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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda | HfN<4NL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \eoJ6IRE\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, bKac?y~S_  
#7BX,jvn>  
3aERfIJyE  
nS9 kwaO  
  class filler vcz?;lg  
  { %"=qdBuk  
public : T(q/$p&q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yN:U"]glC  
} ; x~n]r[!L  
/=+Bc=<lZ  
4&_|myO&  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ,cwjieM  
*'\ xlsp#  
D]*<J"/]d  
jImw_Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h$_5)d~  
;Sw % t(@  
g?> V4WF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y%@C-:  
4Tn97G7  
V}po  
z8*{i]j  
二. 战前分析 rpM jDjW  
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。 dW} m44X  
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 <}n"gk1is  
bTJ l  
BU=;rz!;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K/IG6s;Xj  
  /* --------------------------------------------- */ ]Z=O+7(r  
vector < int *> vp( 10 ); L3|~ i&k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  K>S:Z  
/* --------------------------------------------- */ B4{clI_i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xk@fBa }  
/* --------------------------------------------- */ df@G+v0_1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I6.}r2?;A  
  /* --------------------------------------------- */ j=y{ey7Fd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?r/)s()ALf  
/* --------------------------------------------- */ jPA^SxM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2x<4&^  
6o=Q;Mezl  
*di}rQHm  
3}gf %U]L  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^J?y mo$>0  
1._1, _2是什么? ql2O%B.6?  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Rr"D)|Y;C(  
2._1 = 1是在做什么? GPLq$^AH  
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。 0.lOSAq  
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。 NhF<2[mt  
y_}jf,b4  
-EIfuh  
三. 动工 /@feY?glc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ' i<}/l  
_t.Ub:  
1 ILA Utf)  
 j*#k%;c  
template < typename T > (M nK \^Y  
class assignment c(r8 F[4w  
  { M TOZ:b  
T value; ) ={ H  
public : C*&FApG  
assignment( const T & v) : value(v) {} M.0N`NmS  
template < typename T2 > \z[L=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ew 4pAav  
} ; (ioJ G-2u  
w i=&W  
`VD7VX,rp*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w .+B h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +?bjP6w_g  
JsV-:J  
W}rLHAaDh  
/`VrV{\/!  
  class holder ;k5B@z/<S  
  { 9f_Qs4  
public : #!R=h|  
template < typename T > L2{b~`UvP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {D7v[P+  
  { I.hy"y2&  
  return assignment < T > (t); =}m'qy  
} +puF0]TR,i  
} ; u]jvXPE6  
S/)yi  
{^_K  
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: /\d@AB^5I  
]=?.LMjnH  
  static holder _1; 0W!S.]^1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u?lbC9}$  
+5qY*$dn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4'GosQ85  
而不用手动写一个函数对象。 prO ~g  
E4qQ  
[VY265)g  
`C>De4nT@  
四. 问题分析 )UN_,'H/V  
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。 :XCRKRDLE  
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。 NEff`mwm5)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~__rI-/_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0^mCj<g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z@6xu;O  
!T RU  
五. 问题1:一致性 p}(pIoyUF  
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?| $_Q]3"U  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3%YDsd vQx  
s>ohXISB[  
struct holder ]@ N::!m  
  { ^17i98w  
  // "V{v*Aei0  
  template < typename T > mV#U=zqb!S  
T &   operator ()( const T & r) const .'zcD^  
  { Fr)6<9%xVm  
  return (T & )r; 21 N!?DR  
} kWbD?i-  
} ; y_{fc$_&  
Dgm"1+  
这样的话assignment也必须相应改动: ~vB dq Yj  
 [1g   
template < typename Left, typename Right > xaNM?]%  
class assignment *s$:"g-  
  { ^EcwY- Qr  
Left l; n |Q' >  
Right r; _`+2e-  
public : |G(I,EPag  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kS< 9cy[O  
template < typename T2 > Yge}P:d9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2!? =I'uMA  
} ; ~=gpn|@b  
CSlPrx2\  
同时,holder的operator=也需要改动: #r'S@:[  
rn RWL4  
template < typename T > UAOH9*9*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %OJq(}  
  { Huf;A1.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); S#N4!"  
} Jp-6]uW  
x\5v^$  
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。 ca,U>'(y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `ZGKM>q`  
?<U">8cP  
return l(rhs) = r; @waY+sqt=  
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。 :Hj #1-U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ')>D*e  
lf}%^od~6  
template < typename Tp > I\@`AU  
class constant_t \CrWKBL  
  { EM!9_8 f  
  const Tp t; M`H@ % M  
public : Vr hd\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} u1ahAk7  
template < typename T > i/RA/q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =6gi4!hE  
  { 0,j!*  
  return t; r>g5_"FL  
} B}^l'p_u  
} ; 9{8xMM-  
 mT,#"k8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 dWiX_&g  
下面就可以修改holder的operator=了 3`Gb ;D  
eDY)i9"W  
template < typename T > R<;;Ph  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const l`."rei%)  
  { a([8r- zP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?<1~KLPMhY  
} /&W~:F  
G$VE o8Blb  
同时也要修改assignment的operator() .qs5xGg#9  
 NR98]X  
template < typename T2 > sPvjJr"s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Z31a4O  
现在代码看起来就很一致了。 ))4RgS$  
_2w8S\  
六. 问题2:链式操作 _kdt0Vr,L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 gl 27&'?E*  
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。 k(M(]y_  
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。 SLda>I(p7&  
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。 J=b 'b%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rDv`E^\  
A+hA'0isF@  
template < typename T > +aN"*//i  
struct result_1 }z5u^_-m  
  { }!N/?A5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \i3)/sZ?l  
} ; BbhC 0q"J  
4@QR2K|  
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: +!)_[ zo  
1v 4M*  
template < typename T > CI=M0  
struct   ref Bo8NY!  
  { >Q:h0b_$U  
typedef T & reference; .0p'G}1  
} ; RLfB]\w  
template < typename T > _pxurq{  
struct   ref < T &> -PTfsQk  
  { ,n$NF0^l  
typedef T & reference; /rHlFl|Wy  
} ; B`:l;<&jX  
b-RuUfUn0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vbfQy2q  
"b) hj?  
template < typename T > 1rON8=E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 51xf.iB  
  { tGF3Hw^mS  
  return l(t) = r(t); -t: U4r(  
} ?_eHvw  
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。 !C ZFbz~:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A Wd,qldv  
Hyi'z1  
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 u:H:N]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: D 4sp+   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1u"#rC>7.4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \\;y W~  
最后的布局是: Yr[& *>S  
                Add f{2I2kJr  
              /   \ D 9UM8Hxi  
            Divide   5 z\$(@:{A  
            /   \ qfjUJ/  
          _1     3 FIUQQQ\3  
似乎一切都解决了?不。 r"|.`$:B  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 rQosI:$  
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。 Z\cD98B#  
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: "C?H:8W  
e;2A{VsD8  
template < typename Right > ;]@Pm<f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const GWv i  
Right & rt) const VfozqUf  
  { XlnSh<e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zrf tF2U  
} S&QXf<v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8H|ac[hXK2  
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。 9E NI%Jz  
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。 UmY{2 nzY  
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。 nxNHf3   
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。 ci/qm\JI<<  
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? IR#BSfBZ  
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: +bT[lJ2O>G  
hRMya#%-  
template < class Action > SPXv i0Jg  
class picker : public Action gA% A})  
  { { {:Fs  
public : kdp^{zW}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1 b 86@f   
  // all the operator overloaded r?!:%L  
} ; C!ch !E#  
Gp+\}<^ Z  
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。 ~X3x- nAt  
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: (w:,iw#  
Sc/$ 2gSG  
template < typename Right > u0A$}r$L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x/wgD'?  
  { >\w]i*%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P+=m.  
} kD?@nx>  
V)l:fUm2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s]|tKQGl,  
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。 CWocb=E  
XH@(V4J(.  
template < typename T >   struct picker_maker B\e*-:pq>  
  { Pq8oK'z -  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O5Z9`_9<  
} ; N-_APWA  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K&Bbjb_|  
  { Em^~OM3U$q  
typedef picker < T > result; I "O^.VC  
} ; \$*CXjh3G  
t$wbwP  
下面总的结构就有了: r-TrA$k  
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。 _U-`/r o  
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。 9} m?E<6&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GBT|1c'i  
至此链式操作完美实现。 ! |UX4  
I:G8B5{J  
{-8Nq`w  
七. 问题3 ^D6TeH  
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。 goA=U  
elQjPvb  
template < typename T1, typename T2 > Z\xnPhV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yCav;ZS_  
  { `lWGwFgg(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I`H&b& .`  
} Sk/@w[  
) $b F*  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: BV:Ca34&  
y<6c*e1  
template < typename T1, typename T2 > 6lv@4R^u  
struct result_2 u}|v;:|j  
  { #v<`|_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "YY<T&n  
} ; o{`x:  
1*2ycfa  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? CuvY^["  
这个差事就留给了holder自己。 ZTV)D  
    t!*[nfR  
1n[)({OQ  
template < int Order > 8.n#@%  
class holder; vxTn  
template <> _:=\h5}8  
class holder < 1 > HbI{Xf[6LP  
  { 6V%}2YE?X  
public : vt2. i$u  
template < typename T > G<D8a2q  
  struct result_1 hTzj{}w  
  { cWZITT{A  
  typedef T & result; tWTHyL  
} ; #UoFU{6tM  
template < typename T1, typename T2 >  Ux*xz|^  
  struct result_2 ]vvA]e  
  { Sx'oa$J  
  typedef T1 & result; Eu'E;*- f  
} ; S.~L[iLc  
template < typename T > WoN},oT[i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q=Mv"~2>B  
  { `G1"&q,i  
  return (T & )r; 19qH WU^0V  
} RQ =$, i`  
template < typename T1, typename T2 > gv>DOez/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jVd`J  
  { } &+]UGv  
  return (T1 & )r1; V 97ORI  
} Mf#@8"l  
} ; [*p;+&+/ZM  
2A; i  
template <> jI7 x<=  
class holder < 2 > cB){b'WJ  
  { tjwf;g}$  
public : py:L-5  
template < typename T > cM'MgX9  
  struct result_1 3 0[Xkz  
  { Lw,}wM5X  
  typedef T & result; jmwN1Se>  
} ; JxtzI2  
template < typename T1, typename T2 > j0}wv~\  
  struct result_2 E> GmFw  
  { F_'{:v1GW  
  typedef T2 & result; UX63BA  
} ; @3KSoA"^  
template < typename T > )VkVZf | S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6Q7=6  
  { nt$P A(Y  
  return (T & )r; En9J7es_  
} X-(( [A  
template < typename T1, typename T2 > 81x/ bx@L%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >^Wpc  
  { LF!KP  
  return (T2 & )r2; \O"H#gt  
} m`-:j"]b$  
} ; T$"~V u  
fYy w2"  
pJ}U'*Z2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 l+F29_o#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -%MXt  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S8dfe~|7:  
/B?wn=][  
return l(i, j) = r(i, j); aC2Vz9e  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 01-rBto$  
h<3b+*wYJC  
  return ( int & )i; Nm z5:Rq  
  return ( int & )j; j% 7Gje[  
最后执行i = j; lqOpADLS3  
可见,参数被正确的选择了。 E/oLE^yL  
-c?x5/@3  
onSt%5{P%X  
?wG  
i /[{xRXiR  
八. 中期总结 z3i`O La  
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: Yv]vl6<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 VVch%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BedL `[ ,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor WLXt@dK*u  
XLpn3sX$  
L;")C,CwQ  
\-]Jm[]^  
GBb8 }lx  
I\6C0x  
九. 简化 %/w-.?bX  
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。 9ns( F:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wsB-( 0-  
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: {l$)X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A4@z+ebb l  
  +-*/&|^等 zqdkt `  
2. 返回引用。 drjNK!XL@  
  =,各种复合赋值等 ^2Cqy%x-  
3. 返回固定类型。 =<HekiYM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G`%rnu  
4. 原样返回。 @JhkUGG]p  
  operator, uo]\L^j   
5. 返回解引用的类型。 }w35fG^  
  operator*(单目) _@XueNU1hS  
6. 返回地址。 Ry X11XU  
  operator&(单目) *(yw6(9%  
7. 下表访问返回类型。 c{1)- &W  
  operator[] R P~67L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N*Q*>q  
  operator<<和operator>> 5 ,MM`:{{  
yO7H!}y_  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 A2\hmp@A@7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kYkA^Aq  
+1c r6a  
template < typename Left > GOdWc9Ta!  
struct value_return 2(GY k  
  { i`l;k~rP  
template < typename T > - i2^ eZl  
  struct result_1 }|Q\@3&  
  { kK}?NKqT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B^TgEr  
} ; I/St=-;  
igTs[q=Ak  
template < typename T1, typename T2 > ^E \4`  
  struct result_2 a] c03$fK  
  { ,/p+#|>C=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]#shuZ##>0  
} ; \ky oA Z  
} ; 2<J2#}+ \  
$bMmyDw  
ck `td%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait YR\(*LJL  
[AFR \{  
下面我们来剥离functor中的operator() Xmmj.ZUr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x4kQGe(  
KS5a8'U  
return l(t) op r(t) ehr\lcS<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r\fkx>  
return op l(t) [Y`E"1f2  
return op l(t1, t2) lQ^"-zO4  
return l(t) op *N ~'0"#  
return l(t1, t2) op 4s|qxCks  
return l(t)[r(t)] \anOOn@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3%9XJ]Qao  
|a7Kn/[`,  
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: \25EI]  
单目: return f(l(t), r(t)); <n k/w5nKL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #o~C0`8!B=  
双目: return f(l(t)); %?V~7tHm>  
return f(l(t1, t2)); M*T!nwb  
下面就是f的实现,以operator/为例 :_HdOm  
/z!y[ri+J  
struct meta_divide J0&-UnJ  
  { B)DuikV.D  
template < typename T1, typename T2 > nvQX)Xf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R!"`Po  
  { I+Yq",{%  
  return t1 / t2; c]k+ Sx&}  
} 6:QlHuy0nH  
} ; t; #@t/`  
- 8"K|ev  
这个工作可以让宏来做: N@X6Z!EO  
It2:2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6j1C=O@S  
template < typename T1, typename T2 > \ 0r$n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \uo{I~Qd  
以后可以直接用 dhP")@3K;p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) '?I3&lYz{  
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 Lf<urIF  
(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。。。) \L?A4Qx)_  
"tJ[M  
t}}Ti$$>  
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 \O~/^ Y3U!  
#d<"Ub  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]T5\LNyN  
class unary_op : public Rettype |DsT $ ~D  
  { Dh}d-m_5  
    Left l; 2Gj)fMK38  
public : 4,YL15.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R$dNdd9m  
*e:I*L  
template < typename T > `DGI|3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (ruMOKW  
      { TntTR"6aD  
      return FuncType::execute(l(t)); =_N $0  
    } !w/fw Oo  
VS`{k^^  
    template < typename T1, typename T2 > /Trbr]lWy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7&jq  =  
      { D\J.6W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /={N^8^=x  
    } l*CCnqE  
} ; h{\S'8  
hfc~HKLC  
S&l [z,  
同样还可以申明一个binary_op %<O~eXY  
O\=Zo9(NHF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1x##b [LC  
class binary_op : public Rettype k MV1$  
  { OM7AK B=S  
    Left l; fV6ddh  
Right r; 'F/uD 1;  
public : N3KI6p6\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hhU\$'0B-  
5}5oj37x  
template < typename T > 64"DT3:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }=gD,]2x8  
      { ei}(jlQp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q JtLJ<=1  
    } {{pN7Z  
kQ2WdpZ/  
    template < typename T1, typename T2 > <dXeP/1w`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I+3=|Ve f  
      { fX\y/C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V+U89j1g  
    } uB6Mj dp6  
} ; \j.l1O  
5w~J"P6jg  
sUiO~<Ozpk  
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 ESFJN}Q%0.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~`$P-^u88X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 96; gzG@1!  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 .>}Z3jUrf  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b8%TwYp  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,@M<O!%Cs  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  r/)ZKO,  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) <4zSh3  
下面是修改过的unary_op '<e$ c  
4}*.0'Hz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9`^(M^|c  
class unary_op 23'<R i  
  { _2<UcC~  
Left l; 4Xwb`?}-  
  nHZhP4W  
public : NP4u/C<  
f1U8 b*F<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v7hw%9(=  
m9D Tz$S.  
template < typename T > v<(+ l)Ln  
  struct result_1 &U([Wd?E2  
  { BbL]0i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; GZuWA a  
} ; w7q6v>  
E1w8d4P,G  
template < typename T1, typename T2 > c7[Ba\Cr4h  
  struct result_2 zR/mz)6_  
  { xBf->o S?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G-:7,9  
} ; 7>0/$i#'Vl  
x]R0zol  
template < typename T1, typename T2 > r%$\Na''  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  #3RElI  
  { (WY9EJ<s,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v:w^$]4  
} NMC0y|G  
V_n tS& 2o  
template < typename T > 5'`DrTOA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nm-E4N#'i  
  { ZTB6m`  
  return OpClass::execute(lt(t)); E]a;Ydf~  
} q]Xu #:X  
hl)jE 06  
} ; uc]5p(9Hb  
d6??OO=~>M  
#i*PwgC%_  
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 \O,yWyU4  
好啦,现在才真正完美了。 T#I}w\XlhP  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4+p1`  
iO18FfM_  
template < typename Right > -r~9'aEs  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const d@b2XCh<K  
  { k;SKQN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [a~@6*=  
} 4N3O<)C)@  
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。 hKnV=Ha(  
!tx.2m*5  
gv(MX ;B#  
FlrYXau  
#e@[{s7  
十. bind 1 >2 /1>  
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。 S&'s/jB  
先来分析一下一段例子 KilN`?EJ  
Znh;#%n|  
C58B(Ndo  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u{D]Kc?n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uFlf#t =  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :C0)[L  
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。 /V] i3ac  
我们来写个简单的。 p=i6~   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Xw|-v$'y  
对于函数对象类的版本: 9.#")%_p  
#8BI`.t)j  
template < typename Func > X_Pbbx_j  
struct functor_trait z-sq9Qp&x  
  { GyFA1%(o  
typedef typename Func::result_type result_type; '[_.mx|cd`  
} ; FBzsM7]j  
对于无参数函数的版本: `@u9 fx.  
n%02,pC6,  
template < typename Ret > N1x~-2(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^ 6Yt2Bhs  
  { ]xJ. OUJy  
typedef Ret result_type; /,$V/q+  
} ; %*gg6Q  
对于单参数函数的版本: |'x"+x   
muFWFq&yP  
template < typename Ret, typename V1 >  >Af0S;S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > OKu~Nb*  
  { Z\n^m^Z =  
typedef Ret result_type; ^i3!1cS  
} ; aJ1{9 5ea  
对于双参数函数的版本: d+0= a]  
W58%Zz4a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A ;|P\V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > T5:xia>8O  
  { 7pnlS*E.  
typedef Ret result_type; @2_ E9{T  
} ; L(1} PZ  
等等。。。 K]dR%j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 45jImCm  
:n%&  
template < typename Func > !>kg:xV  
struct func_return %`/F> `  
  { z XUr34jF  
template < typename T > #60gjHYaV  
  struct result_1 L[`8 :}M  
  { cBZJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3+iryW(\  
} ; K(TejW#  
Q0ba;KPm  
template < typename T1, typename T2 > X_,R!$wbg:  
  struct result_2 [ThAv Q_$  
  { L EFLKC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xv%]g= Q  
} ; 'jy e*  
} ; "Rtt~["%  
[.C P,Ly  
l$R9c+L=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {/48n83n  
,*m|Lt%;R  
template < typename Func, typename aPicker > 'S&Zq:  
class binder_1 {*  w _*  
  { \uJ+~db=  
Func fn; zzd PR}VG  
aPicker pk; ?papk4w  
public : w2lO[o~x}  
(eHTXk*V`  
template < typename T > S&J5QZjC  
  struct result_1 \ *g3j  
  { T;S6<J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  ]4K4Nh~  
} ; X7tBpyi  
tv: mjS  
template < typename T1, typename T2 > vCOtED*<  
  struct result_2 2gEF$?+q?  
  { oP:R1<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QDb8W*&<  
} ; ?_T[]I'  
4 DV,f2:R4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K7i@7  
s={IKU&m[  
template < typename T > 3'SN0VL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {)Shc;Qh  
  {  um2}XI  
  return fn(pk(t)); Wq}W )E  
} 2 ksbDl}  
template < typename T1, typename T2 > )/2TU]//  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const > -(Zx  
  { e ]{=#  
  return fn(pk(t1, t2)); ( iJ /  
} ^7=h%{ >=  
} ; >Dz8+y  
=hI;5KF  
jI<_(T  
一目了然不是么? {*<%6?  
最后实现bind 82o|(pw  
sNMF(TY  
S?c<Lf~W  
template < typename Func, typename aPicker > &(|Ot`el]v  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z&jASL  
  { ob|^lAU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ocpM6b.fK  
} ,H$%'s1I(  
,&Vir)S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kN 0N18E  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 AWA J*6Z  
g?cxqC<  
十一. phoenix -av=5hm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /neY2D6  
6 tB\X^  
for_each(v.begin(), v.end(), ~Qf\DTM&  
( k$kxw_N5d  
do_ 5Z=GFKf|  
[ 7c6- o"A  
  cout << _1 <<   " , " 4RH>i+)pS\  
] 5s>>] .%  
.while_( -- _1), ~c*kS E2X  
cout << var( " \n " ) T#vY(d  
) Rv.IHSQUo  
); vV"I}L  
QcjsQTAbk  
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:  2 av=W  
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 NiRb:F-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 SEE:v+3|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NW&2ca  
as!P`*@  
GXRW"4eF5  
template < typename Cond, typename Actor > sN) xNz  
class do_while en6;I[\  
  { :Smyk.B2!  
Cond cd; Q9;VSF)  
Actor act; *Y!RU{w+Z  
public : b~<:k\EE  
template < typename T > B$S@xD $  
  struct result_1 ~~Rq$'q}  
  { |Nadk(}  
  typedef int result_type; [ /<kPi  
} ; <)Y jVGG  
<Ynrw4[)t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9Sl5jn  
xmfZ5nVL  
template < typename T > 0;]VTz?P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aN!,\D  
  { ,kl``w|1M  
  do >\3N#S"PF  
    { 7$8DMBqq  
  act(t); AOz~@i^  
  } IIF <Zkpb  
  while (cd(t)); pOj8-rr  
  return   0 ; CBz=-Xr  
} S,a:H*Hf  
} ; IOJLJ p  
=?N$0F!  
6}Rb-\N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h${=gSJc  
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。 _SH~.Mt_!  
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。 7 h>,  
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。 Zlygx  
下面就是产生这个functor的类: *?>52 -&b  
,vBB". LY'  
o|_9%o52'  
template < typename Actor > Vl'rO_?t  
class do_while_actor IGlM} ?x  
  { by$mD_sr  
Actor act; \tP*Pz  
public : NceK>:: 56  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} AKS. XW  
|:SIyXGbY  
template < typename Cond > ^S)t;t@x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7ZUS  
} ; ~ NO7@m uw  
1O1MB&5%  
-$,'|\Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Owv}lJ  
最后,是那个do_ WHu[A/##']  
JIf.d($ ~:  
S%wd Xe  
class do_while_invoker j%':M  
  { PO|gM8E1x?  
public : cE?p~fq<  
template < typename Actor > r[#*..Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?KE:KV[Y  
  { zQ(`pld  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3-)R'  
} gf^y3F[\  
} do_; c(!pcB8  
6QNZ/Ox:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4E$d"D5]>p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \{qtdTd  
最后来说说怎么处理break和continue +F>erdV  
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。 AXv-%k};  
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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