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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b<8h\fR#'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]~P?  
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, BzZy s  
*;m721#  
'e)t+  
m3D'7*U  
  class filler  0c{N)  
  { d2Y5'A0X  
public : a AuQw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !ZVMx*1Cf  
} ; NXx}KF c  
/_O-m8+ 4m  
TaC)N  
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: rcK*",>  
}Z6/b _kV  
?|33Np)  
4u&doSXR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4aRYz\yT=  
"`S61m_  
bk<3oI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c(jA"K[|b  
A9#2.5  
t*x;{{jL#(  
[Y*UCFhI0  
二. 战前分析 ubL Lhf  
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。 S4_Y^   
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 o8,K1ic5#  
uxcj3xE#d  
!qR(Rn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r,}Zc W+  
  /* --------------------------------------------- */ Hq9(6w9w  
vector < int *> vp( 10 ); iT%UfN/q=I  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1/n3qJyx2}  
/* --------------------------------------------- */ s0:1G -I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )_jO8 )jB  
/* --------------------------------------------- */ !CWqI)=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Cw_<t  
  /* --------------------------------------------- */ v=4TU \b%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }S&{ &gh  
/* --------------------------------------------- */ )fa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ort\J~ O  
J 4gIkZD  
>3bpa<M_  
A!J5Wz>Q5  
看了之后,我们可以思考一些问题: Np<Aak  
1._1, _2是什么? ^Z!W3q Q  
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。 |J\/U,nh  
2._1 = 1是在做什么? B}(YD;7vJ  
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。 !xvPG  
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。 >Cf`F{X' U  
zQ [mO  
GA|q[<U  
三. 动工 yH`xk%q_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: SXT/9FteZ  
N 8OPeY  
UY+~xzm  
8,R]R=  
template < typename T > *w _j;  
class assignment ,9rT|:N  
  { 1/i|  
T value; 'L,rJ =M3  
public : yZ 9 *oDs  
assignment( const T & v) : value(v) {} OLi;/(g  
template < typename T2 > f|`{P P`\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } YGHWO#!Gp  
} ; Cn"N5(i  
gk&?h7P"<  
iTX.? *  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &5a>5ZG}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3w@)/ujn  
uYl ?Q  
My ^pQ]@  
e\h:==f  
  class holder O<Kr6+ -  
  { gW, ET  
public : Rl(b tr1w  
template < typename T > XBc+_=)$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %*uqtw8  
  { uJWX7UGuz  
  return assignment < T > (t); KDhHp^IXQ  
} =19]a  
} ; =_XcG!"  
1#@'U90xf  
kA3kh`l  
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: ^R\blJQ<^  
4?&=H *H:  
  static holder _1; %ry>p(-pC(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K'tz_:d|  
}O>IPRZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cmI8Xf]"P-  
而不用手动写一个函数对象。 6?74l;  
r1\.Jz  
;?cUF78#  
nQ+{1 C  
四. 问题分析 MT*b+&1e  
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。 & dS+!<3  
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。 csV1ki/A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vr;7p[~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]_Qc}pMF&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YlA=? X  
jm?mO9p~  
五. 问题1:一致性 MG<~{Y84}  
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?| X6;aF ;"5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xXbW6aI"  
QQw^c1@  
struct holder :Cuae?O,  
  { t_N `e(V  
  // YK-R|z6K  
  template < typename T > P~#jvm!  
T &   operator ()( const T & r) const N>z8\y  
  { / [19ITZ  
  return (T & )r; 1Tl("XV3  
} MVCCh+,GI  
} ; !6KEW,  
}[Y):Yy  
这样的话assignment也必须相应改动: C{Zv.+F  
 2O  
template < typename Left, typename Right > uZ^i8;i  
class assignment L`!sV-.  
  { nMnc&8r  
Left l; 9xz`V1mIL  
Right r; OlK2<<  
public : lojn8uL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {kzM*!g  
template < typename T2 > F,W(H@ ~x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H^s SHj  
} ; \uaJw\EZ  
S\,{ qhd  
同时,holder的operator=也需要改动: ff0B*0  
3ZVfZf  
template < typename T > ;~K($_#H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E|TzrH  
  { 3_-#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M}vPWWcl  
} 4 A<c@g2  
Cu Gk?i  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 V+8+ 17^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w;_Ds  
NanU%# &  
return l(rhs) = r; W6PGv1iaW>  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 >!2'|y^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZQ:Y5 ph  
ooAZ,l=8  
template < typename Tp > ]+Vcuzq/  
class constant_t `=*svrmS  
  { l ghzd6  
  const Tp t; Mc8^{br61  
public : 83h3C EQ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k8ck#%#}Wu  
template < typename T > 0 QpWt  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z/x1?{z  
  { yx-"YV}5  
  return t; -"<f(  
} ]]7T5'.  
} ; HfF$>Z'kM  
|RmBa'.)z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cBA[D~s  
下面就可以修改holder的operator=了 .jKO 6f  
1-n0"lP~4  
template < typename T > M~6I-HexT|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /<C=9?Ok  
  { IlrmXSr  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2V]2jxOQ  
} W1s|7  
'UyL%h;nJ  
同时也要修改assignment的operator() 3LmHH =  
oMPQkj;  
template < typename T2 > 6i4j(P  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V;V9_qP,  
现在代码看起来就很一致了。 \5Jv;gc\\  
p c],H  
六. 问题2:链式操作 +D@R'$N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (07d0<<[  
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。 " duJl-  
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。 VX%+!6+fS  
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。 r$7rYxFR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %9lxE[/  
qha<.Ro  
template < typename T > H,}?YW  
struct result_1 wB^a1=C  
  { I?"5i8E  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9V&LJhDQ  
} ; N9Ml&*%oX{  
Ua]zTMI  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: sF$m?/Kt  
D4\I;M^  
template < typename T > ]Oy<zU  
struct   ref -O5m@rwt<  
  { -%.V0=G(Z  
typedef T & reference; iH>djGhTh  
} ; mm8O  
template < typename T > { SfU!  
struct   ref < T &> `g=~u{ 0  
  { Oc.>$  
typedef T & reference; !xI![N^  
} ; \a!<^|C&  
{aSq3C<r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0 Yp;?p^  
{>Px.%[<  
template < typename T > 5*AKl< Jl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sn( }5;  
  { `9-Zg??8r  
  return l(t) = r(t); Ce:ds%  
} <Va>5R_d<  
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。 ( ~>Q2DS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T!PX?  
gm DC,"Y<  
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 7L*`nU|h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3fPv71NVtt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pB./L&h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i`qh|w/b_  
最后的布局是: `2PT 8UM  
                Add 9o`3g@6z  
              /   \ 7 SZR#L  
            Divide   5 .Dm{mV@*T  
            /   \ 5*$Zfuf  
          _1     3 ^= G+]$8  
似乎一切都解决了?不。 9x!y.gx  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 _SqrQ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 vknFtpx  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: BE~[%6T7  
`vw.~OBl  
template < typename Right > #F@7>hd1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const M6iKl  
Right & rt) const OT i3T1&  
  { BP$#a #  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vvxj{fxb)  
} 4(82dmKO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ny={V*m  
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。 ([~`{,sv  
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。 c29Z1Zs2)  
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。 1tdCzbEn+  
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。 27:x5g?  
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? CvJEY  
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:  ZsZ1  
Z.pw!mu"  
template < class Action > Z&,}Fgl!F  
class picker : public Action (rn x56I$  
  { lQ"i]};<D  
public : 5b p"dIe  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Qs:r@"hE  
  // all the operator overloaded U@nwSfp:G  
} ; 7g9^Jn  
E6M: ^p*<  
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。 _ GSw\r  
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: N/BU%c ph+  
'Aj>+H<B  
template < typename Right > 99K+7G\{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wjOAgOC  
  { S!_?# ^t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ISew]R2  
} 7`HUwu  
B:cOcd?p  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fx:KH:q3  
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。 (N4(r<o;  
h>0<@UP  
template < typename T >   struct picker_maker %<yM=1~>  
  { M7,MxwZ0k  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >N-%  
} ; 4sjr\9IDC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +;;%Atgn  
  { }8 _9V|E  
typedef picker < T > result; 8[;oUVb5  
} ; (B<AK4G  
rrYp^xLa`  
下面总的结构就有了: `g N68:B  
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。 om?CFl  
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。 yXg1N N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0z7mre^Q  
至此链式操作完美实现。 _9|@nUD  
G6{A[O[  
*J5RueUG  
七. 问题3 !#1A7[WN  
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。 X388Gs;e  
%+ a@|Z   
template < typename T1, typename T2 > WG}CPkj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K-C-+RB  
  { [nIG_j>D-f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 389.&`Q%Ut  
} kTW g31]~  
v qMk)htIz  
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: 9dtGqXX  
:iB%JY Ad  
template < typename T1, typename T2 > @;D}=$x  
struct result_2 MmH_gR  
  { LoE(W|nj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <Cu?$  
} ; e-3pg?M  
lFGxW 5  
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? tkqBCKpDa  
这个差事就留给了holder自己。 OG7v'vmY  
    w*%$ lhp!  
h\*rv5\M  
template < int Order > EZQ+HECpK  
class holder; ~PW}sN6ppG  
template <> hRIS [#z;U  
class holder < 1 > <<5 :zlb  
  { Ej09RO"pB  
public : 5|G3t`$pa  
template < typename T > #aY<J:Nx  
  struct result_1 (Zg'pSs)  
  { y6jmn1K  
  typedef T & result; kah3Uhr~  
} ; %%cSvPcz  
template < typename T1, typename T2 >  Cmx2/N  
  struct result_2 0nq}SH  
  { p6Dv;@)Yn  
  typedef T1 & result; wx%nTf/Oa  
} ; !riMIl1  
template < typename T > f\_!N "HW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w <>6>w@GZ  
  { wU)5Evp[  
  return (T & )r; S{i@=:  
} L Yg$M@  
template < typename T1, typename T2 > J:Y|O-S!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const emY5xZ@N  
  { vs)I pV(  
  return (T1 & )r1; GL =XiBt  
} s8Ry}{  
} ; V /9"Xmv75  
ro^6:w3O^  
template <> D4O5@KfL  
class holder < 2 > %iL@:'?K  
  { roj04|  
public : gq_7_Y/  
template < typename T > A='+tJa  
  struct result_1 Z F yX@#B9  
  { PT@e),{~o9  
  typedef T & result; (&S[R{=^j  
} ; 4 Re@QOZ  
template < typename T1, typename T2 > q\'P1~  
  struct result_2 JRjMt-7H_  
  { C:GHP$/}  
  typedef T2 & result; T ~~[a|bLa  
} ; z5&%T}$tJ  
template < typename T > g;#KBxE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2C33;?M  
  { M|5]#2J_2  
  return (T & )r; JlDDM %  
} >+jbMAYSq  
template < typename T1, typename T2 > acYoOW1G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r>:L$_]L  
  { *- IlF]  
  return (T2 & )r2; RJ}yf|d-C  
} fJ&<iD)6  
} ; [zTYiNa  
PMN2VzE4{  
Ns|V7|n]  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 u->@|tEq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: E7NbPNd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: g t^]32$  
2VV[*QI  
return l(i, j) = r(i, j); $mI:Im`s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ZA_zKJ[[7  
nze1]3`  
  return ( int & )i; g"!#]LLe  
  return ( int & )j; e8ULf~I  
最后执行i = j; ICl_ eb  
可见,参数被正确的选择了。 o(d_uJOB  
zJuRth)(,  
4)odFq:  
*pb:9JKi  
`gt&Y-  
八. 中期总结 or%gTVZ  
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: >1a \ %G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @W1WReK]f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tFvgvx\:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }} ``~  
I`"-$99|t1  
"ji$@b_\?  
jW1YTQ  
wj#J>C2]  
]D ?# \|  
九. 简化 fzRyG-cEpj  
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。 @!":(@3[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 | z#m  
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: Iu-'o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;h,R?mU  
  +-*/&|^等 ;-9zMbte :  
2. 返回引用。 8!uL-_Bn  
  =,各种复合赋值等 zr3q>]oma  
3. 返回固定类型。 cZaF f?]k  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A{4G@k+#d  
4. 原样返回。 S_|9j{w)  
  operator, 2;%#C!TG;  
5. 返回解引用的类型。  `CA G8D  
  operator*(单目) 4/HY[FT  
6. 返回地址。 |6sT,/6  
  operator&(单目) dXhCyr%"6  
7. 下表访问返回类型。 @~$F;M=.*  
  operator[] c_ qcb7<~.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 - - i&"  
  operator<<和operator>> 9ra HSzK@d  
;# R3k  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 nIV.9#~&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;w+:8<mM}a  
W>}Qer4  
template < typename Left > #aitESbT  
struct value_return y$j1?7  
  { QIij>!c4  
template < typename T > <TLGfA1bC  
  struct result_1 &\"Y/b]  
  { !B [1zE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]r/(n]=(  
} ; MtZt8s  
i!SW?\  
template < typename T1, typename T2 > 4Q$j]U&b  
  struct result_2 FG>;P]mvp  
  { 8^<c,!DM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |'U,/  
} ; 9Eq^B9(  
} ; m\*&2Na  
r~Y>+ln.  
*D=K{bUe'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5E]UI YAkV  
hi;WFyJTu  
下面我们来剥离functor中的operator() wUZQB1$F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NK+FQ^m[  
'^Pq(b~  
return l(t) op r(t) (j8GiJ]{L,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u;+%Qh  
return op l(t) ?G4iOiyt  
return op l(t1, t2) c&Gz> L  
return l(t) op kF(Ce{;z  
return l(t1, t2) op K,x$c %  
return l(t)[r(t)] }iPo8Ra  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Po Yr:=S?  
QO5OnYh  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ; @ 7  
单目: return f(l(t), r(t)); ELN|;^-/|Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^H5w41  
双目: return f(l(t)); V.K70)]  
return f(l(t1, t2)); ZhGh {D[,  
下面就是f的实现,以operator/为例 Nl~Z,hT$*  
9USrgY6_  
struct meta_divide Rz.i/w g}  
  { " t5 +*  
template < typename T1, typename T2 > "2ZIoa!^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u{g]gA8s  
  { Q<RT12|`  
  return t1 / t2; 8s QQK.N(  
} **T:eI+  
} ; "[awmZ:wo  
dzgs%qtK  
这个工作可以让宏来做: 3xBN10R#  
ijvNmn1k  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r@|R-Binz  
template < typename T1, typename T2 > \ T1lXYhAWS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ISpeV  
以后可以直接用 e ZynF<i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Qe2m8  
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 tegOT]|  
(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*.G]nRc  
D",A$(lG  
xM%H~(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 hX0RET  
G+ :bL S#:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2#'rk'X,K  
class unary_op : public Rettype V)2"l"Kt  
  { +7Sf8tg\  
    Left l; &\&'L|0F  
public : 3sS=?q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NV&;e[z  
U^B"|lc:[  
template < typename T > hbV E; 9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |)^clkuGX  
      { :L]-'\y  
      return FuncType::execute(l(t)); / pO{2[  
    } K1;z Mh  
|$M@09,F"  
    template < typename T1, typename T2 > !-KCFMvT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '!pAnsXfO  
      { vkd *ER^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6e,Apj 0  
    } ; Zh9^0  
} ; buRhQ"  
n49;Z,[~  
?x:m;z/  
同样还可以申明一个binary_op S2Zx &D/_  
!)NYW4"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Dz,uS nnm  
class binary_op : public Rettype \^yXc*C  
  { w-J"zC  
    Left l; <H<!ht%q3  
Right r; \.5F](:  
public : .H ,pO#{;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Dp^"J85}   
E yd$fcRK  
template < typename T > @o`sf-8x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +IvNyj|  
      { VxNXd?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); uH $oGY  
    } ]GcV0&|  
kl| g  
    template < typename T1, typename T2 > NK8<= n%"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jz|VF,l  
      { Cm^Yl p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2>g^4(  
    } ]Fxku<z7|  
} ; vxb@9 eb!H  
B i'd5B5  
{&E?<D2_&  
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 wc"9A~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  "";=DH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) J)_>%.  
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。 M Z2^@It  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ys-^7 y_  
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。。。 -jFP7tEv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $Ru&>D#stK  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) J l\'V  
下面是修改过的unary_op g- XKP  
N5yJ'i~,M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >A<Df  
class unary_op *E.LP1xP  
  { cbfD B^_  
Left l; ;;M"hI3@  
  ]7*kWc2  
public : ;3mL^  
>8%M*-=p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ha?G=X  
lHcA j{6  
template < typename T > C(}^fJ6r  
  struct result_1 JT}.F!q6E  
  { E!uJ6\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; emA.{cVr!  
} ; k j-=xhJ{=  
Mw+v"l&mU  
template < typename T1, typename T2 > ,'=hjIel  
  struct result_2 7q!?1 -?8R  
  { I,]J=xi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0Yp>+:#  
} ; 04~}IbeJ  
@`6}`k  
template < typename T1, typename T2 > Cpe#[mE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W8y$ Ve8m  
  { z4bN)W )p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  ![ a  
} dIvy!d2l  
pp<E))&R  
template < typename T > o OQ'*7_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ewpig4  
  { @cPflb  
  return OpClass::execute(lt(t)); fa4=h;>a+  
} 5} G:D  
yWNOG 2qAP  
} ; &f"T,4Oh  
7|Xe&o<n  
g>_OuQ|c  
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 b;*c:{W)  
好啦,现在才真正完美了。 EZ/^nG  
现在在picker里面就可以这么添加了: Zb"jB$58  
0iV;g`%  
template < typename Right > Yh$fQ:yi\&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const drI\iae{^  
  { h D.)M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *,0+RASvq  
} nZxSMN0]  
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。 &8n?  
?~Pv3'%d  
Y([d;_#P  
_KN: o10U  
Ev{MCu1!6  
十. bind ] opto  
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。 &atyDFJ'  
先来分析一下一段例子 Q(e{~ ]*  
(xu=%  
D#ZPq,f  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J+|/-{g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -x{&an=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6A?8tm/0  
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。 F\-Si!~oOz  
我们来写个简单的。 lov%V*tL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hl<y4y&|  
对于函数对象类的版本: r%|A$=[Q  
xG1?F_]  
template < typename Func > I|T7+{5z  
struct functor_trait M$H`^Pv  
  { cJ2PI  
typedef typename Func::result_type result_type; n[P\*S  
} ; 0<Q*7aY  
对于无参数函数的版本: !3V{2-y$-  
)b0];&hw]  
template < typename Ret > 7h`^N5H.q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '60//"9>k/  
  { `;cz;"  
typedef Ret result_type; F,&)X>:l  
} ; eF5;[v  
对于单参数函数的版本: ^BiP LQ  
n]iyFZ`9  
template < typename Ret, typename V1 > q/x/N5HU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~)?|J  
  { nmg{%P  
typedef Ret result_type; c]NN'9G!{  
} ; #)]E8=}  
对于双参数函数的版本: j8a[ (  
(:n|v%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (v^Z BM_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "mA1H]r3  
  { +>}o;`hPe  
typedef Ret result_type; Oyan9~  
} ; |IN[uQ  
等等。。。 1'fb @vO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y42#n  
Du!._  
template < typename Func > %K l(>{N  
struct func_return /[{auUxSX  
  { I .P6l*$  
template < typename T > NbkK&bz  
  struct result_1 ;A"\?i Q  
  { G "brT5:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vBoO'l9'M  
} ; 9yL6W'B!  
`ET& VV  
template < typename T1, typename T2 > oM-[B h]A  
  struct result_2 OaaH$B  
  { D5L{T+}Oi%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i*CnoQH  
} ; )4m_A p\  
} ; d.AC%&W  
esI'"hVJ  
Ww`&i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <u0,Fp  
eGvOA\y:  
template < typename Func, typename aPicker > :tbd,Uo  
class binder_1 8UM0vNk  
  { $>r5>6  
Func fn; oKa>.e7.  
aPicker pk; }#/l N  
public : hKN6y%  
z_n \5.  
template < typename T > RRzP* A%=  
  struct result_1 fGarUV  
  { %b?uW] j:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; th 2<o5  
} ; b-%l-u  
f^e&hyC   
template < typename T1, typename T2 > 8,*3zVk-  
  struct result_2 Q0>q:aj\  
  { -?fR|[\[U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t!qwxX*$T  
} ; IaasHo\  
5g0_WpO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S{:Cu}o  
7 :U8 f:  
template < typename T > I`^YAbnb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T 6HU*(  
  { H~Uq?!=b  
  return fn(pk(t)); wOg,SMiq  
} %{'4. ,  
template < typename T1, typename T2 > q qvF-mDN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A[JM4x   
  { iLtc HpN  
  return fn(pk(t1, t2)); #jP/k.  
} yU_9a[$V  
} ; L~&" aF/b  
,LUTHWEo"I  
k|B2@{  
一目了然不是么? -oh7d$~  
最后实现bind 8xTix1u0  
qm%nIU \*  
>>7aw" 0  
template < typename Func, typename aPicker > BY( eV!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9)lZyE}   
  { uJ8{HB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -J?~U2  
} ?,XC =}  
9@y3IiZ"}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6+PGwCS  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (h,Ws-O  
<L&eh&4c  
十一. phoenix F,pCR7o>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ; k}H(QI  
~L'nz quF  
for_each(v.begin(), v.end(), f#OQ (WTJE  
( ZqK]jT6V/X  
do_ % rcFT_  
[ jBRPR R0  
  cout << _1 <<   " , " 1X&B:_  
] vGN3 YcH  
.while_( -- _1), ;J=:IEk  
cout << var( " \n " ) R|Y~u*D  
) U ~1 SF  
); UvBnf+,  
ug&92Hdvy3  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ny1 \4C  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor fA^SD"xf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )`Ed_F}k  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p+<}Y DMb  
_]o5R7[MQ  
rBfg*r`)  
template < typename Cond, typename Actor > Pz`hX$  
class do_while LdEE+"Jw  
  { /^ 4"Qv\@/  
Cond cd; VQ<5%+  
Actor act; VGZ6  
public : gp/YjUH7k8  
template < typename T > n(R_#,Hs  
  struct result_1 sFElD ]|  
  { m&Sp1=*Ejy  
  typedef int result_type; @q)E=G1<o0  
} ; JIV8q HC  
XKSX#cia  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q%S8\bt  
!<r8~A3!(  
template < typename T > [H^ X"D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tcOnM w  
  { {D,RU8&  
  do l%<c6;  
    { 6LM9e0oxy  
  act(t); `~nCbUUee  
  } =]b9X7}  
  while (cd(t)); gZ`DT  
  return   0 ; `bqzg  
} O<X )p`,`  
} ; P) 1 EA;  
w-FHhf  
]^ 'ZiyJX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q52 bh'cuU  
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。 kzi|$Gs<  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 zlkWU  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 @L8;VSI  
下面就是产生这个functor的类: Z4@y?f v7s  
"L@g3g?|`  
=4>@8=JA  
template < typename Actor > OX3Xy7  
class do_while_actor %?dE{ir  
  { e5OVq ,  
Actor act; *"T+G*~  
public : {US>)I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !*bdG(pK  
oHsP?%U  
template < typename Cond > `M]BhW)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; PL@7 KD Q  
} ; UABbcNW  
#(dhBEXPW;  
Tf[dZ(+\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o9+Q{|r  
最后,是那个do_ WZK :.y  
}`]]b+_b>@  
#Fzb8Yo  
class do_while_invoker mz-N{>k  
  { "tX7%(  
public : h2;l1 G,  
template < typename Actor > ~`[8"YUL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vJThU$s-  
  { ?*+1~m>  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7@a\*|K6  
} [gn[nP9  
} do_; vHc#m@4o  
3+zzi  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9b%j.Q-W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I>hmbBlDv  
最后来说说怎么处理break和continue PUKVn+h  
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。 A:)sg!Lt  
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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