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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UrN$nhH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0t/S_Q  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, Y5c( U)R8  
YjvqU /[3  
Vxo3RwmR  
*/O6cF7  
  class filler 1V FAfv%}  
  { m4>v S  
public : +&(sZFW5o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} '9{H(DA  
} ; I/XVo2Ee  
G1$DV Go  
$Snwx  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: GrVvOJr  
8eWb{n uJ>  
6CY_8/:zL  
"N7C7`izc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n; v8Vc'  
J@!Sf7k42  
_ F@>?\B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CDU^X$Q  
_Xsn1  
i"Ct}7i  
"W\ #d  
二. 战前分析 A3C<9wXx  
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。 ?|N:[.  
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 e)cmZ8~S  
w`F}3zm  
90K&s#+13  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wy:.  
  /* --------------------------------------------- */ 2s|[!:L5  
vector < int *> vp( 10 ); {P1W{|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @>X."QbE  
/* --------------------------------------------- */ &EA4`p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); k3S**&i!CR  
/* --------------------------------------------- */ pg4M$;ED  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); FjkE^o>  
  /* --------------------------------------------- */ ZLE4 XB]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s49 AF  
/* --------------------------------------------- */ w y:USS?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lYQcQ*-  
> { fX;l  
r4!zA-{  
,h8)5Mj/J  
看了之后,我们可以思考一些问题: o] )qv~o)  
1._1, _2是什么? VNXB7#ry  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ~[k 2(  
2._1 = 1是在做什么? CIO&VK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 `lcpUWn  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ZuBVq  
K'1rS[^>R  
D$#=;H ,  
三. 动工 ~l{CUQU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1xT^ ,e6  
:t\PYDp1  
J]fjg%C2m  
?%oPWmj}  
template < typename T > I#uJdV|x  
class assignment QVzLf+R~  
  { 7Py8!  
T value; ) ae/+Q8  
public : (iBBdB  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]9;WM.  
template < typename T2 > TO3Yz3+A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &*/X*!_HK  
} ; EG<K[t  
(nvSB}?  
G^)|c<'M  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /+02 BP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^XZm tB  
Q8z>0ci3o  
B1*%pjy  
"xnek8F  
  class holder a&PoUwG  
  { 0o`0Td  
public : TtkB  
template < typename T > E$smr\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const LB2 2doW  
  { P9X/yZ42  
  return assignment < T > (t); ^[^uDE <  
} =0x[Sa$&,  
} ; )0qXZ gs  
>Mi A|N=  
*K-,<hJ#L  
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: dIIsO{Zqv  
G} }oeS  
  static holder _1; >Pbd#*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (W*yF2r  
o7]h;Zg5r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $zxCv7  
而不用手动写一个函数对象。 U/0NN>V  
Wm Od1  
mxP{"6  
8c]\4iau  
四. 问题分析 }b6ja y  
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。 aViJ?*  
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。 $~zqt%}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 r(i<H%"Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :^J(%zy  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 fwXk{P/  
`~pB1sS{  
五. 问题1:一致性 ^N0hc!$  
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?| WpSdukXY{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZaXK=%z  
3lA<{m;V  
struct holder k{"~G#GwP  
  { %# J8cB  
  // kpK: @  
  template < typename T > 8oN4!#:  
T &   operator ()( const T & r) const K6!`b( v#  
  { |$7!u DU8  
  return (T & )r; }Ct_i'Ow  
} p5G O@^i  
} ; /Hx%gKU  
/M B0%6m  
这样的话assignment也必须相应改动: bF?EuL  
AB}Qd\  
template < typename Left, typename Right > M(?|$$   
class assignment #r:J,D6*  
  { (VwS 9:`  
Left l; \p [!@d^  
Right r; &e3z)h  
public : oaRPYgh4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \!z=x#!O$  
template < typename T2 > *"j_3vAx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } G0y%_"[  
} ; q0DoR@  
NjsP"  
同时,holder的operator=也需要改动: ^vsOlA(4  
N-K.#5  
template < typename T > ;?h#',(p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U{eC^yjt"o  
  { -"!V&M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fgTvwO Sk  
} |w /txn8G|  
hMhD(X  
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。 YM+}Mmu  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 YN"102CK  
2/?pI/W  
return l(rhs) = r; _lyP7$[: c  
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。 %aL>n=$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: My_fm?n  
4ol=YGCI_  
template < typename Tp > 5 MQRb?[  
class constant_t JL;H:`x  
  { 3=sA]j-+(  
  const Tp t; k 2;m"F  
public : A 7DdUNR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} YfF&: "-NU  
template < typename T > [J-r*t"!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gjyg`%  
  { {vA;#6B|  
  return t; dA\>z[n=  
} rYN`u  
} ; k_O"bsI)  
LUS7-~:F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 90I)"vfW5  
下面就可以修改holder的operator=了 !!Mp;h'}-  
[>Q{70 c[  
template < typename T > 9OT2yC T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &\C vrxa  
  { Zb);08X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); i&.F}bEi  
} 4B (*{  
K%Q^2"Eb0  
同时也要修改assignment的operator() t#Yyo$9  
iVXR=A\er  
template < typename T2 > \UtUP#Y{t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -b)p6>G-C  
现在代码看起来就很一致了。 >+,1@R  
 _%i|*  
六. 问题2:链式操作 ufEt"P-X.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ']+H P9i$  
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。 GXJ3E"_.  
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。 `Rj i=k>  
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。 \Xxx5:qM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct '*-X 3p  
b;!ilBc  
template < typename T > '[\%P2c)Q  
struct result_1 *p.ELI1IC  
  { :*c@6;2@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o#0NIn"GS/  
} ; 5\QNGRu"  
:peBQ{bj  
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: &[RC4^;\V  
fjp>FVv3  
template < typename T > vkbB~gr@*  
struct   ref ;;l(  
  { xW"J@OiKL  
typedef T & reference; Mh3zl  
} ; B(^fM!_%-6  
template < typename T > ;]n U->  
struct   ref < T &> @&E E/j^  
  { 3]} W  
typedef T & reference; 2px5>4<  
} ; \ 0<e#0-V  
%$sWNn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: pR\etXeLd  
/hI#6k8o_  
template < typename T > _Q.3X[88C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :I<%.|8  
  { 8eOQRC33  
  return l(t) = r(t); ;y5cs;s  
} =WDf [?ED  
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。 \dufKeiS&a  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8|7Tk[X1j  
6{+~B2Ef  
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 =797;|B H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;?n*w+6<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $T3/*xN  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A9tQb:  
最后的布局是: \N"K^kR4  
                Add rZpc"<U  
              /   \ YrZAy5\  
            Divide   5 cMK6   
            /   \ o5Qlp5`:u  
          _1     3 If4YqBG  
似乎一切都解决了?不。 M6DyOe<  
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。 G9V zVx#T#  
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。 Saz+GQ G  
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: |h6 @hB\  
!+fHdB  
template < typename Right > eh)J'G]G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,&)XhO?  
Right & rt) const ?hDEFW9&^x  
  { Ud{-H_m+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c#{<| .  
} F1%' zsv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7g&_`(  
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。 OQ[>s(`*{  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 CT"0"~~  
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。 %Yd}},X_E  
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。 % )|/s %W  
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? k?xtZ,n{s  
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: Bpk%,*$*)  
_B W$?:)9  
template < class Action > MX9 q )(:  
class picker : public Action * =;=VUu5  
  { ASu9c2s  
public : Pv/P<i^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} AKAAb~{  
  // all the operator overloaded jq =-Y  
} ; AHZ6  
Q g"{F},4  
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。 x$s#';*  
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: rxDule3m  
0U$6TDtmE  
template < typename Right > E176O[(V=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Nw|Lrn*h!  
  { rp1 u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G_AAE#r`  
} Ogjjjy84vM  
&"^A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )Ba^Igb}  
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。 I [e7Up  
MGmtA(  
template < typename T >   struct picker_maker K7_)!=DcX  
  { _Yh4[TT~/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5h20\b?=$  
} ; ;j/ur\37  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4|:{apH  
  { CZ&TUE|:DA  
typedef picker < T > result; b]Z@zS<8  
} ; ^kXDEKm  
y*7ht{B  
下面总的结构就有了: _k j51=  
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。 *`l>1)B>  
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。 &Vonu*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {b#c0>.8-  
至此链式操作完美实现。 hw1ZTD:Y  
txL5' mK  
<edAWc+  
七. 问题3  |u$AzI  
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。 ueWG/`ig  
%[p[F~Z^Z  
template < typename T1, typename T2 > t*D[Q$v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &.4lhfI+(Q  
  { s V77WF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); XhIgzaGVu  
} 47icy-@kg  
0kiW629o  
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: |Ec$%  
3]c<7vdl  
template < typename T1, typename T2 > D#k>.)g  
struct result_2 Ws1<Jt3/."  
  { }wv$ #H[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #lB[]2]N  
} ; @u$oqjK  
PD/~@OsxU  
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? I&(cdKY z  
这个差事就留给了holder自己。 L g%cVSz/C  
    H%sQVE7m  
^lQ-w|7(  
template < int Order > liU=5 BL  
class holder; MRJdQCBV  
template <> o#+!H!C.O  
class holder < 1 > iT|+<h  
  { -)$)<k  
public : 4ErDGYg}  
template < typename T > }e@j(*8  
  struct result_1 _6(zG.Fg  
  { {+r?g J  
  typedef T & result; zJx<]=]  
} ; }7C{:H2d  
template < typename T1, typename T2 > zg5 u  
  struct result_2 Ar):D#D  
  { }& 1_gn15  
  typedef T1 & result; zBoU;d%p>  
} ; | z('yy$  
template < typename T > 9(@bjL465  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Az)P&*2:'`  
  { ;N/c5+  
  return (T & )r; p@Qzg /X  
} aFC3yMKXh  
template < typename T1, typename T2 > ~ R*6w($  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TY88PXW  
  { hrXN 38-  
  return (T1 & )r1; '+}hVfN  
} ? `w ~1  
} ; `i.f4]r  
f|q6<n_nM  
template <> Dn6DkD!  
class holder < 2 > O&O1O> [p1  
  { h]D=v B  
public : :s$9#}hw,  
template < typename T > d-?~O~qD|!  
  struct result_1 }U #S*  
  { #~#_) \l'F  
  typedef T & result; nxH$$}9  
} ; r^ "mPgY  
template < typename T1, typename T2 > yDyq. -Q  
  struct result_2 V*)6!N[5  
  { {$s:N&5  
  typedef T2 & result; @E==~ b  
} ; ~ib#x~Db  
template < typename T > @L~y%#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '17=1\Ss6;  
  { ~pF'Qw" z|  
  return (T & )r; o+tY[UX  
} [@\f 0R  
template < typename T1, typename T2 > OsK=% aDpj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h`vM+,I  
  { *wSl~J|ZM%  
  return (T2 & )r2; 2R5]UR S  
} v)pdm\P  
} ; ae^xuM?7  
c{852R  
Y8AU<M  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %V+,#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Us%VB q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /g8yc'{p  
:]//{HF  
return l(i, j) = r(i, j); bqe;) A7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ioviJ7N% O  
A2vOI8  
  return ( int & )i; d>aZpJ[.  
  return ( int & )j; v\HGL56T  
最后执行i = j; a1}W2;W0]g  
可见,参数被正确的选择了。 *3k~%RM%?  
4,aBNuxWd  
PuOo^pFhH  
#h&?wE>  
S9L3/P]  
八. 中期总结 cf j6I  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: T&S< 0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .oe,# 1Qh{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +g.WO5A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  c\x?k<=  
YJ"gm]Pm  
I@z{G r  
-~aVt~{k/  
gWlmQl  
]ny(l#Hu:  
九. 简化 -\I0*L'$|\  
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。 /qp`xJ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $@U`zy"Y  
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: tl4;2m3w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SMhT>dB  
  +-*/&|^等 nBD7  
2. 返回引用。 2?"9NQvz  
  =,各种复合赋值等 G?"1 z;  
3. 返回固定类型。 x7*}4>|W,I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \fKv+  
4. 原样返回。 SKS[Lf  
  operator, F0|T%!FB>%  
5. 返回解引用的类型。 'WOW m$2  
  operator*(单目) c^=:]^  
6. 返回地址。 1XZ&X]  
  operator&(单目) -p)HH@6a  
7. 下表访问返回类型。 NT-du$! u  
  operator[] pG4Hy$e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 u.arkp  
  operator<<和operator>> OC [a?#R1  
HKh)T$IZM  
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。 pkT a^I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y#Z&$&n  
d5i /:  
template < typename Left > i'57|;?  
struct value_return F^w0TD8  
  { j`#|z9`(pB  
template < typename T > H ,?MG  
  struct result_1 NH?s  
  { :Ert57@l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~f@;.  
} ; ']dTW#i  
)Q\;N C=4  
template < typename T1, typename T2 > rLVAI#ci=  
  struct result_2 ~<$8i}7  
  { G)putk@   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r&H>JCRZ<=  
} ; ^]v}AEcmW  
} ; %] Bb;0G  
i|=XW6J%  
"w A8J%:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait IGp-`%9  
J LeV@NO  
下面我们来剥离functor中的operator() G%6wk=IH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +FJ o!~1  
a;lCr|*  
return l(t) op r(t) `=\G>#p<T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ( {8Q=Gh  
return op l(t) cis ~]x%  
return op l(t1, t2) MBg^U<t8  
return l(t) op 0J_x*k6  
return l(t1, t2) op VVf~ULZ-  
return l(t)[r(t)] ngNg1zV/q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \/,SH?>4x  
%%f=aPw  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: %bv<OMD  
单目: return f(l(t), r(t)); OrH&dY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B8P%4@T  
双目: return f(l(t)); JD'/m hN0  
return f(l(t1, t2)); SC!IQ80H#D  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~svu0[Vx  
aN7u j  
struct meta_divide QF^An B  
  { q=EQDHmh  
template < typename T1, typename T2 > /bw-*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) S-L6KA{  
  { hQk mB|];5  
  return t1 / t2; ";zl6g"  
} pGOS'.K%t8  
} ; ``O\'{o&  
B(>_.x#kv  
这个工作可以让宏来做: AUN Tc3  
F:H76O`8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ cJty4m-  
template < typename T1, typename T2 > \ Y /w vn8~C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jRBx7|ON  
以后可以直接用 (* 2"dd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x~(Ul\EX  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 8m 9G^s`[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) IMrB!bo r  
'fgDe  
]f-e/8$`@  
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 } K Ou  
.a^/r'?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A8A+ImwO"  
class unary_op : public Rettype uIba{9tM"P  
  { RJ-CWt [LG  
    Left l; *}0Q S@FN  
public : 1]kk  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a`{'u)@  
;1y\!f3#V~  
template < typename T > z,NHH):~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wbpxJtJB  
      { 3 C[ ;2  
      return FuncType::execute(l(t)); >:K3y$]_  
    } c1z5t]d   
k'\RS6M`L  
    template < typename T1, typename T2 > kC#;j=K?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v<-D>iJ  
      { |UBJu `%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ROfmAc  
    } .Kv@p jOr  
} ; O}%=c\Pb  
%?cPqRHJ ~  
"JGaw_o  
同样还可以申明一个binary_op kP|!!N  
L Y M`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qa Q  
class binary_op : public Rettype n|F`6.G  
  { .3Ap+V8?  
    Left l; kBT cN D|  
Right r; SnXLjJe  
public : :_^YEm+A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9 V;m;sz  
,iHt*SZ,*  
template < typename T > >B9rr0d0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XrvrN^'  
      { LD5'4,%-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <.AIV p  
    } Zdak))7  
d#W[<,  
    template < typename T1, typename T2 > !P;qc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6z(_^CY  
      { \jfW$TtZm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jXdn4m/O  
    } iUO5hdOM  
} ; l%)XPb2$J  
cbIW>IbM  
E>[~"~x"pV  
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 ~C[,P\,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _,'UP>Si  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) l==T3u r  
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。 IEA[]eik>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h0gT/x  
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。。。 Fl O%O D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :')<|(Zy  
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) NT nn!k  
下面是修改过的unary_op Wl,yznT  
Xu T|vh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ="4jk=on  
class unary_op H#ihU3q  
  { ;P{ *'@  
Left l; C/cyqxVl}  
  c=K M[s.  
public : 4Pt0^;H&jn  
D`gY6wX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :4A^~+J  
t2E_y6  
template < typename T > c]O4l2nCL  
  struct result_1 Rbl(oj#  
  { < /}[x2w?]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .h6h&[TEU  
} ; %AJdtJ@0H  
FkS{Z s  
template < typename T1, typename T2 > )oNomsn  
  struct result_2 &oR&NKk  
  { yf$7<gwX  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M"J $c42  
} ; bySw#h_  
8Ej2JMc  
template < typename T1, typename T2 > p&q&Fr-   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )PwDP  
  { BvYJ!Vj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3Y8%5/D5  
} UR\*KR;yM  
DS^Q0 f  
template < typename T > `,|7X]%b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5H5< ft,  
  { dW=]|t&  
  return OpClass::execute(lt(t)); %>s y`c  
} ]02V,'x  
HH]LvK  
} ; 5-sxTp  
.$r(":A#)  
S5XFYQ  
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 .z9JoQ  
好啦,现在才真正完美了。 #A|M NJ%m  
现在在picker里面就可以这么添加了: |5W u0T  
5zU D W?  
template < typename Right > ;\H2U .  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -W oZwqh  
  { ;+5eE`]a/L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7[K$os5al  
} %8v?dB;>x`  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ,,6e }o6  
/1^%32c  
[k.<x'#  
v3[ 2!UXq  
Aw5yvQ>]e  
十. bind [bZXzV(  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 5bAy@n  
先来分析一下一段例子 !W6]+  
[#.QDe  
.NPai4V'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m*(8I=]q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ed617J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HID;~Ne  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 9iv!+(ni  
我们来写个简单的。  :${Lm&J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T+gqu &9R  
对于函数对象类的版本: *%MY. #  
GB{%4)%6  
template < typename Func > _|#)tWy}  
struct functor_trait Bt.WRRpAB  
  { $V@IRBm  
typedef typename Func::result_type result_type; DQE.;0ld  
} ; -m-~  
对于无参数函数的版本: {5RM)J1  
-f'z _&KI  
template < typename Ret > 1|Fukx<@J<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (llg!1  
  { H*!E*_  
typedef Ret result_type; 3vMfms  
} ; `?La  
对于单参数函数的版本: pV1~REk$&  
;8ugI  
template < typename Ret, typename V1 > M,7v}[Tbl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x=9drKIw>  
  { B>JRta;hj  
typedef Ret result_type; iptzVr#b[  
} ; Bf8 #&]O  
对于双参数函数的版本: a*o=,!  
UD .$C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b2ZKhS8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V RT| OUq  
  { [t>}M6?R:  
typedef Ret result_type; 4Sw)IU~K(  
} ; ['{mW4i  
等等。。。 0Pbv7)=XL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2o6%P}C  
_57i[U r  
template < typename Func > }2G'3msx  
struct func_return %kyvt t  
  { uNLA/hL+n  
template < typename T > KecRjon~  
  struct result_1  8*lVO2  
  { 'w&,3@Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yV_aza  
} ; qL] !/}  
2x t 8F  
template < typename T1, typename T2 > zs WYV n]  
  struct result_2 \|Us/_h  
  { CGPPo;RjK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z?dz@d%C  
} ; 7hQrL+%q8  
} ; k WF, *@.B  
<&Y7Q[  
8I`>tY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了   Lxs  
6>zO"9  
template < typename Func, typename aPicker > Fq9AO~z  
class binder_1  >.0B%  
  { M"1}"ex#  
Func fn; YiB^m   
aPicker pk; 6> X7JMRY  
public : &pV'/  
RlC|xj"l%  
template < typename T > +A O(e  
  struct result_1 A-qdTJP  
  { pm@Mlwg`1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3N[t2Y1r  
} ; FG:(H0  
pFx7URZA  
template < typename T1, typename T2 > 5v6*.e'p  
  struct result_2 >6KuZ_  
  { 7gNJ}pLDx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Nxp 7/Nn3  
} ; 1@egAo)  
1 VcZg%I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0p)#!$  
Etj@wy/E  
template < typename T > 2ntL7F<ow  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3)3?/y)_  
  { Rq|7$O5  
  return fn(pk(t)); 59 R;n.Q  
} !#Ub*qY1Z  
template < typename T1, typename T2 > i]Njn k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const il|e5TD^  
  { )w4i0Xw^C:  
  return fn(pk(t1, t2)); ~+ Mp+gE  
} \C#X Kk$OE  
} ; \QGh@AQp"  
]ri5mnB  
)[oegfnn-  
一目了然不是么? N2#Wyt8MC  
最后实现bind '1'De^%6W  
Y23- Im  
NO+.n)etGb  
template < typename Func, typename aPicker > AY<(`J{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uB_8P+h7  
  { H`d595<=i;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hSr2<?yk  
} D=Jj!;  
]?rVram;z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 NwP!.  
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。 \,&,Q  
P;4Y%Dq~Qo  
十一. phoenix iHBetkAu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H65><38X/  
>pdWR1ox  
for_each(v.begin(), v.end(), D<U^FT  
( C>wOoXjt  
do_ /N'0@ q  
[ iI.pxo s  
  cout << _1 <<   " , " |Tv}leJF  
] Xt} 4B#  
.while_( -- _1), H{hd1  
cout << var( " \n " ) UTwXN |'|  
) t/%{R.1MN  
); VokIc&!Uz  
<;kcy :s  
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: wz`\R HL  
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 amvD5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 oN({X/P2j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }:+SA  
QP>tu1B|  
IyK^` y  
template < typename Cond, typename Actor > 6Ft?9 B(F:  
class do_while 0gTv:1F /  
  { WVZ](D8Gc]  
Cond cd; [`J91=  
Actor act; Ec'Hlsgh&T  
public : X(_xOU)V  
template < typename T > R RRF/Z;))  
  struct result_1 !B|Aq- n,  
  { iq1HA.X(  
  typedef int result_type; .bYZkO:oy  
} ; &X3G;x2;  
03p D<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <fS WX>pR  
aW=c.Q.  
template < typename T > @I"&k!e<2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 00SYNG!  
  { R5Pk>-KF  
  do WoV"&9y  
    { *Ri\7CqU"6  
  act(t); 1aAY7Dm_&  
  } I%(YR"  
  while (cd(t)); NTWy1  
  return   0 ; aC90IJ8^  
} _+7+90u  
} ; 0Wkk$0h9  
S@Iza9\|@  
A>\5fO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4t 5i9+h  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 k I?+\k\V`  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 u*}ltR~/  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 YuXCRw9p;  
下面就是产生这个functor的类: h*>%ou   
!),eEy  
;NMv>1fI  
template < typename Actor > !MXn&&e1  
class do_while_actor LUs)"ZAi|  
  { 9| g]M:{  
Actor act; DHq#beN  
public : l*>,K2F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @>fsg-|  
*"nN To  
template < typename Cond > u4#YZOiY)A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hv0bs8h  
} ; dzQs7D}  
dy>5LzqK3  
K/iFB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S;0z%$y  
最后,是那个do_ n1U!od  
`5Bv2 wlIV  
XL3m#zW&  
class do_while_invoker J Bgq2  
  { R 7h^ @  
public : [I?[N.v  
template < typename Actor > I q?n*P$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9])Id;+91  
  { bey:Qj??  
  return do_while_actor < Actor > (act); %*zV&H   
} i/ .#`  
} do_; =,b6yV+$D  
.C\2f+(U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1=Kt.tuf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^IgQI N  
最后来说说怎么处理break和continue "T$LJ1E  
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。 dl.gCiI  
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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