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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda sD{d8s[(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Lyy:G9OV  
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, LKsK!X  
QZ2a1f'G  
~LU$ no^  
('oA{,#L  
  class filler CYn56eRK  
  { QnH;+k ln  
public : kVY 0 E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E(miQ   
} ; ;4Wz0suf  
uMb[0-5  
M}\p/r=  
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: GbfA-\  
.:9XpKbt  
QqCwyK0  
xWxgv;Ah  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )>r sX)  
NhRKP"<CO  
)Pj4_$uM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %Y-KjSs+l  
g..&x]aS(  
#'fQx`LV  
g=Bge)  
二. 战前分析 -Zfq:Kr  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 !vGJ 7  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 |gwGCa+  
n,*E s/\  
WJBwo%J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /" 6Gh'  
  /* --------------------------------------------- */ 5{\;7(  
vector < int *> vp( 10 ); jm&PGZ#n=R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @ev8"JZ1  
/* --------------------------------------------- */ 0RGqpJxk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m* rw?nLZ  
/* --------------------------------------------- */ ur JR[$p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q?=_{oH9  
  /* --------------------------------------------- */ 7i0;Ss*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,ek0)z.  
/* --------------------------------------------- */ 5z@QAQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); IiZXIG4H  
M2piJ'T4u  
~4=XYYcka  
]~kgsI[E  
看了之后,我们可以思考一些问题: !HSX:qAP$  
1._1, _2是什么? i/aj;t  
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。 %R@&8  
2._1 = 1是在做什么? 4mwLlYZ  
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。 3&5AbIZ  
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。 sZ%wQqy~k  
N7#,x9+E  
n{E9p3i  
三. 动工 }ZkGH}K_}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )@E'yHYO>  
'$y.`/$  
l ^;=0UR_  
y7-dae k  
template < typename T > *# ;  
class assignment 'tMS5d)4:  
  { C`b)}dY  
T value; 17S<6j#H5  
public : ]:Sb#=,!&!  
assignment( const T & v) : value(v) {} mJa8;X!r6  
template < typename T2 > -|( q 9B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %40+si3c  
} ; )!g@MHHL  
7-2,|(Xg  
by* v($  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,Laz515  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $##LSTA  
F?hGt]o  
"= >8UR  
Z8q*XpUH  
  class holder Xf*}V+&WN  
  { 3y]rhB  
public : aT}?-CUxx  
template < typename T > 0w ;#4X:m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u!9bhL`  
  { U'Fc\M5l/l  
  return assignment < T > (t); *>J45U(6:  
} dY'>'1>P 9  
} ; YA*E93J0  
W24n%Ps  
6M X4h  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: C.Re*;EI,  
f$]ttU U  
  static holder _1; CV7%ud]E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ah|`),o(k  
~ _W>ND  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [eZ'h8  
而不用手动写一个函数对象。 wZ\% !# }7  
w{ P l  
o_&Qb^W  
V6_~"pRR=  
四. 问题分析 <GSp%r  
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。 IEY\l{s  
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。 %$=2tfR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oiQ:&$y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sU/vXweky"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 oG c9 6B%  
`o21f{1]X&  
五. 问题1:一致性 +@~e9ZG%a  
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?| bd[iD?epD]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 k=9k4l  
S7j U:CLJ  
struct holder iyr<qtwK  
  { NG: f>R  
  // 6E9o*YSk  
  template < typename T > dv?t;D@p!  
T &   operator ()( const T & r) const Qjmo{'d  
  { _O&P!hI  
  return (T & )r; 9Dd`x7$ a  
} @/xdWN!,  
} ; j|@8VxZ  
2\CZ"a#[  
这样的话assignment也必须相应改动: (&M,rW~Qxs  
bjq.nn<=  
template < typename Left, typename Right > dRUmC H  
class assignment \vE-;,  
  { vd/BO  
Left l; gi+FL_8CzU  
Right r; d}wE4(]b  
public : 3?TUt{3g  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3gv?rJV  
template < typename T2 > +ZkJ{r0,(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H %ScrJ#V  
} ; _~;K]  
 p4P"U  
同时,holder的operator=也需要改动: uM9Gj@_  
df/7u}>9  
template < typename T > 7wHd*{^9N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a..LbQQ  
  { qR kPl!5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 10_>EY`  
} uJa.]J~L=  
@*WrHoa2N  
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。 +9M";'\c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 10tTV3`IM  
[_*?~  
return l(rhs) = r; q-S#[I+g  
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。 M$} AJS%8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &Y3ZGRT  
^~s!*T)\  
template < typename Tp > lInf,Q7W  
class constant_t P.djR)YI  
  { $)6x3&]P  
  const Tp t; 0Kg?X  
public : M]xfH*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =+H,}  
template < typename T > PB~ r7O]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -4obX  
  { \T?6TDZ]  
  return t; :g{ybTSEe  
} .&n! 4F'  
} ; K*M1$@5  
bQdu=s[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u R]8ZT")  
下面就可以修改holder的operator=了 4r#4h4`y|  
V14+?L  
template < typename T > @0%[4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 27MwZz  
  { Z7k ku:9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (4/W)L$  
} &d]@$4u$;  
9x eg,#1  
同时也要修改assignment的operator() NTVaz.  
EtQ:x$S_  
template < typename T2 > RL*b4 7,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @Thrizh  
现在代码看起来就很一致了。 1/%5pb2\  
z&\N^tBv  
六. 问题2:链式操作 g"\J iBb5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D5Z)"~'  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Hx n#vAc  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 )[ejb?{d  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 #q5tG\gnM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2SlI5+u  
/x\~ 5cC  
template < typename T > lUw=YM  
struct result_1 6NQ`IC  
  { QQD7NN>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |o@U L  
} ; # hw;aQ  
WP'.o  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: %AA -G  
AqH GBH0  
template < typename T > *;Z a))  
struct   ref (px3o'lsh  
  { #"C!-kS'=  
typedef T & reference; VO /b&%  
} ; V6B[eV$D  
template < typename T > 8t |?b  
struct   ref < T &> X_)x Fg'k  
  { . HAFKB;  
typedef T & reference; gLlA'`!  
} ; r4 qs!(  
=L`PP>"rW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U&SSc@of  
mRN[l j  
template < typename T >  O`Htdnu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U*XdFH}vV  
  { B]  Koi1B  
  return l(t) = r(t); *%%n9T  
} "V5_B^Gzb]  
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。 olm'_ {{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <SdOb#2  
}%<cF i &  
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 ry+|gCZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #A:^XAU1Z@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e0IGx]5i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "B9zQ,[Q  
最后的布局是: *z]P|_:&G  
                Add HUbXJsSP  
              /   \ L!fIAd`  
            Divide   5 hMgk+4*  
            /   \ 4C3i  
          _1     3 <~e*YrJ?-  
似乎一切都解决了?不。 ?P}) Qa  
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。 #v4^,$k>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 To-$)GQ@W  
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: sosIu  
Kr`.q:0GK  
template < typename Right > )i:"cyoE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const AP9\]qZ(7  
Right & rt) const g^U-^ f  
  { 24f N3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); slLTZ]  
} 5G z~,_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @JOsG-VW~  
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。 ANR611-a  
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。 G#='*v OtO  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 G$~hAZ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 5oOs.(m|*C  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? la_  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: & fnfuU$   
@;[.#hK  
template < class Action > <!X]$kvG  
class picker : public Action <4^y7]] F  
  { 9~ifST \  
public : {q&A/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Mi`t$hmP  
  // all the operator overloaded rWBgYh  
} ; !m9g\8tE  
HBw0 N?  
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。 ON"V`_dq+M  
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: N9z!-y'X  
0IsnG?"  
template < typename Right > 5'xZ9K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `$/M\aM%  
  { X4"[,:Tw  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DyQvk  
} L.a~vk 1  
]O~/k~f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q}#H|@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ;kVo? W]  
*yW9-(  
template < typename T >   struct picker_maker m h|HEkM  
  { \BSPv]d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PU\@^)$  
} ; KpO%)M!/Z#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r\|"j8  
  { 2f 9%HX(5  
typedef picker < T > result; ^ X<ytOd5  
} ; -} +PE 4fh  
PmDar<m  
下面总的结构就有了: 3[To"You  
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。 l3kBt-m  
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。 79U 7<]-!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9K{0x7~  
至此链式操作完美实现。 qV@Hu/;  
Pu!%sGjD  
1;+(HB  
七. 问题3 f/=H#'+8  
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。 }5ONDg(I~  
DVRbTz3V  
template < typename T1, typename T2 > ~Q 1%DV.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =+wkjTO  
  { \"A~ks~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 79MB_Is]s  
} z^9df(  
<1E* wPm8  
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: &v_b7h  
e+O0l  
template < typename T1, typename T2 > $RV'DQO  
struct result_2 [Uu!:SZ  
  { cBnB(t%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %g%#=a;]q  
} ; N/ mC,7Q  
y]E ?\03"  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? affig  
这个差事就留给了holder自己。 ^'aMp}3iu  
    YPsuG -is  
1)wzSEV@  
template < int Order > ,LJX  
class holder; v#`P?B\  
template <> _&6&sp<n  
class holder < 1 > HzF]hm,  
  { FA;uu\  
public : > 9wEx[  
template < typename T > P(za8l>  
  struct result_1 B^uQv|m  
  { AW:WDNQh8n  
  typedef T & result; "5R8Zl+  
} ; <CUe"WbE)  
template < typename T1, typename T2 > geu8$^  
  struct result_2 co!#.  
  { CEos`  
  typedef T1 & result; )fz<n$3|$#  
} ; `$D2w|  
template < typename T > c B9`U4<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n/5)}( }K  
  { kyc Z  
  return (T & )r; ZKa.MBde  
} G.a^nQ@e%  
template < typename T1, typename T2 > u;*Wc9>sU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Pz1[ b$%  
  { <t0o{}^P*  
  return (T1 & )r1; P=V=\T<4_  
} X} v]iX  
} ; 1[vmK,N=E  
DKfw8"L]  
template <> 7.PG*q  
class holder < 2 > v/BMzVi  
  { VL/%D*  
public : QviH+9  
template < typename T > f|1GlUA{t  
  struct result_1 r9@Q="J_)  
  { YRYAQj/7  
  typedef T & result; +SSF=]4+  
} ; 9ci=]C5o3K  
template < typename T1, typename T2 > V[Jd1T  
  struct result_2 KS/1ux4x  
  { MKYXYR  
  typedef T2 & result; {%5tqF  
} ; el*C8TWlw  
template < typename T > Y.qlY3iBp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zF2GW  
  { ozbu|9 +v  
  return (T & )r; Y,kTk  
} \*s'S*~  
template < typename T1, typename T2 > EF?@f{YY$n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >*v^E9Y  
  { !'No5  
  return (T2 & )r2; D^Bd>Ey4  
} >uuP@j  
} ; hgCeU+H  
mB.kV Ve0  
O>z M(I+p  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =!'gV:M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: y8Bi5Ae,+1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :cmfy6h]  
gd6We)&  
return l(i, j) = r(i, j); +%G*)8N3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *K6 V$_{S  
Q9N=yz  
  return ( int & )i; EnJAHgRV;e  
  return ( int & )j; |*0oz=  
最后执行i = j; Y B@\"|}  
可见,参数被正确的选择了。 :Xv3< rS<  
6|m1z  
%Ysu613mz  
c xdhG"  
g83!il\  
八. 中期总结  yf!  
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: !ec\8Tj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ud0%O  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v6 DN:!&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8@|_];9#.  
|,j6cFNw  
nJny9g  
A+3@N99HeH  
>~I~!i3  
MN|y5w}$u  
九. 简化 W|3XD-v@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 eP-q[U?$n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $!Z6?+  
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: ZGa>^k[:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SC`.VCfc.  
  +-*/&|^等 2"C'Au  
2. 返回引用。 Xvm.Un< N  
  =,各种复合赋值等 0ANqEQX  
3. 返回固定类型。 nbMnqkNb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?@l9T)fF  
4. 原样返回。 zv!%u=49  
  operator, vV-ATIf ^  
5. 返回解引用的类型。  Z $Ynar  
  operator*(单目) h{S';/=8  
6. 返回地址。 `!DrB08A  
  operator&(单目) Rk56H  
7. 下表访问返回类型。 %up ]"L&i  
  operator[] R>Fie5?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +O}6 8 N  
  operator<<和operator>> XRKL;|cd  
4QdY"s( n  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 BV$lMLD{r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \&]'GsfF  
7_d gQI3y  
template < typename Left > s(pNg?R  
struct value_return g_;4@jwTP"  
  { ;( [^+_/  
template < typename T > bkS-[rW  
  struct result_1 *?YMoN  
  { s[Whg!2~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #k|f%!-Vo  
} ; "@UyUL  
K;*B$2Z#k  
template < typename T1, typename T2 > ?wpl 88z  
  struct result_2 .f9&.H#  
  { 8fA8@O}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F4$9r^21r  
} ; 6vf<lmN  
} ; k-I U}|Xz  
'}9 %12\^h  
]iry'eljy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ( "wmc"qH  
/)<Xoa  
下面我们来剥离functor中的operator() q"VC#9 7`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Le2rc *T  
U*\ 1d  
return l(t) op r(t) JZ)w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ww =ksggpB  
return op l(t) h@@q:I=  
return op l(t1, t2) (l}nwyh5  
return l(t) op 2`A\'SM'4  
return l(t1, t2) op 8qwPk4  
return l(t)[r(t)] 5`)[FCQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "ZP)[ [Rd  
<;hy-Q()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: (r/))I9^  
单目: return f(l(t), r(t)); Q|7;Zsd:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zKFiCP K  
双目: return f(l(t)); ~j[mME}  
return f(l(t1, t2)); [ Q[ac 6f  
下面就是f的实现,以operator/为例 3u oIYY  
>S@><[C  
struct meta_divide D<lVWP  
  { c>+hY5?C  
template < typename T1, typename T2 > TRFza}4:i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *~^M_wej  
  { QJ,~K&?  
  return t1 / t2; e7n` fEpO  
} `gdk,L]  
} ; },,K6*P  
ZmS ]4WM<  
这个工作可以让宏来做: UVD*GsBk  
KNSMx<GP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &"=<w  
template < typename T1, typename T2 > \ !=]cASPGD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9G)fJr  
以后可以直接用 +K48c,gt?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) QxiAC>%K  
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 h%]  D[g  
(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。。。) j9|1G-CM  
Z@bKYfGM  
m]&y&oz  
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 WnQ+  
|fPR7-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 07>Iq8<mu  
class unary_op : public Rettype RC^k#+  
  { jR"ACup(  
    Left l; ^"+Vx9H"{  
public : mBDzc(_\$'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4d%QJ7y  
 m5lTf  
template < typename T > 43Ua@KNi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ADB,gap  
      { zZiga q"  
      return FuncType::execute(l(t)); :</KgR0I  
    } ?;DzWCL~9  
t{O2JF#5u  
    template < typename T1, typename T2 > M+WN\.2pX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "BvDLe':  
      { Xd'B0kQaT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !$#8Z".{v{  
    } uOb}R   
} ; 4GexYDk'#  
~Z5Wwp]a  
eMUs w5=  
同样还可以申明一个binary_op b#Vm;6BHD1  
-o YJ&r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hv)d  
class binary_op : public Rettype c4M]q4]F  
  { x%55:8{  
    Left l; =6[R,{|C  
Right r; .}3K9.hkr  
public : 6Q NO#!;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nOK1Wc%/'  
> 7 qZ\#  
template < typename T > Q=#Wk$1.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1_z~<d @?;  
      { %RXFgm!{f  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0yL%Pjn6  
    } zJG=9C?  
D>K=D"  
    template < typename T1, typename T2 > DpQ:U5j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \0z<@)r+AJ  
      { L!^^3vn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _OJ19Ry  
    } 1qhSN#s{_  
} ; 47^7S=  
KHoDD=O  
$%"~.L4  
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 }Pj;9ivz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9~}.f1z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d? 4-"9Y  
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。 (BY5omlh  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d.p%jVO)"  
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。。。 lNB<_SO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N683!wNX  
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) !p(N DQm  
下面是修改过的unary_op sF p% T4j  
:xsNn55b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `D0H u!;  
class unary_op $WG<  
  { zl!Y(o!@  
Left l; \Wf1b8FW  
  GqD_6cdh  
public : oVeC@[U  
 Yk yB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n^%",*8gD*  
BVv{:m{w  
template < typename T > 4i(?5p>f  
  struct result_1 ;<nQl,2N  
  { L] !M1\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d`4F  
} ; P6u%-#  
,2lH*=m;  
template < typename T1, typename T2 > )H- y  
  struct result_2 x^/453Lk  
  { aui3Mq#f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yPVK>em5  
} ; yo_;j@BGR  
 El |Y]f  
template < typename T1, typename T2 > eX <@qa4<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Hjc *W Tu  
  { 287)\FU;3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8d8GYTl b)  
} ^ /7L(  
vlh$NK+F  
template < typename T > U$ 22r b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g0A,VX:2  
  {  g\=e86  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3Tz~DdB  
} <,I]=+A  
}g_\?z3gt  
} ; C^nTLw;K  
> PONu]^  
<F-W fR  
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 }+i~JK  
好啦,现在才真正完美了。 ]6z ; M;F`  
现在在picker里面就可以这么添加了: Vl%jpjqP  
}WEF *4B!  
template < typename Right > AIw<5lW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qfsu# R  
  { G~KYFNHr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +z?SKc  
} ]c\d][R N  
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。 pDM95.6   
q1vsvL9Q  
d{:0R9  
^=7XA894  
J:oAzBFpA  
十. bind xBg. QV  
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。 )jHH-=JM  
先来分析一下一段例子 m$}Jw<.W  
z 3N'Xk  
%3mh'Z -[f  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ayh= @7*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y$U(oIU>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 10W6wIqK  
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。 !nt[J$.z^  
我们来写个简单的。 #0'%51Jcl  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k07pI<a?  
对于函数对象类的版本: )k6kK}  
sG8G}f  
template < typename Func > p-JGDjR0G  
struct functor_trait EiCEB;*z|d  
  { K| '`w.  
typedef typename Func::result_type result_type; C9L_`[9DO  
} ; MyaJhA6c  
对于无参数函数的版本: gt)wk93d>  
K410.o/=-  
template < typename Ret > 67T=ku  
struct functor_trait < Ret ( * )() > MeW?z|x`'  
  { QZv}\C-c  
typedef Ret result_type; .T\_4C  
} ; /nB|Fo_&Q  
对于单参数函数的版本: B\Uocn  
Z,7VOf6g  
template < typename Ret, typename V1 > }0idFotck  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]3]=RuQK2  
  { J+r:7NvZ  
typedef Ret result_type; 6 U_P  
} ; "WZ|   
对于双参数函数的版本: M<'He.n  
"?ON0u9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5[Uv%A?H#_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v:?l C<,  
  { ]8CgHT[^7  
typedef Ret result_type; f[wxt n'r  
} ; a6!|#rt  
等等。。。 ':!aFMj^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?@CbaX~+K  
^]MLEr!S  
template < typename Func > p((a(Q/  
struct func_return aKz:hG  
  { -;*lcY*  
template < typename T > R*DQLBWc  
  struct result_1 0t7vg#v|  
  { ;Q,, i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uF+0nv+  
} ; .zv BV_I  
;b!qt-;.<  
template < typename T1, typename T2 > V6Y0#sTU  
  struct result_2 n+S&[Y  
  { EO%"[k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u6SQq-)d  
} ; YO9;NA{sH  
} ; mM.YZUX  
EYA=fU  
b_^y Ke^W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GglGFXOL-  
Up5|tx7  
template < typename Func, typename aPicker > dozC[4mF  
class binder_1 BhhFij4  
  { >:HmIW0PLe  
Func fn; MUSsanCA  
aPicker pk; :0Z\-7iK  
public : N-W>tng_x  
Xy r'rm5+b  
template < typename T > r1:CHIwK  
  struct result_1 3S" /l  
  { l=ZD&uK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 54=*vokX_  
} ; -iL:D<!Cb_  
+lxjuEiae  
template < typename T1, typename T2 > O]' 2<;  
  struct result_2 dz!m8D0  
  { 5Dzf[V^]`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `x_}mdR  
} ; G"w [>m  
0TZB}c#qT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #p"$%f5Q_  
v3]5`&3~  
template < typename T > `jSegG'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u`D _  
  { I]hjv  
  return fn(pk(t)); Wf^ sl  
} *V4%&&{  
template < typename T1, typename T2 > ',K:.$My  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lq;T\m_de  
  { g9fYt&  
  return fn(pk(t1, t2)); NGJst_  
} .]s? 01Z  
} ; h3-^RE5\`S  
7F2 RH 8)  
Yxbg _RQm  
一目了然不是么? 6VVxpDAi:  
最后实现bind >I/@GX/  
ul#y'iY]  
K_~kL0=4  
template < typename Func, typename aPicker > |'z24 :8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l i)6^f#  
  { 1Iy1xiP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IT{c:jo1{`  
} [N Afy~X*  
^2);*X>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c BZ,"kp-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 }79O[&  
: NA(nA 3  
十一. phoenix T A0(U$ 4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n~]"sTC}&  
wU>Fz*  
for_each(v.begin(), v.end(), ge(,>xB  
( f;Oh"Yt  
do_ 2]I l:>n,  
[ &+&@;2  
  cout << _1 <<   " , " q&J5(9]O|L  
] >~nr,V.q  
.while_( -- _1), 1O< 6=oH  
cout << var( " \n " ) Jx~H4y=z  
) B}[f]8jrM  
); %~x?C4L8  
m$=}nI(H  
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: '~Cn+xf4]  
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 n@xQ-v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9?MzIt  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `-.2Z 0  
`WN80d\)&  
w2UEU5%  
template < typename Cond, typename Actor > NS2vA>n8R  
class do_while z4Zm%  
  { ((+XzV>  
Cond cd; L7;~4_M9.V  
Actor act; Bh' fkW3  
public : \ c4jGJ  
template < typename T > Fz';H  
  struct result_1 7)V"E-6h  
  { l[c '%M|N  
  typedef int result_type; Gmi? xGn  
} ; #55:qc>m  
D\&S {  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D$ K'Qk  
j!>P7 8  
template < typename T > PVp>L*|BZ;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #i@f%Bq-  
  { / Qd` ?  
  do O^`EuaL  
    { 38p"lT  
  act(t); zUL,~u  
  } _\X ,a5Un  
  while (cd(t)); n H?6o#]N  
  return   0 ; t_jn-Idcf  
} BYXc 'K  
} ; < ,0D|O ,Y  
W&Fm ;m@M  
`!Z?F]):G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kEnGr6e  
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。 1#6emMV.`  
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。 ?iP7Ki  
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。 'wk,t^)  
下面就是产生这个functor的类: IS&qFi}W|W  
F1stRZ1ZI  
JE-*o"&  
template < typename Actor > NUYKMo1ze  
class do_while_actor JkJ @bh Eu  
  { 5OI.Ka  
Actor act; W:]2T p  
public : ?I6rW JcQ6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !2KQi=Ng  
y|ZL< L  
template < typename Cond > 9y*] {IY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; z qq  
} ; Gn8 sB  
Sc[#]2 }  
!6'N-b1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U<w8jVE  
最后,是那个do_ d=xjLbsZ  
~r.R|f]IQ  
]@Zv94Z(  
class do_while_invoker (0NffM1  
  { Mqd'XU0L  
public : pz /[ ${X  
template < typename Actor > 6/8K2_UeoW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0qJ (RB  
  { fQa*>**j;  
  return do_while_actor < Actor > (act); JPqd} :u3  
} +Umsr  
} do_; %i9 e<.Ot  
FYYc+6n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rQimQ|+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 C>+n>bH]L  
最后来说说怎么处理break和continue zkRAul32|  
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。 5j`xSG  
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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