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XX "3.zW  
} ; ie>mOsz  
8J- ?bo  
template < typename T1, typename T2 > Z6Z/Y()4Tl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xP;>p| M  
  { C N}0( 2n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?A24h !7  
} F\ GNLi  
Y*O Bky  
template < typename T > B52dZb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d0f(Uk  
  { L@_o*"&j  
  return OpClass::execute(lt(t)); GXNkl?#  
} *~*"p)`<  
|5&7;;$  
} ; tfh`gUV 4  
8rFP*K9  
`s3:Vsv4  
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 !&`\MD>;~R  
好啦,现在才真正完美了。 l<<9H-O  
现在在picker里面就可以这么添加了: /[ft{:#&t  
z]LVq k  
template < typename Right > 0I do_V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `2^(Ss# )  
  { 83p8:C.Ze  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); CC'N"Xb  
} N3a ]!4Y\  
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。 T|j=,2_  
=vriraV"  
Ly R<cd$W  
A:(qF.Tm  
QFoCi&  
十. bind tA'5ufj*:  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 p,uM)LD  
先来分析一下一段例子 Q`4I a<5B  
}W[=O:p  
h|i b*%P_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} l<ZHS'-;8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2R^Eea  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2+p XtP@O  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 w>}n1Nc$G  
我们来写个简单的。 )]<^*b>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @xso{$z?j  
对于函数对象类的版本: eb6y-TwY  
{ot6ssT=D  
template < typename Func > =<zlg~i  
struct functor_trait "(kiMo g-  
  { L|1~'Fz#w  
typedef typename Func::result_type result_type; tL1\q Qg  
} ; [Ls%nz|  
对于无参数函数的版本: /TIt-c  
t("koA=.  
template < typename Ret > )7Qp9Fxo  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /11CC \  
  { q|IU+r:! 3  
typedef Ret result_type; (?lT @RY/  
} ; Goy[P2m  
对于单参数函数的版本: +^J;ic  
'"ze Im~  
template < typename Ret, typename V1 > SJi;_bVf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x&m(h1h  
  { $(08!U  
typedef Ret result_type; mv`b3 $  
} ; nPl,qcyY  
对于双参数函数的版本: ?P#\ CW  
a5d_= :S ;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > TV0Y{x*~iH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PGVp1TQ  
  { oR7f3';?6  
typedef Ret result_type; [9Tnp]q  
} ; "T<7j.P?  
等等。。。 5LU7}v~/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sqjDh  
dldS7Q  
template < typename Func > nLPd]%78>  
struct func_return 322-'S3<  
  { w vI v+Q9  
template < typename T > ed3wj3@  
  struct result_1 %\)AT"  
  { Tn(uH17  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /+. m.TF  
} ; 0 N0< 4b  
O#>,vf$  
template < typename T1, typename T2 > :!fY;c?  
  struct result_2 }*aj&  
  { G Uh<AG*+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V%C'@m(/SZ  
} ; >fkV65w{*  
} ; %zDi|WZ  
-yu$Mm  
s&wm^R  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hAP2DeT$  
6{g&9~V  
template < typename Func, typename aPicker > M9(lxu y1  
class binder_1 "+ k}#<P4\  
  { fi&>;0?7  
Func fn; i1]}Q$  
aPicker pk; 1-.i^Hal  
public : 7qWa>fX  
/#L4ec-'  
template < typename T > - ku8n%u  
  struct result_1 9VIAOky-  
  { 2Qc_TgWF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8vfC  
} ; }>3jHWxLc  
at2)%V)  
template < typename T1, typename T2 > C8 }=fa3u  
  struct result_2 vNZ"x)?  
  { ]~ S zb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nf:wJ-;*  
} ; 2uF'\y  
!.4q{YWcYk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J@IKXhb7_  
*xKy^f  
template < typename T > IEI&PRD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C*t0`3g d  
  { ~4] J'E >  
  return fn(pk(t)); <Skf n`).  
} xf|C{XV@H  
template < typename T1, typename T2 > -KG1"g,2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gh `_{l  
  {  qzSm]l?z  
  return fn(pk(t1, t2)); bhfKhXh8  
} \`-xxhb?e  
} ; ^(BE_<~  
b'ir$RL] c  
3u s^\w#  
一目了然不是么? `dl^)4J  
最后实现bind >{Xyl):  
@B?'Mu*  
tdp>vI!  
template < typename Func, typename aPicker > CE| *&G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O>" |5 wj  
  { Q]dKyMSSA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )<e,-XujY  
} ws U@hqS  
z$(`{ o%a  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J$`5KbT3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 F& lSRL+v  
q!Z{qt*`um  
十一. phoenix u_o] \D~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: tCu.Fc@  
y7'9KQ  
for_each(v.begin(), v.end(), uNqN &7g  
( <^ratz!-  
do_ 7$*x&We  
[ zIr-Rx'dL^  
  cout << _1 <<   " , " 5)->.*G*  
] zOy_qozk  
.while_( -- _1), R#rfnP >  
cout << var( " \n " ) /U6ry'  
) j|[>f  
); PM QlJ&  
nY?&k$n  
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: Ypinbej  
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 { / ,?3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 oTTE<Ct [  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $"6Gv  
Lg-!,Y   
Q*e\I8R}  
template < typename Cond, typename Actor > dkQP.Tj$i  
class do_while xlc2,L;i  
  { z 1.vnGP  
Cond cd; :1v.Jk  
Actor act; A3J=,aRI_v  
public : )vY)Mg  
template < typename T > P\@efq@!  
  struct result_1 `<hMrhfh  
  { FyChH7  
  typedef int result_type;  7b8y  
} ; fd&>p  
FvD/z ;N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~h3~<p#M`  
E[FE-{B#  
template < typename T > KvO5-g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @z=L\ e{  
  { f$--y|=  
  do :edy(vC<  
    { \9}DAM_  
  act(t); B!4~A{  
  } L}K8cB  
  while (cd(t)); sdN1BV2  
  return   0 ; AH:0h X6+  
} x( (Rm_'  
} ; HY(XI u  
eEYz A  
Fnd_\`9{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4MCj*ok<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 0="wxB  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 g#G ]}8C  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ezS@`_pR;  
下面就是产生这个functor的类: N).'>  
J"XZnb)E=  
RxVZn""  
template < typename Actor > u7},+E)+B  
class do_while_actor E=]|v+#~  
  { ss`Sl$  
Actor act; vb9C&#  
public : B'bOK`p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} '*<I<? z;  
_s}`ohKvD  
template < typename Cond > .d?LRf  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Y<_;8%S  
} ; zu 7Fq]zD  
k[y^7, r  
!&5*H06  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 | 3`8$-  
最后,是那个do_ cNye@}$lu  
1-|aeJ  
mri g5{  
class do_while_invoker Mt@Ma ]!  
  { WYIv&h<h"  
public : +fQJ#?N2n  
template < typename Actor > )^ PWr^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I ^[[*Bh*C  
  { $<3^( y  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,}NTV ~  
} -wh  
} do_; gJ^taUE  
4zZ.v"laVM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? x~](d8*=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Vd'=Fe;eB  
最后来说说怎么处理break和continue o.s(=iG  
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。 U.Y7]#P:  
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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