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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jsjH.O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [>v.#:YM^  
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, <-FAF:6$@@  
r. :LZEr  
+%oXPG?  
AYfW}V"  
  class filler 7<=xc'*8t  
  { Il,2^54q  
public : h# B%'9r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7$Jb"s  
} ; +CaPF  
0M>+.}e+  
Ic P]EgB  
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: IyOb0WiEj  
EH=[!iW;  
X6kCYTJYF  
4Un(}P'   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); MQ7N8@!t  
,eW K~ pa  
JN,4#,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 F8S% \i  
+co VE^/w  
7'LKyy !"3  
WRe9ki=R  
二. 战前分析 % tTL  
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。 k+t?EZ6L  
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 j KGfm9|zj  
[vrM,?X  
;=fOyg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I<Wp,E9G#  
  /* --------------------------------------------- */ Op0n.\>  
vector < int *> vp( 10 ); p(=}Qqdr8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Cjc>0)f&.  
/* --------------------------------------------- */ sIJl9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dG2k4 O  
/* --------------------------------------------- */ Arc6d5Q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =^\yE"a  
  /* --------------------------------------------- */ 3"FvYv{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }>]V_}h  
/* --------------------------------------------- */ &{-r 5d23  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); m<}>'D T  
6#hDj_(,  
`tw[{Wb  
Pq u]?X  
看了之后,我们可以思考一些问题: JFewOt3  
1._1, _2是什么? ]Dec/Nnj  
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。 y(^t&tgjS  
2._1 = 1是在做什么? nvY%{Zf$}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 \MI2^J N  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 j*Uz.q?  
'guXdX]Gu  
3CcCcZ9I  
三. 动工 h}0}g]IUx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: o^+2%S`]  
5 nF46c  
+Np[m$Z *  
MkLXMwuQ&  
template < typename T > kD;1+lNz  
class assignment wIQ~a  
  { Cw$0XyO  
T value; n/9.;9b$I  
public : 1*U)\vK~  
assignment( const T & v) : value(v) {} UI2TW)^2  
template < typename T2 > /o L& <e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MD|T4PPz,}  
} ; Z uFk}R"x  
?TWve)U  
*^ aEUp6&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e%[0 NVo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !$n@-  
/~~A2.=.  
yzyBr1s  
RD6n1Wb(@  
  class holder Cfs2tN  
  { vG'6?%38  
public :  3-~*  
template < typename T > _nwsIjsW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ty ESDp%  
  { u:]c  
  return assignment < T > (t); C GN=kQ  
} f |%II,!3  
} ; ^Y%'"QwJS  
z][hlDv\j  
=M6Ph%  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: (fA>@5n  
/aTW X  
  static holder _1; {{6D4M|s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \<ko)I#%  
p~'iK4[&6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >V%lA3  
而不用手动写一个函数对象。 6;:z?Q  
=e)t,YVm  
pq"Z,9,F%  
zEVQ[y6BcM  
四. 问题分析 OI^??joQ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^ YOC HXg  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 PfR|\{(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v*";A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;NMv>1fI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !MXn&&e1  
jFDVd;#CS  
五. 问题1:一致性 D~ogq]  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 4%B0H>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #Z. QMWq  
o;TS69|D  
struct holder pKtN$Fd  
  { J8'1 ~$6  
  // J5TT+FQ  
  template < typename T > a`e'HQ  
T &   operator ()( const T & r) const Wu~cy}\  
  { 8TBv~Q u  
  return (T & )r; FMOO  
} $-)T  
} ; n!-]f.=P  
Q&#Arph0e  
这样的话assignment也必须相应改动: % }IrZrh  
KS'n$  
template < typename Left, typename Right > ;FGS(.mjlC  
class assignment c>Tf@A og>  
  { de/oK c  
Left l; I A%ZCdA;  
Right r; hpc&s  
public : {^D; ($lm  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} skm~~JM^  
template < typename T2 > 38 ] }+Bb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;Rlf[](iL  
} ; GaCRo7  
8NkyT_\  
同时,holder的operator=也需要改动: b>-h4{B[  
Cag^$nj  
template < typename T > w}]BJ<C  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0QP=$X  
  { ?edf$-"z/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %4wEAi$I  
} `?{6L#  
c/7}5#Rs  
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。 )K8 ^}L,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `_k_}9Fr  
NCdDG  
return l(rhs) = r; @HzK)%@  
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。 KPVu-{_Fi  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2"T b><^"  
~:L5Ar<  
template < typename Tp > #Iu "qu  
class constant_t /lC,5y  
  { /mA\)TL|]  
  const Tp t; -^)<FY\  
public : {)iiu  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3:O|p[2)L  
template < typename T >  aGOS 9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Sp6==(:.  
  { .]H/u "d  
  return t; &pQ[(|=(  
} M]|]b-#  
} ; Y<IuwS  
Ee_?aG e&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a@Vk(3Rx_  
下面就可以修改holder的operator=了 vz(=3C[  
g(auB/0s  
template < typename T > G1-r$7\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const IL:[0q  
  { Oq$-*N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6 .9C 4  
} ^q_wtuQ  
EKO~\d  
同时也要修改assignment的operator() @3y >|5 Y  
NT2XG& $W>  
template < typename T2 > kh@O_Q`j  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s2( 7z9jR  
现在代码看起来就很一致了。 ?2_h.  
=;GmLi3A  
六. 问题2:链式操作 q %j8Js  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _M&n~ 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。 9B![l=Gh  
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。 'gXD?ARW  
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。 Y}xM&%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7NT0]j(w-  
\[qxOZ{  
template < typename T > r;)31Tg  
struct result_1 AFM+`{Cq  
  { IhBQ1,&J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !4!qHJISa  
} ; auB 931|  
#6 ni~d&0  
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: $IS!GS&:  
C~ A`h=A<  
template < typename T > ?hAO-*);  
struct   ref YcV^Fqi!  
  { w >%^pO~}`  
typedef T & reference; BW6Ox=sr<  
} ; ?(U;T!n  
template < typename T > =f H5 r_n  
struct   ref < T &> Pwj|]0Y@  
  { S(U9Dlyarg  
typedef T & reference; 3.Yg3&"Z  
} ; d2NFdBoI  
j/Y]3RSMp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: WVsj  
=L@CZ"  
template < typename T > j!kJ@lbP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  zR'EQ  
  { 0'THL%lK  
  return l(t) = r(t); `#w#!@s#@  
} 2@?X>,  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Sk"hqF.2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~QlF(@u e  
"g)bNgGV}  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ',!jYh}Uxk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1_Ks*7vuq  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oH&@F@r:+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 eub}+~_?[  
最后的布局是: [mQ1r*[j  
                Add si)>:e  
              /   \ Nd"IW${Kg  
            Divide   5 5-ED\-  
            /   \ ;du},>T$n  
          _1     3 ,?Ie!r$6  
似乎一切都解决了?不。 l5=ih9u  
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。 wkPjMmW+!  
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。 CbW[_\  
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: CshME\/  
16]Ay&Kn!  
template < typename Right > ra6\+M~}e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /;w(sU  
Right & rt) const %o4v} mzV  
  { uYWgNNxdmo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }y+Qj6dP  
} ZA. S X|m  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1ig*Xp[  
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。  oJ*,a  
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。 ` L 1+j  
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。 N8df1>mW  
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。 aNY-F)XWa  
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? ykJ+LS{+  
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: JNXzZ4U  
KM)f~^  
template < class Action > NOwd'iU  
class picker : public Action D!OY<?  
  { 0HU0p!yt&  
public : Z3YKG{g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kaQNcMcq  
  // all the operator overloaded uF|_6~g  
} ; i/n ee_  
*k_<|{>j(  
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。 j;b>~_ U%  
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: ~E((n  
_aOs8#(X  
template < typename Right > ^'`(E_2u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i!8"T#  
  { ME0u|_dPjz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )=()  
} ]|PTZ1?j  
pZeO dh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S>h\D4.  
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。 8x)i{>#i  
P*?|E@;s`  
template < typename T >   struct picker_maker WA1d8nl  
  { =No#/_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~GX ]K H  
} ; oy#(]K3`O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > QICxSk  
  { T?f{.a)  
typedef picker < T > result; P (7Q8i'  
} ; VpY D/Oj4;  
r5UV BV8T  
下面总的结构就有了: OomC%9/=,  
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。 l,]%D  
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。 ?Y -;781  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T30fp  
至此链式操作完美实现。 s@"|o3BX  
\b $pH  
Ssz;d&93  
七. 问题3 "P@ SR`v#  
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。 w0Nm.=I-   
,D*bLXWh  
template < typename T1, typename T2 > <yX  u!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wMN{9Ce3j  
  { &v*4AZ['  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w9<'0wcs  
} J^7M0A4K  
~!2fUewEu  
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: ;SjNZi)4d  
T]z(>{  
template < typename T1, typename T2 > /;Hqv`X7  
struct result_2 N9#xTX  
  { w.aEc}@(^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DpA)Vdj  
} ; o!~XYEXvUa  
4t }wMOR  
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? *_YR*e0^nN  
这个差事就留给了holder自己。 L5zCL0j`  
    0AffD:  
<F&XT@  
template < int Order > $ -<(geI  
class holder; j7Y7&x"  
template <> v!ai_d^  
class holder < 1 > fU ;H  
  { c CDT27 @  
public : |5dNJF8;Q  
template < typename T > 6Y\TVRR  
  struct result_1 W).Kq-  
  { W?aP%D"(i  
  typedef T & result; J|^XD<Y  
} ; :vEfJSA 1<  
template < typename T1, typename T2 > 1 ; <Vr<.  
  struct result_2 x+za6e_k"  
  { -hm/lxyU  
  typedef T1 & result; y7!&  
} ; +:ms`Sr>  
template < typename T > w.J$(o(/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gy,)% {,G  
  { X\H P{$fY_  
  return (T & )r; Rzs u 7w  
} j0~c2  
template < typename T1, typename T2 > \6/ Gy!0h-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fgj$ u  
  { /0gr?I1wr7  
  return (T1 & )r1; 2bw) , W  
} xSM1b5=Pu  
} ; nj;3U^  
'a JE+  
template <> c;"e&tW  
class holder < 2 > eHs38X  
  { T{^mh(3/"  
public : Qb)c>r  
template < typename T > ~/JS_>e#6P  
  struct result_1 gfIS  
  { Z&iW1  
  typedef T & result; YuVlD/  
} ; s#a`e]#?  
template < typename T1, typename T2 > /Ta-3Eh!  
  struct result_2 #W8?E_iu  
  { }AB_i'C0  
  typedef T2 & result; u8>aO>(bVg  
} ; MbInXv$q2/  
template < typename T > l(_|CkcZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F7b% x7b  
  { =X5w=(&  
  return (T & )r; >m;nt}f'+  
} PknKzrEG:>  
template < typename T1, typename T2 > 0L32sF y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Uvc$&j^k  
  { t}Td$K7  
  return (T2 & )r2; z?Z"*z  
} d(^HO~p  
} ; 6A.%)whI;  
%vZHHBylu  
\*{MgwF  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Ths~8{dMb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BGj!/E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T _UJ?W  
pi#a!Quf\  
return l(i, j) = r(i, j); _U4@W+lhX_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R6Md_t\  
O"o|8 l}M/  
  return ( int & )i; tl~ZuS/  
  return ( int & )j; Vi^vG`L9  
最后执行i = j; -u"|{5? '  
可见,参数被正确的选择了。 w{L9-o3A  
 03zt^<  
D~i5E9s5  
I2RXw  
^`SEmYb;  
八. 中期总结 SYsO>`/ )  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: WH39=)D%u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i g7|kl  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 mP6}$ D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5+oY c-  
8:S+*J[gSn  
{t! &x:  
V;CRs\aYf  
4t%Lo2v!X%  
I;wxgWOP  
九. 简化 k}nGgd6XD  
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。 x_<#28H!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k1yqe rA  
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: IOC$jab@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `5Z'8^  
  +-*/&|^等 V?.=_T<  
2. 返回引用。 3!sZA?q  
  =,各种复合赋值等 M,ybj5:6  
3. 返回固定类型。 mDv<d=p!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @f|~$$k=  
4. 原样返回。 c C) <Y#1  
  operator, h/:LC 7  
5. 返回解引用的类型。 9yTDuhJ6  
  operator*(单目) Ho*B<#&(A|  
6. 返回地址。 -Q<OSa='  
  operator&(单目) -!5l4  
7. 下表访问返回类型。  HRbv%  
  operator[] <<gW`KF   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [hot,\+f  
  operator<<和operator>> <wFmfrx+v  
ONpvx5'#  
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。 3w p@OF_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: BKI-Dh  
a[j]fv*6  
template < typename Left > gn.)_  
struct value_return 9$9a BW  
  { c'VCCXe  
template < typename T > $>_`.*I/  
  struct result_1 BT0;I  
  { $'d,X@}8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1uKIO{d @  
} ; ,+h<qBsV@  
>jTiYJI_M  
template < typename T1, typename T2 > rc>}3?o  
  struct result_2 Tyaqa0  
  { @m%B>X28F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !UP B4I  
} ; WnOYU9 ;%  
} ; wi.E$R ckD  
Wql=PqF  
vNdX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N:pP@o  
RZq_}-P,.c  
下面我们来剥离functor中的operator() $K\e Pfk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q2`mu4B  
Ny`SE\B+/  
return l(t) op r(t) 3@O/#CP+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~Hg*vCd ?  
return op l(t) /5epDDP-t5  
return op l(t1, t2) @sZ' --Y  
return l(t) op T:K}mLSg  
return l(t1, t2) op #fx"tx6  
return l(t)[r(t)] uuh._H}-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] IS[q'Cv*  
v5?)J91  
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: LB$0'dZU  
单目: return f(l(t), r(t)); yD!GgnW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7iv g3*  
双目: return f(l(t)); ER&\2,fZ  
return f(l(t1, t2)); `e7vSp  
下面就是f的实现,以operator/为例 Cl& )#  
4/3w *  
struct meta_divide \f Kn} ]kG  
  { $JBb] v8_  
template < typename T1, typename T2 > YB)I%5d;{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M1 o@v0  
  { &IDT[J  
  return t1 / t2; 9|@5eN:N  
} /&@q*L  
} ; y9@j-m&  
wNFx1u^/)  
这个工作可以让宏来做: >XuPg(Ow  
}9z$72;Qdq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u9c^YCBM  
template < typename T1, typename T2 > \ t(.vX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l`X?C~JhJ  
以后可以直接用 I'n}6D.M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U_Mag(^-  
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 -<T> paE9  
(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。。。) +Qzl-eN/+  
B 'd@ms  
|KPNl\%ID  
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 /Gb)BJk!  
}LEasj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Lew 2Z  
class unary_op : public Rettype "_BWUY  
  { !VudZ]Sg  
    Left l; Aq'~'hS`1  
public : kxAT  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U =g&c `  
0d~?|Nv -  
template < typename T > /a-s9<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3a U4Z|f~  
      { &g*1If  
      return FuncType::execute(l(t)); G2>s#Y5(,  
    } M#8_Qbvfk  
JH2-'  
    template < typename T1, typename T2 > ]D2 d=\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DmB?.l-  
      { hS%oQ)zvE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lPA}06hU  
    } *9F{+)A  
} ; 6*|EB|%n  
ose)\rM'  
w#L`|cYCm  
同样还可以申明一个binary_op L1@<7?@X  
7}&vEc@w&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _a`/{M|  
class binary_op : public Rettype <{Rz1CMc  
  { {[{jl G4H  
    Left l; s!F8<:FRJD  
Right r; Fs=E8' b  
public : H~ >\HV*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Tz\v.&? $  
Q;m8 drU  
template < typename T > ?c fFJl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nx{X^oc8e  
      { rC/z8m3z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); oHV!>K_D  
    } {p(6bsn_#]  
NVf_#p"h  
    template < typename T1, typename T2 > c47.,oTo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CX5>/  
      { A*]sN8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); BGu<1$ G  
    } z<. 6jx@  
} ; uSxldc  
\x8'K  
Gch3|e  
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 DsHm,dZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 w(y 9y9r]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) criNeKa  
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。 kp)1s>c  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! u+pZ<Bb  
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。。。 kidv^`.H$w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /Hq#!2)  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) b0N7[M1Xl  
下面是修改过的unary_op ZNDjk  
QbWeQ[V{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )fke;Y0  
class unary_op j4#S/:Q<7  
  { 9m%+6#|  
Left l; "1Y DT-I"  
  og*ti!Z  
public : >T\^dHtz  
2aUE<@RU[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dA(+02U/.  
,LU|WXRB  
template < typename T > k/Ao?R=@gI  
  struct result_1 Y5mk*Q#q  
  { WBD"d<>'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >IZ$ .-  
} ; `n`HwDo;i  
2kFP;7FO  
template < typename T1, typename T2 > E@Yq2FBpnn  
  struct result_2 ZYTBc#f  
  { 7;sF0oB5e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^|cax| >  
} ; EM'#'fBZ>Y  
;T>.  
template < typename T1, typename T2 > \LM{.g zT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .;:dG  
  { J p0j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T&E'MB  
} &w^:nVgl  
#<-%%  
template < typename T > *Oh]I|?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;,@Fz  
  { YJZ`Clp?  
  return OpClass::execute(lt(t)); AnBD~h h  
} L^ U.h  
W)odaab7  
} ; u&o<>d;)  
bI)%g  
lygv#s-T  
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 q9$K.=_5  
好啦,现在才真正完美了。 (^)(#CxO  
现在在picker里面就可以这么添加了: AIM<mU  
'W p~8}i@  
template < typename Right > mbIHzzW>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (+bt{Ma  
  { hx}X=7w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); , #(k|Zztc  
} 9Om3<der  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 eqU y>  
{"*gX&;~  
(S63:q&g  
VzuU 0  
nS^,Sq\Ak  
十. bind QM=Y}   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 '#612iZo  
先来分析一下一段例子 A+"'8%o9}  
TA"gU8YQ  
p!`S]\XEB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D+4$l+\u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G,@ Jo[e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  :LTjV"f  
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。 B5#>ieM*  
我们来写个简单的。 Y\9zjewc  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?Pt*4NaT;  
对于函数对象类的版本: (ZD~Q_O-  
%/%TR@/  
template < typename Func > p3cb_  
struct functor_trait ]P4?jKI  
  { 2-@z-XKn  
typedef typename Func::result_type result_type; F@-8J?Hl:  
} ; VVi3g  
对于无参数函数的版本: :i o[9B [  
>q1rdq  
template < typename Ret > Y]"lcr}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tAS[T9B  
  { -N1X=4/fg  
typedef Ret result_type; {6>:= ?7]R  
} ; S2~im?^21  
对于单参数函数的版本: _j\ 8u`^n  
AXPdgo6  
template < typename Ret, typename V1 > XWUi_{zn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &v/R-pz  
  { A7GWU{i  
typedef Ret result_type; E*#5OT  
} ; pT<I!,~  
对于双参数函数的版本: -) !;45  
3\a VZx!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Qs8Rb]%|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b'(Hwc\ t  
  { ,o6,(jJU  
typedef Ret result_type; 2;ac&j1  
} ; &MJ`rj[%  
等等。。。 J!5&Nc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #} `pj}tQ  
n6#z{,W<3  
template < typename Func > |DXi~  
struct func_return )3)fq:[  
  { 9_J'P2e  
template < typename T > d@+u&xrd  
  struct result_1 X->` ~-aj  
  { NV;T*I8O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A=BT2j'l)  
} ; Q6%Pp_$k  
d5lD!  
template < typename T1, typename T2 > x UTlM  
  struct result_2 r<_qU3Eaj  
  { l#3jJn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !+3nlG4cw  
} ; 6@ =ipPCR  
} ; *30T$_PiX|  
H:,Hr_;nC  
FLaj|Z~#)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W$Z8AZ{E  
.-.b:gdO(  
template < typename Func, typename aPicker > CWS]821;  
class binder_1  cjf_,x  
  { LTnbBh*mc  
Func fn; G5!!^p~  
aPicker pk; }ZfdjF8N!  
public : +Sg+% 8T  
}syU(];s  
template < typename T > 3ZX#6*(}2  
  struct result_1 He  LW*  
  { Ap!i-E,"J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !w:pb7+G  
} ; E#c9n%E\sz  
D]+@pK b  
template < typename T1, typename T2 > w)"F=33}5  
  struct result_2 9mB] \{^  
  { c=4z+_K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B8?j"AF  
} ; ~f?brQ?  
dIk9C|-.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} LCok4N$o  
D #C\| E:  
template < typename T > d\3L.5]X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H"WkyvqXb  
  { {Lk~O)E  
  return fn(pk(t)); ,6}HAC $  
} >+7+ gSD#:  
template < typename T1, typename T2 > d@b"tb}R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Bw9%P~ G  
  { %njX'7^u  
  return fn(pk(t1, t2)); uPsn~>(4  
} WT;=K0W6&  
} ; cnnlEw/&  
c`#E#  
]V6<h Psi  
一目了然不是么? Ib*l{cxN  
最后实现bind s!9.o_k  
14]!LgH  
w[uK3Av  
template < typename Func, typename aPicker > YS{])+s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fk5!/>X  
  { R KFz6t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W7WHH \L/O  
} oR[,?qu@f  
ipQJn_:2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wlAlIvIT  
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。 8%_XJyg  
[kt!\-  
十一. phoenix 9Y&n$svB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: z~L4BY@z  
M+gQN}BAr  
for_each(v.begin(), v.end(), ;'`T  
( [`Ol&R4k  
do_ d8C?m*3 J  
[ !?D PI)  
  cout << _1 <<   " , " 4+:Q"  
] );kO2 7dg  
.while_( -- _1), aG%KiJ7KEN  
cout << var( " \n " ) qy`@\)S/5  
) QjWv?tm  
); ' aBX>M  
u&I?LZ-=,  
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: TKx.`Cf m  
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 7ib~04  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _SY<(2s]B  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mv/'H^"[_  
`4'v)!?  
rqxoqcZ  
template < typename Cond, typename Actor > mEa\0oPGB  
class do_while k_r12Bu  
  { pD9*WKEf*  
Cond cd; KqP! ={>"  
Actor act; SuB;Nb7r`  
public : c_~)#F%P  
template < typename T > [uT& sZxmg  
  struct result_1 Sqed*  
  { Lp 5LRw  
  typedef int result_type; >to NGGU=~  
} ; [<}:b>a  
UA!-YTh  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} AY5%<CWj8  
.5p"o-:D  
template < typename T > MH.,dB&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2oXsPrtZ  
  { *TfXMN ?w  
  do r,(rWptf4  
    { $iUK, ?  
  act(t); e4b`C>>  
  } |_&vW\  
  while (cd(t)); v,bes[Ik  
  return   0 ; [M65T@v  
} ^Y8?iC<+  
} ; b6RuYwHWV0  
EoD;'+d  
#~^#%G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y#F( xm+L  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 -8-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 x~j>Lvw L  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 - K0>^2hh  
下面就是产生这个functor的类: /csj(8^w  
0.'$U}#b  
z2vrV?:  
template < typename Actor > OIGu`%~js  
class do_while_actor -GLI$_lLF  
  { n2zJ'  
Actor act; 26B]b{Iz{  
public : =H%c/Jty  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sWX iY  
]R32dI8N  
template < typename Cond > "-C.gqoB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Y #E/"x%+  
} ; 5%,J@&5G s  
w!,~#hbt6  
\XFF(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +)k%jIi!  
最后,是那个do_ =e=sK'NvD  
3.Z}2F]  
|k1(|)%G  
class do_while_invoker V|e9G,z~A  
  { qPDe;$J)  
public : }enm#0Ha  
template < typename Actor > PN:/lIO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m X{_B!j^  
  { ;9PJ K5>~  
  return do_while_actor < Actor > (act); 87l(a,#J  
} 62TWqQ!9d  
} do_; kG@~;*;l  
9dn~nnd'n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Jz(wXp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 btoye \ rl  
最后来说说怎么处理break和continue JnQ5r>!>3  
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。 _LU]5$\b  
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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