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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda EKwA1,Xz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e7fA-,DV  
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, !sbKJ+V7  
4d\"gk  
HkgmZw,  
X^pxu6nm-  
  class filler ,VtrQb)Yf  
  { oSDx9%  
public : Uwd^%x*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =v (MdjwFl  
} ; ^4D7sS;~3  
.'+*>y!  
m@qM|%(0x  
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: Qf?5"=:#  
KZK9|121  
ve#*qz Y  
lP9XqQ(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); iymOq9  
W`$D*X0*o  
|(mr&7O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -]!m4xvK  
1r %~Rm  
H*SEzVb  
t")+ L{  
二. 战前分析 \dIc_6/D1  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Y+ZQN>  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  p^=>N9  
W6kDQ& q  
#Kr\"o1]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :j sa.X  
  /* --------------------------------------------- */ Y6_%HYI$  
vector < int *> vp( 10 ); < C{-ph  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MT`gCvoF4P  
/* --------------------------------------------- */ Cd>GY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x2 s%qZ#  
/* --------------------------------------------- */ 1-HL#y*7$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sk0N=5SB-  
  /* --------------------------------------------- */ D/T& 0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HkGA$  
/* --------------------------------------------- */ +Xb )bfN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dMcCSwYh  
bzI!;P1&  
95`Q=I|i  
3 #fOrNU2  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]Bp db'  
1._1, _2是什么? QQQ3U  
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。 I|RMxx y;  
2._1 = 1是在做什么? XxN=vL&m  
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。 Y} '8`.  
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。 ?A!Lh,  
5kX#qT=  
;g-L2(T05;  
三. 动工 Pc= S^}+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: UKIDFDn6_  
cBgdBPDa  
.GJl@==~1  
R"j6 w[tn  
template < typename T > y:FxX8S$'e  
class assignment ER z@o_  
  { w"-'  
T value; AnB]f~Yjl  
public : Qv3g 4iJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} R.(cGZS  
template < typename T2 > 8 *Fr=+KN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @,b:s+]rp  
} ; bzz{ p1e  
-EwtO4vLJ  
Fx^e%":@ip  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /F>\-    
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x~7_`=}rO  
>DHpD?Pm!  
IEi E6z]L(  
Z*/*P4\  
  class holder amPC C  
  { Hk65c0  
public : c*O{?b  
template < typename T > X >i`z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ch`nDIne  
  { 0YMmWxV  
  return assignment < T > (t); vV2px  
} aFI?^"L  
} ; ,bv?c@  
nm[ yp3B  
.Yl*kG6r  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =xO  q-M  
c)N&}hFYC  
  static holder _1; k'_p*H  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,n')3r   
8QFn/&Ql$B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i.4L;(cg  
而不用手动写一个函数对象。 v> vU]6l  
Rp#9T?i``[  
5kwDmJy  
5W0'r'{  
四. 问题分析 ^':Az6Z  
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。 \M ]w I  
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。 rcc.FS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 PI"&-lXI-m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?0Xt|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <lk_]+ XJ3  
o=!3=2@dh  
五. 问题1:一致性 hFC4CqBV  
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?| .Yxx   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yPKDn.1  
(7P{k<5  
struct holder a'/yN{?p  
  { 69Y>iPRU  
  // dHU#Y,v  
  template < typename T > x;RjLI4h  
T &   operator ()( const T & r) const G$ l>By  
  { 7=.}484>J  
  return (T & )r;  /MS*_  
} {C=d9z~:  
} ; u9AXiv+K  
'E/vE0nN?  
这样的话assignment也必须相应改动: m"B)%?C#  
l8n}&zX  
template < typename Left, typename Right > Z%*_kk  
class assignment (n&Hjz,Fv  
  { |TOz{  
Left l; $qN+BKd]3  
Right r; cJ 5":^O  
public : kcH ?l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z`fm;7NiVG  
template < typename T2 > *+p9u 1B5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W\{gBjfE  
} ; Hv>C#U  
^s@?\v  
同时,holder的operator=也需要改动: 5S PGv}if  
wW4/]soM  
template < typename T > S.o@95M   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const opz.kP[e,  
  { H6<\7W89y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); uJ S+;H  
} jW6~^>S  
A9lnQCsJ  
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。 Sd]`I)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xUYUOyV  
Pnb?NVP!^9  
return l(rhs) = r; Y(WX`\M97  
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。 f1Ruaz-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5 ^}zysY`  
Im{I23.2  
template < typename Tp > [YT"UVI  
class constant_t C7%+1w'D8  
  { +p =n-  
  const Tp t; M9MfO*  
public : u</21fz'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~ifo7,  
template < typename T > `0+zF-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?i*kwEj=  
  { %g3@m5&  
  return t; \NbMSC&H  
} 6Lw34R  
} ; S#{e@ C  
M%f96XUM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i(q%EMf  
下面就可以修改holder的operator=了 H*_:IfI!  
/H+j6*}r  
template < typename T > a;AvY O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {z?e<  
  { 'xAfcP[^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); clQN@1] M  
} ukV1_QeN [  
1F'j .1  
同时也要修改assignment的operator() dBY,&=T4p  
l -~H Y*  
template < typename T2 > ,.u7([SGm  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s OD>mc#%Y  
现在代码看起来就很一致了。 _yT Gv-  
 \p"`!n  
六. 问题2:链式操作 b_*Y5"(*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 e:IUO1#  
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。 vukI`(#  
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。 yG?,8!/]  
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。 \H+/D &M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4os7tx  
Wa~'p+<c~b  
template < typename T > ^B2>lx\n  
struct result_1 E1:{5F5/  
  { b,YTw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /N+*=LIK I  
} ; ]Y;E In  
\R45#. P6X  
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: 6sb,*uSn%  
vj<HthC.k  
template < typename T > xg)cA C\=  
struct   ref %-?HC jT  
  { ppIMaP  
typedef T & reference; <#w0=W?  
} ; O3#4B!J$E  
template < typename T > $Jo[&,  
struct   ref < T &> hA6!F#1  
  { uJ,>Y# ?  
typedef T & reference; F+R4nFA  
} ; Oqeoh<y!\  
g$e b@0$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ZRO   
6/B"H#rN  
template < typename T > kpi)uGvGUA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 92+LY]jS  
  { Cul^b_UmP#  
  return l(t) = r(t); ZLe@O~f;%  
} wwVK15t  
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。 ',nGH|K.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;1}~(I#Y  
qsXK4`  
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 %"V Y)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pZz?c/h-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t_c;4iE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Qjh5m5e  
最后的布局是: Da5Zz(  
                Add &; 5QB  
              /   \ iZGc'y  
            Divide   5 }R* [7V9"  
            /   \ @#Jc!p7)  
          _1     3 OOS(YP@b  
似乎一切都解决了?不。 ! FbW7"yE  
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。 0V ,R|Ln  
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。 /\_`Pkd3m  
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: -:t<%]RfY  
0 } uEM_a  
template < typename Right > t8 g^W K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hv te)  
Right & rt) const m/3b7c@r  
  { s QfP8}U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .T?9-`I9  
} *A.E?9pL\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c?5e|dZz  
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。 W4Nbl  
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。 @ae;&  
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。 #p}I 84Q  
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。 mR:G,XytxM  
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? ,TaaXI  
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: -qz;  
v|`f8M2  
template < class Action > R"#DR^.;  
class picker : public Action 5an#,vCn{  
  { ENm\1  
public : i>i@r ;:|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} azKbGS/X  
  // all the operator overloaded k !Nl#.j  
} ; :VC#\/f  
poj@ G{  
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。 &yN@(P)  
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: v??}d   
7k}[x|u  
template < typename Right > _3DRCNvh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j#r|t+{"C  
  { rr>*_67-:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1a 4 [w  
} ),y{.n:wm  
SD paW6(_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _]H$rf,Rc  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 _P.+[RS@  
p*E_Po  
template < typename T >   struct picker_maker ) D:M_T2  
  { S83wAr9T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;g$s`l/ 4  
} ; thcj_BZ8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > YpMQY-n  
  { &NiDv   
typedef picker < T > result; K*jV=lG  
} ; Y,z15i3j?  
pB;)H ii\  
下面总的结构就有了: .dwb@$  
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。 +"rZ<i  
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。 LM }0QL m?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *&{M ,  
至此链式操作完美实现。 eU?SLIof[{  
JnE\E(ez  
.q#2 op  
七. 问题3 _!6~o>  
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。 OnFx8r:q@%  
V}(snG,  
template < typename T1, typename T2 > pH5"g"e1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vk:@rOpl  
  { nf?;h!_7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Cp(,+ dD  
} >:%YAR`  
o\u31,  
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: 1"ko wp  
\hv1"WaJ  
template < typename T1, typename T2 > 1c_qNI;:p  
struct result_2  Ub(zwR;  
  { +ew2+2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S*~v9+  
} ; ,!U 5;  
a.QF`J4"'  
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? zbn0)JO  
这个差事就留给了holder自己。 !^BXai/  
    L9[? qFp  
95jJ"4a+  
template < int Order > kuq3QW<  
class holder; v]+,kbT  
template <> } _Yk.@J5  
class holder < 1 > {tn%HK">  
  { 8 St`,Tq)  
public : +Z[(s!  
template < typename T > 'PTWC.C?9  
  struct result_1 . OA_)J7  
  { $$8xdv#  
  typedef T & result; f!2`N  
} ; (r,tU(  
template < typename T1, typename T2 > B]oIFLED  
  struct result_2 gn"_()8cT  
  { S?*pCJ0  
  typedef T1 & result; ;B>2oq  
} ; | W:JI  
template < typename T > fdP[{.$?(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YO o?.[}@  
  { g(m3 &  
  return (T & )r; \NwL#bQ~  
} v{9< ATi  
template < typename T1, typename T2 > M?pu7wa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '}h[*IB}5  
  { qg?O+-+  
  return (T1 & )r1; Fn0Rq9/@  
} /Y|oDfv  
} ; tkU"/$Vi\  
QHnk@ R!  
template <> ?h4-D:!$L  
class holder < 2 > vQCRs!A  
  { F3[3~r  
public : PW)XDo7  
template < typename T > vhiP8DQ  
  struct result_1 aR30wxW&)  
  { f.rc~UI?  
  typedef T & result; qYLOq `<f  
} ; 44_7gOZ  
template < typename T1, typename T2 > bj^YB,iSM  
  struct result_2 z OkUR9  
  { vG9A'R'P  
  typedef T2 & result; ,W"Q)cL  
} ; uTY5.8  
template < typename T > Y%OE1F$6NN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /N(L52mz  
  { diN5*CF'~  
  return (T & )r; _ h\wH;  
} Xao 0cb.R  
template < typename T1, typename T2 > s>Xx:h6m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {'P7D4w  
  { H: q(T >/w  
  return (T2 & )r2; dE9xan  
} OpeK-K  
} ; _ Js & _d  
FaO=<jYi  
HVG9 C$  
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> >。 2@WF]*Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `h+ia/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: f6n'g:&.W  
IKSe X  
return l(i, j) = r(i, j); e -vL!&;2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Enr8"+.(  
vB >7W  
  return ( int & )i; i_8q!CL@{  
  return ( int & )j; A9^t$Ii  
最后执行i = j; bQc-ryC+.  
可见,参数被正确的选择了。 yZFm<_9>  
[U[saR\  
#x Z7%    
\5.36Se  
3D>syf  
八. 中期总结 w7}m T3p,)  
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: ]&%_Fpx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @#[<5ld  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tpp. 9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor td{M%D,R"  
 9')  
:X7"fX  
D> wq4u  
t~m >\(&  
V"=(I'X  
九. 简化 G/T oiUY  
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。 ??Zh$^No:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Nb/W+& y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: f,{O%*PUA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h ,;f6  
  +-*/&|^等 ?h)Z ;,}  
2. 返回引用。 v:0.  
  =,各种复合赋值等 9C[i#+_3M  
3. 返回固定类型。 B;.]<k'3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `0a=A#]1o  
4. 原样返回。 /Zs;dam  
  operator, 1s5F jD?M  
5. 返回解引用的类型。 QV/ o;  
  operator*(单目) WO{V,<;  
6. 返回地址。 hd*bPj ;  
  operator&(单目) Cisv**9  
7. 下表访问返回类型。 $oKT-G  
  operator[] <RzGxhT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 eZ+pZq  
  operator<<和operator>> `BA wef  
K cI'P(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Eshc"U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: T0Lh"_X3  
JD1IL` ta;  
template < typename Left > 9AQMB1D*v4  
struct value_return kc#<Gr&Z&  
  { }!{9tc$<b  
template < typename T > tNf?pV77  
  struct result_1 f S-(Kmh  
  { >D20f<w(H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $|~YXH~O  
} ; f?)BAah  
?`R;ZT)U-  
template < typename T1, typename T2 > LJ7Qwh_",  
  struct result_2 3 D<s #  
  { f4F13n_0X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wxw3t@%mNm  
} ; hxcRFqX"  
} ; O/EI8Qvm  
IK~'ke  
!bEy~.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a(>oQG8F  
-90qG"@  
下面我们来剥离functor中的operator() I75>$"$<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *N5cC#5`=  
w\wS?E4G  
return l(t) op r(t) 7q_B`$ata  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @&!`.Y oy  
return op l(t) Th&-n%r9K  
return op l(t1, t2) 8%-+@ \=  
return l(t) op 3q7Z?1'o  
return l(t1, t2) op CjW`cHd  
return l(t)[r(t)] LU$aCw5 B;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C4vmgl&  
3|1ug92  
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: Jo%5NXts4  
单目: return f(l(t), r(t)); .~J}80a/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dUAZDoLi  
双目: return f(l(t)); :oRR1k  
return f(l(t1, t2)); 8^bc4(H  
下面就是f的实现,以operator/为例 7R W5U'B  
K/)*P4C-  
struct meta_divide ' fXBWi6  
  { C(o]3):?  
template < typename T1, typename T2 > Z x&gr|)}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0K/?8[#  
  { p9c`rl_N  
  return t1 / t2; ID+ o6/V8  
} $$my,:nH  
} ; b5r.N1ms  
%"#%/>U4  
这个工作可以让宏来做: 6:Eu[PE~w  
Aj| Gqw>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e)Q{yO  
template < typename T1, typename T2 > \ cBxBIC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /W4F(3oM  
以后可以直接用 &OpGcbf1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ur^~fW1 o  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 cb ICO  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +n#(QOz  
%Ot2bhK;  
IB~`Ht8 b  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 C)w11$.YQ9  
Cso!VdCX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s{I Xth6  
class unary_op : public Rettype 6g\SJ O-;N  
  { tG1,AkyZ  
    Left l; r?^[o  
public : N!O.=>8<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} H"~]|@g-p  
EbTjBq  
template < typename T > y^utMH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XQI. z7F  
      { lHg&|S&J  
      return FuncType::execute(l(t)); H)#HK!F6f  
    } 1Q$ePo   
iR k.t=B  
    template < typename T1, typename T2 > \?n4d#=$o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -Fi{[%&u  
      { 6O|B'?]Pf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hN(sz  
    } d=?Kk4Ag  
} ; KC@F"/h`/  
aD5jy  
",U>;`  
同样还可以申明一个binary_op Y\CR*om!W  
_,S L;*G4|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |$$gj[+^  
class binary_op : public Rettype #. mc+n:I  
  { [(%6]L}  
    Left l; >FrF"u:kM  
Right r; +f#o ij  
public : jlhyn0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >MXE)=  
<p_r{  
template < typename T > 1_chO?&,I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `S&(J2KV  
      { z5~{WAAI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <:v2 N/i  
    } [A@K)A$f  
3Thb0\<"  
    template < typename T1, typename T2 > #w2;n@7;X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gY)NPi}!`  
      { f>g< :.k*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); f-Yp`lnn.d  
    } Oy U[(  
} ; BU\P5uB!V  
%by8i1HR  
kpxWi=y  
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 *k&yD3br-V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {Q/XV=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H.sYy-_]F  
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。 :o!bz>T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~ NO9s  
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。。。 YA7h! %52)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ([Gb]0  
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) v%mAU3M  
下面是修改过的unary_op x3X^\ Ig  
RTHe#`t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %Se@8d8  
class unary_op AOh\%|}  
  { v0~'`*|&  
Left l; wUnz D)  
  SONv] ));  
public : \ C^fi}/]  
n|G x29 E  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }3G`f> s  
/h/f&3'h  
template < typename T > +`;YK7o  
  struct result_1 bnso+cA  
  { p i ;,?p-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Idq &0<I  
} ; BhO*Pfs  
3<5E254N  
template < typename T1, typename T2 > Mqy5>f)  
  struct result_2 ^qn,b/>L  
  { iL^bf*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B@v\tpR  
} ; {'.[N79xP  
k!{0ku}]  
template < typename T1, typename T2 > =F!_ivV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \v7->Sy8  
  { 6qCRM*V  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .@#GNZe  
} 'qhi8=*  
r8o9C  
template < typename T > g{t)I0xm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '}\#bMeObg  
  { @O&<_&  
  return OpClass::execute(lt(t)); KW3Dr`A  
} !,;>)R   
W%3<"'eP  
} ; JG]67v{F  
9VEx0mkdd  
'p%\fb6`  
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 7Wd}H Z  
好啦,现在才真正完美了。 k0%*{IVPN  
现在在picker里面就可以这么添加了: C\ ~!2cy  
=5 a|'O  
template < typename Right > V^n?0^o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0^5*@vt  
  { 75u5zD   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4Nz@s^9  
} Y[(U~l,a+  
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。 hJkP_( +J\  
SN${cs%  
C}i1)   
0QWc1L  
v;S_7#  
十. bind q%G"P*g$(  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 t`b!3U>I  
先来分析一下一段例子 .ZV-]jgr  
f!|$!r*q  
3Pj#k|(f[0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7P& O{tl(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -E*VF{IG1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kOu C@~,  
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。 \`FpBE_e)  
我们来写个简单的。 KdBE[A-1^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: EWcqMD]4u  
对于函数对象类的版本: x] e &G!|  
Bl\/q83(  
template < typename Func > @-L4<=$J  
struct functor_trait 7GY3 _`  
  { 5:oteNc3  
typedef typename Func::result_type result_type; cph&\ V2jt  
} ; SFj:|S=v6j  
对于无参数函数的版本: #@ quuiYq  
w1#1s|  
template < typename Ret > [iT*L)R4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 12D>~#J  
  { hd~3I4D  
typedef Ret result_type; 2{- };  
} ; /o$C=fDF  
对于单参数函数的版本: riy@n<Z4  
l r16*2.  
template < typename Ret, typename V1 > +2qCH^80  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z 1~2w:  
  { VL[}  
typedef Ret result_type; Wu{cE;t  
} ; vs*Q {  
对于双参数函数的版本: ##_`)/t,  
1N3qMm^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h$[tEmD%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]J] ~i[  
  { \dB)G<_  
typedef Ret result_type; ,V>7eQt?  
} ; sI&|qK-(  
等等。。。 \$Jz26 -n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ./Y5Vk#Rp\  
P+9%(S)L3  
template < typename Func > i]8+JG6  
struct func_return y3^>a5z!x  
  { acPX2B[jJ  
template < typename T > v` G[6Z  
  struct result_1 NFAjh?#  
  { E1"H( m&6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t'7A-K=k3  
} ; vrGx<0$  
rAuv`.qEV  
template < typename T1, typename T2 > r_p4pxs  
  struct result_2 9i8 ~  
  { 7uI~Xo ?N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y} .?`/Q#  
} ; zfm-v U  
} ; t,v=~LE  
 x%$as;  
s)eU^4m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 UtpK"U$XOU  
R9-Ps qmF  
template < typename Func, typename aPicker > ]:K[{3iM  
class binder_1 v 7g?  
  { DJ]GM|?  
Func fn; s|q]11r+H  
aPicker pk; V1d{E 0lM  
public : %F.^cd"  
I<&(Dg|XQ  
template < typename T > JKJ+RkXf3  
  struct result_1 ]"T1clZKd(  
  { u A=x~-I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; V 5  
} ; u?a4v\  
P c'0.4  
template < typename T1, typename T2 > :JI&ngWK  
  struct result_2 fRow@DI\  
  { i& phko}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1dE |q{  
} ; asLvJ{d8s  
Iu=n$H  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} FL8?<bU  
]K^#'[  
template < typename T > IXJ6w:E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $={^':Uh  
  { 3<:m;F*#  
  return fn(pk(t)); X1N*}@:/  
} c_RAtM<n  
template < typename T1, typename T2 > @/yQ4Gr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BQ /0z^A  
  { Y \oz9tf8  
  return fn(pk(t1, t2)); e5HHsR6  
} 920 o]Dh=t  
} ; {i!@C(M3  
%aHQIoxg  
9NPOdt:@  
一目了然不是么? ^5,B6  
最后实现bind Mu>WS)1lS  
2 yY.rs  
E$?:^ausu  
template < typename Func, typename aPicker > N Dg*8i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QV_e6r1t#m  
  { >ow5aOlQ&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K3xs=q]:@  
} e ab_"W   
y wf@G; fK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~ V:@4P  
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。 X v2u7T\  
Lfj]Y~*z  
十一. phoenix Ic,V ,#my  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O>~ozW &  
V+yyy- /  
for_each(v.begin(), v.end(), |."thTO  
( u,f$cR  
do_ 9-6E(D-ux  
[ rf[w&~R  
  cout << _1 <<   " , " 5j S8{d0  
] \'}? j-8  
.while_( -- _1), +|OrV'  
cout << var( " \n " ) NR@n%p  
) }o  {6  
); .on}F>3k$  
{rE]y C^  
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: + NpH k  
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 Oj`I=O6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 CdFr YL+F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g~Hmka_fD1  
sm1(I7y  
]>%M%B  
template < typename Cond, typename Actor > XSDudL  
class do_while x 8v2mnk  
  { I"Gr<?r  
Cond cd; m@2;9  
Actor act; bFt$u]Yvo  
public : y"o@?bny  
template < typename T > FJYc*l  
  struct result_1 *|F ;An.N^  
  { IBY(wx[5S  
  typedef int result_type; N%K%0o-  
} ; B[8`l} t  
<dAD-2O+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q/N1q&  
9}_ccq  
template < typename T > Bf-KCqC".  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CPj8`kl  
  { G&?,L:^t  
  do NZh\{!  
    { g /v"E+  
  act(t);  $w@0}5Q  
  } lMN3;}K  
  while (cd(t)); r: :LQ$  
  return   0 ; I_\#(  
} (tLAJ_v!.K  
} ; `r$c53|<u  
(uk-c~T!u  
tXWh q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y~ZYI]` J  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 "N\tR[P!  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 y))) {X  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 BWHH:cX  
下面就是产生这个functor的类: " F3M  m  
;I5u"MDHGI  
F#S )))#  
template < typename Actor > (aQNe{D#  
class do_while_actor },W<1*|  
  { <RFT W}f!  
Actor act; zZ11J0UI  
public : ^zs]cFN#%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} u}:p@j}Zv  
%0<-5&GE  
template < typename Cond > "dN4EA&QJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ys#V_ysb  
} ; R3`h$`G  
*=p[;V  
rbEUq.Yk]~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )A 6 eD  
最后,是那个do_ 1m5 =Nu  
|'R^\M Q  
6|O2i j-J  
class do_while_invoker MMYV8;c  
  { Oz: J8l%  
public : #,4CeD|(D,  
template < typename Actor > )8rN   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A/%+AH(  
  { )PNeJf|@  
  return do_while_actor < Actor > (act); q#n0!5Lv2  
} 0OrT{jo  
} do_; # {'1\@q  
n=+K$R  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U fzA/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (r]3tGp  
最后来说说怎么处理break和continue t;?TXAA  
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。 42Vz6 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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