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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *wfkjG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w^QqYUL${  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, .ZOyZnr Z  
6c&OR2HGqO  
W[j7Vi8v  
XY`2>7  
  class filler @7<m.?A!  
  { >eaK@u-'0  
public : JZrUl^8E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v4wXa:CJ  
} ; N_>}UhZ  
1oIu~f{`  
7q:  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: M;qV% k  
<(-4?"1  
9 !qVYU42(  
^o*$+DbC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "Q<*H<e  
_7w2E   
yj{:%Km:`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $Uxg$pqO  
T2MX_rt#D  
WP0{%  
H0i\#)Xs  
二. 战前分析 oM#S.f?  
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。 ^7~w yAr  
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 MOW {g\{\  
wH[}@w  
Sf0[^"7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6 _\j_$  
  /* --------------------------------------------- */ ihdtq  
vector < int *> vp( 10 ); b`sph%&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )hai?v~g  
/* --------------------------------------------- */ ;M Z@2CO  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [M6/?4\  
/* --------------------------------------------- */ 8?7:sfc  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iP~dH/B|v  
  /* --------------------------------------------- */ 15FGlO<<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); da&f0m U  
/* --------------------------------------------- */ _Uz}z#jt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); CVFsp>+  
T"m(V/L$W  
F I\V6\B/  
L)ry!BuHI  
看了之后,我们可以思考一些问题: #FV(a~  
1._1, _2是什么? u +OfUBrf  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 v{2 Vg  
2._1 = 1是在做什么? 1"CbuV 6  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %U)M?UNjw  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 i@ avm7  
"i_}\p.,X  
8h2!8'  
三. 动工 5K*-)F ]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wfrWpz=FO  
-m~[z  
e?D,=A4mV"  
D0&{iZ(  
template < typename T > z[wk-a+w  
class assignment Kv:ih=?  
  { }`9}Q O  
T value; r8~U@$BBK  
public : 2O5yS  
assignment( const T & v) : value(v) {} Aq{m42EAj  
template < typename T2 > %R{clbbbn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -h8!O+7 .  
} ; ^$y_~z3o#7  
^OQ#Nz  
Do|`wpR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xf@D<}~1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Pne[>}_l/  
rLcQG  
Pz"!8b-MN  
_dEf@==  
  class holder r(yb%p+  
  { 2aN  
public :  iV71t17  
template < typename T > G?/1 F1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const VMW ?[j  
  { mYk5f_}  
  return assignment < T > (t); 4>^ %_Xj[  
} 2g^Kf,m  
} ; |[TH ~ o  
sh?Dxodp9  
V@K}'f~  
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: <_H0Q_/(  
b`K~l'8  
  static holder _1; T+2I:W%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bct&ge7YX  
o=_4v ^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <..%@]+  
而不用手动写一个函数对象。 |[ |X  
'F+O+-p+  
/7h%sCX  
MT#9x>  
四. 问题分析 nZN]Q9  
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。 TR@$$RrU  
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。 "O|fX\}5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N2tvP+Z6D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y^S0K'N  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @Cm"lv.hz  
9#6ilF:F  
五. 问题1:一致性 H$ xSl1>E  
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?| tO?*x/XC{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cVn7jxf  
wR/i+,K  
struct holder k< W]VS3N  
  { ld[]f*RuW  
  // NnSI=M  
  template < typename T > Dl/UZ@8pl  
T &   operator ()( const T & r) const ce=6EYl  
  { ;wprHXjq  
  return (T & )r; j&m<=-q  
} qBX<{[  
} ; EGGy0ly  
L*h X_8J  
这样的话assignment也必须相应改动: 1xq1te)  
Ok({Al1A,w  
template < typename Left, typename Right > 60AX2-sdJ,  
class assignment qm]ljut  
  { #>ci!4Gz=Z  
Left l; " Jnq~7]  
Right r; ? *I9  
public : p|Rxy"}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hY'"^?OP  
template < typename T2 > G';oM;~/|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~`_nw5y  
} ; q}BQu@'H  
on&N=TN  
同时,holder的operator=也需要改动: 2#W%--  
7@tr^JykO  
template < typename T > ^#^u90I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;N"XW=F4e  
  { S%xGXmZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [TO:- 8$.  
} 3y 3 U`Mo  
3+ i(fg_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 nNilT J   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *bRH,u  
o~>p=5t  
return l(rhs) = r; 8@+YcN;->  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "?qu(}|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5-mJj&0:!  
x=au.@psBS  
template < typename Tp > ,}FYY66K  
class constant_t NKd@ Kp`,  
  { 7 cIVK}&  
  const Tp t; ={L:q8v)  
public : ,CM$A}7[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W+K=M*^D;c  
template < typename T > "F[VqqD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x-Mp6  
  { 6gR=e+  
  return t; eIqj7UY_  
} DD3J2J  
} ; w@%W{aUC  
(J^ Tss  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ":-)mfgGU  
下面就可以修改holder的operator=了 A<.Q&4jb  
p-(Z[G*  
template < typename T > /{kyjf[o&*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *iC t4J  
  {  B-&J]H  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [?IERE!xQ  
} dNJK[1e6  
caj)  
同时也要修改assignment的operator() nW drVT$  
10}Zoq|)n  
template < typename T2 > hCxL4LrF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z ~VA#8>  
现在代码看起来就很一致了。 -O_UpjR;  
[#9ij3vxd  
六. 问题2:链式操作 C,I N+@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #JLDj(a?  
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。 9C4l@ jrF  
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。 r 2   
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。 |y:DLsom?i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3mm`8!R  
IYQYW.`ly  
template < typename T > +qz)KtJS  
struct result_1 9lD,aOb  
  { ~hxB Pn."  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q]r!5&Z  
} ; "BVz5?  
n~)Y%xe[U  
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: D{l.WlA.  
h |lQ TT  
template < typename T > AV2q*  
struct   ref 5r+0^UAO:J  
  { Y?5yzD:  
typedef T & reference; VUnEI oKM  
} ; ,F-tvSc\Q  
template < typename T > ?xf;#J+{8  
struct   ref < T &> NqwVs VL  
  { [{{?e6J  
typedef T & reference; Kq S2  
} ; h ?ia4t  
Fb``&-Qm:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~.@fk}'R  
<7jb4n<  
template < typename T > yav)mO~QU6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c^6`"\X^g  
  { T*{zL  
  return l(t) = r(t); / P:Hfq  
} 0}^-, Q,  
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。 c\]L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "w'YZO]>  
*xl7;s  
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 ROjjN W`W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6Ss{+MF|v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }agl:~C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {//F>5~[  
最后的布局是: 8uGPyH  
                Add 6szkE{-/?  
              /   \ LNN:GD)>  
            Divide   5 ~o%-\^oc  
            /   \ N{`l?t0I  
          _1     3 3w9 ]@kU  
似乎一切都解决了?不。 M|v.5l#   
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。 ipzUF o<w  
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。 u:S@'z>  
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: &=?`;K  
m+m6"yE#_  
template < typename Right > "aBd0i&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const z67=v9+7  
Right & rt) const w7Pe< vT  
  { x@Y2jM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,|4Ye  
} 4bxkp3~h;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Xou#38&p>  
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。 &Bp\kv  
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。 ATzNV=2s  
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。 ZKR z=(  
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。 ~r!5d@f.6  
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? -+9x 0-P  
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: _eQ P0N  
a?Y1G3U'  
template < class Action > rqFs[1wr>R  
class picker : public Action vl5n%m H>^  
  { Ad,r(0a LZ  
public : {.lF~cOu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} VA%"IAl  
  // all the operator overloaded Fkz  
} ; B@;)$1-UT  
jzj{{D[^  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 YDNqWP7s  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: KyyG8;G%  
,Mhe:^3  
template < typename Right > gZjOlp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9_Re,h  
  { l'W+^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |x6mkSf]ke  
} 8Wj=|Ow-q  
V{h@nhq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;/V@N |$n  
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。 ~^^ey17   
N-rm k  
template < typename T >   struct picker_maker )RYnRC#O  
  { Z0=m:h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L, {rMLM%  
} ; Y/S3)o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2*citB{  
  { $CmX &%L=  
typedef picker < T > result; vaj66nV  
} ; &5.~XM;  
 4 Z}bw#  
下面总的结构就有了: tqQ0lv^J  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 2\w=U,;(  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 8`G{1lr4o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 30_un  
至此链式操作完美实现。 MA+-2pMc|7  
;-?ZI$  
r}\h\ {  
七. 问题3 Is@a,k  
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。 &'7"i~pC  
~B&*7Q7  
template < typename T1, typename T2 > pIu H*4Vz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m I zBK]@^  
  { %<?ciU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); QklNw6,  
} f%{Tu`  
;:c%l.Y2  
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: B Z?W>'B%$  
aEDN]O95?  
template < typename T1, typename T2 > O|Ic[XfLx  
struct result_2 C|f7L>qe  
  { tHtV[We.:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /Tj"Fl\h  
} ; !/}FPM_  
`XxG"k\/S  
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? B~>cNj<  
这个差事就留给了holder自己。 =YGP%}_.p{  
    "F"_G  
>Mn>P!  
template < int Order > |2@en=EYk  
class holder; v{2DBr  
template <> 9"aFS=><  
class holder < 1 > b#g {`E  
  { z@~&Kwf\}  
public : >C3NtGvy  
template < typename T > Y_@"v#,  
  struct result_1 A$~xG(  
  { jRG\C=&(x  
  typedef T & result; $W$# CTM  
} ; 2Nn1-wdhb  
template < typename T1, typename T2 > HB7(  
  struct result_2 -k&{nD|  
  { YvruK: I  
  typedef T1 & result; `OP>(bU0  
} ; lB!vF ~A&  
template < typename T > 6B''9V:s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5w3ZUmjO  
  { ^$IZLM?E~  
  return (T & )r; 14D 7U/zer  
} irsfJUr[V  
template < typename T1, typename T2 > _;:rkC fj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8rwYNb.P  
  { R|1xXDLm*E  
  return (T1 & )r1; 0HR|aqPo  
} ck+b/.gw`  
} ; qon{ g  
tKZ&1E  
template <> `\jTpDV_W  
class holder < 2 > h.V]fS  
  { YN@6}B#1  
public : NLQE"\#a  
template < typename T > 'e]HP-Y<  
  struct result_1 @ EmGexLPM  
  { d9Z&qdxTKq  
  typedef T & result; _(6`{PWY  
} ; T|@#w%c''  
template < typename T1, typename T2 > rKzlK 'U  
  struct result_2 P>Q{He:  
  { %l} Q?Z  
  typedef T2 & result; 0)AM-/"  
} ; BF36V\  
template < typename T > HK0::6n{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 's[BK/  
  { t'R':+0Vf  
  return (T & )r; Xlv#=@;O]  
} -\kXH"%  
template < typename T1, typename T2 > a jQqj.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const efjO8J[uk-  
  { .Z=Ce!  
  return (T2 & )r2; R zS|dGNQE  
} bar0{!Y"  
} ; 5g``30:o  
WRD A `  
i3Hz"Qs;  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 fw' r.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MBB5wj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lwOf)jK:J  
s>|Z7[*  
return l(i, j) = r(i, j); 0e+W/Tq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >5;N64]!)  
Y{Da+  
  return ( int & )i; sEce{"VC  
  return ( int & )j; z2w;oM$g  
最后执行i = j; 'y9*uT~  
可见,参数被正确的选择了。 \sK:W|yy  
wE$s'e  
U:]MgZWn  
AkrTfi4hC  
ZXsYn  
八. 中期总结 1")FWN_K/T  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: p9-0?(]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M8';%  =@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G#H9g PY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bD35JG^&i  
74K)aA  
X JY5@I.  
^qxdmMp)l  
*hVb5CS  
BeK2;[5C  
九. 简化 Ge~q3"  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 k-"<{V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]9jZndgC  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: __!m*!sd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y@Y`gF6F  
  +-*/&|^等 Ic'Q5kfM  
2. 返回引用。 ll^DY hx}  
  =,各种复合赋值等 XHxz @_rw  
3. 返回固定类型。 90~*dNk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }YQ:6I  
4. 原样返回。 W`$[j0  
  operator, 0 y< k][  
5. 返回解引用的类型。 .f>,6?   
  operator*(单目) Dg~ [#C-  
6. 返回地址。 S5N@\ x  
  operator&(单目) 2H[ ; v+  
7. 下表访问返回类型。 {Eu'v$c!  
  operator[] T2wv0sHlt  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {XtoiI  
  operator<<和operator>> ~r<p@k=.#0  
q7,^E`5EgU  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 <_9!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: nbGoJC:U  
6xHi\L  
template < typename Left > :zlpfm2  
struct value_return Ah-8"`E  
  { j 1(T )T  
template < typename T > _gKu8$o=-  
  struct result_1 Z,WubX<  
  { %e{(twp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )1f+ld%R  
} ; b^ sb]bZW  
zmI5"K"'F  
template < typename T1, typename T2 > XA1f' Kk  
  struct result_2 vM`7s[oAK  
  { JSgpb ?(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =}v ;1m  
} ; h* s`^W3  
} ; :uo[&&c  
EKuSnlTXba  
IIxJqGN:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e_/x&a(i8  
~:[!Uyp0b  
下面我们来剥离functor中的operator() D`VFf\7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Vclr2]eV4O  
xc;DdK=1X  
return l(t) op r(t) M)JADX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +I5 2EXo  
return op l(t) Vl<9=f7[  
return op l(t1, t2) ne4c %?>t  
return l(t) op  H4:ZTl_$  
return l(t1, t2) op < Dd%  
return l(t)[r(t)] W"Q!|#;l.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] E-fr}R}  
',ZF5T5z@  
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: 2n|CD|V$ux  
单目: return f(l(t), r(t)); DyfsTx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Mra35  
双目: return f(l(t)); QU T"z'  
return f(l(t1, t2)); O*G1 QX  
下面就是f的实现,以operator/为例 l~J*' m2  
IU#x[P!  
struct meta_divide ?TpUf  
  { /p)F>WR  
template < typename T1, typename T2 > Zu21L3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s+,&|;Q  
  { -7%X]  
  return t1 / t2; ^ve14mbF#.  
} %d;<2b0  
} ; GK?4@<fY  
.9h)bf+  
这个工作可以让宏来做: *Qkc[XHqy  
t> . Fl-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3b!,D  
template < typename T1, typename T2 > \ gnLn7?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >A}0Ho  
以后可以直接用 SEM8`lnu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C\Vg{&'  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [2 zt ^  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 8IGt4UF&?  
_1|$P|$P.  
JA^v  
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 7I}P*%(f  
#BY`h~&T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #@qN8J}R  
class unary_op : public Rettype 6/tI8H3E  
  { SfB8!V|;  
    Left l; m"d/b~q  
public : #NNewzC<*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OBOwz4<  
T_;]fPajjD  
template < typename T > DlTR|(AL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w? LrJ37u  
      { *:hy Y!x  
      return FuncType::execute(l(t)); mfom=-q3k  
    } Dl C@fZD  
".U^if F  
    template < typename T1, typename T2 > riCV&0"n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WE6\dhJ<  
      { }Ln@R~[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~/-eyxLTm  
    } -rSIBc:$8  
} ; {f DTSr?/  
vF4]ux&  
|L::bx(  
同样还可以申明一个binary_op #X`8dnQZ  
K84^ Oq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^G|98yc!'  
class binary_op : public Rettype xT*d/Oaw  
  {  jz'<  
    Left l; 6bO~/mpWT~  
Right r; a~ ]bD  
public : 'g)n1 {  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U|@V 74  
h7yqk4'Lq  
template < typename T > Ev9 >@~^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $ uh z  
      { OCV+h'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~i~%~doa  
    } @jy41eIo  
K#mOSY;}  
    template < typename T1, typename T2 > \7v)iG|#G&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QM<y`cZ8  
      { .Y*f2A.v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); },@^0UH4c  
    } Ykqyk')wm  
} ; bzZ>lyH  
b-^p1{A0zW  
kkCZNQ~I  
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 3Q By\1h.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HU;#XU1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {~Tg7<\L  
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。  $_;e>*+x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! CE%_A[a  
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。。。 kv{}C)kt3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?> D tw#}  
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) GqKsK r2%  
下面是修改过的unary_op zaimGMJ ,  
B 0ee?VC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Wp0 Dq(  
class unary_op }8K4-[\  
  { TbvtqM 0  
Left l; ]lOh&Cz[  
  /+]s.V.  
public : s +s" MI  
,e722wz  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} NH A5e<  
b1#dz]  
template < typename T > v-b0\_  
  struct result_1 lUOvm\  
  { $md%x mQ[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H^%lDz  
} ; &a0r%L()X  
g" VMeW^  
template < typename T1, typename T2 > dl-l"9~;  
  struct result_2 b7`D|7D  
  { u{<"NR h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |*5 =_vF  
} ; OhZgcUqQ8  
u+m,b76  
template < typename T1, typename T2 > NpP')m!`}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <UP m=Hb  
  { 7, } $u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8IQtz2  
} A7_4 .VH  
9A'Y4Kg<C  
template < typename T > "/Pjjb:2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =T?}Nt  
  { :M3oUE{  
  return OpClass::execute(lt(t)); thlY0XCq,%  
} ;|T!#@j  
&)d$t'7p  
} ; VosZJv=  
f|7\DeY9U  
#N(= 3Cj  
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 9m2, qr|  
好啦,现在才真正完美了。 M9\#Aq&\i  
现在在picker里面就可以这么添加了: }|OaL*|u  
>SF Uy\3  
template < typename Right > =ac_,]z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const enS}A*Io  
  { s8"8y`u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {P%9  
} u7%D6W~m0  
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。 IY'=DePd  
`>Tu|3%\  
hg.#DxRi{  
^n Jyo:DO;  
{PP9$>4`l  
十. bind Yf,K#' h:  
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。 >^Q&nkB"B  
先来分析一下一段例子 O|IG_RL]  
BF*kb2"GZ6  
$ i)bq6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^ 2GHe<Y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2,2Z`X  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t.8 GT&p  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 2"P 99$"  
我们来写个简单的。 6k{2 +P  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,_aM`%q?Fj  
对于函数对象类的版本: {R<Ea @LV+  
>zsid:  
template < typename Func > /-_=nf}w  
struct functor_trait x5`br.b  
  { |:[tNs*,O  
typedef typename Func::result_type result_type; +CH},@j  
} ; K;?,FlH  
对于无参数函数的版本: <~ad:[  
6fH@wQ"wN  
template < typename Ret > q\Q{sv_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TNCgaTJ{h  
  { d<!3`qe  
typedef Ret result_type; 3`d}~v{  
} ; <U5wB]]  
对于单参数函数的版本: uzmk6G v  
^'CPM6J  
template < typename Ret, typename V1 > Xp\/YJOibd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > OMhef,,H  
  { h^,8rd  
typedef Ret result_type; 1wzqGmjmt  
} ; [${ QzO  
对于双参数函数的版本: F>tQn4  
]V %.I_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D0k 8^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e0@ 6Pd  
  { n55Pv3}C  
typedef Ret result_type; v(*C%.M)  
} ; h~&gIub  
等等。。。 UDhG :  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =9oP owq  
I}e 3zf>  
template < typename Func > p.ANVA@:  
struct func_return !CX t*/~  
  { ] 2 #  
template < typename T > bfB\h*XO  
  struct result_1 NaVQ9ku7VW  
  { F(4?tX T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t*@2OW`!  
} ; rg0m a  
sw A+f   
template < typename T1, typename T2 > bCref$|  
  struct result_2 3iw{SEY  
  { Nx{$}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A+y  
} ; Cm$.<CV  
} ; gu#-O?B  
o,U9}_|A  
JnHo9K2.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q@b|F-  
\V9Z #>  
template < typename Func, typename aPicker > -.g|l\  
class binder_1 "UEv&mQ  
  { 9lB]~,z  
Func fn; T\Uek-(  
aPicker pk; d(g^M1 m  
public : F+E|r6'i  
*f,DhT/P  
template < typename T > iX0iRC6f  
  struct result_1 u6`=x$&  
  { xs\!$*R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  K;LZ-  
} ; ? uYu`Ojzr  
.(pN5JI*  
template < typename T1, typename T2 > Q{k At%  
  struct result_2 8G5Da|\  
  { ;'81jbh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f|y:vpd%  
} ; J=pztASt  
lKEkXO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;7N Z<k  
AuR$g7z  
template < typename T > Vi4~`;|&b+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hFiIW77 s2  
  { 2e$w?W0^  
  return fn(pk(t)); P"<U6zM\sP  
} M$0u1~K  
template < typename T1, typename T2 > -s6![eV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aR\\<due  
  { 0afei4i~N  
  return fn(pk(t1, t2)); 3!5Ur&  
} O?<&+(uMTT  
} ; _fZZ_0\Q  
WK="J6K5  
w.& 1%X(k  
一目了然不是么? '#(v=|J  
最后实现bind 4t)%<4  
%pXAeeSY`;  
<C9 XX~  
template < typename Func, typename aPicker > [F5h   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {EdH$l>94  
  { 0rGSH*(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ' B  
} PMfkA!.Y  
Me6+~"am/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lN9=TxH1(;  
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。 ~+Z{Q25R  
1heS*Fwn'  
十一. phoenix "B_K XL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lV.F,3  
ho>k$s?  
for_each(v.begin(), v.end(), QdLYCR4f  
( 5e sQ;  
do_ *xp\4;B  
[ LN_xq&.  
  cout << _1 <<   " , " :>itXD!  
] *6 _tQ9G  
.while_( -- _1), "*,XL uv>  
cout << var( " \n " ) :SxW.?[%u  
) |Yq$s U  
); c{[q>@y pK  
A>{p2?`+!  
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: o !4!"O'E  
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 lY*[tmz)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 UX]L;kI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N?X^O#[  
KFa_  
`GXkF:f=  
template < typename Cond, typename Actor > 9o>8o  
class do_while &i!vd/*WlD  
  { nI0[;'Hn,  
Cond cd; [b:e:P 2  
Actor act; 4nAa`(62  
public : QM?#{%31  
template < typename T > Z@Ae$ '9H  
  struct result_1 h[Gg}N!  
  { 1".v6caW  
  typedef int result_type; oA1a/[#  
} ; )G7=G+e;  
fr!Pj(Q1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w>b-} t  
f-n z{U  
template < typename T > GUQ{r!S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ["}rk  
  { 0|; .6\  
  do M@W[Bz  
    { vd6l7"0/  
  act(t); NAPX_B,6  
  } 67y Tvr@a  
  while (cd(t)); ' H7x L  
  return   0 ; Xv@SxS-5l  
} ; O<9|?  
} ; id?h>g  
R>`}e+-D  
e6_ZjrQf  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {-BRt)L[  
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。 ^}f -!nf[  
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。 [=%TnT+^9  
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。 moVbw`T  
下面就是产生这个functor的类: ={?v Ab:  
.@-$5Jw  
q$G,KRy/  
template < typename Actor > %& _V0R\k  
class do_while_actor +y 87~]]  
  { N8`?t5  
Actor act; _ pO`  
public : kM`l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _Jv 9F8v  
! Q<>3 xZ  
template < typename Cond > V<HU6w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >yJ9U,Y  
} ; bxK(9.  
#$vRJ#S}U  
RnfXN)+P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0e["]Tlnm  
最后,是那个do_ l6[lJ0Y  
\F,DA"K_  
}W)=@t  
class do_while_invoker Q Z8QQ`*S  
  { 6)]f6p&e  
public : f]~c)P Cs  
template < typename Actor > } wSi~^*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h!&sNzX  
  { PU9`<3z5  
  return do_while_actor < Actor > (act); j*T]HaM  
} (\puf+  
} do_; [-*F"}D,  
P];JKE%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r^$~>!kZ|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 dEM ?~?  
最后来说说怎么处理break和continue o?Sla_D   
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。 ;@ WV-bLe  
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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