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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &zP\K~Nt  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +fIy eX  
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, v#sx9$K T  
^T@-yys  
/_bM~g  
qn\>(&  
  class filler -H_7GVSnl  
  { BT{({3  
public : uqy~hY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p@znmn-  
} ; ^h|'\-d\  
n_] OYG>U  
483vFLnF  
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: QaEXk5>e  
`Sj8<O}  
naB[0I& N  
=WP}RZ{S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m7mC 7x  
2,%ne(  
]gj@r[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0$49X  
b}G +7B  
sAc)X!}  
0P53dF  
二. 战前分析 &jPsdv h  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 gzdgnF2  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 8|Y^z_C  
8i"{GGVC  
{gi"ktgk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *XzUqK  
  /* --------------------------------------------- */ u09OnP\  
vector < int *> vp( 10 ); ~JT{!wcE}o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); eS Fmx  
/* --------------------------------------------- */ [K9q+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CnA*o 8w  
/* --------------------------------------------- */ z KWi9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); XJOo.Y  
  /* --------------------------------------------- */ anV)$PT=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /ci.IT$Q^  
/* --------------------------------------------- */ khu,P[3>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !p9F'7;Y<  
@fYA{-ZC  
$S cjEG:6  
->#7_W  
看了之后,我们可以思考一些问题: O "h+i>|l  
1._1, _2是什么? Pr/&p0@aV  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 CC87<>V  
2._1 = 1是在做什么? nocH~bAf2  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 !kKKJ~,;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 \1B*iW  
SoY&R=  
P?uKDON  
三. 动工 V+K.' J ^@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YvHn~gNPhs  
+yea}uUE  
;~q)^.K3  
?x/ L"h&Kp  
template < typename T > ]ogy`O>  
class assignment BR%:`uiQ<  
  { (c_hX(  
T value; ^ pR&  
public : a:]yFi:Su  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1-[{4{R  
template < typename T2 > (jyJ-qe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MR6vr.~  
} ; U)o8Tr  
4'8.f5  
/ q!&I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @<sP1`1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nBj7Q!lW  
Fu><lN7  
4%{m7CK}  
liB>~DVC  
  class holder _0`O}  
  { .lnD]Q  
public : t2$:*PvE  
template < typename T > 3G&1. 8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8UZE C-K  
  { Te/)[I'Tn  
  return assignment < T > (t); Y+7v~/K=  
} Fy@D&j  
} ; d$Xvax,C  
- |'wDf?H  
1f:k:Y9i  
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: {gn[ &\  
jHZ<G c  
  static holder _1; E0PBdiD6hs  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $7*Ml)H!9  
vtT:c.~d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); & Gt9a-ne  
而不用手动写一个函数对象。 *\>2DUu\`  
, $=V  
,5*4%*n\  
j?(QieBH  
四. 问题分析 \#}%E h b  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ),Rj@52l  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 *dl@)~i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,O+7nByi[V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ] ge-b\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `F@yZ4L3S  
M/qiA.C@W  
五. 问题1:一致性 Pg36'aTe%j  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| lo#,zd~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >JMKEHl.q  
S'e2~-p0F  
struct holder I|:j~EY  
  { aU!UY(  
  // G~Sfpf  
  template < typename T > re*/JkDq3K  
T &   operator ()( const T & r) const ;D7jE+  
  { A!~o?ej  
  return (T & )r; g/J!U8W"  
} @wPmx*SF  
} ; l9h;dI{6  
=EJ"edw]%0  
这样的话assignment也必须相应改动: 7$;$4.'  
G!IQ<FuY  
template < typename Left, typename Right > U8mu<)  
class assignment pf_ /jR  
  { 8FITcK^  
Left l; A0ToX) |C  
Right r; Id0F2  [  
public : ;a`X|N9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~83P09\T%  
template < typename T2 > 5  $J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @6SSk=9_S  
} ; ik*_,51Zj  
@n(In$  
同时,holder的operator=也需要改动: ^q` *!B 9@  
kes'q8k  
template < typename T > $%-?S]6)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ymu=G3-  
  { ZIp=JR8o$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u/f&Wq/  
} p3o?_ !Z  
(Wqhuw!u  
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。 K;l'IN"N  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :S12=sFl$  
di 5_5_$`o  
return l(rhs) = r; O~el2   
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。 Q:\hh=^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _1'Pb/1  
Tjqn::~D  
template < typename Tp > bph*X{lFK  
class constant_t M}Mzm2d#`  
  { %"zJsYQ!  
  const Tp t; Biwdb  
public : $5r,Q{;$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -wfV  
template < typename T > }TW=eu~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !*gAGt_  
  { jxaoQeac  
  return t; v2{s2kB=  
} sh2bhv]  
} ; [\1l4C  
ErC[Zh"''  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Cj+=9Dc  
下面就可以修改holder的operator=了 E6k&r}  
YC<I|&"  
template < typename T > K7c8_g*>4=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f,>i%.  
  { ex458^N_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N}G(pq}  
} 1`{ib  
G6 5N:  
同时也要修改assignment的operator()  /GUuu  
(xed(uFEK  
template < typename T2 > +.I'U9QeUN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $4L3y uH  
现在代码看起来就很一致了。 {6sfa?1j  
IcQ!A=lB  
六. 问题2:链式操作 ".?{Y(~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (K6S tNtN  
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。 qGCg3u6  
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。 [udV }  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Y +54z/{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %LHV0u  
w>_EM&r6~u  
template < typename T > zP}v2  
struct result_1 )6^xIh  
  { w.p'Dpw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t8 "-zd8  
} ; {W<-f?  
jqWvLBU!  
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: ^6>|!  
~+yo;[1Yc  
template < typename T > wf%Ep#^6}  
struct   ref Els=:4  
  { [uQZD1<q  
typedef T & reference; NfF:[qwh  
} ; d|RmU/)  
template < typename T > yW?%c#9D  
struct   ref < T &>  LB7I`W  
  { uTGvXKL7  
typedef T & reference; MPN=K|*  
} ; 7,UFIHq  
W%K8HAP"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `|Z@UPHzG  
z,YUguc|  
template < typename T > S=SncMO nE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Cpv%s 1M  
  { $4JX#lkt  
  return l(t) = r(t); }tO<_f))  
} PM!t"[@&  
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。 $i~`vu*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 y/hvH"f  
v=1S  
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 i!x5T%x_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @|%ICG c  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 | V,jd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~j#6 goKn  
最后的布局是: [(EH  
                Add %MZDm&f>Kk  
              /   \ *[:CbFE0y  
            Divide   5 Yka&Kkw  
            /   \ \ZWmef  
          _1     3 F{~r7y;0  
似乎一切都解决了?不。 @]wem  
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。 sNmC#,  
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。 I} fcFL8  
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: $'{`i 5XB  
vqz#V=J{  
template < typename Right > -01 1U!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t0d '>  
Right & rt) const 9~%]|_(  
  { B\ >}X_\4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JO{- P  
} X]U"ru{1q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  b(-t)5^}  
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。 }.V0SM6  
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。 |O+>#  
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。 qS}RFM5|  
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。 BBE1}V!u  
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? (`.qG &6p  
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: ;}jbdS3  
8kM0  
template < class Action > <ZC^H  
class picker : public Action '# IuY  
  { exEld  
public : (i0"hi  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?WtG|w  
  // all the operator overloaded  zn;Hs]G  
} ; Z6([/n  
)LrCoI =|  
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。 ( WtE`f;Q  
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: _6S b.9m  
>c\v&k>6.  
template < typename Right > )F#<)Evw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $]U5  
  { ]op^dW1;0_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t,1!`/\  
} wt=>{JM  
Dw/Gha/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > YEPG[W<kg  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 5OW8G][  
b|8>eY  
template < typename T >   struct picker_maker ,#jhKnk2e  
  { y_4krY|Zx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #JR,C -w  
} ; &c?hJ8"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > vWi. []  
  { Z0 IxYEp  
typedef picker < T > result; 8xpYQ<cax  
} ; LVFsd6:h  
uyRA`<&w  
下面总的结构就有了: Re,$<9V  
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。 s!;VUr\  
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。 pg}+lYGP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E,D:D3O  
至此链式操作完美实现。 U>_\  
,dj* p ,J  
6n6VEwYj  
七. 问题3 /mB Beg^a  
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。 BXK::M+  
Ril21o! j  
template < typename T1, typename T2 > 'UvS3]bSYW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @wdB%  
  { qzlMn)e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $sL|'ZMbS  
} q>|[JJ*6_N  
& A9A#It  
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: ZOrTbik  
E4v_2Q -w  
template < typename T1, typename T2 > #u<o EDQ  
struct result_2 51ajE2+X&  
  { ,F`KQ )\"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |`Oa/\U  
} ; 01{r^ZT`RH  
?y*+^E0  
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? 'K@{vB  
这个差事就留给了holder自己。 A?;8%00  
    97]a-)SA  
S-LZ(o{ZL  
template < int Order > SC $`  
class holder; ,JQxs7@2k  
template <> @X|i@{<';  
class holder < 1 > igj={==m  
  { $uFh$f  
public : Q{l*62Bx  
template < typename T > <jRFN&"h}  
  struct result_1 6mF{ImbRbS  
  { {r].SrW9s9  
  typedef T & result; mj(&`HRs4  
} ; Mi/ &$" =  
template < typename T1, typename T2 > e@,u`{C[  
  struct result_2 :Hf0Qx6  
  { QLB1:O>  
  typedef T1 & result; g<rKV+$6  
} ; RFn0P)9&  
template < typename T > SA(UD   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [C+Gmu  
  { =,C9O  
  return (T & )r; e\A(#l@g  
} {n'qKur xY  
template < typename T1, typename T2 > n(Q\' ,C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sR>`QIi(a  
  { m,@1LwBH  
  return (T1 & )r1; F[7Kw"~J  
} d@D;'2}Yc  
} ; ;X$q#qzN#  
o/dMm:TF  
template <> sk7rU+<  
class holder < 2 > uK;K{  
  { |YE,) kiF  
public : ,XeyE;||  
template < typename T > U50s!Z t45  
  struct result_1 $/, BJ/9  
  { Y[ iDX#  
  typedef T & result; )H;pGM:  
} ; @QVqpE<|  
template < typename T1, typename T2 > oTF^<I-C  
  struct result_2 _^6|^PT.  
  { t":W.q<  
  typedef T2 & result;  %K%^ ]{  
} ; q?imE~&U  
template < typename T > dq YDz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const && DD  
  { 3qAwBVWa  
  return (T & )r; m1hW<  
} u( 1J=h  
template < typename T1, typename T2 > 2<[ eD`u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SLJ&{`"7  
  { 9@#h}E1$  
  return (T2 & )r2; QM[A;WBr7  
} 3C rQBIj1  
} ; d1~_?V'r]  
"w*+v  
(2 T#/$  
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> >。 +9CEC1-l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m/YH^N0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >:F,-cx<  
VG<Hw{ c3r  
return l(i, j) = r(i, j); @cuD8<\i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ka]J^w;a  
$5TepH0D  
  return ( int & )i; $=PWT-GIR  
  return ( int & )j; 2SDh0F  
最后执行i = j; ~!nLbK2  
可见,参数被正确的选择了。 kgbobolA  
Y{k>*: Ax_  
HYjMNj0  
s;fVnaqG:  
eeW' [  
八. 中期总结 L bJtpwz>z  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 0$eyT-:d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~9JW#HHzn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |'V DI]p&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O!+nF]V4f  
~lzdbX  
lQV|U;~D  
_ yfdj[Ot`  
X5uS>V%/  
] vC=.&]  
九. 简化 Ni2]6U  
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。 9 z5"y|$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,c4c@|Bh?  
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: `6a]|7|f  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lpl8h4d  
  +-*/&|^等 v!NB~"LQ  
2. 返回引用。 uP{; *E3?  
  =,各种复合赋值等 X}oj_zsy;^  
3. 返回固定类型。 rQ9*J   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) T*h!d(  
4. 原样返回。 D 4< -8  
  operator, ss? ]  
5. 返回解引用的类型。 "| K f'/r  
  operator*(单目) s1X]RXX&j  
6. 返回地址。 1s#yWQ   
  operator&(单目) n,t6v5>88  
7. 下表访问返回类型。 <,jAk4  
  operator[] <Ctyht0c.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,f} h}  
  operator<<和operator>> 3g4e' ]t  
`1nRcY  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 9<xTu>7J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: BG'6;64kx6  
8AT;8I<K  
template < typename Left > 2HcsQ*H] G  
struct value_return cyW;,uT)D  
  { _h0-  
template < typename T > x!'7yx  
  struct result_1 -#hK|1]  
  { Q]< (bD.7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +"'F Be  
} ; y^2#9\}K  
tf4*R_6;1$  
template < typename T1, typename T2 > /&CUspb  
  struct result_2 CV'&4oq  
  { *"1~bPl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ; ;<J x.  
} ; l`SK*Bm~<  
} ; ./$ <J6-J  
q1H=/[a  
53B.2 4Tm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait S[v Rw]*  
EPc!p>  
下面我们来剥离functor中的operator() fD'/#sA#'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: UM<@t%|>  
m7JPH7P@BM  
return l(t) op r(t) 5v"Y\k+1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _-n Y2)  
return op l(t) Z;hyi'rPJ  
return op l(t1, t2) A:/}`  
return l(t) op hQXxG/yFm  
return l(t1, t2) op / T ,zZ9=  
return l(t)[r(t)] z VdKYs i^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] brntE:  
~%`EeJwT  
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: gWkjUz )  
单目: return f(l(t), r(t)); |V lMma z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8=:A/47=J  
双目: return f(l(t)); AWO0NWTB  
return f(l(t1, t2)); PC|'yAN:  
下面就是f的实现,以operator/为例 h-7A9:  
't7Z] G  
struct meta_divide qk&gA}qF  
  { sH%&+4!3  
template < typename T1, typename T2 > ]3}feU+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #zxd;;p3  
  { rsWQHHkO  
  return t1 / t2; ) ]73S@P(=  
} iAK/d)bq  
} ; F#su5<d  
~P/]:=  
这个工作可以让宏来做: R;r|cep  
*|oPxQCtK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F=srkw:*.  
template < typename T1, typename T2 > \ Vc|NL^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *%X.ym'  
以后可以直接用 T8U[xu.>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^uhxURF  
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 S/VA~,KCe;  
(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。。。) Q\|18wkW  
6J\q`q(W(  
|~eY%LB  
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 L;3aZt,#O  
[<yz)<<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $.a|ae|K  
class unary_op : public Rettype F99A;M8(  
  { g92dw<$>  
    Left l; ;Z*'D}  
public : (-\]A|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PcB{ = L  
/_q#a h  
template < typename T > >Fyu@u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^#;RLSv   
      {  //<:k8  
      return FuncType::execute(l(t)); %*jGim~s  
    } `gI~|A4  
&mcR   
    template < typename T1, typename T2 > "qS!B.rt:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jn^fgH ?  
      { Oxv+1Ub<Dv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G,]z (%  
    } !Av1Leb9$  
} ; >yKpM }6l{  
J?IC~5*2  
N!L'W\H,  
同样还可以申明一个binary_op Pu..NPl+  
ds]?;l"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |<rfvsQ.  
class binary_op : public Rettype `E W!-v)  
  { <1 S+ '  
    Left l; _s*! t  
Right r; &\k?xN  
public : ,E?4f @|X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y%g "Y  
<(YF5Xm6$h  
template < typename T > >$uUuiyL4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pDOM:lGya  
      { oIb) Rq!m  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hO6RQ0Iv@  
    } 0wFh%/:  
-L8Y J8J6  
    template < typename T1, typename T2 > D#jX6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y"-{$N  
      { q`^3ov^</  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); WYLX?x  
    } >)^N J2Fd  
} ; < Y>3  
,eXFN?CB  
W`x)=y]Z  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 1~@|e Wr|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )~}PgbZ^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +9zA^0   
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~KRnr0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q 5p e~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,d cg?48  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )b92yP{  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) X`1p'JD  
下面是修改过的unary_op t#5:\U5r.  
TEWAZVE*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Pbe7SRdr^  
class unary_op M"(6&M=?  
  { sJ~P:g  
Left l; c&*l"  
  hk} t:<  
public : h$Tr sO  
t77'fm  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ea]T>4  
=/9<(Tt%m  
template < typename T > @.ZL7$|d  
  struct result_1 76u{!\Jo/{  
  { X$V|+lTk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -k{ Jp/-D  
} ; L\L"mc|O  
7|Dn+ =  
template < typename T1, typename T2 > lw[<STpD;  
  struct result_2 ([KN*OF  
  { XG&K32_fs  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;SY.WfVA7  
} ; azX`oU,l  
DA=1KaJ.  
template < typename T1, typename T2 > {eR9 ;2!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *1bzg/T<  
  { 5B*qbM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,I`_F,  
} tD-gc ''H  
nxQ}&n  
template < typename T > T3z(k la  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yM ,VrUh  
  { <%KUdkzEP  
  return OpClass::execute(lt(t)); ? )_7U  
} ^ ulps**e  
K-(;D4/sQE  
} ; d>!p=O`>{q  
H$tb;:  
5v9uHxy  
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 S}7>RHe  
好啦,现在才真正完美了。 RmOyGSO  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4seciz0?  
f#P_xn&et  
template < typename Right > T~J? AKx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]l[2hy= cV  
  { l>7r2;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J]fS({(\I  
} |zpx)8Q  
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。 :;4SQN{2 O  
yvxl_*Ds8  
A5XR3$5P  
r1Z<:}ZwK  
r )b<{u=]  
十. bind {?i)K X^  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 D{C:d\ e)$  
先来分析一下一段例子 J^ ={}  
cy1jZ1)  
doD>m?rig3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} TpP8=8_Lh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <AUWby,"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /s[DI;M$o  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 'ere!:GJD  
我们来写个简单的。 O&'/J8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >IY,be6>P  
对于函数对象类的版本: #C\4/g? =,  
D$nK`r  
template < typename Func > p5<2N  
struct functor_trait /2@["*^$  
  { 4;*f1_;f~  
typedef typename Func::result_type result_type; X/+OF'po  
} ; 0{R/<N  
对于无参数函数的版本: I/B1qw;MN  
Ro r2qDF  
template < typename Ret > 2jA%[L9d^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (vQ+e  
  { <v$QM;Ff  
typedef Ret result_type; s, XM9h>P4  
} ; Y8ehmz|g]J  
对于单参数函数的版本: H06Bj(Y!  
G$5m$\K  
template < typename Ret, typename V1 > ]W) jmw'mo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \+Y!ILOI  
  { GDPo`# ~  
typedef Ret result_type; FFe) e>bH  
} ; SLoo:)  
对于双参数函数的版本: rAXX}"l6s  
|Td5l?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > FC}oL"kk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >n!ni(  
  { ~HDdO3  
typedef Ret result_type;  r(`nt-o@  
} ; 7& 6Y  
等等。。。 _/ Os^>R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >. LKct*5K  
DU{bonR`  
template < typename Func > @ yxt($G  
struct func_return CBHc A'L  
  { 2P5_zND  
template < typename T > _e'Y3:  
  struct result_1 {4rQ7J4Ux  
  { 4P kfUMX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qtzRCA!9(Z  
} ; {L0;{  
^?"^Pmw  
template < typename T1, typename T2 > zk=\lp2  
  struct result_2 e|'N(D}h*  
  { 6^YJ]w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nq;#_Rkr  
} ; X~RH^VYv  
} ; z\.1>/Z=  
nyhMnp#<  
z $6JpG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "=|t~`  
T[.[ g/`  
template < typename Func, typename aPicker > QzthTX<  
class binder_1 .>]N+:O  
  { c> G@+  
Func fn; -G b-^G  
aPicker pk; ?~F. /  
public : 9L)L|4A.l  
I/p]DT  
template < typename T > ixw(c&gL  
  struct result_1 $TG?4  
  { .JAcPyK^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F2>%KuM  
} ; d6.}.*7Whc  
s AE9<(g&@  
template < typename T1, typename T2 > )=H{5&e#u  
  struct result_2 S,vu]?-8  
  { kRot7-7I|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +d39f-[  
} ; :vQM>9l7  
0Nr\2|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kuS/S\Z5K  
OFy,B-`A{  
template < typename T > DO^y;y>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aRwnRii  
  { f7+Cz>R  
  return fn(pk(t)); r!K|E95oj9  
} &!1}`4$[T  
template < typename T1, typename T2 > ;KcFy@ 6q5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^:DyT@hQB5  
  { K{L.ZH>7  
  return fn(pk(t1, t2)); SrZ50Se  
} 6?SFNDQ"C  
} ; g6euXI  
v0 ];W|  
oI@ 9}*  
一目了然不是么? -:]@HD:  
最后实现bind -JTG?JOd]  
,")F[%v  
+,_c/(P  
template < typename Func, typename aPicker > mk=#\>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V0NVGRQ  
  { 1xTTJyoq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T]71lRY5  
} )zJ=PF  
)N)ljA3]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rYGRz#:~+  
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。 hKksVi  
g42T#p8^  
十一. phoenix 4vqNule  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WK; (P4Z  
)iSy@*nY  
for_each(v.begin(), v.end(), \dV Too  
( /DU*M,  
do_ kxo.v|)8  
[ ;|30QUYh  
  cout << _1 <<   " , " KO,_6>8]U  
] treXOC9^B8  
.while_( -- _1), cyMs(21  
cout << var( " \n " ) 2 sSwDF  
) oh\1>3,Ns  
); Bp3L>AcVu  
}1>atgq]w  
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: 9^zx8MRXd  
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 @ER1zKK?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 x/I;nM Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pULsGb  
Ae3,^  
K-4tdC3  
template < typename Cond, typename Actor > btQet.  
class do_while N!m%~kS9k<  
  { T %/  
Cond cd; AZ wa4n}"  
Actor act; ZQ[~*)  
public : Wc;+2Hl[@  
template < typename T > Cef7+fa  
  struct result_1 $l"MXxx5I  
  { vlQ0gsXK  
  typedef int result_type; ^<;w+%[MT  
} ; Wk[)+\WQ?  
P<L&c_u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B01^oYM}  
d_T<5Hin  
template < typename T > e?<D F.Md+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B] i:)   
  { M(5D'4.  
  do /{we;Ut=g  
    { Z| L2oc e  
  act(t); -f.R#J$2  
  } .Cr1,Po  
  while (cd(t)); &<h?''nCy  
  return   0 ; R 3G@ G  
} iQ{z6Qa  
} ; C BlXC7_Mi  
UUm |@  
XU-*[\K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {!t=n   
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 8IJ-]wHIb  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 {8:o?LnMW  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ^&m?qKN8  
下面就是产生这个functor的类: .e$%[ )D  
rIlBH*aT  
5_aw. s>  
template < typename Actor > u]*5Ex(?  
class do_while_actor ysVi3eq  
  { %MuaW(I o  
Actor act; oCA(FQ6  
public : >0V0i%inmF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !a[$)c  
w\DspF  
template < typename Cond > \G3!TwC%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [B,p,Q"  
} ; 2 `&<bt[g  
dXO=ZU/N  
f".q9{+p,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ue9h   
最后,是那个do_ J)huy\>,  
qUg9$oh{LI  
v= 8VvT 8  
class do_while_invoker Ky6+~>  
  { 6eo4#/+%  
public : Bb_Q_<DTs  
template < typename Actor > LP?P=c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _H2tZ%RM  
  { $WClpvVj  
  return do_while_actor < Actor > (act); e>!E=J)j  
} kjX7- ZPY  
} do_; 4cB&Hk  
B_tQeM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kp; &cQu!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Nm"<!a<F  
最后来说说怎么处理break和continue C9pnU,[  
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。 N(BiOLZL6  
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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