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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [oQ&}3\XJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cAE.I$T(  
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, NK@G0p~O  
&`'gO 9  
,\K1cW~U5  
6uijxia  
  class filler 5Y&s+|   
  { txwTJScg  
public : ZSTpA,+6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~xg1mS9d  
} ; Q`}n; DV  
QAy9RQ0  
KD~F5aS`[  
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: NX(.Lw}  
d6.9]V?  
?DC3BA\)  
N|ut^X+|\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $v6dB {%Qu  
,SAS\!hsE  
7^~pOFdH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -vfV;+3  
{-]/r  
9R"bo*RIS  
<Z c:  
二. 战前分析 IPl>bD~=p  
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。 7n~BDqT  
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 j}?O  
}>:x  
D>O{>;y[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uv2!][  
  /* --------------------------------------------- */ I^{PnrB  
vector < int *> vp( 10 ); p5~;8Q7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); swVq%]')"  
/* --------------------------------------------- */ 96Tc:#9i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Dc[Qu? ]LM  
/* --------------------------------------------- */ mdOF0b%-]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); e.0vh?{\  
  /* --------------------------------------------- */ B*owV%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y\Z-x  
/* --------------------------------------------- */ 8fdK|l w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); F~ n}Ep~1  
}q(IKH\&  
AX%9k  
:!1B6Mc  
看了之后,我们可以思考一些问题: yVxR||e  
1._1, _2是什么? ]*^mT&$7  
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。 5|-(Ic  
2._1 = 1是在做什么? H3.WAg[`  
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。 $2^V#GWo  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 *Df|D/,WE  
Y 1 i!  
nFlj`k<]Y  
三. 动工 d& @KGJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~`MGXd"o  
%rT XT  
x]k^JPX  
M)#R_(Q5{  
template < typename T > Ox&g#,@h  
class assignment R9yK"  
  { }tU<RvT  
T value; %t\`20-1<  
public : VbtFM=Dg  
assignment( const T & v) : value(v) {} #cQ[ vE)y  
template < typename T2 > vbQo8GFp}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (0"9562  
} ; #4''Cs  
oj<.axA,  
]P ->xJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;sa-Bh=j^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1H @GwQ|<=  
5jg^12EP  
@)m+O#a  
F5J=+Q%8[&  
  class holder ;G~0 VM2|  
  { 9h$-:y3  
public : o"v> BhpC  
template < typename T > SM:{o&S`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lE[LdmwDrb  
  { _qmB PUx  
  return assignment < T > (t); ~]A';xH&  
} k-T_,1l{  
} ; \nx ^=4*yk  
Xt8;Pl  
1(!!EcU_  
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: Uz H)fB  
q[q#cY:0  
  static holder _1; K I$?0O  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |zvxKIW;wd  
Vk$zA<sw"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5D]%E?ag  
而不用手动写一个函数对象。 ~/\;7E{8!  
9GkG'  
s iv KXd  
.$4DK*  
四. 问题分析 'oEFNC9V  
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。 GA6Z{U{XS  
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。  tB[(o%k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d+ih]?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !?ayZ5G([  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #joU}Rj|  
u3 ?+Hu|*T  
五. 问题1:一致性 $&k2m^R<  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| E[htNin.B~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4^alAq^  
PKfxL}:"8  
struct holder =o_d2 Ak  
  { ^=D77 jS  
  // _ZD)#?  
  template < typename T > +B_q? 6pR  
T &   operator ()( const T & r) const Roy`HU ;0a  
  { rQ*'2Zf'<  
  return (T & )r; ui70|  
} nUhD41GJ  
} ; -j]r\EVKS  
`U!eh1*b  
这样的话assignment也必须相应改动: yi# Nrc5B  
`-s+  zG  
template < typename Left, typename Right > R`ZU'|  
class assignment <W/-[ M  
  { D/{Tl  
Left l; o|l)oc6{  
Right r; n1uJQt  
public : v2EM| Q xp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w>H!H6Q  
template < typename T2 > \ fU{$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x7Ly,  
} ; zmf5!77  
A>OL5TCl  
同时,holder的operator=也需要改动: w*#k&N[X  
WqY:XE+?\  
template < typename T > ;csAhkf:S  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const xYM/{[  
  { ^lRXc.c z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x}N+vK   
} %r6~5_A  
]v94U b   
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。 ID'@}69.S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !&E>8h  
+#1WOQfAD  
return l(rhs) = r; $./JA) `  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 )J~Q x-jG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~LO MwMHl  
vCbqZdy?  
template < typename Tp > 4p>@UB&U  
class constant_t =#T6,[5  
  { 5[X^1  
  const Tp t; ^o:0 Y}v=  
public : *M+:GH/5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cdzzS?$)  
template < typename T > bU2)pD!N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Sqc*u&W  
  { ^;W,:y&  
  return t; Q`AJR$L  
} _rs!6tp  
} ; A_Sl#e  
_=q)lt-UY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }#EiL !Pv  
下面就可以修改holder的operator=了 V}pw ,2s  
RS<c&{?  
template < typename T > y"$|?187x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `x6 i5mp  
  { a2Q9tt>Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); '9<Mk-Aj  
} Ez<J+#)t  
^"6xE nA]  
同时也要修改assignment的operator() tPC8/ntP8  
R*Pfc91}  
template < typename T2 > YIgzFt[L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c 0!bn b  
现在代码看起来就很一致了。 q* Ns]f'a  
;13lu1  
六. 问题2:链式操作 (.%:Q0i1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |;rjr_I  
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。 $Xz9xzOR  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 i7e{REBXb  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 <T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct GsqrKrbJ  
Ik;~u8j1e  
template < typename T > V%e'H>EC  
struct result_1 *tz"T-6O  
  { .HZYSY:X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x*BfRj  
} ; 1K^/@^  
^x 4,}'(  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:  `9S<E  
vhWj_\m  
template < typename T > I+`~6  
struct   ref /,E%)K;  
  { 6sQ"go$}  
typedef T & reference; QnaMjDh$6  
} ; w4(DR?[nC  
template < typename T > w`>xK sKW>  
struct   ref < T &> d<7xSRC   
  { )_xM)mH  
typedef T & reference; qZ_^#%zO  
} ; uO7Ti]H  
\vFkhm  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {v;Y}o-p  
]C)PZZI='  
template < typename T > ru'Xet  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bB)EJCPq>  
  { g[H7.  
  return l(t) = r(t); ih ,8'D4  
} mjBXa  
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。 u@|GQXC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 m&2< ?a}l  
7F|T5[*l  
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 0p Lb<&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #Y`U8n2F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 PJA 1/"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c/T]=S[  
最后的布局是: G;fP  
                Add apGf@b  
              /   \ VWLou jB  
            Divide   5 bmt2~!  
            /   \ c?<FMb3]  
          _1     3 rf)\:75  
似乎一切都解决了?不。 ^>9M2O['!s  
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。 oh& P Q{  
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。 {T:2+iS9:  
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: ]lZ!en  
!R)v2Mk|  
template < typename Right > UnW,|n8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R['qBHQ?  
Right & rt) const +(cs,?`\  
  { TmzEZ<} &7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Fo;xA  
} j24BB}mBB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 DOU\X N   
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。 5Z`f)qE  
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。 5G\vV]RR&  
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。 G9Xrwk<g4  
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。 pw- C=MY]  
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? ]d% hU  
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: s=U_tfpH  
YEVH?`G  
template < class Action > zJdlHa{  
class picker : public Action l)XzU&Sc~  
  { oWx! 'K6]V  
public : ~2rZL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?LvZEiJ  
  // all the operator overloaded HK:?Y[ebs  
} ; !\?? [1_e  
#1V vK  
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。 5OKbW!  
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: q'c'rN^  
pmQ9i A@=  
template < typename Right > (zgXhx_!D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9.1%T06$  
  { fS!%qr  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #\t?`\L3  
} %G\rL.H|  
6I_W4`<VeZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Du[$6  
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。 j>?c]h{-  
.D)'ZY  
template < typename T >   struct picker_maker `+]4C+w  
  { rC/m}`b  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]_F%{8|  
} ; wCn W]<+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~p8-#A)X,)  
  { L6 hTz'  
typedef picker < T > result; &IOChQ`8P  
} ; Z4E:Z}~''  
_?O'65  
下面总的结构就有了: OU0\xx1/  
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。 fTV:QAa;  
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。 J qjb@'i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j<wg>O:s%r  
至此链式操作完美实现。 $]xe,}*Af  
MH!'g7iK8  
d;;]+%  
七. 问题3 _j <46^  
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。 #Du1(R  
$Wb"X=}tl  
template < typename T1, typename T2 > cq@8!Eu w]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8n);NZ  
  { IY,&/MCh  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mpXc o *!_  
} Ay2Vz>{  
oDM}h +  
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: <P}{0Y~@*W  
>RF[0s'-  
template < typename T1, typename T2 > $S=lm {  
struct result_2 /-G;#Wm  
  { ~G5)ya-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k gWF@"_  
} ; ;f0+'W  
e~nmIy  
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? >8>`-  
这个差事就留给了holder自己。 Qmzj1e$6x  
    >!`T=(u!  
e)7[weGN  
template < int Order > ,C(")?4aJ  
class holder; tC-(GDGy5  
template <> _YO` x  
class holder < 1 > . (Q;EF`_U  
  { J<u,Y= -~  
public : UiaY0 .D  
template < typename T > 6D3fkvc Z  
  struct result_1 /`}C~  
  { M,q'   
  typedef T & result; gWgYZX  
} ; Q[`_Y3@j  
template < typename T1, typename T2 > 8Ay#6o  
  struct result_2 !Edc]rg7  
  { (#LV*&K%IC  
  typedef T1 & result; 2$=?;~  
} ; Aw9^}k}UfD  
template < typename T > jyLpe2 S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4vp,izNW  
  { _@jl9<t=_  
  return (T & )r; 73 D|gF*  
} QjF.U8  
template < typename T1, typename T2 > " 0K5 /9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F}2U8O  
  { xREqcH,vU  
  return (T1 & )r1; @6}c\z@AxM  
} 0@^YxU[YN  
} ; kM]?  
!-LPFy>  
template <> ]%ikr&78u  
class holder < 2 > 4+'yJ9~,B  
  { Hc5@ gN  
public : h^?[:XBeav  
template < typename T > u{tjB/K&  
  struct result_1 .2[>SI  
  { YDC[s ^d5  
  typedef T & result; >L?/Ph%d  
} ; 6hAeLlU1  
template < typename T1, typename T2 > mY#[D; mUe  
  struct result_2 e=1&mO?  
  { jO<K0c c  
  typedef T2 & result; BLuILE:$  
} ; )MmMs"Um  
template < typename T > mS&[<[x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }qi6K-,oU  
  { #CHsH{d  
  return (T & )r; [[oX$0Fp\!  
} WTSY:kvcCY  
template < typename T1, typename T2 > =TwV_Dro~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M2%<4(UwI  
  { R%8nR6iG"  
  return (T2 & )r2; X -w#E3  
} \SA5@.W  
} ; :7@"EW  
OZQhT)nS]  
HiILJyb  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Xv9kJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9 )e`mO*n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \,ir]e,1  
Y>wpla[kUq  
return l(i, j) = r(i, j); X./8 PK?&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z! D >l  
x4 4)o:  
  return ( int & )i; %Kd8ZNv  
  return ( int & )j; S-Ryt>G  
最后执行i = j; vn6/H8  
可见,参数被正确的选择了。 5i83(>p3]e  
2W$c%~j$2  
-gv@ .#N  
!94& Uk(O  
D8paIp  
八. 中期总结 <!-8g!  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ( y'i{:B  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4YXtl +G  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xJJlVP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y? )v-YGu  
mQ('X~l  
t`Mm  
TB*g$ *  
1CFrV=d  
toX4kmC  
九. 简化 l/DV ?27  
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。 s7D_fv4e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0F0V JE  
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: -Z4J?b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 I8 8y9sW  
  +-*/&|^等 `jvIcu5c  
2. 返回引用。 Rr|VGtg  
  =,各种复合赋值等 #HJF==  
3. 返回固定类型。 ~; Ss)d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Xi4!7IOm o  
4. 原样返回。 s~IOc%3  
  operator, N 2L/A  
5. 返回解引用的类型。 `P)1RTVx  
  operator*(单目) w`c9_V  
6. 返回地址。 p! zC  
  operator&(单目) D$YAi%*H  
7. 下表访问返回类型。 V7[Dvg:W  
  operator[] d3&gHt2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Jr%u[d>  
  operator<<和operator>> |t4k&Dkx`  
B[S.6 "/H  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7iLm_#M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o-lb/=K+  
}Xrs"u,  
template < typename Left > OMvwmm  
struct value_return g4oFUyk{  
  { vD[@cm  
template < typename T > "5synfO  
  struct result_1 jE&kN$.7j  
  { |Rhx&/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .%U~ r2Y(  
} ; - EF(J  
$io-<Z#Q  
template < typename T1, typename T2 > TEh]-x`  
  struct result_2 cx_[Y  
  { =c(_$|0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4CW/  
} ; U#Wc!QN-t  
} ; uQ vW@Tt  
Gyjx:EM  
5l=B,%s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait pyT+ba#  
Z, lUO.  
下面我们来剥离functor中的operator() ":Kn@S'{(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }2:bYpYQ  
MN$j{+!Q  
return l(t) op r(t) ^;6~=@#*C  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zt[TShD^  
return op l(t) _-o*3gmbQ  
return op l(t1, t2)  +h9U V  
return l(t) op +&4PGv53J  
return l(t1, t2) op E,c~.jYc  
return l(t)[r(t)] f8#WT$Ewy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6!n"E@Bwu  
SR*%-JbA  
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: vk5pnCM^3  
单目: return f(l(t), r(t)); xv$^%(Ujp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); xGk@BA=0<  
双目: return f(l(t)); n{r+t=X  
return f(l(t1, t2)); %,K|v  
下面就是f的实现,以operator/为例 V~Tjz%<  
W ;P1T"*A  
struct meta_divide ' uo`-Y  
  { u5H#(&Om  
template < typename T1, typename T2 > }<2F]UuR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) a_waLH/  
  { U"%k4]:A  
  return t1 / t2; ~H@':Mms.h  
} cQ6[o"j.  
} ; "*RCV6{  
l YH={jJ  
这个工作可以让宏来做: ]1)@.b;QR  
hO;bnt%(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >:W)9o  
template < typename T1, typename T2 > \ 8kW9.   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +(/XMx}a  
以后可以直接用 @!0j)5%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >h[tHM O  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 7/PHg)&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) c*RZbE9k  
K[~Wj8W0  
o4w+)hh  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 -fL|e/   
nI2}E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0WF(Ga/o  
class unary_op : public Rettype O<6/0ub&+h  
  { l>~:lBO  
    Left l; X2 M<DeF:  
public : wS``Q8K+dM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~q4DePVE  
*VHBTO9  
template < typename T > 4TwU0N+>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rJ\A)O+Mq(  
      { "*+epC|ks  
      return FuncType::execute(l(t)); @]3(l  
    } nXi6Q+YI  
}K<;ygcWE@  
    template < typename T1, typename T2 > ?=r!b{9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {D."A$AAa  
      { qgI Jg6x/}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;jX_e(T3m  
    } =!#D UfQf  
} ; aI8wy-3I  
%(6f  
mKe{y.  
同样还可以申明一个binary_op Ic#+*W\ZW  
/rv XCA)j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t$l[ 4 R-  
class binary_op : public Rettype gvoK  
  { <RGRvv  
    Left l; DOhXb  
Right r; !PUhdW  
public : )z/j5tnvm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R)<Fqa7Tm  
!~ -^s  
template < typename T > x-tA {_:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v|{*y  
      { X){F^1CT{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); et9 c<'  
    } pM(y?zGt  
:\4O9f*5+  
    template < typename T1, typename T2 > })mez[UmZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U}gYZi;;$  
      { JiI(?I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N..9N$+(  
    } ~RvU+D  
} ; e% 5!  
(a^F`#]  
#:s'&.6  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 .*Hv^_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A]H+rxg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^<y$+HcH  
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。 < "~k8:=4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~-W.yg6D{  
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。。。 ^f<f&V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5)T{iPU%X  
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) !Id F6 %  
下面是修改过的unary_op "H G:by  
e}K;5o=I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P]6pPS  
class unary_op c$e~O-OVD?  
  { =WO{h48]  
Left l; xHD!8 B)  
  .zegG=q  
public : \2NiI]t]  
E"L'm0i[[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :-6_X<  
D(h|r^5  
template < typename T > 2B!nLL Cp+  
  struct result_1 >`oO(d}n[0  
  { w~Y#[GW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^' [|  
} ; Q7}w Y  
!. 0W?6yo  
template < typename T1, typename T2 > 58v5Z$%--  
  struct result_2 !0fK*qIL  
  { \[D"W{9l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q45rP4mQ  
} ; NEGpf[$  
4tu2%Og)?  
template < typename T1, typename T2 > >Zr/U!W*?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pc4sReo'  
  { _')KDy7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [fW:%!Y'  
} pbgCcO~xm  
HuK'tU#  
template < typename T > =%]dk=n?TN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :$}67b)MO  
  { _FVIN;!  
  return OpClass::execute(lt(t)); *{-XN  
} IF1?/D"<  
nZ%<2  
} ; $}\. )^[}  
l|uN-{ w  
 MT&i5!Z  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug YEZ"BgUnbp  
好啦,现在才真正完美了。 +:Y6O'h.  
现在在picker里面就可以这么添加了: .d8~]@U!<  
PMTyiwlm  
template < typename Right > UhEnW8^bz1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wEkW=  
  { kwyvd`J8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^T<<F}@q  
} #K4wO!d  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 _Y~+ #Vc  
SgY>$gP9S  
ZAiQofQ:2  
6~2!ZU  
TI*uNS;-  
十. bind rsc8lSjH  
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。 =nY*,Xu<  
先来分析一下一段例子 XS1>ti|<  
5q8bM.k\7N  
U| y+k`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w>!KUT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Qp< 6qM35  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "1l d4/  
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。 ,m:MI/ )p  
我们来写个简单的。 {WC{T2:8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: SYC_=X  
对于函数对象类的版本: + 1cK (Si  
$)\ocsO  
template < typename Func > -Ol/r=/&  
struct functor_trait TSD7.t)^  
  { IRcZyry  
typedef typename Func::result_type result_type; :Tjo+vw7$H  
} ; xl<Cstr  
对于无参数函数的版本: "4ovMan  
N 2x\O~7  
template < typename Ret > -ff*,b$Q/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #PFf`7b,z  
  { gN(8T_r  
typedef Ret result_type; K\;b3  
} ; IJs` 3?  
对于单参数函数的版本: 0_%u(?  
BGUP-_&  
template < typename Ret, typename V1 > 8WaVs6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7[8PSoo  
  { J.*dA j  
typedef Ret result_type; %+`$Lb?{  
} ; XRaq\a`=:  
对于双参数函数的版本: $_<,bC1[  
QZd ,GY5{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > { \Q'eL8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k.rZj|7 L  
  { A3h[VnuG,  
typedef Ret result_type; 3g} ]nj:N  
} ; :PjHsNp;^  
等等。。。 *%Q!22?6F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy oU{m\r  
[S*bN!t  
template < typename Func > d7l0;yR&+  
struct func_return jMZ{>l.v  
  { 4Kx;F 9!%~  
template < typename T > wLNO\JP'  
  struct result_1 !v94FkS>  
  { b^FB[tZ\x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :~g=n&x  
} ; /(XtNtO*  
S^~GI$  
template < typename T1, typename T2 > >D*L0snjV  
  struct result_2 +]Ydf^rF  
  { NbfV6$jo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -4"E]f  
} ; Oi=kL{DG:s  
} ; p"Fj6T2  
LL.YkYu  
q(_pk&/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4WDh8U  
nV GrW#'E  
template < typename Func, typename aPicker > /1g_Uv;  
class binder_1 ,LU/xI0O  
  { RXLD5$s^  
Func fn; CYs:P8^  
aPicker pk; MSsboSxA  
public : ] S]F&B M|  
7pmhH%Dn$  
template < typename T > vB KBMnSd  
  struct result_1 ZOfyy E  
  { nIKh<ws4z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,%yjEO  
} ; vA:1z$m  
X8p-VCkV  
template < typename T1, typename T2 > De\&r~bTW9  
  struct result_2 Ll%[}C?~]?  
  { hQPiGIs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XkOsnI8n  
} ; d\D.l^  
_KC()OIeC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B&`#`]  
dz&8$(f,  
template < typename T > wjQu3 ,Cj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M-"%4^8_  
  { jBarYg  
  return fn(pk(t)); Hj$JXo[U  
}  WOG=Uy$  
template < typename T1, typename T2 > 3<CCC+47  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Jwh .bJ  
  { ( {5LB4  
  return fn(pk(t1, t2)); 9 }jF]P*Q  
} >2,x#RQs  
} ; +|KnO  
Ztr,v$  
=gw 'MA  
一目了然不是么? E9YR *P4$  
最后实现bind |fOQm  
, 0MDkXb  
8|OsVIe%  
template < typename Func, typename aPicker > pMKnA. |  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^ ,d!K2`  
  {  w:#yu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5_x8!v  
} I!|_C~I`2  
?ep93:j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >PGW>W$  
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。 ZM`6z S!  
w =^QIr%  
十一. phoenix Ao69Qn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {+F/lN@  
bM; ==W  
for_each(v.begin(), v.end(), -uHD| }  
( JUt 7  
do_ 7H %>\^A^  
[ # 4L[8(+V  
  cout << _1 <<   " , " yn)K1f^  
] O=?WI  
.while_( -- _1), J 6D?$  
cout << var( " \n " ) 67wY_\m9I  
) ?<STt 9  
); 4RGEg;]S  
@bSxT,2  
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: {m.l{<H  
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 $h"tg9L^)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?~Fk_#jz,@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6-c3v  
:GBWQXb G  
3&^4%S{/  
template < typename Cond, typename Actor > 0,1:l3iu1M  
class do_while m-dyvW+  
  { M,7A|?O  
Cond cd; 0&mOu #l  
Actor act; ELZCrh6*  
public : ;Kob]b  
template < typename T > 01uMbtM  
  struct result_1 Y?a*-"  
  { wC+_S*M-K  
  typedef int result_type; jeXv)}  
} ; sKVN*8ia  
$!)Sgb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^I*</w8  
/g BB  
template < typename T > d!mtSOh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ms@*JCL!t  
  { ^V#9{)B  
  do FAkjFgUJp  
    { BU(:6  
  act(t); xb1 i{d  
  } >~8;H x].d  
  while (cd(t)); ;[V_w/-u  
  return   0 ; _w0t+=&  
} ^1^k<  
} ; :L*"OT7(6  
#Drs=7w  
,5$V;|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {/#^v?,  
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。 >qk[/\^O  
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。 #Mkwd5S|L  
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。 [%7y !XD  
下面就是产生这个functor的类: ZG:#r\a  
ACm9H9:Vd  
^ ]02)cK  
template < typename Actor > 1RpTI7  
class do_while_actor l?2(c  
  { v10p]=HmO  
Actor act; _H@Y%"ZHJ6  
public : 5N<f\W,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 78zjC6}`  
(hWr!(>C4]  
template < typename Cond > \n$s5i-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G- wQ weJ9  
} ; a$H*C(wL  
pESlBQ7{I  
=oQw?,eY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +y'V  
最后,是那个do_ ^PA >t$  
VOr*YB&  
K(@QKRZ7[  
class do_while_invoker g S xK9P  
  { booth}M  
public : 41Bp^R}^/  
template < typename Actor > s3@sX_2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t>.1,'zb  
  { [!1z; /  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2NHuZ.af  
} VtIPw&KHW  
} do_; erTb9`N4  
f'P}]_3(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =2!AK[KxX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H EdOo~/~  
最后来说说怎么处理break和continue hp=TWt~  
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。 DID&fj9m  
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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