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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .x'?&7#(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2 -pv &  
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, 2(2UAB"u  
+yI2G! $T9  
EYRg,U&'  
q|sT4} =  
  class filler U8a5rF><  
  { qs>&Xn  
public : GDQQ4-|O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &>xz  
} ; k![oJ.vHD  
\OwCZ!`7i  
s=>^ 8[0O  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: "BZL*hHq  
ENy$sS6[D  
~X(2F#{<{  
L0;XzZ S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~5o2jTNy`p  
zyB>peAp6j  
INEE 37%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pnTz.)'46  
'Ll'8 ps  
S.; ahce  
Z.b?Jzj  
二. 战前分析 &N*l?7(  
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。 c"diNbm[  
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 ! NJGW  
"^oU&]KQJ  
cI'su?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +y^'\KN  
  /* --------------------------------------------- */ /5X_gjOL,  
vector < int *> vp( 10 ); #wZbG|%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0|6Y% a\U  
/* --------------------------------------------- */ PXF u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Vy6~O|68=  
/* --------------------------------------------- */ ^"iJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q)3QmA~  
  /* --------------------------------------------- */ T>|Y_3YO_a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); OHv4Yy]$B  
/* --------------------------------------------- */ zeD=-3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Dxe]LES\]  
|$C fm}  
\olY)b[  
Z>[n~{-,p  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0|kH0c,T-  
1._1, _2是什么? >*EJ6FPO  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。  K{9  
2._1 = 1是在做什么? +k V$ @qH  
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。 )"J1ET,z  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 uFuP%f!yY  
?CldcxM#  
9&zQ 5L>  
三. 动工 sJMpF8   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Wf~PP;  
VAp 1{  
YIF|8b\  
aTkMg  
template < typename T > 3G'cDemc  
class assignment ^iWJqpLe  
  { g"N&*V2  
T value; +LlAGg]Z  
public : I#'yy7J  
assignment( const T & v) : value(v) {} U, 8mYv2|  
template < typename T2 > BKV:U\QZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !AG oI7W}  
} ; Q$Rp?o&  
MkWbPm)  
p*l=rni4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S{Zf}8?6$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b#*"eZj  
+U iJWO  
n(.L=VuXn  
\ 0Ba?  
  class holder +1r><do;  
  { TAq[g|N-;  
public : g>g*1oS  
template < typename T > `~D{]'j  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2Z?l,M~  
  { \}AJ)v*<  
  return assignment < T > (t); $wbIe"|  
} y,K> Wb9e  
} ; FD5OO;$  
>3}N;  
/]of @  
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.aQ)|T  
Fzt7@VNxc  
  static holder _1; $-.*8*9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a`zHx3Yg  
%r&36d'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Tfx-h)oP3  
而不用手动写一个函数对象。 >*\yEH9"  
C}ASVywc,1  
Qjd]BX;  
x`I"%pG  
四. 问题分析 FD[4?\W]#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 8U n0<+b  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 >DN^',FEm  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3S1{r )[j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t#%J=zF{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,t!I%r  
m}f{o  
五. 问题1:一致性 pktnX-Slt  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| N36B*9m&p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 79I"F'  
6R*eJICN  
struct holder 7`e<H8g  
  { ENI|e,'[  
  // |XMWi/p  
  template < typename T > ,!X:wY}dW  
T &   operator ()( const T & r) const 8"A0@fNz  
  { +11 oVW  
  return (T & )r; KUC%Da3  
} ..w$p-1  
} ; " t?44[  
{1+meE  
这样的话assignment也必须相应改动: ":qS9vW  
MHGaf`7ro  
template < typename Left, typename Right > m-#]v}0A  
class assignment #V$sb1u  
  { VV sE]7P ]  
Left l; Lhrlz,1  
Right r; q29d=  
public : J4s`U/F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (j(9'DjP  
template < typename T2 > 1~j,A[&|<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } y'n<oSB}  
} ; DiZ;FHnaG?  
@!|h!p;  
同时,holder的operator=也需要改动: J% ZM V  
F5OQM?J  
template < typename T > N34bB>_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d[*NDMO  
  { Sy<io@df  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rbs&A{i  
} uo*lW2&U  
?j)#\s2  
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。 ?A~=.u@[d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :a:m>S<~  
LR'~:46#u  
return l(rhs) = r; *}_i[6_\E  
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。 WI.+9$1:P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %IDl+_j  
(`u+(M!^  
template < typename Tp > 'Mhnu2d  
class constant_t /||8j.Tm  
  { yo$A0Ti!w  
  const Tp t; -y[y.#o  
public : "{3MXAFe  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *~w?@,}  
template < typename T > JvaHH!>d/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %e_){28 n  
  { +;Gvp=hk  
  return t; e@& 2q{Gi=  
} QUg<~q)Oq  
} ; Hl*#iUq  
lTFo#p_(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ABL5T-*]  
下面就可以修改holder的operator=了 7M_GGjP  
\jS^+Xf?^  
template < typename T > YG)7+94  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,u!_mV  
  { W)Y:2P<.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4VkJtu5  
} l E* .9T  
Ih;D-^RQ  
同时也要修改assignment的operator() gKgdu($NJ  
R;uP^  
template < typename T2 > Q8]S6,pt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &(jt|?{  
现在代码看起来就很一致了。 ''k}3o.K[  
^K 9jJS9K  
六. 问题2:链式操作 iR8;^C.aT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  (C%qA<6  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 t+jdV  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 3M'Y'Szm  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 y5Fgf3P@ju  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct LmUR@ /V Q  
.Np!Qp1*  
template < typename T > 4 XGEw9`3  
struct result_1 Zc*#LsQh.`  
  { ?+$EPaC2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; P(3$XMx  
} ; n@S|^cH  
RER93:(  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: %WYveY  
A-eCc#I  
template < typename T > |>-0q~  
struct   ref zOJzQZ~  
  { v[a4d&P  
typedef T & reference; ZB5NTNf>  
} ; u!b0 <E  
template < typename T > RhE|0N=  
struct   ref < T &> v{8r46Y~Z)  
  { /)rv Ndn  
typedef T & reference; #jg3Ku;Y  
} ; SL_JA  
Ppx4#j  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j tqU`|FSQ  
pwF])uf*{\  
template < typename T > Hq,N OP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nQn=zbZ3  
  { gV'=u z v  
  return l(t) = r(t); 7'@~TM  
} %*Yb J_j7  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 tcI Z 2H%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t~Ic{%bdA  
ZKi?;ta=  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Yof ]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: VY0-18 o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -or)NE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 '47E8PIJ|  
最后的布局是: gpCWXz')i  
                Add &@qB6!^  
              /   \ V~t; J  
            Divide   5 P+0 -h  
            /   \ p#gf^Y5  
          _1     3 cWI7];/d;  
似乎一切都解决了?不。 SWNT}{x]  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 _G%kEt_4  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 jLEO-<)-)  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: c2d1'l]n  
nNRc@9Lt  
template < typename Right > 2V$YZSw6q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5L\Im^  
Right & rt) const @X_)%Y-^O  
  { e^hI[LbNC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8=mx5Gwz-  
} Nm3CeU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \r &(l1R  
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。 }jg,[jw_"X  
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。 qi8~bQ{rH  
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。  f^[m~  
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。 {65_k  
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? YO;@Tj2)x  
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: Qr~yHFc1y  
^K^rl 9  
template < class Action > A.<M*[{q  
class picker : public Action \K:?#07Wj4  
  { "}uV=y  
public : Ul|htB<1:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K!gocNOf  
  // all the operator overloaded Wix4se1Ac  
} ; @EH@_EwYV  
M7neOQHq  
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。 ket"fXqJX  
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: U#4>GO;A  
]yas]5H   
template < typename Right > DWU(ld:_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const yuF\YOA9  
  { >W'"xK|:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d*:J0J(  
} PB@jh}  
p{w;y6e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,){WK|_  
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。 &GI'-i  
-nB. .q  
template < typename T >   struct picker_maker gq+#=!(2  
  { 1xU)nXXb  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H`T}k+e2-N  
} ; JiiYl&#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /tqe:*  
  { $XrX(l5  
typedef picker < T > result; 7nbaR~ZV  
} ;  e:6mz\J  
szy2"~hm  
下面总的结构就有了: Kp/l2?J"  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 'Y>@t6E4  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ,^qHl+'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w#;y  
至此链式操作完美实现。 SdJkno  
z-`4DlJUS  
8|rlP  
七. 问题3 /ASpAl[J  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 A*? Qm  
zB+zw\ncN  
template < typename T1, typename T2 > @G=_nZxv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YU1z\pK  
  { f7 zGz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); aOW$H:b  
} 5K$d4KT  
+kOXa^K  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: )'`@rq!  
+< c(;Ucl?  
template < typename T1, typename T2 > 7T=:dv  
struct result_2 g|)yM^Vqr6  
  { ?;p45y~n%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V"|j Dnn5  
} ; v$R7"  
mB*;>   
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? wmit>69S  
这个差事就留给了holder自己。 m?`$NJST  
    r7  *'s  
=|q@ Q`DB  
template < int Order > P".rm0@R  
class holder; D;X/7 p|>  
template <> \xOv9(  
class holder < 1 > l`*R !\  
  { Mog!pmc{  
public : Y!_e ,]GW  
template < typename T > i7xBi:Si  
  struct result_1 Bet?]4\_  
  { EBplr ,  
  typedef T & result; 5f#]dgBe  
} ; DbK-3F_  
template < typename T1, typename T2 > S{qsq\X  
  struct result_2 r1|;V~ a$~  
  { bcFZ ~B  
  typedef T1 & result; s!/Q>A  
} ; s C?-L  
template < typename T > UjS,<>fm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /@K1"/fqH  
  { o,=dm@j  
  return (T & )r; I>spJ5ls  
} 6>/g`%`N  
template < typename T1, typename T2 > e}W|wJ):j@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T3^(I~03  
  {  8=j_~&*  
  return (T1 & )r1; mO^vKq4r.  
} :<`po4/  
} ; " IC0v9  
T &kr IZw  
template <> ]jwF[D  
class holder < 2 > 4$jb-Aw  
  { 2<Q3-|/i  
public : #N `Z)}Jm  
template < typename T > f hr QJ  
  struct result_1 h$q=NTV  
  { OG}m+K&<  
  typedef T & result; H6]z98  
} ; uOprA`3  
template < typename T1, typename T2 > 0?8{q{ o+  
  struct result_2 o"@GYc["  
  { hha^:,  
  typedef T2 & result; 5$L=l  
} ; YCEdt>5PA  
template < typename T > NU$?BiB?R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7.`:Z_  
  { @EzO bE{  
  return (T & )r; P|4qbm4%O,  
} u}I\!-EX!v  
template < typename T1, typename T2 > $oU40HA)W]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &Ew{{t;"  
  { zeG_H}[2&  
  return (T2 & )r2; tgB\;nbB  
} {%Q &CQG_  
} ; c @~j}(A  
T`.RP&2/d  
|] 8Hh>  
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> >。 ([a[ fi  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;OynkZs)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V[T`I a\  
`8rInfV  
return l(i, j) = r(i, j); 'CSIC8M<j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) KM ;'MlO  
1JXa/f+  
  return ( int & )i; 4tv}V:EO  
  return ( int & )j; Ot#O];3  
最后执行i = j; ]5}C@W@_  
可见,参数被正确的选择了。 %d/Pc4gfc  
5??\[C^"}  
amY\1quD|  
Q-g}{mFS  
Vx6/Rehj  
八. 中期总结  8DsXw@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: ToWtltCD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ow\dk^\-G8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SsE8;IGH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3j iSvrfI  
`pzXh0}|  
[j]3='2}G  
QXcSDJ  
6cV -iDOH  
DcQ[zdEz+  
九. 简化 6eNo}Tos9  
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。 "=S< xT+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 = UT^5cl(  
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: (ugB3o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C \B&'+uR  
  +-*/&|^等 LK1 r@  
2. 返回引用。 VdZmrq;?/  
  =,各种复合赋值等 8> -3G  
3. 返回固定类型。 o"a~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [o0Z; }fU  
4. 原样返回。 y,D4b6  
  operator, 6:v$g  
5. 返回解引用的类型。 cJnAwIs_e`  
  operator*(单目) }  :@s  
6. 返回地址。 >K2Md*[P3q  
  operator&(单目) (\UA+3$4  
7. 下表访问返回类型。 YGj3W.eH  
  operator[] ^/<0r] =  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VQQtxHTC3  
  operator<<和operator>> Wx<fD()  
^" EsBt  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 KAucSd`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j JxV)AIY  
Gqz<;y  
template < typename Left > ;gC.fpu  
struct value_return #=G[ ~m\  
  { q-g3!  
template < typename T > +x3T^G  
  struct result_1 Sj$XRkbj:  
  { Uo!#p'<w)p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H|1owmbD  
} ; I}#_Jt3R  
5gPcsn"D  
template < typename T1, typename T2 > fJb<<6C  
  struct result_2 Nl3@i`;  
  { ~ "^]\3#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5f:Mb|. ?  
} ; }CiB+  
} ; %YI Xk1  
= 2 3H/  
43"` gF]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @o[C Xrz  
/a?*Ap5"  
下面我们来剥离functor中的operator() l 4zl|6%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c3X'Sv  
yj6o533o  
return l(t) op r(t) 0<8p G:BQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +$hqwNh@Z@  
return op l(t) y7;i4::A\  
return op l(t1, t2) bF#*cH  
return l(t) op $rAHtr  
return l(t1, t2) op XQW+6LEQ  
return l(t)[r(t)] b>B.3E\Pc  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7g}lg8M  
'8Q:}{  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 1kG{z;9  
单目: return f(l(t), r(t)); |hp_<F9.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \BV$p2m5-  
双目: return f(l(t)); Q]Ymv:M,  
return f(l(t1, t2)); 0wx lsny?  
下面就是f的实现,以operator/为例 k}5Sz  
5ayM}u%\~  
struct meta_divide ^r u1QDT  
  { fgs){ Ng`  
template < typename T1, typename T2 > 8| 6:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yA8e"$  
  { rNgFsFQ>.  
  return t1 / t2; G d".zsn  
} 1^*M*>&d<  
} ; z%Xz*uu(|  
zHI_U\"8D  
这个工作可以让宏来做: =@ '>|-w|  
X*'tJN$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ HAHv^  
template < typename T1, typename T2 > \ U;Iqz1S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %nTgrgS(=  
以后可以直接用 _B@=fY(g!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) g:l5,j.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 woctnT%"Q/  
(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。。。) nN=o/zd  
-R^OYgF  
u~| D;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 x<m{B@3T  
t:DZow  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +:hZ,G?>  
class unary_op : public Rettype E4a`cGb  
  { 3yWu-U \k  
    Left l;  As&=Pb9  
public : )T-C/ 3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} He#5d!cf:M  
xz-z" 8d  
template < typename T > EJM6TI"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gWxpGW^eZ~  
      { MZyzc{c,  
      return FuncType::execute(l(t)); ,t`u3ykh  
    } Y:GSjq  
VJK?"mX  
    template < typename T1, typename T2 > :^c ' P<HM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C@{#OOa  
      { wABaNB=9;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h L 1q9%  
    } cs]N%M^s  
} ; O F$0]V  
[Yo3=(7J  
j.? '*?P  
同样还可以申明一个binary_op AY{-Hf&  
9~bl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PGaB U3  
class binary_op : public Rettype zYCrfr  
  { :[;]6;  
    Left l; 1o&] =(  
Right r; &+@~;p 5F  
public : f`zH#{u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  Q.3oDq  
Q&zEa0^rG6  
template < typename T > gnW]5#c@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c-|~ABtEpX  
      { 8VbHZ9Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); AS 5\X.%L*  
    } _|VWf8?\  
5H (CP  
    template < typename T1, typename T2 > dKs^Dq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C$9+p@G6  
      { ,QDS_u$xi&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r-27AJu  
    } LaI(  
} ; /%El0X  
gk"0r\Eq  
L*;XjacI]  
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 O}4(v#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7MRu=Z.-b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Gi7jgv{{  
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。 9ghZL Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ttazY#  
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。。。 D}n&`^1X+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _cz&f%qr  
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) f.V1  
下面是修改过的unary_op wYZ"fusT  
%9D$N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eBZa 9X$  
class unary_op cY%[UK$l  
  { XkB^.[B  
Left l; 'dE G\?v9  
  q+A^JjzT  
public : ?vHow$  
4>q^W$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PV_E3,RY  
q1:Y]Rbe  
template < typename T > G~,K$z/-l  
  struct result_1 s[ {L.9Y  
  { =5NM =K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R|7yhsJq,  
} ; $ O1w 6\}_  
x?hdC)#DWI  
template < typename T1, typename T2 > bU`Ih# q  
  struct result_2 Vb${Oy+  
  { PQl a-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Mx ?{[zT"  
} ; Yzr RnVr  
\/rK0|2A  
template < typename T1, typename T2 > Gp=X1 F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B;SN}I  
  { ;B%NFvG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z tS P4lW  
} it=4cHT  
aq ~g 54  
template < typename T > )` nX~_'p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]=2wQ8  
  { QPe+K61U  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]B;GU  
} r 5!ie!5gE  
(TufvHC  
} ; \Y)pm9!  
oY!nM%z/  
44H#8kV  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 13oR-Stj|  
好啦,现在才真正完美了。 nC^|83  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z]$RO  
[ emUyF  
template < typename Right > j, SOL9yg  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (kpn"]^'  
  { zYf `o0U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y`"b%P)+T  
} m'Jk!eo  
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。 +xqPyR  
hFORs.L&G  
#UR4I2t*  
wRgh`Hc\}  
t`b>iX%(1t  
十. bind ->DfT*)  
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。 cY+vnQm  
先来分析一下一段例子 y %dUry%>  
Fs^d-I  
kV@*5yc?R  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cswX?MN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 FhJ8}at+e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l26DPtWi  
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。 j M%qv  
我们来写个简单的。 "j+zd&*={  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: K`!q1 g`  
对于函数对象类的版本: !^Mk5E(  
I!(.tu6u6c  
template < typename Func > #q{i<E 07  
struct functor_trait Dp:u!tdbeg  
  { =}S*]Me5  
typedef typename Func::result_type result_type; VKtrSY}6T  
} ; 8'=8!V  
对于无参数函数的版本: @Q:5{?  
NTRw:'  
template < typename Ret > N2yxli  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =Qt08,.bW  
  { PV?XpT  
typedef Ret result_type; {I s?>m4  
} ; v:s.V>{"S  
对于单参数函数的版本: QcyYTg4i  
xk}(u`:.  
template < typename Ret, typename V1 > xNG 'UbU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ".&x`C  
  { vkE[Ur>  
typedef Ret result_type; qzv$E;zAl  
} ; g%z?O[CN  
对于双参数函数的版本: r>+Hwj0>  
O=os ,'"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vF, !8e'v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?#@JH  
  { D:Zpls.  
typedef Ret result_type; TGxspmY6  
} ; ^H'zS3S  
等等。。。 Ro+/=*ql~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |]7z  
VFN\ Ryd  
template < typename Func > `r"euO r\  
struct func_return 846j<fE  
  { cnAwoTt4  
template < typename T > 'U<-w$!f+^  
  struct result_1 {;4AdZk  
  { ^FSUK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]JQk,<l5E  
} ; Zf<M14iM  
wAE ,mw  
template < typename T1, typename T2 > m ys5B}  
  struct result_2 =re1xR!E5  
  { YH`/;H=$G/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Gy36{*  
} ; CFJ F}aW  
} ; zn5  
x1)G!i  
O`e0r%SJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 DJ"O`qNV3  
t?^C9(;6  
template < typename Func, typename aPicker > sMAc+9G9k  
class binder_1 $rf4h]&<  
  { dbGW`_zQ4  
Func fn; 0*^)n&O  
aPicker pk; SJ1 1LF3)  
public : i70TJk$fs  
gvYib`#  
template < typename T > {t: ZMUV  
  struct result_1 C)> ])'S  
  { gBRhO^Sz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )f4D2c&VE  
} ; {N+N4*  
Vm]ltiTVk  
template < typename T1, typename T2 > P>%\pCJ])  
  struct result_2 S5ka;g  
  { Xz5 aTJ&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gP.Q_/V  
} ; T{M~*5$  
b?h9G3J_a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} WSfla~-'F  
^=Rqa \;  
template < typename T > .)^@[yrkz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y wlN4=  
  {  D/hQ{T  
  return fn(pk(t)); za7h.yK}  
} Xr~6_N{J  
template < typename T1, typename T2 > h d1H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yvo~'k#c  
  { '01H8er  
  return fn(pk(t1, t2)); |i-Qfpn  
} xKKL4ws  
} ; D3yG@lIP3  
~1YL  
*&B1(&{:V  
一目了然不是么? D"fE )@Q@Y  
最后实现bind WlP#L`  
MP,l*wVd  
rAD5n, M]  
template < typename Func, typename aPicker > QLo^6S5!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W5*%n]s~  
  { kNfqdCF{P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k{n*[)m  
} pRmnS;*z&  
Lys4l$J]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =flgKRKk.r  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ~,yHE3B\G  
jzc/Olb  
十一. phoenix H n+1I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ByeyUw  
PPT"?lt*&  
for_each(v.begin(), v.end(), )NZ6!3[@  
( %>'2E!%  
do_ /h%<e  
[ v'*Q[ ('  
  cout << _1 <<   " , " vBsd.2t~  
] >x)YdgJ*  
.while_( -- _1), WMBntB   
cout << var( " \n " ) <Fb3\T L  
) dz.]5R  
); iC&=-$vu  
O z%K*  
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: .z+?b8Q\  
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 1&c>v3 $2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8Q^yh6z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %JDG aG'  
CFqoD l  
=nOV!!  
template < typename Cond, typename Actor > :7p0JGd  
class do_while eA&hiAP/  
  { a&)0_i:r  
Cond cd; Pgg6(O9}B^  
Actor act; I.tJ4  
public : BQ[1,\>  
template < typename T > K|];fd U  
  struct result_1 { yU1db^  
  { "5e~19  
  typedef int result_type; >]Hz-2b  
} ; @~fg[)7M  
*=dFTd"#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /ee:GjUkB  
"^gZh3  
template < typename T > !zL 1XW)q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bv0B  
  { #/@U|g  
  do ([UuO}m-  
    { AL! ^1hCF  
  act(t); ;OmmXygl  
  } Jl&bWp^3  
  while (cd(t)); j11\t  
  return   0 ; nul?5{z@  
} 'Z'X`_  
} ; $-"AMZ899  
:ORCsl6-  
8+ eZU<\B(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i9k7rEW^  
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。 $ZYEH  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %0INtq  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 0m)["g4  
下面就是产生这个functor的类: <1&kCfE&  
~X5yHf3  
+,7dj:0S  
template < typename Actor > rui}a=rs  
class do_while_actor [e3|yE6  
  { 9:A>a3KOH  
Actor act; '*!R gbj;  
public : I!jSAc{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M ! gX4  
mc|T}B  
template < typename Cond > "$+naY{w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; '0X!_w6W  
} ; w>; :mf  
+@]1!|@(  
n<8$_?-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mLk@&WxG  
最后,是那个do_ (y^oGY;  
Ol9U^  
2iI"|k9M  
class do_while_invoker og MLv}  
  { y4VCehdJ  
public : D[ 7K2G+  
template < typename Actor > @S?.`o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const cZ|D!1%  
  { JwB:NqB  
  return do_while_actor < Actor > (act); s6Bt)8A  
} Yc=y  Vh  
} do_; |_F-Abk  
,TOLr%+v~n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? seHwn'Jn  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9Q]v#&1  
最后来说说怎么处理break和continue GWjKZ1p  
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。 Jkpw8E7  
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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