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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda uROt h_/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %3'4QmpR  
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, 8NJ(l  
*=L3bBu?  
aG?ko*A;  
%R5APMg1  
  class filler @.fuR#  
  { 2Z6#3~  
public : v'B++-%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $]4^ENkI  
} ; %4U;Rdq&Ud  
|,bsMJh0  
~$>l@> xX  
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: k oo`JHC  
M#on-[  
@`aR*B  
V\@h<%{^%7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w!)B\l^+c  
o)'T#uK  
x^}kG[s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,#&lNQ'I  
6%NX|4_  
7/NXb  
DW@PPvfs  
二. 战前分析 sTdD=>  
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。 au2 ieZZ[  
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 9@Yk8  
"<0BCJJ  
UiA\J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fi+u!Y*3Z  
  /* --------------------------------------------- */ }pj>BK>  
vector < int *> vp( 10 ); H r?G_L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |$#u~<r_ w  
/* --------------------------------------------- */ n'0^l?V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z71.5n!C  
/* --------------------------------------------- */ B;[{7J]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); < i*v  
  /* --------------------------------------------- */ ?8. $A2(Xw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R9D< lX0%  
/* --------------------------------------------- */ !7@IWz(, "  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q=ZLSBZ  
 ^ruS  
>>=lh  
xn1  
看了之后,我们可以思考一些问题: +:?-Xd:p  
1._1, _2是什么? szMh}q"u  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 fLL_{o0T  
2._1 = 1是在做什么? n;Tpf<*U  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 8s pGDg\g  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 <~t38|Ff@  
+4f>njARIb  
Q.#@xaX'{`  
三. 动工 ,x!P|\w.G{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {M U>5\  
;$l!mv 7  
5i7,s  
A:ls'MkZ4  
template < typename T > <splLZW3k  
class assignment mZ3i#a4  
  { zg2A$Fd[j  
T value; #sdW3m_%  
public :  d_gm'  
assignment( const T & v) : value(v) {} OaRtGJnR  
template < typename T2 > B;Ab`UX#t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } KB <n-'  
} ; L)&?$V  
PmyS6a@  
&e@2zfl7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cW;to Q!P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ZdeRLX  
OsPx-|f S~  
l;}D| 6+_W  
7)S`AQ2:)  
  class holder RN238]K  
  { E9HA8  
public : q0{KYWOvk  
template < typename T > p8hF`D~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0vNEl3f'O  
  { Q\&FuU  
  return assignment < T > (t); 'm}K$h(U  
} [5,aBf) X  
} ; #P=rP=  
H`C DfTy  
9V`/zq?  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %sP C3L  
87c7p=/0`  
  static holder _1; yjvzA|(YC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^ '!]|^  
8<t6_* f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^qs=fF  
而不用手动写一个函数对象。 7)!(0.&  
^;@q^b)ZP  
7S LJLn3d  
!ccKbw)J#  
四. 问题分析 U(3+*'8r,1  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 <:0649ZB  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ,@jRe&6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I-oI,c%+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >[B}eS>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]c]rIOTN  
u@5vK2  
五. 问题1:一致性 rCi7q]_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| `G&W%CHB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B =@BYqiY  
)$Xd#bzD|  
struct holder 0{#,'sc;  
  { ]\w0u7}  
  // a_XM2dc%  
  template < typename T > /uS(Z-@  
T &   operator ()( const T & r) const w~+5FSdH  
  { tp<uN~rTgh  
  return (T & )r; |ybW  
} P1)f-:;  
} ; m6tbN/EJZ  
Og[NRd+  
这样的话assignment也必须相应改动: 4wh_ iO  
l?v`kAMR  
template < typename Left, typename Right > 90L,.  
class assignment ?rID fEvV  
  { t=syo->  
Left l; l{F^"_U  
Right r; s `fIeP  
public : O^ZOc0<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _Qg^>}]A1  
template < typename T2 > c9imfA+e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l[lUmE  
} ; 3&'ll51t  
+6 t<FH  
同时,holder的operator=也需要改动: E;$)Oz  
p>4$&-  
template < typename T > c=]qUhnH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x'kwk  
  { P5/K?I~/So  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d!kiWmw,  
} D|m6gP;P  
S o; ;  
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。 9XWHr/-_@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 XzI c<81Z  
4<._)_m  
return l(rhs) = r; H?98^y7  
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。 Gc2sY 0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sPY *2B  
#k2&2W=x  
template < typename Tp > i0DYdUj  
class constant_t 9z7^0Ruw  
  { fTiqY72h  
  const Tp t; 7NC"}JB&  
public : &os9K)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Nf8."EDUW  
template < typename T > ]:`q/iS&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const OJ8ac6cJ  
  { xcdy/J&  
  return t; 4DI.R K9  
} }M?\BH&  
} ; L4`bGZl55  
2%4dA$H#4w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a@`15O:  
下面就可以修改holder的operator=了 owL>w  
`s#0/t  
template < typename T > edld(/wu~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WNSf$D{p  
  { kbzzage6L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "j BrPCB 8  
} 5=%:CN!/@p  
?B ; +,  
同时也要修改assignment的operator() MGpP'G:v  
JU+Uzp   
template < typename T2 > B:S/ ?v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ({ 'I;]AQ  
现在代码看起来就很一致了。 :0 G "EM4  
x95[*[  
六. 问题2:链式操作 sv`+?hjG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 am,UUJ+h>  
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。 ol]"r5#Q_H  
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。 J J@O5  
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。 gwE#,OY*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S <~"\<ED  
l/9V59Fv9  
template < typename T > @+II@[ _lT  
struct result_1 ;=\vm"I?  
  { ozN#LIM>P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; # \9sCnb  
} ; t.wB\Kmt\  
j8WMGSrrF  
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: :m*r( i3  
uk%C:4T  
template < typename T > d]Y-^&]{]  
struct   ref 1_JtD|Jy  
  { } :U'aa  
typedef T & reference; L=Cm0q 3 v  
} ; ioxs x>e<  
template < typename T > Zz!0|-\  
struct   ref < T &> zK.%tx}+=k  
  { t\LAotTF/  
typedef T & reference; H9nVtS{x  
} ; r[; .1,(  
cHN eiOF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I| j Gu9G  
yVA<-PlS<  
template < typename T > /C)mx#h]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9MfBsp}c  
  { 5IOMc 4v  
  return l(t) = r(t); Qw>ftle  
} &t .9^;(  
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。 .48Csc-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f#~X4@DH`  
A gKG>%0  
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 vLQ!kB^\W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T}DP35dBzE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e}|UVoeH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4`Com~`6"  
最后的布局是: 8@`"ZzM  
                Add piq1cV  
              /   \ aLr\Uq,83  
            Divide   5 ,S"a ,}8  
            /   \ {&tbp Bl#  
          _1     3 ?^TjG)e7  
似乎一切都解决了?不。 "4W@p'  
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。 k-5Enbkr  
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。 cYBv}ylw}R  
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: Y@)iPK@z  
5Ym/'eT  
template < typename Right > ?xTM mm  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _TF\y@hF*D  
Right & rt) const th&?  
  { U@ #YKv  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N}ur0 'J0  
} 8r7}6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qJq49}2  
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。 H(qDQqJHYy  
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。 S *3N6*-l"  
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。 f{ZOH<"Lo  
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。 ex_Zw+n  
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? 4F_*,_Y  
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: PnB%vS  
qU!*QZ^y&  
template < class Action > Az +}[t  
class picker : public Action 3#)I7FG  
  { 4] c.mDo[T  
public : ~jK'n4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} d*7nz=0&$  
  // all the operator overloaded 2[WH8l+  
} ; r>fx5 5dw  
;{Cr+lqTJ  
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。 bn`1JI@S4  
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: 9f ,$JjX[  
#:rywz+  
template < typename Right > BE n$~4-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const d-%!.,F#W  
  { *ea%KE":  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c_#\'yeW  
} !acm@"Ea  
)6?(K"T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > plL##?<D<  
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。 XA`<*QC<  
ICSi<V[y1  
template < typename T >   struct picker_maker w6 C0]vh  
  { * b+ef  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  /[f9Z:>V  
} ; 'J+dTs ;0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %E q} H  
  { ]^HlI4 z  
typedef picker < T > result; u<`CkYT  
} ; cx?XJ)  
G(7!3a+  
下面总的结构就有了: ;>?NH6B,  
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。 +bwSu)k  
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。 UEeD Nl$^u  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ur\v[k=  
至此链式操作完美实现。 STMc@MeZU_  
9I0}:J;7  
k@1\ULo  
七. 问题3 'bN\8t\S  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 %X(iAoxbj  
v]CH L# |  
template < typename T1, typename T2 > <ptZY.8N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8r@_b  
  { Z1j3F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7hPiPv  
} D$|@: mW  
3DH} YAUU  
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: \W5fcxf  
,k}-I65M*t  
template < typename T1, typename T2 > ^J,Zl`N  
struct result_2 {ETuaFDM   
  { XW]'by  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q/EHvb]  
} ; &)?ECj0`  
=b{wzx}e  
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? (=n{LMa  
这个差事就留给了holder自己。 }G,PUjg_^3  
    p8CDFLuV  
Opc, {,z6  
template < int Order > d>j`|(\  
class holder; ttlFb]zZh  
template <> 9sQ7wlK  
class holder < 1 > &s.S) 'l4l  
  { y7ng/vqM7  
public : 4-RzWSFbo`  
template < typename T > dtHB@\1  
  struct result_1 _]~`t+W'DJ  
  { :\I88 -N@'  
  typedef T & result; eEvE3=,hg  
} ; <Sm@ !yx  
template < typename T1, typename T2 > X6lkz*M.  
  struct result_2 M`6rI  
  { G.CkceWRn  
  typedef T1 & result; 0Z.bd=H  
} ; bb@@QzR  
template < typename T > 0s>ozAJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a o"\L0;{  
  { q~QB?+ x&  
  return (T & )r; oC"1{ybyl  
} 1ztL._Td  
template < typename T1, typename T2 > 8t4o}3>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \]bAXa{ p  
  { )YSS>V  
  return (T1 & )r1; #9Src\V  
} TGUlJLT  
} ; NJ 6* 7Cd  
qX,T X 3  
template <> >93I|C|  
class holder < 2 > {<f |h)r  
  { $^[^ ]Q  
public : /r Q4JoR>  
template < typename T > ,OGXH2!h  
  struct result_1 <d&9`e1Hc  
  { bq+ Q$#F2X  
  typedef T & result; PcxCal4  
} ; X,+M?  
template < typename T1, typename T2 > ?g7O([*[  
  struct result_2 $F^p5EXkc6  
  { @Kl'0>U  
  typedef T2 & result; #* KmPc+  
} ; ZA1u  
template < typename T > j,:vK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m :M=De  
  { %yr(i 6L  
  return (T & )r; ^p@ #  
} R]Iv?)Y  
template < typename T1, typename T2 > g#??Mz   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P&3Z,f0  
  { yu^n;gWH  
  return (T2 & )r2; 5!tiu4LU  
} `Z)]mH\X  
} ; Imv ]V6"D=  
wO>P< KBU  
 ,m"0Bu2  
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> >。 J ~"h&>T  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: klUW_d-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G; onJ>  
#YEOY#  
return l(i, j) = r(i, j); =r?#,'a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Oo-%;l`&  
aC2cyUuaN  
  return ( int & )i; 0\/cTNN  
  return ( int & )j; G/y@`A)  
最后执行i = j; J/-&Fa\(  
可见,参数被正确的选择了。 0q4E^}iR  
EKr#i}(x<  
6/4?x)l3-  
QOfqW@g  
M@ TXzn!&o  
八. 中期总结 JsDugn ,B  
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: .#BWu(EYV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 < .\2 Ec  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2A,iY}R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor - C  
li`4&<WGC  
=xf7lN'  
){_D  
8Ev,9  
S2!$  
九. 简化 -\2T(3P  
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。 S1`;2mAf*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #("/ 1N6  
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: ,'FdUq)i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 dM^1O-K:  
  +-*/&|^等 vz^w %67&  
2. 返回引用。 Z: e|~#  
  =,各种复合赋值等 bq}hj Cy  
3. 返回固定类型。 'x{E#4A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0>aAI3E  
4. 原样返回。 .=u8`,sO  
  operator, FK:Tni  
5. 返回解引用的类型。 r^j iK\*  
  operator*(单目) tt%lDr1A)  
6. 返回地址。 ~Wox"h}(  
  operator&(单目) HK/T`p#  
7. 下表访问返回类型。 ^rP` . Z  
  operator[] Gfbeh %  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $Qc`4x;N  
  operator<<和operator>> r^2>60q'  
SZ*Nr=X  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。  ?[`*z?}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ([+u U!  
/3>5ex>PN  
template < typename Left > }qk8^W{  
struct value_return b;AGw3SF  
  { 7/:C[J4GTN  
template < typename T > g`69 0  
  struct result_1 Oosr`e@S  
  { uv}?8$<\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |;[%ZE"  
} ; RdtF5#\z  
x9NcIa9  
template < typename T1, typename T2 > <691pk X  
  struct result_2 7H~J?_  
  { HLa3lUo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y!,Ly_x$@  
} ; tzKIi_2  
} ; c[h{C!d1  
Q`Z=}^  
aJmSagr69C  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0j-- X?-  
! qF U  
下面我们来剥离functor中的operator() s_j ?L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ("+J*u*kq_  
u3Qm"?$`  
return l(t) op r(t) )nI}KQJ<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }\s\fNSQ/  
return op l(t) *G6Py,- !f  
return op l(t1, t2) oQ=v:P]  
return l(t) op vfn _Nq;  
return l(t1, t2) op S*5hO) C  
return l(t)[r(t)] tE~OWjL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :L E&p[^  
zP F0M(  
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: 2Gw2k8g&  
单目: return f(l(t), r(t)); R;6$lO8C&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S>! YBzm&X  
双目: return f(l(t)); VX;br1$X  
return f(l(t1, t2)); feI%QnK)U  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~eVq Fc  
Pa8E.<>  
struct meta_divide jIzkI)WC|  
  { Q^|ZoJS  
template < typename T1, typename T2 > #%=6DHsK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~o+:M0)}  
  { 3[RP:W@%  
  return t1 / t2; sb]{05:  
} #jc+2F,+{  
} ; ;$\?o  
7;w x,7CUq  
这个工作可以让宏来做: ;aY.CgX  
x3`b5^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vjzpU(Sq#  
template < typename T1, typename T2 > \ r&MHww1i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; aLWNqe&1  
以后可以直接用 +i@r-OL   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ? 0}M'L  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 GW29Rj1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) _`H2CXG g  
>\/H2j  
v}Gpw6   
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 #JOWiO0>  
5q.d$K |  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YV6@SXy  
class unary_op : public Rettype {Xc^-A[~  
  { kvdiDo  
    Left l; Qh0tU<jG  
public : fpDx)lQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }%&hxhR^t3  
&gNb+z+  
template < typename T > J0 [^hH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;T9u$4 <  
      { e]1&f.K  
      return FuncType::execute(l(t)); )YKnFSm  
    } $s*nh>@7  
HP$GI  
    template < typename T1, typename T2 > D.Q9fa&P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !zu YO3:  
      { MM+xm{4l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <~%e{F:[#  
    } x34 4}\  
} ; ?)Psf/  
k2"DFXsv  
ke+3J\;>  
同样还可以申明一个binary_op vxey $Ir  
_RTJEG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _F2 R x@Y  
class binary_op : public Rettype x)wlp{rLf  
  { #:~MtV  
    Left l; ],?rFK{O  
Right r; W N5`zD$  
public : !XJvhsKXy  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G$eA(GE   
P,QI-,  
template < typename T > <]SI -  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  3ih3O  
      { ~6<'cun@x  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +1te8P*  
    } +9tm9<F8  
;$VQRXq  
    template < typename T1, typename T2 > prdlV)LTpY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;cFlZGw   
      { ytWTJ>L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); b_'VWd:am  
    } Bb~Q]V=x;  
} ; }#b[@3/T  
e hgUp =  
"f1`6cx6  
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 =k{ n! e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "1-gMob  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "8NhrUX  
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。 Z{MR#.I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S260h,(,  
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。。。 'X$J+s}6&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &4dh$w]q  
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) 2i4&*& A  
下面是修改过的unary_op Uyuvmt>  
.#4;em%7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Os5Xejh`I  
class unary_op ; xz}]@]Ar  
  { )~Pj 3  
Left l; gdx2&~  
  ;7HL/-  
public : }OJ,<!v2pc  
/Cl=;^)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} FUD M]:XQ  
ZJod=^T  
template < typename T > WlF}R\N!  
  struct result_1 8M_p'AR\,y  
  { {'^!S" 9x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W pdn^=dhL  
} ; zYz0R:@n+  
hE9UWa.Q>  
template < typename T1, typename T2 > x,+2k6Wn!  
  struct result_2 `El)uTnuZ[  
  { Y~fa=R{W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Jq1^}1P  
} ; oA;> z  
 &3:U&}I  
template < typename T1, typename T2 > d*===~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W,53|9b@  
  { ^=1:!'*3D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +YNN$i  
} - / tzt  
Z'V"nhL  
template < typename T > 1%^d <%,]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^gu;  
  { h=7eOK]  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0\X'a}8Bu  
} t#eTn";  
X  *f le  
} ; $YPQi.  
EXz{Pqz  
ZQ_&HmgRy  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug {T=rsPp<@  
好啦,现在才真正完美了。 AgU 7U/yk  
现在在picker里面就可以这么添加了: /iwL$xQQ  
H"n@=DMLm  
template < typename Right > mKh <M)Bz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n?EL\B   
  { q@6Je(H  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z"*$ .  
} .%3qzOrN  
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。 M?FbBJ`sF  
(F.vVldBy  
f|cF [&wo  
g 218%i  
XY*KWO  
十. bind -y1t;yU.L  
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。 Q&;d7A.@  
先来分析一下一段例子 Z^?YTykH  
EvJ"%:bp  
s(3iGuT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gL-\@4\wc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o@!!I w  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9>1 $Jv3  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 [ ]LiL;A&  
我们来写个简单的。 tc%0yr9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p#T^o]+  
对于函数对象类的版本: pSml+A:  
.}6Mj]7?i  
template < typename Func > }F;Nh7?  
struct functor_trait U(t_uc5q  
  { R/UL4R,)^  
typedef typename Func::result_type result_type; 4\?GA`@  
} ; q&y9(ZvI  
对于无参数函数的版本: 6d% |yl  
(wtw1E5X  
template < typename Ret > }K%y'D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9"TPAywd  
  { M^$liS.D  
typedef Ret result_type; k.d Q;v}  
} ; aRh1Q=^@(4  
对于单参数函数的版本: (H*d">`mz  
#!n"),3  
template < typename Ret, typename V1 > G^ 2a<?Di  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > DwLl}{r'  
  { '+Gy)@c  
typedef Ret result_type; UJX=lh.o  
} ; 5Tt%<#4  
对于双参数函数的版本: E+.%9EKU  
R>YDn|cWI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > KJf~9w9U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DwL4?!E  
  { T P5?%SlJ  
typedef Ret result_type; pSLv1d"9{  
} ;  7z?r x  
等等。。。 f4k\hUA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -}W `  
Js7D>GWP!  
template < typename Func > 6a=Y_fma  
struct func_return o5 fXe}pl@  
  { )= ,Lfj8x  
template < typename T > Yom,{;Bv  
  struct result_1 V(Dn!Nz  
  { =R>%}5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @YMQbjbr  
} ; Nd"Rt  
y.LJ 5K$&a  
template < typename T1, typename T2 > (;11xu  
  struct result_2 ARZ5r48)  
  { .kGlUb?^Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *FwHZZ~U  
} ; dX58nJ4u  
} ; Y\qiYra  
kUdl2["MZ  
_uR-Z_z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &dino  
;,8bb(j  
template < typename Func, typename aPicker > iZVMDJ?(Z]  
class binder_1 kJJUu  
  {  _`bH$  
Func fn; }Ot I8;>  
aPicker pk; F=29"1 ._  
public : g* NKY`,  
A-GRuC  
template < typename T > t ._PS3  
  struct result_1 zKi5e+\  
  { DiB~Ovh|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pLFJ"3IJB  
} ; [U]ouh)  
&?@gUk74"  
template < typename T1, typename T2 > hm%'k~  
  struct result_2 !*0\Yi,6  
  { %G<!&E!0h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FA.h?yfr  
} ; \;?=h  
<(]e/}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0.}Um  
{QTrH-C  
template < typename T > W |]24  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T4 dYC'z  
  { r@xMb,!H  
  return fn(pk(t)); FQR{w  
} uA?_\z?  
template < typename T1, typename T2 > LF'M!C9|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \8uPHf_  
  { Ul?Ha{ W  
  return fn(pk(t1, t2)); e!wS"[,  
} ?-g=Rfpag  
} ; `eIX*R   
@15%fX`*o  
$X %GzrN  
一目了然不是么? 2&E1)^  
最后实现bind  `x"0  
*v'&i) J  
q|,I\H5}  
template < typename Func, typename aPicker > Gd)@PWK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jfyV9)  
  { f[n#Eu}   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); " }@QL`  
} ]@op  
h:[PO6GdX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A2z%zMlZc  
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。 DJeP]  
slEsSR'J]  
十一. phoenix 4 uv'l3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :K&   
yV :DR  
for_each(v.begin(), v.end(), ^f{+p*i}:  
( ;m}lmq,  
do_ 8jxgSB",  
[ VdR5ZP  
  cout << _1 <<   " , " >9D=PnHnD  
] E9 QA<w  
.while_( -- _1), 3OV#H%  
cout << var( " \n " ) "k\W2,q[  
) }io9Hk>|  
); lhAwTOn`Q  
+ )?1F  
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: 4YkH;!M>ji  
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 g% :Q86u  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 HoGrvt<:.P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $%VFk53I  
p"/1Kwqx  
3|%Q{U  
template < typename Cond, typename Actor > p^+k:E>U  
class do_while 7Xv.C&jzd  
  { KYVB=14  
Cond cd; `9eE139V='  
Actor act; ;Gxp'y  
public : Zb`}/%\7  
template < typename T > 5<Cu-X  
  struct result_1 .@.,D% 7<  
  { *G$tfb(  
  typedef int result_type; JP9eNc[  
} ; }4Lv-9s,  
y[S 5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DqrS5!C  
-G]\"ZGi  
template < typename T > =0`"T!1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :*#AJV)  
  { -]\%a=]  
  do * 4G J<  
    { ^x %yIS  
  act(t); uXW<8( %W  
  } sN 1x|pkN  
  while (cd(t)); ~\}%6W[2  
  return   0 ; k&ujr:)5Y5  
} Skl1%`  
} ; "jmi "O*  
+ww paR`  
;%odN d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XCoN!~  
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。 e2UbeP  
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。 :gVz}/C.@  
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。 wqyx{W`~w  
下面就是产生这个functor的类: YMad]_XOP  
;2kiEATQ 1  
a*6x^R;)  
template < typename Actor > fyT:I6*  
class do_while_actor R*/%+  
  { Y(78qs1w  
Actor act; 0FsGqFt  
public : lyfLkBF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T/MbEqAf  
8},!t\j#]  
template < typename Cond > ["Ep.7=SU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1$?O5.X:  
} ; ='T<jV`evu  
i*..]!7e  
Yq4_ss'nB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^4x(a&  
最后,是那个do_ 5[]7baO)h1  
Sb>;k(;`:  
$T tCVR  
class do_while_invoker ;n00kel$  
  { 0^*4LM|z  
public : XB UO  
template < typename Actor > -uqJ~gD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >e($T!}Z  
  { Tf Q(f?  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;VeC(^-eh6  
} &48wa^d  
} do_; C]K@SN$   
3%|LMX]M5_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? aN}yS=(Ff  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %L:e~*  
最后来说说怎么处理break和continue }ARWR.7Cc  
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。 1,T8@8#  
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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