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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0}3'h#33=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;$&5I9N  
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, \< +47+  
[(ib9_`A'1  
Hw-oh?=  
< $/Yw   
  class filler sA7K ;J})  
  { }u$a PS<$!  
public : [[Eu?vQ9R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i /U{dzZ  
} ; t 1'or  
$@!&ML  
?^A:~"~  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ,lGwW8$R  
?;kc%Rz  
=kkA  
0BZOr-i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #~qp8 w  
U@ QU8  
4BL,/(W] x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wOl-iN=  
SYhspB  
%3B>1h9N  
.0/Z'.c 8  
二. 战前分析 E;e2{@SX2K  
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。 iPL'JVPZ  
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 K%#C+`Ij  
=-& iF  
&:{yf=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CAObC%  
  /* --------------------------------------------- */ {Ao^3vB  
vector < int *> vp( 10 ); "f$A0RL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); OnPLz"-  
/* --------------------------------------------- */ ue2nfp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); u,k8i:JY  
/* --------------------------------------------- */ ju 6_L<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); m9i%U   
  /* --------------------------------------------- */ cB'4{R@e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F476"WF  
/* --------------------------------------------- */ ^mb*w)-p?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); JO$]t|I  
|?Uc:VFF  
B_G7F[/K  
ZuV  
看了之后,我们可以思考一些问题: \) ONy9  
1._1, _2是什么? ?UZ yu 4O%  
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。 P+l^Ep8P  
2._1 = 1是在做什么? Sk%|-T(d$  
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。 Ceb i9R[  
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。 n8ya$bc  
Q&\ksM  
/JY i^rZ  
三. 动工 x1ex}_\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,;& PKY  
90I3_[Ii  
yU lQPrNX  
r>eXw5Pr7  
template < typename T > XfDQx!gJ  
class assignment <]`2H}*U'  
  { <GR:5pJ%  
T value; r+yLK(<zp  
public : .Cd$=v6  
assignment( const T & v) : value(v) {} HC}C_Q5c91  
template < typename T2 > b%$C!Tq'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |"*:ZSj  
} ; No+zw%l0E  
$h f\ #'J  
Nd)o1 {I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?*dx=UI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ps J 1J  
j> M%?Tw  
FkkB#Jk4  
0`=?ig_  
  class holder 8#AXK{  
  { \OB3gnR  
public : c9={~  
template < typename T > Q&;qFv5-l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q:=/d$*xd  
  { k9?+9bExXA  
  return assignment < T > (t); 40ZB;j$l  
} c *noH[  
} ; arrcHf 4O  
o%7yhCY  
?2Dz1#%D  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Kj5f:{Ur  
*a@UV%u  
  static holder _1; )9,"~P2[R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Hn.UJ4V  
`Nr7N#g+u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qgi:q  
而不用手动写一个函数对象。 "+_0idpF  
tx-bzLo\  
osI(g'Xb  
)2hoO_l:  
四. 问题分析 wkw/AZ{27  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 tam/FzVw  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7Kjq1zl;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^5F/=TtE G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i>}z$'X  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )I9(WVx!]  
}(6k7{,Gw,  
五. 问题1:一致性 .? / J  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zvj\n9H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 HB:i0m2fJW  
!9NAm?Fw  
struct holder F*H}5yBp_:  
  { 2e=Hjf )  
  // $4]PN2d&  
  template < typename T > >i<-rO>kN  
T &   operator ()( const T & r) const 9x\G(w  
  { @TDcj~oR ?  
  return (T & )r; FT=>haN  
} 3dLz=.=)'  
} ; v8[1E>&vx  
$%'z/'o!  
这样的话assignment也必须相应改动: r G6/h'!|  
03T.Owd  
template < typename Left, typename Right > $Tza<nA  
class assignment sjGZ ,?%  
  { 7\ lb+^$  
Left l; cCs:z   
Right r; 6h%(0=^  
public : CTYkjeej  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Wi<Fkzj  
template < typename T2 > NM]/OKs'H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lB-7.  
} ; n66 _#X  
=G :H)i  
同时,holder的operator=也需要改动: v;7u"9t  
<}%*4mv  
template < typename T > DFMWgBL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -M}iDBJx>#  
  { AH+J:8k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0Og =H79<  
} I6_+3}Hm{  
b;vO`  
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。 YzqhFFaj.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  V Euv  
D6pk !mS  
return l(rhs) = r; Z)~ 2{)  
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。 _JS'~ JO3{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &V$R@~x  
@,vSRns  
template < typename Tp > (ydeZx  
class constant_t >8so'7(  
  { J4 <*KL~a  
  const Tp t; n >'}tT)U  
public : QG.FW;/L,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <G={V fr  
template < typename T >  ar yr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ak zb<aT  
  { ]3G2mY;`"%  
  return t; t@\0$V \X  
} p5\b&~ g  
} ; tx.sUu6  
apXq$wWq{D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'Tn$lh  
下面就可以修改holder的operator=了 ]So%/rOvX  
Qa=;Elp:[  
template < typename T > })Jp5vv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _]g6 3q  
  { :n=+$Dq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R0>L[1o  
} '@FKgy;B)-  
sx;1V{|g  
同时也要修改assignment的operator() y< 84Gw_  
5o?bF3  
template < typename T2 > /dAIg1ra  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } YL]x>7T~4t  
现在代码看起来就很一致了。 /D12N'VaE  
fg2}~ 02n  
六. 问题2:链式操作 A+'j@c\&!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (+@H !>r$$  
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。 y =CemJ[~  
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。 GZ"O%: d  
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。 iiu\_ a=0b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct No?pv"  
Kxq~,g=t  
template < typename T > M1:m"#=  
struct result_1 a)]N#gx  
  { XX =A1#H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |<E%hf  
} ; TUT>*  
E?V:dr  
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: ^>>Naid  
?Gb 18m  
template < typename T > li'#< "R?'  
struct   ref =8]'/b  
  { +#O?sI#  
typedef T & reference; ppxu\a  
} ; I<$lpU_H  
template < typename T > 7Y-GbG.'  
struct   ref < T &> F~m tE8B:  
  { wXP1tM8T  
typedef T & reference; cla4%|kq3Y  
} ; KF.?b]  
$ysC)5q.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: iVD9MHT4  
;fuy}q8@7  
template < typename T > hod|o1C&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #8'%CUF*<8  
  { OHB!ec6W  
  return l(t) = r(t); oD.f/hi0|  
} Fw|5A"9'a'  
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。 | .PLfc;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qYE-z( i  
(+_Amw!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 2a{eJ89f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >q`G?9d2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %P?W^mI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `H\^#Zu  
最后的布局是: A&z  
                Add : "UBeo<Z  
              /   \ Cu}Rq!9i  
            Divide   5 `.n[G~*w~1  
            /   \ E@?jsN7  
          _1     3 " `lRX  
似乎一切都解决了?不。 # H4dmnV  
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。 b747eR 7E  
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。 lGxG$0`;;  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 46*?hA7@r(  
.; :[sv)  
template < typename Right > TygR G+G-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const do G&qXw  
Right & rt) const J=() A+  
  { IuPwFf)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ztf(.~  
} es.`:^A  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2lQ'rnqS)  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 rK];2[U  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 u+hzCCwtR  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 T\OLysc  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 z*:^*,  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? u ; I5n  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ,#<"VU2bC  
AE@*#47  
template < class Action > F$)Ki(m q  
class picker : public Action t.NG ]ejZ  
  { X _XqT  
public : T1Xm^{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /QTGZ b  
  // all the operator overloaded ~dC^|  
} ; )5B90[M|t  
) ~X\W\  
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。 pmfyvkLS  
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: C0'Tua'  
GMFp,Df  
template < typename Right > ++xEMP)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const KVJiCdg-  
  { ^}9Aq $R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [~ fJ/  
} Ucv-}oa-?  
`6UW?1_Z5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9hcZbM]  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 uRJLSt9m  
f ^z7K  
template < typename T >   struct picker_maker (ZDRjBth[  
  { xZBmQ:s',S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PZQ}G*p3  
} ; Krz[ f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > NFsMc0{  
  { %A?Ym33  
typedef picker < T > result; SZE X;M  
} ; koe&7\ _@  
\3x,)~m  
下面总的结构就有了: QO0T<V  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 BH\qm (X  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 aiea& aJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zf#V89!]C"  
至此链式操作完美实现。 j&ddpS(s  
4u A ;--j  
g {wDI7"<q  
七. 问题3 JeuW/:Wv  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &`{%0r[UD#  
87y$=eZ  
template < typename T1, typename T2 > "h\{PoG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JQ!D8Ut  
  { bc%7-%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $f_Brc:n {  
} ACc.&,!IZ  
>AV?g8B;  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -49OE*uF  
B$aboL2  
template < typename T1, typename T2 >  !1;DRF  
struct result_2 UEt #;e  
  { 8&B{bS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sJ25<2/  
} ; 9w(QM-u  
Rax}r  
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? 3%>"|Ye}A  
这个差事就留给了holder自己。 ^<7)w2ns  
    {6*h';~  
's+ Fd~ '  
template < int Order > TAIcp*)ZM  
class holder; IYb@@Jzo  
template <> D:M0_4S  
class holder < 1 > >i-cR4=LL{  
  { -7>vh|3  
public : qK#\k@E  
template < typename T > ,@8>=rT  
  struct result_1 5,k&^CK}  
  { U5%EQc-"P  
  typedef T & result; lhKd<Y"  
} ; Y<I/y  
template < typename T1, typename T2 > t :sKvJ  
  struct result_2 hBO I:4u[  
  { !Tr +:SM  
  typedef T1 & result; ' w!o!_T6  
} ; o0_RU<bWN  
template < typename T > b> Iq k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fo^M`a!va0  
  {  jI[:`  
  return (T & )r; +kmPQdO;*/  
} gs7H9%j{U  
template < typename T1, typename T2 > -%NT)o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >n{(2bcFs  
  { 9co1+y=i{  
  return (T1 & )r1; lmgMR|v  
} Kw+?Lowp  
} ; W1iKn  
IX,/ZOZ|  
template <> <$K%u?  
class holder < 2 > 1B}6 zJ  
  {  \|L@  
public : \2*<Pq  
template < typename T > VrrCW/ o  
  struct result_1 !i2=zlpb[  
  { ?yU|;my  
  typedef T & result; &Dgho  
} ; Jr==AfxyT  
template < typename T1, typename T2 > ehoDWO]S  
  struct result_2 TY],H=  
  { w%g@X6  
  typedef T2 & result; Q_x/e|sd  
} ; ke!)C[^7z  
template < typename T > ,g;~:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <U (gjX  
  { +MIDq{B  
  return (T & )r; 3W5|Y@0  
} 0bVtku K;G  
template < typename T1, typename T2 > FDkRfhK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nxA Y]Q  
  { Z;P[)q  
  return (T2 & )r2; /#GX4&z  
} JnlM0jc]`  
} ; =;9Wh!{  
Y7zg  
s0~a5Ti3  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 kVCS FF*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |[)t4A"}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FAzshR  
k9vr6We'  
return l(i, j) = r(i, j); DyD#4J)E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E;fYL]j/oZ  
Hl8-1M$&  
  return ( int & )i; v[q2OWcL  
  return ( int & )j; ;oH17  
最后执行i = j; }3!83~Qbx  
可见,参数被正确的选择了。 s*>s;S?{|  
*!ZU" q}i  
k3da*vwE  
$pyM<:*L&<  
<!v^Df  
八. 中期总结 y+)][Wa0  
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: 3?|Fn8dQR.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T2P0(rEz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?Lbw o<E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bN`oQ.Z 4  
Zrr3='^s  
mqrP0/sN  
Q.*qU,4);  
f<= #WV  
; =ai]AYW  
九. 简化 nU-.a5  
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。 i/2OE&*O[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O[+S/6uy  
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: :bkACuaEn  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |FHeT*"  
  +-*/&|^等 "CapP`:  
2. 返回引用。 fIu5d6;'  
  =,各种复合赋值等 5?r#6:(yI  
3. 返回固定类型。 @Kd1|K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "WdGY*r  
4. 原样返回。 bae .?+0[  
  operator, Z3<>Z\6D  
5. 返回解引用的类型。 2`Ub;Nn29  
  operator*(单目) B.-5$4*s  
6. 返回地址。 9<I@}w  
  operator&(单目) >9'G>~P~I=  
7. 下表访问返回类型。 ,A[40SZA  
  operator[] (C={/waJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .]6_  
  operator<<和operator>> CkE@ Ll3Z  
9$c0<~B\  
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。 P%z\^\p"5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =QHW>v  
}QU9+<Z[r  
template < typename Left > }L^Yoq]  
struct value_return ^hv  
  { BG_m}3j  
template < typename T > 6a[D]46y,2  
  struct result_1 VO] Jvf  
  { Q^$IlzG7i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iT1"Le/N  
} ; 'g$~ij ;x  
Q:& ,8h[  
template < typename T1, typename T2 > ~Z!xS  
  struct result_2 [X ]\^   
  { XAR~d6iZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \:mx Ri  
} ; y8HLrBTza  
} ; {";5n7<<)  
O+%Y1=S[WQ  
%Qgo0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^N#kW-i  
}0 0mJ]H(  
下面我们来剥离functor中的operator() 7Te`#"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C(Ujx=G+3  
HK) $ls  
return l(t) op r(t) j*t>CB4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W?mn8Y;{`  
return op l(t) QMea2q|3$  
return op l(t1, t2) gRIRc4p  
return l(t) op izsAn"v  
return l(t1, t2) op M7^PWC  
return l(t)[r(t)] \~UyfVPRT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h@=H7oV7k  
1dh_"/  
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: d|k6#f-E  
单目: return f(l(t), r(t)); BoYWx^VHx^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q%KH^<  
双目: return f(l(t)); rV d(H  
return f(l(t1, t2)); W-<E p<7{  
下面就是f的实现,以operator/为例 }@=m[Zx#  
Un@B D}@\  
struct meta_divide x^^;/%p  
  { O9wZx%<  
template < typename T1, typename T2 > -U)6o"O_CV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <Z{\3X^  
  { ]IMBRZQqb  
  return t1 / t2; fqZqPcT0  
} y K)7%j!  
} ; p)vyZY[  
EQ1wyKZS2g  
这个工作可以让宏来做: GQhzQM1HS  
&1YAPxX  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A]`63@-.  
template < typename T1, typename T2 > \ wr,X@y%(!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >e :&kp  
以后可以直接用 |B<+Y<)f^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VJ;n0*/  
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 {c`kC]9  
(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。。。) }C!N$8d,  
lfG]^id'  
,+<NP}Yg#G  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 pm$,B7Q`oO  
KGd L1~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3ddH@Y|  
class unary_op : public Rettype TzmoyY  
  { = q9>~E{}  
    Left l; H8.U#%  
public : u:tLO3VfJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b<};"H0a  
w]X~I/6g  
template < typename T > D@*<p h=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W4Rs9NA}  
      { ; S7 %  
      return FuncType::execute(l(t)); 9Slx.9f  
    } Bm2"} =  
A+w51Q  
    template < typename T1, typename T2 > !:t}8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "& 'h\  
      { cdVh_"[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ql&5fyW  
    } Q4\EI=4P]  
} ; \&ra&3o  
hE0 p> R8  
XBe!9/'k>  
同样还可以申明一个binary_op W}#eQ|oCV  
}D/0&<1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ++D-,>.  
class binary_op : public Rettype \L}aTCvG  
  { &+;z`A'|8  
    Left l; vggyQf%  
Right r; <gRv7 ?V[z  
public : <x@brXA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fBBNP)  
7.-Q9xv  
template < typename T > f{MXH&d 1\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,<s'/8Ik  
      { [t/7hx"2t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ae R3wua  
    } ce-5XqzY@  
|1C=Ow*"  
    template < typename T1, typename T2 > VCfa<hn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U|VF zpJ  
      { 2Sbo7e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); B'"(qzE-kM  
    } T#%r\f,l0  
} ; Y ]&D;w  
swV/M i>  
{^zieP!  
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 Y5 e6|b|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p'z fo!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0)n#$d>  
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。 Tl"GOpH\]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m[7@l  
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@A{R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,paD/  
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) L]I ;{Y  
下面是修改过的unary_op r(-`b8ZE  
0m k-o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %K[_;8  
class unary_op I:M]#aFD  
  { 6qg_&woJ3  
Left l; 0.C[/u[  
  dnt: U!TW@  
public : hAq7v']m  
fvnj:3RK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }tue`">h  
60p*$Vqy  
template < typename T > h^o>9s/|/H  
  struct result_1 |^p7:)cy  
  { L5$r<t<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X:Z4QqT  
} ; ^-Ob($(\  
+ |(-7 "  
template < typename T1, typename T2 > OXc!^2 ^  
  struct result_2 w/+e  
  { 1}nrVn[B9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~k>H4hV3  
} ; ? IgM=@  
%GS^=Qr  
template < typename T1, typename T2 > vt)u`/u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8U}BSM_<2  
  { MNd8#01q`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2\Bt~;EIx  
} bV c"'RQ  
&L6xagR7M  
template < typename T > FVw;`{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g2Pa-}{  
  { NvCq5B$C  
  return OpClass::execute(lt(t)); S9BwCKH  
} \yDr  
:f<:>"<  
} ; }>~';l  
$OEhdz&Fi  
Q'-g+aN  
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 :: IAXGH)  
好啦,现在才真正完美了。 S5B12P  
现在在picker里面就可以这么添加了: i2$7nSQ9  
x?T.ItW:K  
template < typename Right > JAPiR=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const XL!\Lx  
  { <X]'":  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w}2;f=  
} 4#D=+70'  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5-rG8  
[!Uzw 2  
vb^/DMhz  
O#[+= ^  
G&ZpQ)  
十. bind ?[<C,w~$`  
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。 Op''=Ar#sh  
先来分析一下一段例子 =)tU]kp  
Gp*U2LB  
$TU)O^c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} mx\b6w7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jm~(OLg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 dC&{zNG  
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。 )0F\[Jl}  
我们来写个简单的。 TNgf96) y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X{2))t%  
对于函数对象类的版本: ZWJ%t'kF  
xnz(hz6  
template < typename Func > }?PvNK]",  
struct functor_trait VI:EjZ/|a  
  { F"2rX&W  
typedef typename Func::result_type result_type; !{On_>` ,  
} ; dt -EY  
对于无参数函数的版本: ^uZ!e+   
"`A@_;At`  
template < typename Ret > @log=^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _Nze="Pt  
  { H|V q  
typedef Ret result_type; KBVW <;C$  
} ; R^t )~\d  
对于单参数函数的版本: 2Mqac:L  
"Yh[-[,  
template < typename Ret, typename V1 > ?r< F/$/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~n)gP9Hv  
  { WsHC%+\'  
typedef Ret result_type; P?QVT;]  
} ; a+wc"RQ |  
对于双参数函数的版本: ,V$PV,G  
G3 h&nH,>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #f *,mY|>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0LQ|J(u  
  { Z?XgY\(a(Q  
typedef Ret result_type;  k2]Q~  
} ; 3RYg-$NK[  
等等。。。 Xgq-r $O2X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "l83O8 L  
2y_R05O0  
template < typename Func > M{sn{  
struct func_return Ojea~Y]Sr  
  { |[%CFm}+?  
template < typename T > Glz yFj  
  struct result_1 MSef2|"P#  
  { g7>p,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8Xo`S<8VS  
} ; I @sXmC2$\  
CqF= 5z:A  
template < typename T1, typename T2 > ]m ED3#  
  struct result_2 4JOw@/nE  
  { ZW+[f$X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x{=@~c%eh  
} ; g)o?nAr  
} ; ,B^NH7A:  
.tFMa:   
|{)SLvlJl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :)cn&'l(S  
P:`tL)W_  
template < typename Func, typename aPicker > e+_~a8 -|  
class binder_1 ^F}HWpF_  
  { (YOp  
Func fn; | .8lS3C  
aPicker pk; *F ya qJ)  
public : V={`k$p  
Er 4P  
template < typename T > @|7Ma/8v  
  struct result_1 -Odk'{nW  
  { gWqO5C~h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *{/L7])gm  
} ; xt{f+c@P  
Hh|a(Zq,  
template < typename T1, typename T2 > O&ur |&v  
  struct result_2 ue YBD]3'  
  { >'qkW$-95  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Dg:2*m_!j{  
} ; 4nIs+  
l}#z#L2,`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Hcts^zm2u  
n\U3f M>N  
template < typename T > #<^ngoOj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ax'jNol  
  { 8ec6J*b  
  return fn(pk(t)); ."8bW^:  
} z } L3//  
template < typename T1, typename T2 > \5k^zGF4o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y<A593  
  { g91X*$`]  
  return fn(pk(t1, t2)); @A-*XJNS":  
} Iy2KOv@a5  
} ; Oyfc!  
}!^/<|$=  
9/La _ :K  
一目了然不是么? O{B[iy(C  
最后实现bind 3]*_*<D  
2E@ !  
y 093-  
template < typename Func, typename aPicker > Q%x |  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3A~53W$M  
  { n'dxa<F2|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Pk9 4O  
} 3IrmDT  
^t|CD|,K_O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *2$I, ~(P  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <($'jlZ  
Pf?*bI  
十一. phoenix ,gvv297  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: C2 ~t  
6NvdFss'A{  
for_each(v.begin(), v.end(), p4ML } q8  
( sz5&P )X  
do_ > @Ux8#  
[ -ZmccT"8  
  cout << _1 <<   " , " O{sb{kk  
] n+C,v.X  
.while_( -- _1), LLa72HW  
cout << var( " \n " ) 3C=|  
) SBj9sFZ  
); U\_-GS;1  
=h`yc$ A(2  
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: $m.e}`7SF!  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor c<'Pt4LY  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z+zx*(X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >bKN$,Qen  
b~M3j&  
b r"4 7i  
template < typename Cond, typename Actor > !,f#oCL  
class do_while rUb`_W@  
  { NAy3Zd}  
Cond cd; ^'UJ&UfX  
Actor act; B/*`u  
public : r%*UU4xvB  
template < typename T > z}Qt6na]-  
  struct result_1 i[gq8%  
  { fvW7a8k3  
  typedef int result_type; gtcU'4~  
} ; `%8byy@$  
7~t,Pt)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} sT.:"Pj$  
H;QE',a9+i  
template < typename T > E(5'vr0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ol}^'7H  
  { 1NP(3yt%  
  do 1:.0^?Gz  
    { F2;k6M@  
  act(t); sC8C><y  
  } 8P wobln  
  while (cd(t)); +1K9R\  
  return   0 ; !y8/El  
} l?+67cQLA  
} ; XJ3 5Z+M  
_L?`C  
U!GG8;4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mN_KAln  
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。 :{iS0qJ  
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。 t%<@k)hd~G  
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。 <i~MBy. (  
下面就是产生这个functor的类: MX=mGfoa  
|.A#wjF9  
cU,]^/0Y  
template < typename Actor > rt\i@}  
class do_while_actor A4}6hG#  
  { hFDY2Cp]D  
Actor act; $'SWH+G  
public : $6BD6\@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} yu3T5@Ww  
^Vl{IsY  
template < typename Cond > {8NnRnzU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; DEGEr-  
} ; ,S|v>i, @  
|Rh%wJ  
*vx!twu1o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 we<m%pf  
最后,是那个do_ ZH9sf~7  
;QT.|.t6  
99'e)[\  
class do_while_invoker #d+bld\  
  { u$7o d$&S  
public : !n<vN@V*3d  
template < typename Actor > b%w?YR   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;&|MNN^  
  { ]!yuD/4A  
  return do_while_actor < Actor > (act); "3kIQsD|j  
} b)+;#m  
} do_; {q9[0-LyJ  
x|#R$^4CY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ae&470  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _f9XY  
最后来说说怎么处理break和continue ,KXS6:1%5Y  
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。 I]HrtI  
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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