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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda V{4=, Ax  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 je LRS8];  
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, UVa:~c$U4  
H2[VZ&Pg  
7~&  
tQ~vLPi$  
  class filler goBl~fqy0  
  { IC"lsNq52  
public : {x_SnZz&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #@%DY*w]v  
} ; mW EaUi)Zz  
a4{~.Mp  
>1uo5,wrF  
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: bvn%E H  
Xf 0)i  
RBuerap  
]+4QsoFNt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )c*NS7D~f  
0APh=Alq  
^i+ d3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p6S{OUiG  
|y%pJdPk=  
W3Gg<!*Uo  
zy8Z68%E`*  
二. 战前分析 fL$U%I3  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 8`g@ )]Iy  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 t"# .I?S0  
<9f;\+zA  
[Ey[A|g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r7|_Fm Qf  
  /* --------------------------------------------- */ O2;iY_P7lV  
vector < int *> vp( 10 ); _EHz>DJ9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]? 2xS?vd  
/* --------------------------------------------- */ M9~eDw'Pr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +;#z"m]  
/* --------------------------------------------- */ +9gI^Gt  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =bKz$ _W  
  /* --------------------------------------------- */ XS#Jy n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pzr\<U`  
/* --------------------------------------------- */ '0b!lVe  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n<,:;0{  
<DeC^[-P  
#Sg< 9xsW  
[p Y1\$,  
看了之后,我们可以思考一些问题: dMd2a4  
1._1, _2是什么? b6(LoN.  
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。 Y9<N#h#  
2._1 = 1是在做什么? -ElK=q  
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。  {4]sJT  
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。 v[l={am{/  
meF.`fh  
,]Gi942  
三. 动工 yV.E+~y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Th.Mn}1%L  
wqnrN6$jf  
 eeMeV>  
sOVbz2 \yb  
template < typename T > \:mZ)f3K=  
class assignment TKH!,Ow9A  
  { %>io$o  
T value; L.ML0H-   
public : ^WF/gup\hS  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4 * n4P  
template < typename T2 > I@/s&$H`l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Sgp1p}  
} ; tRZA`&  
r'F)8%  
/`kM0=MMa  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <Jc :a?ICe  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 18eB\4NlD  
9B)<7JJX!J  
0 k (su  
e'l@M$^  
  class holder q 3nF\Me0  
  { (/i?Fd  
public : ?+P D?c7  
template < typename T > PKjM1wqaG@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H@uDP  
  { -prc+G,qyp  
  return assignment < T > (t); j+eto'  
} DS| HN  
} ; ;z1\n3,  
:aHLr[%Mz  
TC* 78;r  
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: mVsghDESJ)  
).$q9G  
  static holder _1; ,&F4|{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sx^0*h-Qq  
< $>Jsv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bj`ZH~T  
而不用手动写一个函数对象。 x{_3/4  
q)f-z\  
w7E7r?)Wl|  
WU +OS(  
四. 问题分析 |& Pa`=sp  
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。 }lQ`ka  
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。 4\Q pS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ix+sT|>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 AZH= r S`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]EWEW*'j  
w D}g\{P  
五. 问题1:一致性 /idrb c  
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?| *Dhy a g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o+0x1Ct3P  
WV&grG|  
struct holder uGz>AW8a3  
  { vuoD~=z  
  // [/V i*Z  
  template < typename T > oYmLJzCf  
T &   operator ()( const T & r) const 78UE?) X"  
  { *l.tsICmbP  
  return (T & )r; @,Kl"i;  
} |*5HNP  
} ; aovw'O\Q  
L ]Y6/Q   
这样的话assignment也必须相应改动: g4f:K=5:  
o,gH*  
template < typename Left, typename Right > 8`B]UcL)  
class assignment 9#MY(Hr  
  { -d)+G%{  
Left l; p0sq{d~  
Right r; S{ fFpe-  
public : c( 8>|^M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?}ly`Js  
template < typename T2 > 61pJVOe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _Squ%z:D  
} ; b-OniMq~  
GX#SCZ&}C  
同时,holder的operator=也需要改动: =im7RgIBo  
J ?^R 1  
template < typename T > xcM*D3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6d{&1-@>  
  { (iJ9ekB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3aUWQP2  
} J.Fy0W@+k4  
8Cef ]@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。 rE?Fp  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]L/AW  
!m:rtPD'  
return l(rhs) = r; 8nE}RD7bx  
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。 0K'^g0G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]AB'POa  
rHpxk  
template < typename Tp > (RU\a]Ry  
class constant_t fP8iz `n  
  { rv<_'yj  
  const Tp t; =berCV  
public : ,GUOq!z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C3:CuoE X  
template < typename T > EWC{896,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const U["-`:>jfp  
  { DkJ "#8Yl=  
  return t; JU3to_Io  
} YT~h1<se  
} ; $!v:@vNMs  
\(`8ng]vs  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L+D9ZE]  
下面就可以修改holder的operator=了 b <z)4  
@/W~lJ!e  
template < typename T > >m+Fm=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z/G?w D|B  
  { D^ )?*(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !]C=5~B BI  
} > e"vP W*[  
gT{WH67u  
同时也要修改assignment的operator() W )jtTC7  
k9m9IE"9=$  
template < typename T2 > \'CA:9V}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "I,=L;p  
现在代码看起来就很一致了。 Xrr3KQaK&  
f!Mx +ky  
六. 问题2:链式操作 o2rL&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S!8gy,7<J  
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。 G$A=Tu~  
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。 0sfb$3y  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 zVvL!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct KdXqW0nm  
wV^c@.ga  
template < typename T > ?np3*;lw  
struct result_1 GyF  
  { m[DCA\M o@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S LU$DW;t  
} ; CK9FAuU  
R3|r` ~@@  
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: wl/1~!  
%:}o\ _w  
template < typename T > |*( R$tX  
struct   ref Mq jdW   
  { VT [TE  
typedef T & reference; -?p4"[  
} ; {Jc.49  
template < typename T > :Z&<5  
struct   ref < T &> ^v5<*uf%m  
  { <Uc?#;% Y}  
typedef T & reference; fM`.v+  
} ; }D[j6+E  
p(!d,YSE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ipC <p?PpR  
\:4SN&I~  
template < typename T > D{rM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const } 89-U  
  { /|m0)H.>  
  return l(t) = r(t); X]}:WGFM  
} &embAqW:  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 .'PS L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 eX'U d%  
]$i@^3`[w  
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 |B {*so]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *RM 3 _  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g.pR4Mf=Z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ] @:x<>  
最后的布局是: =2@ V}  
                Add tU0jFBB  
              /   \ .Ta(v3om%  
            Divide   5 )&j@={0  
            /   \ #%g>^i={ky  
          _1     3 ?$#P =VK  
似乎一切都解决了?不。 UM<!bNz`  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8j)*T9  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 _< KUa\  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =&F~GC Z>  
RPdFLC/  
template < typename Right > K\FLA_J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3 sD|R{  
Right & rt) const 1:!H`*DU&  
  { *yv@B!r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Bo$dIn2_  
} rK\9#[?x  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 tb4^+&.GS  
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。 :DrF)1C  
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。 C55Av%-=  
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。 tl; b~k  
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。 jyB Ys& v  
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? &z#`Qa3NI  
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: U$ 46=F|  
uUb`Fy9  
template < class Action > x\oSD1t,  
class picker : public Action yy Y\g  
  { O(6j:XD  
public : Y/sZPG}4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nH<#MG BS  
  // all the operator overloaded 8S7#tb@3  
} ; K#Zv>x!to  
t.#ara{  
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。 '<s54 Cb  
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: J0Gjo9L  
\CX6~  
template < typename Right > 2u$rloc$b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _F5*\tQ  
  { ( k,?)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0xY</S  
} pzZ+!d  
=*R6 O,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }3_ >  
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。 7"F29\  
a7685Y  
template < typename T >   struct picker_maker CeeAw_*@  
  { mV^~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b:cy(6G(  
} ; v-BQ>-&s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %>$Pu y\U  
  { *`8JJs0g  
typedef picker < T > result; loC~wm%Ql  
} ; G\o9mEzQ  
J;=T"C&  
下面总的结构就有了: c8T| o=`k6  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 }[R-)M  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 &%%ix#iF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )KEW`BC5T  
至此链式操作完美实现。 H'JU5nE  
4,>9N9.?9  
P) cEYk  
七. 问题3 F0~<p[9Nx  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &B ]1 VZUp  
9VanR ::XX  
template < typename T1, typename T2 > :yRv:`r3Lt  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2$ &B@\WY  
  { QIg'js$W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3=yfbO<-  
} ITg<u?z_  
k?$I4&|5Nt  
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: Cv}^]_`Q  
NWP!V@WG  
template < typename T1, typename T2 > a{@}vZx>3  
struct result_2 |B^Mj57DO  
  { \EsT1aT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^,,}2dsb>  
} ; 'u E;8.,  
.T)wG;+  
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? TkJ[N4'0  
这个差事就留给了holder自己。 -i1 f ]Bd  
    J!2j]?D/e  
:.r_4$F:  
template < int Order > `<7!Rh,tS^  
class holder; Ij$C@hH  
template <> T@Y, 7ccpd  
class holder < 1 > *AYq :n6  
  { U`lK'..  
public : tU5uL.( O  
template < typename T > dt^h9I2O  
  struct result_1 1Qu@pb^  
  { |JP19KFx'B  
  typedef T & result; dI&Q5M8  
} ; TL)*onA9  
template < typename T1, typename T2 > (0B?OkQ  
  struct result_2 g `%in  
  { cPD_=.&  
  typedef T1 & result; &w#!   
} ; c!_c, vwrn  
template < typename T >  ?C#E_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GB35ouE  
  { #c5jCy}n  
  return (T & )r; fx(h fz  
} Pc_aEBq  
template < typename T1, typename T2 > D}q"^"#T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }f]Y^>-Ux  
  { _'LZf=V0  
  return (T1 & )r1; 5nUJ9sqA  
} /("7*W2  
} ; ;8eKAh  
__2<v?\  
template <> P RWb6  
class holder < 2 > Qr9;CVW  
  { y TD4![  
public : fT|A^  
template < typename T > ,/D}a3JD  
  struct result_1 Z*q9vX  
  { gf1+yJ^d!  
  typedef T & result; i=cST8!8N  
} ; KWZhCS?[(  
template < typename T1, typename T2 > Zym6btc  
  struct result_2 qh:Bc$S  
  { aPVzOBp  
  typedef T2 & result; |Ha#2pt{bc  
} ; QYboX~g~p  
template < typename T > =29IHL3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MDU#V  
  { ?%h$deJ  
  return (T & )r; 68Gywk3]=u  
} _ i}W1i  
template < typename T1, typename T2 > l2qvYNMw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N,c!1: b  
  { Aj)Q#Fd[  
  return (T2 & )r2; xwf-kwF8^  
} nUOi~cs  
} ; L%T(H<G  
.VCY|KZ  
pA6KiY&  
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> >。 EUi 70h +  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: yQE'!m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E4L?4>V@\  
]7O<|8n!d  
return l(i, j) = r(i, j); W&IG,7tr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W n'a'  
{aUnOyX_  
  return ( int & )i; =/!lK&  
  return ( int & )j; y%SxQA +\  
最后执行i = j; 3R3H+W0{  
可见,参数被正确的选择了。 ~w+I2oS$  
G aV&y  
<qwf"Ey  
N2v/<  
|QDoi[ *  
八. 中期总结 IT1YF.i  
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: cm(*F 0<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C/!.VMl^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4|=>gdW)KN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?vFy3  
9%"7~YCDas  
U`%t&7)  
LE\=Y;%  
^$K&Met  
Yv5H41o"  
九. 简化 3m1(l?fp  
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。 #h5lz%2g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m&:&z7^p  
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: "lI-/ G  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V4:/LNq_]  
  +-*/&|^等 Io1j%T#ZT  
2. 返回引用。 eQuu\/z*H  
  =,各种复合赋值等 5#,H&ui\  
3. 返回固定类型。 P:"R;YCvE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) YYv0cV{E  
4. 原样返回。 apo)cR  
  operator, An{>39{  
5. 返回解引用的类型。 /MGapmqV9  
  operator*(单目) *siX:?l  
6. 返回地址。 ~U0%}Bbh  
  operator&(单目) |O{N_-];.  
7. 下表访问返回类型。 &-3 e3)  
  operator[] K(EJ`2]:r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X 0G,tl  
  operator<<和operator>> "mK`3</G  
N1a]y/  
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。 gV2vwe  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2:*15RH3  
m,k 0 h%  
template < typename Left > r5}p .  
struct value_return ipu!{kJ  
  { S&_03  
template < typename T > 'D+xs}\  
  struct result_1 rH3U;K!  
  { P`biHs8O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *;fTiL  
} ; i#[8I-OtN/  
L4>14D\  
template < typename T1, typename T2 > q)?%END  
  struct result_2 ?UtKu  
  { A2|Bbqd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; KD kGQh#9  
} ; V<QpC5  
} ; b^/u9  
)|~&(+Q?]  
}r: "X<`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |_;kQ(,  
>Xn,jMUW  
下面我们来剥离functor中的operator() e~]P _53  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I-]G{  
]9oj,k  
return l(t) op r(t) -9b=-K.y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;_,jy7lf  
return op l(t) 7Qd4L.  
return op l(t1, t2) .]v>LsbhF  
return l(t) op dn(!wC]  
return l(t1, t2) op kR<sSLEb  
return l(t)[r(t)] f 2WVg;Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aTvyz r1  
C'JI%HnQ  
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: TO6F  
单目: return f(l(t), r(t)); U,W OP7z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8<VDp Y  
双目: return f(l(t)); !db=Iz5)  
return f(l(t1, t2)); @]Jq28  
下面就是f的实现,以operator/为例 q8{Bx03m6  
imM!Me 0TE  
struct meta_divide Z",0 $Gxu  
  { 1=5"j]0hY  
template < typename T1, typename T2 > +^AdD8U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E{,Wp U  
  { 2*cNd}qr  
  return t1 / t2; 'V&g"Pb  
} q[U pP`Z%  
} ; vMzL+D2)  
)G2Bx+Z;L  
这个工作可以让宏来做: C*YQ{Mz(f  
T"g_a|7Tj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [<@L`ki  
template < typename T1, typename T2 > \ V^s, 3C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $_<[kci %  
以后可以直接用 .x=abA$!9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &lzY"Y*hA0  
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 [G_ ;78  
(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。。。) 4e#g{,  
MT{1/A;`)  
*).  
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 z 0?MeH#  
[J2evi?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >!fTWdD^  
class unary_op : public Rettype B&MDn']fV/  
  { lMgguu~qg  
    Left l; CEj_{uf|  
public : Te+#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K3zY-yIco  
4rhHvp  
template < typename T > @WazSL;N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (Aw@}!  
      { t]B`>SL3W  
      return FuncType::execute(l(t)); nAQ[ -NbW,  
    } c44s @ E  
#66i!}  
    template < typename T1, typename T2 > Ku'a,\7z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (cVIjo+::  
      { }0&Fu?sP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gbdzS6XW~  
    } ub?dfS9$_  
} ;  KcT(/!  
-o/Vp>_UOE  
LuRCkKJ  
同样还可以申明一个binary_op X!hzpg(`hR  
=sW K;`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'l<#;{  
class binary_op : public Rettype myo4`oH  
  { nzbVI  
    Left l; U%F a.bL~  
Right r; P,8TO-e7  
public : &DW !$b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >_Tyzl>z  
OIFjc0  
template < typename T > HDhkg-QC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PVi;h%>Y  
      { %|4Kak]:Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); OTYkJEC8\N  
    } H0b{`!'Fs:  
D{t_65c-  
    template < typename T1, typename T2 > ;-JF1p7;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b0 }dy\dnQ  
      { d\-*Fmp(S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bM'F8 Fi  
    } -medD G  
} ; $\m:}\%p  
h8WM4 PK  
X!V#:2JY  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 jct=Nee|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 odL* _<Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) E|-oUz t  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 =Fe4-B?I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {yNeZXA>  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 z}SJ~WY'[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 k/F#-},Q.  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) R.1.LB  
下面是修改过的unary_op #y&5pP:@  
6# bTlmcg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > otaRA  
class unary_op zZd.U\"2  
  { _k}Qe ;  
Left l; #bcZ:D@FC  
  J<0sT=/2$  
public : QUkP&sz  
r7R39#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }x|q*E\  
9y[U\[H  
template < typename T > ;Mmu}  
  struct result_1 &CQ28WG X  
  { :/gHqEC24  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #HP-ne; #  
} ; Jr'a_ (~  
Ca5LLG  
template < typename T1, typename T2 > V}`ri~  
  struct result_2 ]?V:+>t=  
  { 07=I&Pum  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S5gBVGh  
} ; h143HXBi1+  
7`7M4  
template < typename T1, typename T2 >  rPr]f;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p/eaO{6 6  
  { ZG+FX:v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P@bPdw!JA  
} ~[F7M{LS  
K20Hh7cVJ  
template < typename T > u-jV@Tz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -F(luRBS(W  
  { K#6@sas  
  return OpClass::execute(lt(t)); "([gN:   
} G'Wp)W;])\  
]>Dbta.2 7  
} ; Xn~\Vb  
rosD)]I7  
'pUJREb  
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 xxg/vaQt=s  
好啦,现在才真正完美了。 o/&K>]8M  
现在在picker里面就可以这么添加了: gKQs:25  
iW2\;}y  
template < typename Right > fVZ9 2Xw B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #I MaN%  
  { iD cYyNE  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }Z\S__\9  
} *qYw  
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。 )n<p_vz  
"\vQVZd-E  
;,uATd|  
p,f$9t4  
!5h8sD;  
十. bind d"E3ypPK  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 _B^X3EOc  
先来分析一下一段例子 Xk'Pc0@a  
' -9=>  
O> _ F   
int foo( int x, int y) { return x - y;} qnQ".  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y8C8~-&OK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'C`Ykjf  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 4*o?2P$Q  
我们来写个简单的。 Y^DGnx("m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7;Lv_Y"b  
对于函数对象类的版本: pUqNB_  
g'w"U9tjO  
template < typename Func > "1XTgCu\  
struct functor_trait )/[L)-~y~  
  { XM"Qs.E  
typedef typename Func::result_type result_type; G=gU|& (  
} ; |c2sJyj*  
对于无参数函数的版本: x)Zm5&"Gg  
p{v*/<.;  
template < typename Ret > Zl'/Mx g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h-O;5.m-P  
  { _ iDVd2X"H  
typedef Ret result_type; R i,_x  
} ; (GGosXU-v  
对于单参数函数的版本: Z5F#r>>`  
a[z$ae7  
template < typename Ret, typename V1 > LXJ;8uW2y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9@IL547V  
  { NX8hFwR  
typedef Ret result_type; WI*CuJU<zJ  
} ; 8lDb<i  
对于双参数函数的版本: V?0IMc  
bYpeI(zK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {_Ll'S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ")txFe  
  { 9LBZMQ  
typedef Ret result_type; A n`*![  
} ; x@/:{B   
等等。。。 F#) bGi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~#P]NWW%.  
fI<d&5&g  
template < typename Func > ]91QZ~4a  
struct func_return UU[z\^w| E  
  { .p o,.}  
template < typename T > &Ruq8n<  
  struct result_1 mvTp,^1  
  { Jd v;+HN[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '3sySsD&O  
} ; $%'3w~h`  
vGPsjxk&  
template < typename T1, typename T2 > wD$UShnm9-  
  struct result_2 =O8>[u;  
  { }(XKy!G6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8HZ+r/j  
} ; x H=15JY1W  
} ; 2P^qZDG 8I  
Wi!"V cn  
TXyiCS3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Px*<-t|R-  
P7Qel,  
template < typename Func, typename aPicker > xYW &Mfka  
class binder_1 Ok\X%avq  
  { Q[q`)~|  
Func fn; T*=*$%  
aPicker pk; U1lqg?KO  
public : h9}*_qc&kV  
mW{>  
template < typename T > W\w#}kY  
  struct result_1 4*E5@{D  
  { pWv1XTs@t:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q TN)2G  
} ; Su? cC/  
I_->vC|>  
template < typename T1, typename T2 > IPYwUix  
  struct result_2 M;OMsRCVO  
  { pz)>y&_o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _'L16@q  
} ; 0%}*Zo(e+  
J>nBTY,_<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `JPkho  
Vq{3:QBR  
template < typename T > ^->S7[N?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bJD$!*r\%!  
  { ysp`(n=  
  return fn(pk(t)); ey4.Hj#T  
} NIbK3`1  
template < typename T1, typename T2 > w7Y@wa!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q}VdPt>X/  
  { Ov?J"B'F  
  return fn(pk(t1, t2)); IOuqC.RJ}o  
} S1mMz i  
} ; vW vu&3tx  
DU]KD%kl  
VHl1f7%@H  
一目了然不是么? A%$~  
最后实现bind $8HiX6r  
R(VOHFvW6  
'/@wk#,  
template < typename Func, typename aPicker > k>.8lc\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) PcU~1m1  
  { 0('ec60u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,J!$Q0e  
} /"u37f?[^  
A( vdlj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p WJ EFm  
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。 (?zD!% k  
<"P-7/j3j  
十一. phoenix hdrsa}{g  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \y=oZk4  
1hGj?L0m.  
for_each(v.begin(), v.end(), X<[ qX*  
( |3@DCb T  
do_ 9_O4 yTL  
[ 23>[-XZb[O  
  cout << _1 <<   " , " a6e{bAuq  
] Q-gVg%'7  
.while_( -- _1), Ihf :k_;  
cout << var( " \n " ) y*vSt^  
) PMB4]p%o  
); ow3.jHsLA  
:Z6j5V;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: TSsZzsdr2  
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 %KT}Map  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c:9n8skE7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Dpw*m.f  
c AEvv[  
Kmx^\vDs  
template < typename Cond, typename Actor > U{hu7  
class do_while 8SKrpwy  
  { ~S\L(B(  
Cond cd; Xzf,S;XV~  
Actor act; oYStf5  
public : BU/A\4xQ,Y  
template < typename T > V<I(M<Dj  
  struct result_1 ty0P9.Q  
  { ;t\h"K<,|  
  typedef int result_type; }A24;'}  
} ; M] /aW  
X4!7/&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }a6t<m`V  
)&7. E  
template < typename T > qVE0[ve  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~RuX2u-2&u  
  { c!4F0(n4  
  do AT~,  
    { E3wL n/<  
  act(t); M }d:B)cz  
  } Q]xkDr?   
  while (cd(t)); \BXzmok  
  return   0 ; +C{-s  
} eNAxVF0  
} ; ?s^3 o{!<W  
TD}<U8I8_  
Jd>~gA}l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =xI'|%  
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。  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。 #lLUBJ#:  
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。 ]zSFX =~(S  
下面就是产生这个functor的类: g8%O^)d=>  
&P|[YP37_  
x [FLV8`b|  
template < typename Actor > <s'de$[  
class do_while_actor !-f Bw  
  { *n? 1C"l  
Actor act; l:!L+t*}6  
public : w!7\wI[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Y7VO:o  
YzI;)  
template < typename Cond > D%YgS$p[M$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; MCT1ZZpPr  
} ; Fr8GGN~/  
|HAJDhM,l  
G:1'}RC :  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mUh]`/MK$  
最后,是那个do_ /8h=6"  
H0Pxw P>q  
~ y!'\d>q<  
class do_while_invoker hJ'H@L7  
  { cqNK`3:.j  
public : ((k"*f2%  
template < typename Actor > LmF,en5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FLqN3D=yQ  
  { C8}:z\A_@Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); }9'`3vsJ  
} RwWg:4   
} do_; "#j}F u_!  
_95296  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? DYD<?._I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  .w9LJ  
最后来说说怎么处理break和continue ^"/^)Lb!@M  
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|$G8\CY  
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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