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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A$.fv5${  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a,7 &"  
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, abxDB  
q8ImrC.'^  
dGwszziuK  
;W:6{9m ze  
  class filler w{ `|N$  
  { _7a'r</@  
public : Q)af|GW$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yg]2erR  
} ; fE,9zUo  
0@Kkl$O>mb  
sCl$f7"  
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: UK*qKj. )  
Tp<k<uKD  
%f8Qa"j  
;7Oi!BC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G%# 05jH  
PNSMcakD  
x?D/.vrOY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (Y(E%  
{F|48P;J  
nws"RcP+Z  
;HOPABWz)  
二. 战前分析 j;K#]  
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。 7.bN99{xPM  
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 ep(g`e  
P,bd'  
!.fw,!}hOD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cjULX+h  
  /* --------------------------------------------- */ `#IcxweA  
vector < int *> vp( 10 ); [;O^[Iybf:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |Y_ -  
/* --------------------------------------------- */ }fhHXGK.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0_eQlatb  
/* --------------------------------------------- */ #p yim_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ZI ?W5ISdg  
  /* --------------------------------------------- */ IPA*-I57  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _>bRv+RVR  
/* --------------------------------------------- */ JhR W[~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R_D c)  
-+U/Lrt>8  
;)!"Ty|  
oUW<4l  
看了之后,我们可以思考一些问题: {,O`rW_eS  
1._1, _2是什么? \+qOO65/+  
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*;Qz  
2._1 = 1是在做什么? -.vDF?@G  
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。 zXc}W*ymj  
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。 X`20f1c6q>  
#w3ru6*W  
#A <1aQ  
三. 动工 CdhSp$>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nbvkP  
c 8'Cq7  
DOL%'k?B  
DacJ,in_I{  
template < typename T > m=&j@  
class assignment zsTbdF  
  { Q2~5"  
T value; vrrt@y  
public : uzorLeu  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1 ycc5=.  
template < typename T2 > Z6=~1'<X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .`LgYW  
} ; +*EKR  
8@7AE"  
EZ% .M*?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 dl/X."iv!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S=R 3"~p  
r#~K[qb  
_Dq Qfc%  
}bfn_ G  
  class holder Kd{#r/HZ  
  { tjb/[RQ  
public : { R*Y=Ie  
template < typename T > {^&k!H2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $Qq_qTJu?G  
  { 2lz {_9  
  return assignment < T > (t); ic~Z_?p  
} Lpm?# g uR  
} ; OJ[rj`wrW^  
%aLCH\e  
<3#<I)#  
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: eti9nPjG  
+L6" vkz  
  static holder _1; $HRed|*.C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +2O=s<fp  
U?6yke  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z_(eQP])  
而不用手动写一个函数对象。 ?Y!^I2Y6  
|4xo4%BQ>  
97x%2.\:  
.wri5  
四. 问题分析 *SGlqR['\e  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 /Su)|[/'  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 00,9azs  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f=oeF]=I"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,Qo}J@e(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _> Ln@  
_@|fva&s,;  
五. 问题1:一致性 ,9UCb$mh  
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?| p)z-W(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !Ud:?U  
V(I7*_ZFl  
struct holder )[ w&C_>]  
  { a],h<wGEx  
  // O99mic  
  template < typename T > tWRf'n[+]  
T &   operator ()( const T & r) const ULTNhq R*n  
  { THr8o V5  
  return (T & )r; wzxdVn 'S  
} (7 ijt  
} ; p Dm K  
Z{#"-UG  
这样的话assignment也必须相应改动: wVQdUtmk  
. o"<N  
template < typename Left, typename Right > -+ko}He  
class assignment ~ ;XYwQ"  
  { p}f-c  
Left l; D8EeZUqU  
Right r; 7 {nl..`  
public : iW;}%$lVX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,y%ziay  
template < typename T2 > >.n;mk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } To">DOt  
} ; |""=)-5N  
a0{[P$$  
同时,holder的operator=也需要改动: hXPocP  
y]<#%Fh  
template < typename T > yT&x`3f"i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O%prD}x  
  { OZa88&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \w3%[+c  
} 2Gm-\o&Td"  
P6:;Y5e0  
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。 U @)k3^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 RA} U#D:$i  
CJv> /#$/F  
return l(rhs) = r; k06xz#pL  
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。 /%5_~Jkr,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5cgo)/3M@}  
5St`@  
template < typename Tp > 5Yn{?r\#F  
class constant_t {:,_A  
  { 0~qf-x  
  const Tp t; l 4!kxXf-<  
public :  WN$R[N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AvyQ4xim+  
template < typename T > Xthtw*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Zd8drT'@#  
  { W=UqX{-j)  
  return t; D DQs42[  
} 6g}^Q?cpV#  
} ; m"<4\;GK  
Hw\([j*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d3Y(SPO  
下面就可以修改holder的operator=了 r}ZLf  
g})6V  
template < typename T > MF&3e#mdB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qZXyi'(d  
  { cES;bwQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "\4]X"3<+  
} m dC`W&r  
xIM8  
同时也要修改assignment的operator()  dhZ Zb  
"Ys_ \  
template < typename T2 > yQ8M >H#J  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } UHr {  
现在代码看起来就很一致了。 ok%EqO  
1po"gVot  
六. 问题2:链式操作 wu;7NatHx  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -E6Jf$  
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。 xR *5q1j  
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。 = vY]G5y  
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。 RlU;v2Kch  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h0T< :X   
l?})_1v,R  
template < typename T > A * a{  
struct result_1 b;Hm\aK  
  { B"7$!Co  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3?.6K0L  
} ; W8Ke1( ws&  
uG2Xkj  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: jA A'h A  
n"XdHW0  
template < typename T > L.SDMz  
struct   ref P=f<#l"v  
  { PZKbnu  
typedef T & reference; *d^9,GGn-  
} ; T^KCB\\<  
template < typename T > aw %>YrJ  
struct   ref < T &> uOyLC<I/  
  { <FXQxM5"  
typedef T & reference; Bx\#`Y  
} ; J%:WLQo  
\7|s$ XQ\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: NFdJb\  
9c"0~7v  
template < typename T > )fxo)GS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hp?ad  
  { B=Xnv*e  
  return l(t) = r(t); =@bXGMsV!  
} 2A dX)iF@  
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。 3m-edpH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sL!;hKK  
R=2 gtW"r  
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 Gh>"s#+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Wwn5LlJ^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _DNkdS [[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2N6Pa(6  
最后的布局是: <ol$-1l#9  
                Add &M!4]p ow  
              /   \ y}(_SU  
            Divide   5 h1Ke$#$6  
            /   \ uKLOh<oio  
          _1     3 '0\0SL  
似乎一切都解决了?不。 jD&}}:Dj  
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。 UMHuIA:%U  
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。 o`<h=+a\  
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: x]yHBc  
K9x*Sep  
template < typename Right > w3>Y7vxiz`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K1m!S9d`x  
Right & rt) const o=a:L^nt,  
  { b?+ Yo>yF8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2:smt)f  
} Li?{e+g  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Q%gY.n{=  
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。 Ymrpf  
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。 ZI#SYEF6  
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。 0C9QAJa  
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。 ve64-D  
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? Gaw,1Ow!`2  
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: ByB0>G''.  
Sgjr4axu  
template < class Action > p ] $  
class picker : public Action IdQwLt  
  { #b]}cwd!  
public : !0d9<SVC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :5q*46n  
  // all the operator overloaded `#IT24!  
} ; g,z&{pZch  
5sf fDEU]A  
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。 hj#+8=  
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: =8VJ.{xy_e  
+Qb2LR  
template < typename Right > N2S!.H!Wz  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lHj7O &+  
  { duiKFNYN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); epY;1,; >  
} +Fy- ~Mq  
c_DB^M!h  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $F /p8AraK  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !O%f)v?  
Wpg?%+Y  
template < typename T >   struct picker_maker "_% 0|;  
  { 9g^./k\8%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .q;RNCUt  
} ; 5p>]zij>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > XTn{1[.O  
  {  }@Ll!,  
typedef picker < T > result; ]cO$E=W  
} ; }O-%kl  
@v:ILby4-  
下面总的结构就有了: 5kL#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。 wxr}*Z:ZMa  
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。 :XZJxgx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /[)P^L`  
至此链式操作完美实现。 (}7o a9Q<  
f*R_\  
B#/~U`t*  
七. 问题3   !AD,  
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。 B'#gs'fl  
W3{5Do.h  
template < typename T1, typename T2 > =S?-=jPtg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zj$Z%|@$  
  { P^{`d_[K%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I$P7%}  
} g5TLX &Bd  
E(K$|k_>  
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: @5nkI$>3z  
GmWQJYX\  
template < typename T1, typename T2 > fqp7a1qQl  
struct result_2 oz5lt4  
  { h"%,eW|^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]8j5Ou6#y  
} ; z%-"' Y]  
C @[9 LB  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ok=E/77`  
这个差事就留给了holder自己。 N 7|W.(  
    '2B0D|r"a  
kTe<1^,m  
template < int Order > LSOwa  
class holder; 7!d<>_oH  
template <> O8}s*}]  
class holder < 1 > ="PywZ  
  { &[\arwe)  
public : }t{^*(  
template < typename T > i3\oy`GJ  
  struct result_1 Boz_*l|  
  { er}'}n`@q  
  typedef T & result; |H I A[.q  
} ; ZkG##Jp\>  
template < typename T1, typename T2 > Sf8Xj |u  
  struct result_2 P6Ol+SI#m  
  { ="*C&wB^  
  typedef T1 & result; &b:Zln.j  
} ; >L3p qK   
template < typename T > (#>5j7i8#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @n y{.s+  
  { ntUVhIE0  
  return (T & )r; A}+r;Y8[h  
} (>% Vj  
template < typename T1, typename T2 > lIT2 AFX+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %JU23c*  
  { |6G5  ?|  
  return (T1 & )r1; mTu9'/$(  
} zL=I-fVq  
} ; W;*vcbP  
&?6 ~v  
template <> ojI"<Q~g  
class holder < 2 > EG=>F1&M  
  { 0{@Ovc  
public : Y2~{qY  
template < typename T > YXOD fd%L  
  struct result_1 D%}o26K.C  
  { Fgq*3t  
  typedef T & result; Kct +QO(  
} ; !,WRXE&j  
template < typename T1, typename T2 > 3m9 E2R,  
  struct result_2 z?g4^0e  
  { ) x $Vy=  
  typedef T2 & result; .Zm }  
} ; xL#oP0d<e  
template < typename T > "K=)J'/n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IWd*"\L  
  { ,S K6*tpI  
  return (T & )r; /9gMcn9EB  
} jYx(  
template < typename T1, typename T2 > alD|-{Bf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )W#g@V)>  
  { ImW~Jy  
  return (T2 & )r2; _Xe< JJvq  
} clV/i&]Qa  
} ; JG$J,!.\  
f4^_FK&  
5,fzB~$TX(  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 k!rz8S"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Jk{2!uP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kKO]q#9sO  
Hc3/`.nt  
return l(i, j) = r(i, j); D~);:}}>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "6h.6_bTw  
Sv",E@!f  
  return ( int & )i; T!$HVHh&,}  
  return ( int & )j; 8`<GplO  
最后执行i = j; =i<(hgD  
可见,参数被正确的选择了。 q|\Cp  
W{2y*yqY  
w%na n=  
)]Rr:i9n  
cV,URUD  
八. 中期总结 XS@6jbLE  
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: ,]' !2?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 BGOI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /zAx`H  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $x0F(|wxt  
4(](' [M  
R'U(]&e.j  
)Qp?LECrt  
b9jm= U  
21Opx~T3  
九. 简化 Ac%K+Pgk.  
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。 C\K--  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nIT=/{oyi  
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: ggWfk  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B(U`Zd  
  +-*/&|^等 >Li?@+Zl  
2. 返回引用。 GW#Wy=(_  
  =,各种复合赋值等 Fh;(1X75I  
3. 返回固定类型。 X8TZePh  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j=LF1dG"  
4. 原样返回。 1:8: yFV  
  operator, 64cmv}d_  
5. 返回解引用的类型。 )k Uw,F=6  
  operator*(单目) 7v_e"[s~  
6. 返回地址。 ?*0kQo'  
  operator&(单目) oB@C-(M  
7. 下表访问返回类型。 =T`-h"E~@  
  operator[] R _%pR_\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /zM7G?y  
  operator<<和operator>> ,\ i q'}i  
6fiJ' j@  
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。 bC|~N0b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~%ZO8X:^  
OZD/t(4?6s  
template < typename Left > IYFA>*Es  
struct value_return 9"e!0Q40  
  { $Z4p$o dk  
template < typename T > i`X{pEKP+  
  struct result_1 B(5g&+{Lq~  
  { idq= US  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m,b<b91  
} ; 0NGokaD)H  
RXDk8)^  
template < typename T1, typename T2 > D {mu2'q  
  struct result_2 D+U^ pl-  
  { iDA`pemmi&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h ? M0@Z  
} ; e)M1$  
} ; sgX~4W"J  
U"Y$7~  
PSE![whK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]5/C"  
k`d  
下面我们来剥离functor中的operator() b#F3,T__`Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8dv1#F|  
)`)cB)s  
return l(t) op r(t) AQ&;y&+QR  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -(jcsqDk  
return op l(t) eNNK;xXe#  
return op l(t1, t2) p=zjJ~DVd  
return l(t) op O;w';}At  
return l(t1, t2) op <D__17W:;  
return l(t)[r(t)] q&vr;f B2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l"+=z.l6;  
l}m@9 ~oC  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: #pZ3xa3R  
单目: return f(l(t), r(t)); |qBo*OcO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m4EkL  
双目: return f(l(t)); (efH>oY[  
return f(l(t1, t2)); .hvIq .vr  
下面就是f的实现,以operator/为例 gG}<l ':  
/q=<OEC  
struct meta_divide iZ{D_uxq  
  { X/Ae-1!  
template < typename T1, typename T2 > #pIb:/2a_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8?PNyO-Wt5  
  { `0L!F"W  
  return t1 / t2; xd* kNY  
} 5yry$w$G)  
} ; $I_aHhKt  
^P[-HA|  
这个工作可以让宏来做: g;-CAd5  
*_ "j"{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sV-9 xh)i  
template < typename T1, typename T2 > \ [j5L}e!T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v8LKv`I's  
以后可以直接用 G,J$lT X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n04Zji(F@  
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 #{0c01JZ  
(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。。。) hp)3@&T  
lOVsp#  
"]sr4Jg=  
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 lO:[^l?F  
>]Y`-*vw&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _KKG^ u<  
class unary_op : public Rettype |W?x6]~.R  
  { !fZxK CsQ  
    Left l; LdA&F& pI  
public : GR/ p%Y(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} daaurT  
@@+\  
template < typename T > a 6[bF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @;pTQ 5 I  
      { /']Gnt G.  
      return FuncType::execute(l(t)); @dGj4h.  
    } pm^[ve  
@zE_fL  
    template < typename T1, typename T2 > ]  OR ]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KN5.2pp  
      { rNdap*.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7GpSWM6  
    } [9X1;bO#f  
} ; 9[/Gd{`XC  
i,,UD  
;l"z4>kt7  
同样还可以申明一个binary_op ,myl9s  
dKhDO`.s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7|*|xLrVY  
class binary_op : public Rettype aabnlOVw  
  { '\P6NszY~  
    Left l; 0Bb amU  
Right r; iN<Tn8-YH6  
public : flnoK%wi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `O-$qT, _  
/=i^Bgh4  
template < typename T > g?)9zJ9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .pK_j~}P  
      { [ q22?kT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~#N^@a  
    } *o`bBdZ  
]=7}Y%6  
    template < typename T1, typename T2 > S+7>Y? B!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NbSkauF~b  
      { )Yy`$`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^dld\t:tV7  
    } * ix&"|h  
} ; ,a_\o&V  
fU8 &fo%ER  
FlttqQQdf  
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 ^F/N-!}q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }PUQvIGZZ&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !D!Q]M5oU  
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。 glm29hF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9m/v^  
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。。。 .IE2d%]?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )\8l6Gw  
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) ] K3^0S/  
下面是修改过的unary_op :dc>\kUIv  
5(]=?$$*t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IXDj;~GF  
class unary_op Ys|tGU  
  { YAYPof~A$l  
Left l; bx#GOK-  
  :<r.n "  
public : 40w,:$  
5B< em  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j'R{llZW  
_Ryt|# y  
template < typename T > wM9HZraB<  
  struct result_1 '_N~PoV  
  { }6*+>?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; US[{ Q  
} ; R*|y:T,H  
?Z 9C}t]  
template < typename T1, typename T2 > !<BJg3  
  struct result_2  >\6Tm  
  { S:aAR*<6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @~,&E*X! .  
} ; 2.)xWCG  
+L03. rf  
template < typename T1, typename T2 > R9@Dd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AqnDsr!  
  {  `S$zwot  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O< [h  
} &\),V1"  
50kjX}  
template < typename T > Hz~?"ts@;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v<CZ.-r\j  
  { 6Y9FU  
  return OpClass::execute(lt(t)); G%5bQ|O  
} Qf|x]x*5  
Sp/t[\,'  
} ; %:Mi6 sR|  
9n9Z  
b* (~8JxZ  
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 J,q6  
好啦,现在才真正完美了。 @N+ }cej  
现在在picker里面就可以这么添加了: ),cozN=NM  
m-T@Og  
template < typename Right > ]+4QsoFNt  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )bqSM&SO  
  { @>:V?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ZW+M<G  
} J34/rL/s  
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。 >I*)0tE  
3T1t !q4/5  
&k53*Wo  
X;:qnnO  
=f~8"j  
十. bind Odn`q=  
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。 y0}3s)lKv  
先来分析一下一段例子 py|ORVN(Z  
M$J{clr  
pzr\<U`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2bv/ -^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <DeC^[-P  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 LK>A C9ak<  
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。 srL|Y&8p  
我们来写个简单的。 p9X{E%A<:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: LOO<)XFJ  
对于函数对象类的版本: v[l={am{/  
bv:M zYS  
template < typename Func > };{Qx  
struct functor_trait +jD*Jtb<  
  { ) t#>fnN  
typedef typename Func::result_type result_type; e};\"^H H  
} ; ,vcg%~-  
对于无参数函数的版本: !=)b2}e/>  
gI T3A*x  
template < typename Ret > {)`tN&\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y/vGt_^;3<  
  { %VH{bpS|i:  
typedef Ret result_type; )swu~Wb}U@  
} ; 'G)UIjl  
对于单参数函数的版本: Z>l%:;H  
_8 C:Md`  
template < typename Ret, typename V1 > 5jNDr`pnu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "L9yG:  
  { GbB :K2  
typedef Ret result_type; -bP_jIZF;g  
} ; R3bHX%T  
对于双参数函数的版本: k>.n[`>$6|  
dje}C bZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > < $>Jsv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Z1dLC'/b]  
  { CT0 ~  
typedef Ret result_type; %G`GdG}T  
} ; aj`_* T"A  
等等。。。 $ S'~UbmYU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy A. 5`+  
]EWEW*'j  
template < typename Func > SJ8CBxA  
struct func_return MszX9wl  
  { `JAM]qB"  
template < typename T > I]iTD  
  struct result_1 V4 8o+O  
  { elDt!9Pu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /%{Qf  
} ; 1yd}F`{8UF  
eqQ=HT7J  
template < typename T1, typename T2 > xH4Qv[k Q7  
  struct result_2 WNO!6*+  
  { Z=.$mFE\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CzfGb4  
} ; U][\|8i  
} ; ?,z/+/:  
w!--K9  
;7*R;/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 > }fw7X  
= P@j*ix  
template < typename Func, typename aPicker > x_oiPu.V  
class binder_1 i$gH{wn\`  
  {  3PUyua'  
Func fn; Vo`,|3^  
aPicker pk; I6vy:5d  
public : ,LodP%%UV  
!m:rtPD'  
template < typename T > chakp!S=  
  struct result_1 TsF>Y""*M  
  { &xLCq&j 1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2Fc>6]:*  
} ; cnraNq1  
w#^z:7fI  
template < typename T1, typename T2 > G7N Rpr  
  struct result_2 z)F<{]%  
  { /8Ru O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o"j$*o=  
} ; 3%L@=q  
@/W~lJ!e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %4,v2K  
t.pn07$  
template < typename T > $(fhO   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~A@HW!*Z@  
  { LTw.w:"J  
  return fn(pk(t)); Bdr'd? u<A  
} <?FkwW\ ?  
template < typename T1, typename T2 > i_f\dkol  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?k$'po*Eq  
  { zVvL!  
  return fn(pk(t1, t2)); bPA >xAH  
} :r4o:@N'  
} ; ybU_x  
N4)ZPLV  
sR;u#".  
一目了然不是么? Yfr4<;%  
最后实现bind Mq jdW   
W2BZG(dm  
]sZ! -q'8  
template < typename Func, typename aPicker > UvF5u(o  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #HTq \J!  
  { Q.,2G7[ <  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }D[j6+E  
} 5tl( $j  
 7 T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fj97_Q=  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Y/ I32@  
X/ lmj_v  
十一. phoenix yT-qT_.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6d(D >a  
b\S~uFq6  
for_each(v.begin(), v.end(), U:0Ma 6<  
( Y?ZzFd,i&  
do_ ,c,@WQ2:-  
[ 0.[tEnLZ  
  cout << _1 <<   " , " ]d~2WX Y  
] y96HTQ32  
.while_( -- _1), UM<!bNz`  
cout << var( " \n " ) s_}`TejK  
) ;;|.qgxc~  
); [@_W-rA  
ZeqsXz  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:  &2bqL!k  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Eh*(N(`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?I$-im  
那么我们就照着这个思路来实现吧: x~Dj2 F]  
G#fF("Ndu`  
wC?$P  
template < typename Cond, typename Actor > !Df>Q5~g  
class do_while us E%eF]  
  { !t+ 3DMPn  
Cond cd; U!(es0rX  
Actor act; m}7Nu  
public : J0Gjo9L  
template < typename T > @nAl*#M*D  
  struct result_1 W{c Z7$d  
  { >p'{!k  
  typedef int result_type; z'7XGO'Lo  
} ; JvK]EwR ;  
MdN0 Y@Ll  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} CeeAw_*@  
a`R_}nus*  
template < typename T > I1 Otu~%d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5M/~ |"xk  
  { +D2I~hC0'  
  do rsq?4+\  
    { \!xCmQ  
  act(t); 53 -O wjpx  
  } ]6F\a= J  
  while (cd(t)); 9w~SzpJ%  
  return   0 ; Mo5b @ [  
} 0HUylnXf0  
} ; )*`h)`\y  
3=yfbO<-  
{xH?b0>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lh[?`+A  
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。 uaz!ze+  
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。 4Us_Z{.  
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。 L ^r & .N\  
下面就是产生这个functor的类: 0zE@?.  
a9UXg< 4  
rOz1tY)l0d  
template < typename Actor > Svb>s|D  
class do_while_actor #?V rt,n  
  { h[&"KA  
Actor act; *\(z"B  
public : EY:IwDA.}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [F'|KcE3  
o+B)  
template < typename Cond > ~USt&?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L7d1)mV  
} ; 7Y R|6{@  
'&'m# H*:  
dFF=-_O>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 DY9]$h*y  
最后,是那个do_ c!_c, vwrn  
[:FiA?O]  
\+l*ZNYM3  
class do_while_invoker B6Eu."T  
  { tAF?. \x"g  
public : tq}45{FH3  
template < typename Actor > ! 5NuFLOf  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;8eKAh  
  { ]"lB!O~  
  return do_while_actor < Actor > (act); Qr9;CVW  
} T!8^R|!a6  
} do_; xH xTL>,?  
KWZhCS?[(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G$>QH-p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 aPVzOBp  
最后来说说怎么处理break和continue sVK?sBs]  
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。 u0c}[BAF  
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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