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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <=q} Nd\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 G21o @38e  
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, Q6@<7E]y  
^"/^)Lb!@M  
&N|$G8\CY  
Iry$z^  
  class filler 9B: 3Ha=  
  { DZ8|20b  
public : ` R6`"hx$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \2i7\U  
} ; #&&T1;z"#  
_>;Wz7  
!Lf<hS^  
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: V)`2 Kw  
IY`p7 )#i  
pN%&`]Wev  
N4!`iS Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &v{Ehkr*  
zH8E,)  
fd\RS1[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ):D"L C  
,^#Jw`w^  
y/lF1{}5  
*gbK :*_J  
二. 战前分析 \c=I!<9  
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。 {*ak>Wud  
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 $cCC 1=dW  
V#t_gS  
T # \  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "ZuuSi  
  /* --------------------------------------------- */ &XP(D5lf`B  
vector < int *> vp( 10 ); Bh>L"'.2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %@/^UE:  
/* --------------------------------------------- */ E7fx4kV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); eU?hin@X  
/* --------------------------------------------- */ !'7fOP-J]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #%0V`BS7n  
  /* --------------------------------------------- */ ~C.*Vc?|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0+1wi4wy/  
/* --------------------------------------------- */ 1uw#;3<L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E9HMhUe  
> VG  
H",B[ YK  
_'u]{X\k{J  
看了之后,我们可以思考一些问题: EdJL&*  
1._1, _2是什么? )D)5 `n)  
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。 ^QB[;g.O  
2._1 = 1是在做什么? D6sw"V#  
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。 k*.]*]   
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。 I2ek`t]  
hvd}l8  
Y ::0v@&(  
三. 动工 lfGyK4:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C$3*[  
T(4d5 fY  
]T4/dk&|o^  
kIrrbD  
template < typename T > m o0\t#jA  
class assignment o\AnM5  
  { $`=p]  
T value; f-=\qSo  
public : :$5A3i  
assignment( const T & v) : value(v) {} gg;r;3u  
template < typename T2 > E h%61/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5jdZC(q5a  
} ; qt GJJ#^,  
.1x04Np!  
]$ew 5%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [uq>b|`R G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pMc6p0  
fCl}eXg6w  
]Z JoC!u  
DHidI\*gT  
  class holder (JhX:1  
  { N0U/u'J!g  
public : X'9.fKp  
template < typename T > X|M!Nt0'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E-MPFL  
  { +jN}d=N-  
  return assignment < T > (t); !XA3G`}p6s  
} 7p&jSOY  
} ; XX;4A  
Gn]36~)*H  
.p`4>XA  
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: g8),$:Uw  
)^h6'h`  
  static holder _1; cH]tZ$E`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 dn6B43w  
KWwtL"3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W+XWS,(  
而不用手动写一个函数对象。 xS18t="  
3:%k pnO  
jjpYg  
*OVB;]D3+  
四. 问题分析 6Z/`p~e  
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。 ;`9f<d#\  
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。 1C[9}}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y!e]bvN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }fpya2Xt  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 fGgt[f[  
;?6vKpj;  
五. 问题1:一致性 A=CeeC]}  
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?| L\yVE J9x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y>{: [L9*  
ZTC>Ufu2!  
struct holder Vs>Pv$kW  
  { w7nt $L5  
  // <?jd NM  
  template < typename T > yu?5t?vf  
T &   operator ()( const T & r) const ~m%[d. }e  
  { >&L|oq7$  
  return (T & )r; Iw1Y?Qia  
} x^eu[olN  
} ; l}{{7~C`  
BT_]=\zi  
这样的话assignment也必须相应改动: ]]xKc5CT  
Ku;fZN[g  
template < typename Left, typename Right > h@)U,&  
class assignment KuNLu31%  
  { WSThhI  
Left l; +,Dc0VC?  
Right r; G#iQX`  
public : _iwG'a[`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4" @<bKx  
template < typename T2 > aCQtE,.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N gNGq\!  
} ; Hg+<GML  
MsB >3  
同时,holder的operator=也需要改动: Nk~}aj  
Wj{lb_Rj  
template < typename T > UuG%5 ZC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F[qXIL)  
  { t2&kGf"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -K"'F`;W  
} }v1wpv/b(  
 >DL  
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。 pjl%Jm  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4Z)4WGp!  
N'^>pSc4W|  
return l(rhs) = r; :}Jx  
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。 VJ*1g+c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |5@Ra@0  
lED!}h'4  
template < typename Tp > M 8^ID #  
class constant_t 3CUQQ_  
  { I-v} DuM  
  const Tp t; 3F9V,zWtTi  
public : ~W'DEpq_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P \7DA4]  
template < typename T > 5f0M{J,KC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~z[`G#dU  
  { /i+z#q5'  
  return t; Q @}$b(b  
} 0'q4=!l  
} ; $CcjuPsK  
%wD#[<BGn>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  yCX5 5:  
下面就可以修改holder的operator=了 l\U Q2i  
37bMe@W  
template < typename T > Iil2R}1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WR+j?Fcf  
  { !0 7jr%-~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d[9,J?'OQ  
} &lc@]y8  
mY|c7}>V;  
同时也要修改assignment的operator() ~Ps*i]n(  
zI88IM7/  
template < typename T2 > !E7gI qo  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } l9p  6I  
现在代码看起来就很一致了。 o<g?*"TRh  
/%$Zm^8c  
六. 问题2:链式操作 LUbhTc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iUKjCq02  
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。 U#<d",I  
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。 .[={Yx0!I  
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。 Po>6I0y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SA, ~q&  
t@KTiJI ]  
template < typename T > q|5WHB  
struct result_1 a=S &r1s>  
  { Z'o0::k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  31n"w;  
} ; vE]ge  
2:LUB)&i  
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: >}k*!J|  
!&)X5oJ  
template < typename T > " <bjS  
struct   ref ]+lT*6P*  
  { (6%T~|a  
typedef T & reference; 3j#VKj+Uc  
} ; H4i}gdR  
template < typename T > N$=YL @m8  
struct   ref < T &> ,@Csa#  
  { ;W0J  
typedef T & reference; 0'&C5v'  
} ; g%2G=gR$?z  
'afW'w@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m:_#kfC&K"  
v[CR$@Y  
template < typename T > G<Z}G8FW^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lL}6IZ5sb  
  { jAQ{H  
  return l(t) = r(t); zK0M WyXO  
} %PW-E($o<  
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。 +V=<vT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d`\SX(C  
U$:^^Zt`B  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 [*%lm9 x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l|g*E.:4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 '! >9j,BJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <I,4Kc!  
最后的布局是: He_O+[sc  
                Add H UJqB0D ?  
              /   \ "jZZ>\  
            Divide   5 a-5UG#o  
            /   \ at>_EiS  
          _1     3 T*p7[}#  
似乎一切都解决了?不。 _ep&`K  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 lw=kTYbq  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 LcKc#)'EE  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: g}9 ,U&$]y  
lyL6w1  
template < typename Right > 6O4 *OR<&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iBE|6+g~Cj  
Right & rt) const 4DIU7#GG  
  { 'm0WPS/6E  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t/i*.>7  
} ?!ap @)9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ust +g4  
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。 :GvC#2 p  
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。 U<6)CW1;  
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。 GzEw~JAs  
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。 c<13r=+  
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? kn#?+Q  
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: 9WHE4'Sa  
^%oH LsY9  
template < class Action > h(WlJCln  
class picker : public Action <n_? $ TJ  
  { VnuG^)S  
public : %+r(*Q+0$f  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^;II@n i  
  // all the operator overloaded "t2T*'j{  
} ; zkt~[-jm}  
CW`^fI9H  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Zl_sbIY  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: i7RK*{  
R0M>'V?e  
template < typename Right > ^|/<e?~I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U" @5R[=F-  
  { jS,Pu%fR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c[J 2;"SP  
} fwpp qIM  
CW;zviH5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U/c+j{=~  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 X8}r= K~  
l(Y32]Z   
template < typename T >   struct picker_maker c| %5SA  
  { 2tU3p<[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S5|7D[*  
} ; :F d1k Jm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > TT/=0^"  
  { 5REH`-  
typedef picker < T > result; "'B DVxp'w  
} ; r6j[C"@  
,WdSJ BK'a  
下面总的结构就有了: + s}!+I8 P  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 D[W ` q#W  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 JKKp5~_~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \Vv)(/q{  
至此链式操作完美实现。 H:b"Vd"x9  
M_O$]^I3w  
3SM'vV0[  
七. 问题3 A._CCou  
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。 xK8m\=#  
NO/$} vw  
template < typename T1, typename T2 > 52^3N>X4X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N+V#=U y  
  { Ob%iZ.D|3<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [voc_o7AI  
} S|d /?}C|e  
g=KK PSK  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: hW~% :v  
^PdD-tY<  
template < typename T1, typename T2 > "P.sK huo  
struct result_2  [6@bsXiw  
  { Sw$&E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [1~3\-Y  
} ; %B&O+~  
4FneP i~i  
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? DKo6lP`  
这个差事就留给了holder自己。 qV=O;  
    H94_ae  
OL=X&Vaf<  
template < int Order > 4 JBfA,  
class holder; oe6Ex5h  
template <> /&?ei*z  
class holder < 1 > va~:Ivl-)  
  { 7|Vpk&.>  
public : @"cnPLh&  
template < typename T > Pf8_6z_  
  struct result_1 [:,|g;=Y}  
  { 0?R$>=u  
  typedef T & result; HJr*\%D}1  
} ; WKr4S<B8mr  
template < typename T1, typename T2 > L9[m/(:y  
  struct result_2 ^`-Hg=d  
  { %jUZc:06  
  typedef T1 & result; E.'6p \  
} ; .K940& Ui  
template < typename T > qoan<z7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `U?S 9m  
  { ^=I[uX-3ue  
  return (T & )r; r?`nc6$0|  
} 7 |Qb}[s  
template < typename T1, typename T2 > v&sp;%I6=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cLp9|y0r  
  { WnQ'I=E#~  
  return (T1 & )r1; AzGbvBI&V  
} rI)&.5^  
} ; hAi'|;g  
)W@  
template <> L7II>^"B  
class holder < 2 > ^wIP`dn  
  { q9(O=7O]-  
public : HDo=WqG  
template < typename T > _#<l -R`  
  struct result_1 Q<osYO{l  
  { <!u(_Bxw/  
  typedef T & result; ^[HX#JJ~  
} ; |bRi bB  
template < typename T1, typename T2 > ZZL%5{ w_  
  struct result_2 .Gno K?  
  { 3,+Us B%  
  typedef T2 & result; RXPl~]k#i  
} ; ;?o"{mbb  
template < typename T > c1]\.s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IxP$ lx  
  { 'u [cT$  
  return (T & )r; XF4NRs  
} RvW>kATb_F  
template < typename T1, typename T2 > I7ySm12}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Erl@] P4  
  { or` "{wop  
  return (T2 & )r2; 7 dG_E]&  
} F, 5}3$  
} ; yErvgf  
'bef3P9`  
.|ZnU]~T  
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> >。 6Hpj&Qm  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .Vq_O u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $L"-JNS  
{*|$@%y!  
return l(i, j) = r(i, j); Z=?qf$.}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) avv/mEf-f  
/3vj`#jD  
  return ( int & )i; 4p&SlJ  
  return ( int & )j; nYY'hjZ  
最后执行i = j; MU_ >+Wnf  
可见,参数被正确的选择了。 b~G|Bhxa  
B gG+  
HQ|{!P\/?U  
LZ9IE>sj  
6~+?DIc  
八. 中期总结 9;c]_zt  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: -E!V;Tgc%U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h 9{'w  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rNHV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |z%*}DPrpa  
w<4){ .dA  
"Zicac@N  
hmd,g>J:<  
T\HP5&  
_nnl+S>K  
九. 简化 \RP=Gf  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Neb%D8/Kn  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hta$ k%2  
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: +hvVoBCM*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?9H.JR2s%  
  +-*/&|^等 8<ri"m,  
2. 返回引用。 Ib4 8`  
  =,各种复合赋值等 $VJ=A<  
3. 返回固定类型。 >^Z!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ph1veD<ZZ  
4. 原样返回。 ? Kn~fs8  
  operator, k}Vu!+cz  
5. 返回解引用的类型。 4a~9?}V:  
  operator*(单目) 4B8{\ "6  
6. 返回地址。 pRdO4?l  
  operator&(单目) I1(, J  
7. 下表访问返回类型。 Uz!cVs?-  
  operator[] 7,"1%^tU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kR-5RaW  
  operator<<和operator>> , v6[#NU_Z  
ex2*oqAdX  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Ih95&HsdC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: c~Hq.K$d  
LNU9M>  
template < typename Left > V# 6`PD6  
struct value_return = %7:[#n  
  { "|"bo5M:   
template < typename T > F;&'C$%  
  struct result_1 WYE[H9x1?  
  { Im_`q\i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; MgLz:2 :F  
} ; qx/GioPU  
 /m*vY`  
template < typename T1, typename T2 > yHoj:f$$x  
  struct result_2 uEuK1f`  
  { 'm"H*f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !-4pr[C  
} ; C`x>)wm:  
} ; 7b T5-=.  
m5LP~Gb  
DI!l.w5P_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nyPA`)5F0  
GRj{*zs  
下面我们来剥离functor中的operator() gGdZ}9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S*CRVs  
l!q i:H<=1  
return l(t) op r(t) oOe5IczS(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WZ ~rsSZSV  
return op l(t) ~`mOs1d  
return op l(t1, t2) R4QXX7h!  
return l(t) op 0-4WLMx  
return l(t1, t2) op Q} f=Ye(&}  
return l(t)[r(t)] i':<Ro  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <(@m913|  
)BS./zD*[<  
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: "2qp-'^[c  
单目: return f(l(t), r(t)); 3=5+NJ'8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `<Zp!Hl(j  
双目: return f(l(t)); ]eP&r?B  
return f(l(t1, t2)); MF]s(7U4 `  
下面就是f的实现,以operator/为例 > -Jd@7-  
tX Z5oG7  
struct meta_divide vVZ@/D6w  
  { `Nu3s<O7CF  
template < typename T1, typename T2 > |7UR_(}KC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \nPa>2r  
  { OYNs1yB  
  return t1 / t2; -Vt*(L  
} eSywWSdf0  
} ; =1yU& PJ  
+&-/$\"  
这个工作可以让宏来做: nvsuF)%9hZ  
H`aqpa"C  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nY}Ep\g  
template < typename T1, typename T2 > \ i v&:X3iB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Gv6EJV1i  
以后可以直接用 ],&WA?>G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hq$:62NYg  
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 2Wq)y1R<T  
(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。。。) ^B> 4:+^  
fkyj&M/  
hU+sg~E  
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 j$A~3O<e"  
=R?NOWrDY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4 K{4=uU  
class unary_op : public Rettype 3(}HD*{E[@  
  { ;VYL7Xu](  
    Left l; %nP13V]  
public : KS1Z&~4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} LYkW2h`JQ  
*w59BO&M4  
template < typename T > 0b~5i-zM/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SpjL\ p0  
      { TpuN[Y  
      return FuncType::execute(l(t)); L5of(gQ5]  
    } EM;]dLh  
u0#q) L8  
    template < typename T1, typename T2 > 2|kx:^D p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !ZD[ $lt+  
      { eB<R@a|?S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .& B_\*  
    } J/M1#sE  
} ; kiZA$:V8  
AAxY{Z-4  
9eH(FB  
同样还可以申明一个binary_op `8KWZi4 ]  
) #9/vIQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \zR{D}aS  
class binary_op : public Rettype Elh: %dr Q  
  { IdUMoLL?  
    Left l; 2r,K/'  
Right r; 'h.{fKG]ME  
public : "<t/*$42  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yx4B!U  
$F`jM/B6  
template < typename T > =sPY+~<o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3 =KfNz_  
      { q[ ] "`?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <hkg~4EKc  
    } ~:D}L   
 }aRV)F  
    template < typename T1, typename T2 > 959&I0=g"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J}hi)k  
      { S`5^H~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +D*b!5[  
    } ABSA le  
} ; 88$G14aXEk  
1K"``EvNB  
KFkKr>S :  
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 "$;=8O5O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "/[-U;ck  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2d>kc2=*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ,i;kAy)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fF;Oz"I{\  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 c_)vWU  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "gfy6m  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) !r,ZyJU  
下面是修改过的unary_op u7UqN  
pj6Q0h)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ge8&_7  
class unary_op /Tv=BXL-  
  { t IdH?x  
Left l; 0e^j:~*  
  x;# OM  
public : & %ej=O  
xV:.)Dq9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G9<p Yt{:  
tYC`?HT  
template < typename T > - (VV  
  struct result_1 S&Q1Ky^  
  { [#fXmW>N/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; KM*sLC#  
} ; 4r\Sbh  
KwlN  
template < typename T1, typename T2 > ]0GOSh  
  struct result_2 aEW Z*y  
  { 2[}^ zTtA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9TjAEeU  
} ; :+|b7fF  
:@I?JSi  
template < typename T1, typename T2 > mR,p?[P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IvTtQq  
  { /tikLJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |xG|HJm,  
} a.v$+}+.[,  
GrGgR7eC#P  
template < typename T > X4>c(1e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h `d(?1  
  { rteViq+|.  
  return OpClass::execute(lt(t)); N{IY \/;\  
} KFor~A# D  
e!URj\*  
} ; X's-i!  
J6;^:()  
;'{:}K=h  
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 .L0pS.=LT  
好啦,现在才真正完美了。 <T[%03  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6A7UW7/  
#IDDKUE  
template < typename Right > .^N+'g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *,-)4)7d  
  { *r!1K!c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wh l)^D  
} W@GcE;#-  
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。 Sdz!J 1  
j0L9Q|s  
U5jY/e_  
6*Qn9Q%p-  
1b+ B  
十. bind HNxJ`x~Z~  
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。 "ZE JL.Wy  
先来分析一下一段例子 ELeR5xT  
<1.].A@b*  
])!|b2:s3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u`$,S& Er  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %?J\P@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2/RK pl &  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 e<dFvMO  
我们来写个简单的。 G'q7@d {'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]^Z7w`=%5  
对于函数对象类的版本: \K9XG/XIx  
W%hdS<b  
template < typename Func > RX4O1Z0  
struct functor_trait )/PvaL  
  { ^ ]SS\=7  
typedef typename Func::result_type result_type; D"j =|4S#  
} ; %}j.6'`{  
对于无参数函数的版本: di]z  
1 h|cr_  
template < typename Ret > E)o/C(g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > HuBG?4Qd  
  { &NZN_%  
typedef Ret result_type; r+3V+:f  
} ; FjRJSMwO,  
对于单参数函数的版本: *Af]?-|^{#  
:T" !6;  
template < typename Ret, typename V1 > ?^mgK9^v@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B++.tQ=X.  
  { #s{>v$F  
typedef Ret result_type; &<R8'  
} ; 8kXbyKX[b  
对于双参数函数的版本: cveTrY}g  
,WR$xi.j  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aj51%wKMb:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5(q\x(N  
  { p%+ 0^]v1  
typedef Ret result_type; "zc@(OA[z  
} ; $TU=^W)X  
等等。。。 d?Gf T$1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \ v44Vmfz  
gZuk(  
template < typename Func > &eQzfx=|km  
struct func_return eJ +;!0  
  { L~x3}o$-o  
template < typename T > h>sz@\{  
  struct result_1 OYzt>hdH  
  { #B8`qFpQC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }oigZI(1  
} ; !;{@O`j?b  
GRCc<TM, U  
template < typename T1, typename T2 > }X$vriW  
  struct result_2 *_`T*$  
  { \NhCu$'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GK)3a 9;  
} ; lyI rO"o  
} ; @^a6^*X>  
gn1`ZYg  
O_K@\<;~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {R `IA|T#k  
/_@S*=T5  
template < typename Func, typename aPicker > nL5Gr:SLo  
class binder_1 *=ftg&  
  { `)\_  
Func fn; z@>z.d4  
aPicker pk; EJjTf:  
public : ;38W41d{  
:^0g}8$<  
template < typename T > y$r^UjJEO  
  struct result_1 MG>g?s'!  
  { Q-F'-@`(C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; jV\M`=4IC  
} ; Q\z3YUk  
OHssUt  
template < typename T1, typename T2 > C,n]9  
  struct result_2 ~'dnrhdme  
  { L Tp5T|O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <4bv=++pS  
} ; Ictc '#y  
b<_*~af  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1B'i7  
^%~ztn 51  
template < typename T > 0t}=F 4@&a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y:&1;`FBZ  
  { K6KEdXM4  
  return fn(pk(t)); ,r{*o6  
} 4U<'3~RN  
template < typename T1, typename T2 > <]/`#Xgh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m}:";>?#  
  { 2n?\tOm(V  
  return fn(pk(t1, t2)); &~pj)\_  
} IE$x2==)  
} ; 6T< ~mn  
fpM 4q  
U(-9xp+  
一目了然不是么? daWmF  
最后实现bind >4ebvM 0|  
75K~ebRr  
LnZ*,>1 Z  
template < typename Func, typename aPicker > /4#.qq0\{c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) F) {f{-@)  
  { M$FXDyr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); vxUJ4|Qz  
} nf,>l0,,'  
yZHQql%J O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m(y?3} h  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 c[!e*n!y  
Ptzha?}OZ  
十一. phoenix (Ew o   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {5.,gb@6  
*`ehI_v :  
for_each(v.begin(), v.end(), V J){@  
( &|%z!x6f  
do_ h?.6e9Y4  
[ P0RM df  
  cout << _1 <<   " , " <%JdQ82?  
] lcJ`OLG  
.while_( -- _1), Mb\~WUWI  
cout << var( " \n " ) &w2.b:HF  
) S#jH2fRo  
); 1(w0* `  
]WN{8   
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (loUO;S=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor fL83:<RK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 u~LisZ&tP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4dMwJ"V  
#Q 2$v;  
>G' NI?$  
template < typename Cond, typename Actor > `C=!8q  
class do_while dulW!&*No  
  { lADi  
Cond cd; \VHi   
Actor act; s?~Abj_  
public : dT/Cn v=  
template < typename T > uz>s2I}B  
  struct result_1 H\8i9RI  
  { +SPC@E_v  
  typedef int result_type; -5p=gO  
} ; G8QJM0VpS  
GPP~*+n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} GJ%It .  
RK'3b/T  
template < typename T > m oFK/5cJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5PKv@Mk  
  { =_%:9FnQ0  
  do 1Na CGD"  
    { '9auQ(2  
  act(t); t@}<&{zk  
  } ~rpYZLH/:0  
  while (cd(t)); XZd !c Ff  
  return   0 ; l#:=zu  
} F__DPEAc_  
} ; WHbvb3'  
?aSL'GI  
Lrq+0dI 65  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jt3s;U*  
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。 Mu Z\<;W$  
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。 AKa{C f  
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。 #A:I|Q1$g  
下面就是产生这个functor的类: xd(AUl4qY  
k]R O=/ ?M  
L4Nk+R;  
template < typename Actor > zG [-n.  
class do_while_actor bn<&Xe  
  { T:; e73  
Actor act; oVl:./(IB  
public : z+wV(i97  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1)u= &t,  
gQ?>%t]  
template < typename Cond > r+m8#uR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q n=6>wP  
} ; gjo\g P@  
@sfV hWG  
\VtCkb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 uAVV4)  
最后,是那个do_ Q=e?G300#L  
71K6] ~<  
]PUyX8'~  
class do_while_invoker ocdXzk`  
  { {zVJlJKxs  
public : 1O(fI|gcO  
template < typename Actor > }[AIE[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R0. `2=  
  { Qx.E+n\  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7t@jj%F  
} gkBat(Uc  
} do_; t$\]6RU  
K\?vTgc(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qmxkmO+Qur  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -|f9~(t  
最后来说说怎么处理break和continue HkEp}R  
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。 *:\QD 8^  
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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