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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C6 PlO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0gIJ&h6*f  
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, 1Zr J7a7=  
#M)S Ae2  
9%^IMUWA  
ji&%'h  
  class filler ?D\6@G:,#@  
  { q{c/TRp7  
public : }hm "49,O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X2 PyFe  
} ; +";<Kd-  
pXE'5IIN  
c}-WK*v  
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: Eq YBT  
Vm"{m/K0  
`mt x+C  
B-.QGf8K.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); VoGyjGt&  
o-}q|tD$<  
=/Lwprj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L>ruNw'-K  
#~JR_oQE!  
<@](uWu  
\F;  S  
二. 战前分析 5bZjW~d  
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。 e,X {.NS  
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 4b@ Awtk  
O:J;zv\  
Cqra\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (rT1wup  
  /* --------------------------------------------- */ -#y^$$i0  
vector < int *> vp( 10 ); {L#+v~d^'n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wBJP8wES=  
/* --------------------------------------------- */ c]x'}K c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y+ Qm.  
/* --------------------------------------------- */ 4k]DktY}.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V."qxKsz  
  /* --------------------------------------------- */ qt.Y6s:r_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;,2;J3,pA  
/* --------------------------------------------- */ D8O&`!mf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |bM?Q$>~  
}rKKIF^f\S  
.B?J@,  
kw$*o k  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9^zA(  
1._1, _2是什么? oScKL#Hu  
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。 r.vezsH  
2._1 = 1是在做什么? * ak"}s  
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。 d^:(-2l-  
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。 ?AlTQL~c  
a{y"vVQOF  
gwQk M4  
三. 动工 4f-I,)qCBk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: O Bp&64  
*S?vw'n  
!C>'a:  
>&-" X# :  
template < typename T > VUbg{Rb)  
class assignment wQR0R~|M  
  { ){M)0,:  
T value; Pf?zszvs  
public : 2`V[Nb  
assignment( const T & v) : value(v) {} VYAz0H1-_  
template < typename T2 > '"4S3Fysm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,>vI|p,/G*  
} ; 8EC$p} S  
bi<?m^j  
c%O8h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bKb}VP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E==vk~cz  
/q\{OsrX  
w`a(285s)i  
3w!,@=.q  
  class holder JQde I+  
  { >SSRwYIN  
public : F =Zc_  
template < typename T > \66j4?H#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const laX67Vjv  
  { dZi ?Z  
  return assignment < T > (t); \4FKZ>1+R  
} A DW>  
} ; Au[H!J  
!^*-]p/z  
pU)g93  
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^`K<b  
=0gfGwD{  
  static holder _1; nApkK1?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |-! yKB  
*E1v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %Tvy|L ,  
而不用手动写一个函数对象。 -'wFaW0%I  
}3xZ`vX[T  
|v?*}6:a  
Ej7>ywlW  
四. 问题分析 7]&ouT  
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。 qt&zo5  
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/W  N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fD:>cje  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \8HLQly|@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =3= $F%  
r1o_i;rg  
五. 问题1:一致性 -0R;C`(!  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Ei& Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @w]z"UCwV@  
N-9qNLSP  
struct holder wO&2S-;_K  
  { @*{sj`AS '  
  // PR i3=3oF  
  template < typename T > X&+*?Q^  
T &   operator ()( const T & r) const Y#[>j4<T  
  { H;(|&Asq>  
  return (T & )r; oPVyLD  
} MV.$Ay  
} ; /H m), 9NN  
eKj'[2G@/  
这样的话assignment也必须相应改动: I X]K "hT  
zEu15!~   
template < typename Left, typename Right > WI+ 5x  
class assignment ?5yj</W  
  { jh|4Y(  
Left l; `OP?[ f d  
Right r; v!b 8_0~u6  
public : P O{1u%P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N)rf /E0  
template < typename T2 > C"=^ (HU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Uq8=R)1<|d  
} ; /Wqx@#  
kk*:S*,  
同时,holder的operator=也需要改动: eJm7}\/6`  
Zagj1 OV|  
template < typename T > ".=LzjE<gv  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _=\=oC  
  { Y=-ILN("  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :1O1I2L0  
} ,*w  
D]UqM<0Rz  
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。 D" 4*&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E*F)jP,yo  
0/F/U=Z!  
return l(rhs) = r; xn)eb#r  
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。 ra'h\m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: uKBSv*AM  
?(!<m'jEy  
template < typename Tp > U =G^w L  
class constant_t x`#|8  
  { KfVLb4@16_  
  const Tp t; j+>#.22+  
public : UI,i2<&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3w B03\P  
template < typename T > l6C^,xU~IX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q6|~ks+Y  
  { h6Vm;{ ~  
  return t; BRx`83CK  
} 'xC83}!k  
} ; D<m+M@u  
$YyN-C  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t`XY Y  
下面就可以修改holder的operator=了 CX8tTbuFl  
y@L-qO+{&  
template < typename T > nsCat($)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const P K]$D[a0  
  { }5)sS}C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Nm 0kMq|h  
} t1I` n(]n  
E!eBQ[@  
同时也要修改assignment的operator() `Xbk2KD p  
Dw@0P  
template < typename T2 > Uv-xP(X  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vIoV(rc+  
现在代码看起来就很一致了。 K`9ph"(Z  
"z^&>#F  
六. 问题2:链式操作 5 E%dF9q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 k]n=7vw;  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 -n-rKN.T  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 9*@Kl`\  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }a(x L'F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;plzJ6>  
0$n0f u  
template < typename T > X:*Ut3"  
struct result_1 DO!?]"  
  { 1!x-_h}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S)@95pb  
} ; ?w}E/(r  
:>Gm&w (n  
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: #K3A{ jb,  
g2=5IU<  
template < typename T > ccWz,[  
struct   ref ldJ:A*/M6  
  { TB]B l.  
typedef T & reference; He4sP` &I  
} ; {e4ILdXM  
template < typename T > b@OL !?JP  
struct   ref < T &> QY,.|  
  { C ^@~  
typedef T & reference; 3 ;F=EMz{  
} ; C(:tFuacpw  
GdqT4a\S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rNL*(PN}lO  
bF88F_  
template < typename T > 9HOdtpQOV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const FTtGiGd|Zy  
  { $Nr :YI  
  return l(t) = r(t); cS98%@DR  
} H)$-T1Wx4  
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。 Nb[z+V{=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xz FV]  
cH()Ze-B  
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 d jeax  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  Efsfuv  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &v+8RY^F=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 R qS2Qo]  
最后的布局是: 5$Yt@8;  
                Add cvpcadN[  
              /   \ 9-DDly [)4  
            Divide   5 ~n#rATbxf  
            /   \ %C%~f {4  
          _1     3 n&x#_B-  
似乎一切都解决了?不。 Be{7Rj v  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 DWep5$>&K  
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。 $X~4J  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: I U/HYBJH  
8t!/O p ?  
template < typename Right > uh UC m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >dol  
Right & rt) const Nhv~f0  
  { %|[+\py$Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jb8v3L  
} y; Up@.IG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0n S69tH  
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。 w%Tcx^:  
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。 |q5R5 mQ  
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。 87zsV/  
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。 n83,MV?-  
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? S,LW/:,  
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: LuS] D%  
MoN;t;  
template < class Action > ]R/VE"-  
class picker : public Action g4<w6eB  
  { QfJ?'*  
public : 3k;*xjv6@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `#hdb=3  
  // all the operator overloaded  L2[|g~  
} ; *upl*zFf0  
yzt6   
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。 c6 cGl]FL  
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: "q4c[dna  
Sc;WraEn2  
template < typename Right > M@S6V7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const uYAPGs#k  
  { _B)LRD+Hj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S+A'\{f  
} ` /JJ\`Pu  
`<2y [<y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Esw#D90q  
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。 ,9gyHQ~  
2/f:VB?<T  
template < typename T >   struct picker_maker |*"uj  
  { VZ{aET!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^Humy DD6  
} ; Wq8Uq}~_g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x]lv:m\)jT  
  { EO$_]0yI;_  
typedef picker < T > result; =1fO"|L  
} ; .?9+1.`  
nC^?6il  
下面总的结构就有了: ?as)vYP  
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。 )nyud$9w'  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 D+d\<":  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0\O*\w?  
至此链式操作完美实现。 rxjMCMF  
:; \>jxA  
AxLnF(eG  
七. 问题3 4]RGLN  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 "TA r\; [  
Udv5Y  
template < typename T1, typename T2 > \Rop~gD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gUzCDB^.:  
  { g nJe!E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C"_f3[Z  
} 7$'%*|C.  
o&)O&bNJ  
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: kxp$Nnk  
/~V .qisZ  
template < typename T1, typename T2 > U8kH'OD  
struct result_2 c%c/mata?  
  { C#[YDcp4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~` v 7  
} ; |rkj$s,  
S3]Cz$  
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? 9B")/Hz_  
这个差事就留给了holder自己。 =wHHR1e  
    &-W5 T?Sl  
6*%3O=*  
template < int Order > "I?sz)pxG  
class holder; p*)RP2  
template <> x nWCio>M  
class holder < 1 > ik02Q,J  
  { _,(]T&j #2  
public : HB yk 1  
template < typename T > w-\U;&8  
  struct result_1 X~t]qT  
  { J"'2zg1&  
  typedef T & result; cGiS[-g  
} ; FU/yJy  
template < typename T1, typename T2 > Yi1* o?  
  struct result_2 CPc<!CC  
  { :L<$O7  
  typedef T1 & result; +hL+3`TD#H  
} ; yaV=e1W  
template < typename T > {^gb S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0 ;kcSz  
  { n~N>c*p  
  return (T & )r; [q]"_4L0;d  
} 5&q@;vR  
template < typename T1, typename T2 > uP/PVoKQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s.+2[R1HF  
  { 8$a4[s  
  return (T1 & )r1; bUbM}  
} *m:h0[[J  
} ; c\~H_ ~F  
T677d.zaT  
template <> R< @o]p  
class holder < 2 > 6J0HaL  
  { 6He7A@Eh  
public : rhY>aj  
template < typename T > (UmoG  
  struct result_1 <cG .V |B  
  { INSI$tA~  
  typedef T & result; -dbD&8  
} ; 'SF+P)Kmz  
template < typename T1, typename T2 >  b<v\  
  struct result_2 :Z(?Ct&8  
  { 1L1_x'tT%  
  typedef T2 & result; k^AI7H  
} ; iJ_`ZM.w  
template < typename T > 9i@AOU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |qbCmsY5/  
  { b9%}< w  
  return (T & )r; I7b(fc-r  
} qQN&uBQ[  
template < typename T1, typename T2 > ~d6 _  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )BNm~sP  
  { 6W$ #`N>  
  return (T2 & )r2; {V%ZOdg9  
} 0 z{S@  
} ; Lu\]]m  
@<Au|l`  
p3O%|)yV  
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> >。  SzkF-yRd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~(Gv/x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WmLl.Vv=  
R-]QU`c  
return l(i, j) = r(i, j); ; iQ@wOL]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {;^boo q  
,pir,Eozg  
  return ( int & )i; ERQ a,h/  
  return ( int & )j; jzV*V<  
最后执行i = j; YXXUYi~!f  
可见,参数被正确的选择了。 */xI#G,O+  
Mh'QD)28c  
<K:?<F  
qT#+DDEAL  
AC3K*)`E  
八. 中期总结 U,)Ngnd  
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: (FZL>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k6rX/ocu  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q_/{TE/sO5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d+~c$(M)  
D h]+HF  
ba|x?kz  
N%6jZmKip  
h *)spwF-  
LfyycC2E  
九. 简化 tp$NT.z  
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。 7>xxur&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kM]:~b2  
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: KrVF>bq+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5R4h9D5  
  +-*/&|^等 Tz58@VYV  
2. 返回引用。 Q@%VJPLv.  
  =,各种复合赋值等 xXH%7%W'f  
3. 返回固定类型。 Zb-TCS+3l  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (Z.K3  
4. 原样返回。 N-jFA8n  
  operator, hU5[k/ q  
5. 返回解引用的类型。 MdU_zY(c  
  operator*(单目) #!h:w  
6. 返回地址。 KJ,{w?p~ )  
  operator&(单目) B:ddlxT $  
7. 下表访问返回类型。 Yg/e8Q2  
  operator[] 00?^!';  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8gJ"7,}-'  
  operator<<和operator>> En+4@BC  
;E:ra_l  
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。 :<gmgI  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QpS0iUG  
s \#kqw\x  
template < typename Left > nk1(/~`  
struct value_return ;M8N%  
  { X"J79?5  
template < typename T > 0KnlomuH2  
  struct result_1 $rs7D}VNc  
  { R_uA!MoLs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $q DH  
} ; N_$ X4.7p  
Ha$|9li`  
template < typename T1, typename T2 > !fwLC"QC  
  struct result_2 "My \&0-  
  { WXNJc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ma~WJ0LM\  
} ; gTW(2?xYf  
} ; (o{QSk\  
q ]rsp0P2  
BI;in;Ln  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -#3B>VY  
o?$D09j;;  
下面我们来剥离functor中的operator() p(Y'fd}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2 'xT%  
iK(n'X5i  
return l(t) op r(t) !K'kkn,h  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) azPFKg +  
return op l(t) R2x(8k"LPU  
return op l(t1, t2) qB3 SQ:y  
return l(t) op qQ/j+  
return l(t1, t2) op 0Vh|UJ'&7  
return l(t)[r(t)] hX$k8 o0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -} 9ZZ#K  
ff?:_q+.N  
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: #p*{p)]HiA  
单目: return f(l(t), r(t)); ?5'UrqYSW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cQu1WgQ G  
双目: return f(l(t)); #]:yCiA  
return f(l(t1, t2)); j9) Z'L  
下面就是f的实现,以operator/为例 <2diO=  
(O,|1  
struct meta_divide d;:+Xd`  
  { 0#G&8*FMN  
template < typename T1, typename T2 > mxq'A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $?(fiFC  
  { 8> T '  
  return t1 / t2; '2/48j X5  
} u <%,Ql  
} ; [US.n +G6  
!R[o6V5T  
这个工作可以让宏来做: OY51~#BF  
LC*@ /((  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u(\b1h n  
template < typename T1, typename T2 > \ J ;i/X;^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v\c.xtjI5x  
以后可以直接用 kJlRdt2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f<!eJO:<'  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 + 3aAL&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) PLw;9^<  
Tr(w~et  
g(,gg1mG  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 gK9@-e  
G3OqRH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]{0 2!  
class unary_op : public Rettype X@\rg}kP  
  { 3O:Z;YP:<  
    Left l; G;yf]xFd  
public : I yL2{5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =eDVgOZ)  
,+oQ 5c(f  
template < typename T > n* 9)Y~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <FRYt-+  
      { <I&X[Sqp  
      return FuncType::execute(l(t)); z$QYl*F1  
    } aHXd1\6m  
{}s7q|$  
    template < typename T1, typename T2 > *FQrmdwb]L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }<[@)g.h.  
      { 0AZ Vc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); bsmZR(EnU  
    } ~Ub '5M  
} ; N*f?A$u/I  
^}a..@|%W  
<KoiZ{V   
同样还可以申明一个binary_op %{Kp#R5E  
quTM|>=_R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,?3r-bM  
class binary_op : public Rettype i ?%;s5<  
  { -S"YEH9  
    Left l; q3z<v:=1y  
Right r; ;/XWX$G@  
public : 0B>hVaj>-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rUc2'Ct  
P6!c-\  
template < typename T > 9f\Lon4lX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .D(H@3qA@  
      { bg'Qq|<U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hbl:~O&a/  
    } D{x'k2=  
 TTZb.  
    template < typename T1, typename T2 > D|9xD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  _/;vsQB  
      { H9?(5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *P7 H=Yf&  
    } )\s{\u \  
} ; )"/.2S;  
F{WV}o=MY  
8oK*NB29  
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 Q bjO*:c4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I<L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P(a!I{A(  
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。 1YV ;pEw3w  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3q:U0&F  
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。。。 A=JPmsj.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J~Uq'1?  
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) 9AF%Y:y  
下面是修改过的unary_op ?41bZ$j  
<'N"GLJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > cc- liY "  
class unary_op lHerEv<ja  
  { O_OgTa  
Left l; q4=Gj`\43  
  )lg>'O  
public : f@yInIzRJ  
>!sxX = <  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} o5LyBUJ  
ywQ[>itMa  
template < typename T > e}>3<Dh  
  struct result_1 ~+|Vzm|S}  
  { Gf71udaa  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gr1NcHu  
} ; 7" Qj(N  
3MX&%_wUhB  
template < typename T1, typename T2 > e_=TkG1E6  
  struct result_2 |?A:[C#X  
  { [GQn1ZLc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3Gi^TXE]  
} ; RK )1@Tz7!  
.ni<'  
template < typename T1, typename T2 > 7md,!|m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >|zMN$:  
  { #mKF)W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jRiXN %  
} {,aX|*1Ku~  
.fFXH  
template < typename T > W{U z#o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hZ_@U?^  
  { M h"X9-Ot  
  return OpClass::execute(lt(t)); A |u-VXQ  
} }fO+b5U  
Ef @  
} ; 9]C%2!Ur,  
sGFvSW  
9*Q6/?v  
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 7f] qCZ<0V  
好啦,现在才真正完美了。 eWWqK9B.-  
现在在picker里面就可以这么添加了: +>3jMs~&  
-\<\OV:c*  
template < typename Right > 9U>OeTh(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .Ht;xq  
  { -wa"&Q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k,eo+qH.Hz  
} +Jm~Um!  
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。 1-V"uLy@gC  
-w"$[XP  
s Poh\n  
: &bJMzB  
`G0k)eW  
十. bind "%}24t%  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 O!!N@Q2g  
先来分析一下一段例子 :6MV@{;PJ  
[*C%u_h  
|yl,7m/B-G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fUMjLA|*I<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]ur?i{S,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &V| kv"Wwj  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 b)eoFc)lc  
我们来写个简单的。 e%s1D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )SZzA'  
对于函数对象类的版本: 'ZJb`  
\o*w#e[M  
template < typename Func > }.a{;{y  
struct functor_trait AJ+\Qs(0  
  { C$p012D1  
typedef typename Func::result_type result_type; +e^ CL#Gs  
} ; =r4sF!g  
对于无参数函数的版本: + -uQ] ^n  
\ZM5J  
template < typename Ret > )DmydyQ'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > egK~w8`W%  
  { wPEK5=\4Ob  
typedef Ret result_type; -AD@wn!wCJ  
} ; IQ$!y,VJ  
对于单参数函数的版本: Nw9@E R  
0SU v5c  
template < typename Ret, typename V1 > ,m[XeI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > oi m7=I0  
  { tm/=Oc1p  
typedef Ret result_type; \=D+7'3  
} ; XHxJzYMc  
对于双参数函数的版本: XD?Lu _.  
O:sqm n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O1UArD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wo+`WnDh  
  { DXG`%<ZMn  
typedef Ret result_type; @  R[K8  
} ; Ell14Iki  
等等。。。 /O<~n%< G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (a0(ZOKH  
/lbj!\~  
template < typename Func > oKYa ?  
struct func_return vp2w^/])u  
  { `v@Z|rv,  
template < typename T > k,$/l1D  
  struct result_1 Rz&`L8Bz  
  { 3b\s;!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g4=C]\1  
} ; BdMd\1eMw  
T9}~]zW7P  
template < typename T1, typename T2 > c0Bqm  
  struct result_2 `y61Bz  
  { SOE-Kio=B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7TEpjSuF  
} ;  pdm(7^  
} ; qtdkK LT  
DLP@?]BBOA  
?FNgJx*\S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 gaQ E'qp>  
w_o+;B|I  
template < typename Func, typename aPicker > ]zVQL_%,  
class binder_1 l?$X.Cw X  
  { 0<:rp]<,  
Func fn; Y- Q)sv  
aPicker pk; X31%T"  
public : &OZx!G^Z  
Go1xyd:k  
template < typename T > eI:x4K,#  
  struct result_1 ~Er0$+q=Y;  
  { tK[o"?2y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; x1Y/^ks@2  
} ; r>! @Z2%s  
lz6CK  
template < typename T1, typename T2 > ( tq);m&  
  struct result_2 H;NAS/OhS  
  { (^W :f{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )X," NJG  
} ; *1!'ZfT;  
U+#^>}wc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +|b#|>6  
:R +BC2x  
template < typename T > kCEo */,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c%O97J.5b  
  { sN-u?EiF8  
  return fn(pk(t)); `n-/~7  
} d&L  
template < typename T1, typename T2 > ^`M%g2x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #g@4c3um|  
  { a#+$.e5  
  return fn(pk(t1, t2)); Y@k=m )zE  
} fQ"Vx!  
} ; IY6Qd4157  
g"Hl 30o  
%-fS:~$  
一目了然不是么? qc.TYp  
最后实现bind )g?jHm-p\  
&hI!0DixX  
k<j]b^jbz  
template < typename Func, typename aPicker > J!RRG~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,SIGfd  
  { mJd8?d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %-$ :/ N  
} b@=H$"  
nj00g>:>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 etX(~"gG_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 LttA8hf5q?  
6Y6t.j0vN.  
十一. phoenix ~ArRD-_t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rx;;|eb,  
<Piq?&VX[  
for_each(v.begin(), v.end(), E}F-*go  
( |7n%8JsY!"  
do_ IO7gq+  
[ +t*I{X(  
  cout << _1 <<   " , " LkK&<z  
] IY[qWs  
.while_( -- _1), 8 l= EL7  
cout << var( " \n " ) A7XA?>~+|  
) w'_|X&@H  
); wpC .!T  
)+Z.J]$O-  
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: p/u  
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 C2zKt/)A  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0|K<$e6IH  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 90Sras>F  
P.k>6T<U>  
4bdCbI  
template < typename Cond, typename Actor > ~#VDJ[Z  
class do_while w8 N1-D42  
  { y4 ]5z/  
Cond cd; xe(7q1   
Actor act; "Dq^r9  
public : %qE"A6j  
template < typename T > vg@5`U`^h  
  struct result_1 {[/A?AV;F  
  { m :~y:.  
  typedef int result_type; .q:6F*,1M  
} ; MT)q?NcG  
cD!E.2[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (Rq6m`M2  
`D=d!!1eUi  
template < typename T > q(R|3l^6T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /[/{m]  
  { ieWXr4@:  
  do /CKnXU;  
    { \Nf#{  
  act(t); ^5?|Dj  
  } {%P 2.:  
  while (cd(t)); O}2/w2n  
  return   0 ; qkp0'f*}  
} 5.oY$tb(  
} ; =WZ9|e  
`)KGajB  
8:*ZuR|~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <}c7E3Uc  
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。 PQYJn x}  
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。 tu{paQ  
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。 M0)0~#?.D  
下面就是产生这个functor的类: p0l.f`B  
-ULgVGYKK  
08k  
template < typename Actor > y@2"[fo3~  
class do_while_actor d1t_o2  
  { q@VIFmqY!  
Actor act; KjF8T7%  
public : &t_TLV 8T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} v^p* l0r6:  
3A~<|<}t  
template < typename Cond > u WdKG({][  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; QK#qW-49O  
} ; `fJ;4$4  
-{z[.v.p  
2VX9FDrnk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 SJ;{  Hg  
最后,是那个do_ d$E>bo-\   
@7Ln1v  
$/(``8li_  
class do_while_invoker Rp:I&f$Hk/  
  { d>#X+;-k  
public : E(1G!uu<  
template < typename Actor > yiH;fK+x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const **AkpV)  
  { 86?~N  
  return do_while_actor < Actor > (act); i*&b@.7N  
} )?l7I*  
} do_; QC] <`!  
f8f3[O!x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? < %<nh`D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d#ab"&$bv  
最后来说说怎么处理break和continue w6lx&K-  
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。 "^ dMCS@  
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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