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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !d&K,k  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bh3}[O,L A  
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, EUu"H` E+  
}O<=!^Y;A  
*(PGL YK  
} R;.~F  
  class filler # 0dN!l;  
  { loLQ@?E  
public : ]j~V0 1p/e  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5|9,S  
} ; *y='0)[BD  
b{b2L.  
O!\P]W4r$  
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: 25::z9i  
O0i_h<T  
o(u&n3Q'  
'_@Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T7'njaLec  
>hJ$~4?  
|K,9EM3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fJH09:@^%  
ltO:./6v  
YRfs8I^rg  
}'b 3'/MJ  
二. 战前分析 7(QRG\G#  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 FL,jlE_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6p1\#6#@  
g>1yQ  
|-e*^|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g G>1  
  /* --------------------------------------------- */ 2+s_*zM-  
vector < int *> vp( 10 ); )~rf x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |ITp$  _S  
/* --------------------------------------------- */ 4askQV &hj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); " 2Dz5L1v  
/* --------------------------------------------- */ dpDVEEs84  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N&]v\MjI62  
  /* --------------------------------------------- */ SsIy;l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \ ExM.T  
/* --------------------------------------------- */ -}/u?3^-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E5~HH($b  
t>)iC)^u  
C\ZL*,%}  
xdd7OSc0{  
看了之后,我们可以思考一些问题: m$ )yd~  
1._1, _2是什么? h q6B pE  
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。 X};m\Bz  
2._1 = 1是在做什么? r/$+'~apTk  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 c*-8h{}  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 v~H1Il_+  
mS p -  
*`mPPts}  
三. 动工 zH0%; o}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [ >O4hifq  
9z$]hl  
WS/^WxRY  
z\Rs?v"  
template < typename T > GpMKOjVm|  
class assignment `MA ee8u'  
  { HgvgO\`]  
T value; gbsRf&4h  
public : OL4I}^*,  
assignment( const T & v) : value(v) {} ! @{rk p  
template < typename T2 > "w9LQ=mW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vIF=kKl9,  
} ; Sf);j0G,D  
)@09Y_9r  
F[<EXLQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y9Q-<~\z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SpPG  
an_qE}P  
zl F*F8>m  
L$=@j_V2  
  class holder ]( V+ qj  
  { L-hK(W!8pt  
public : x|d Xa0=N_  
template < typename T > !C * %,Ak  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A{iI,IFe  
  { X,: pT\G  
  return assignment < T > (t); RrSSAoz1  
} }`8g0DPuD9  
} ; h!5^d!2,  
6F6[w?   
5cO}Jp%PA  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: l+Dl~o}  
#4%4iR5%  
  static holder _1; ,],"tzKtE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K QXw~g?  
S~d_SU~>`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I+Qv$#S/  
而不用手动写一个函数对象。 &I Iw>,,  
1mhX3  
(Z"QHfO'  
:@jhe8'w  
四. 问题分析 SweaE Rl  
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。 +6|Ys  
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。 Sj]k5(&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pJrc\`D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z~Ph=1O>p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [t*m$0[:  
\kqa4{7U(  
五. 问题1:一致性 3G9"La,b  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| fzO4S^mTo8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 AFcsbw  
8>S"aHt 7  
struct holder L&=j O0_  
  { A`v(hBM  
  // P*oKcq1R  
  template < typename T > j}uFp|df<  
T &   operator ()( const T & r) const ,B%M P<Rz1  
  { -CfGWO#Gbx  
  return (T & )r; Zx,R6@l  
} E{kh)-  
} ; :*gYzk8  
aehGT|  
这样的话assignment也必须相应改动: !`q*{Ojx  
EF=.L{  
template < typename Left, typename Right > ZZOBMF7  
class assignment lE:X~RO"~  
  { Xoyk 'T] -  
Left l; qIcQPJn!}  
Right r; #u~s,F$De  
public : g <^Y^~+E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |={><0  
template < typename T2 > ^'.=&@i-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K-IXAdx  
} ; >8Wvz.Nq/  
JYL/p9K[I  
同时,holder的operator=也需要改动: $gT+Ue|7  
jXvGL  
template < typename T > 3p{N7/z(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Z m9 e|J  
  { :LBG6J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lS]<~  
} 2|@@xF  
fI>>w)5  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ?#!Hm`\.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /AV [g^x2  
qp 4.XL  
return l(rhs) = r; n"vl%!B  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 C=(-oI n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: F+,X%$A#?  
JW9^C  
template < typename Tp > 0Ge*\Q  
class constant_t 8*kZ.-T B  
  { Y,RED5]t  
  const Tp t; v39`ct=e  
public : ?(Q" y\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >Z?fX  
template < typename T > q4{Pm $OW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9;2PoW8  
  { vl*CU"4  
  return t; RR!(,j^M  
} eT1b88_  
} ; `}.K@17  
1MHP#X;|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m6^Ua  
下面就可以修改holder的operator=了 @*q WV*$h  
v'Ce|.;  
template < typename T > w]GoeIg({  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Dww]D|M  
  { EW*!_|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H=] )o2 1  
} Be}e%Rk  
v ~.X  
同时也要修改assignment的operator() . +> w0FG.  
:,"dno7OQ  
template < typename T2 > )hm U/E@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } geU-T\1[l  
现在代码看起来就很一致了。 i3t=4[~oL  
LSb3w/3M  
六. 问题2:链式操作 {PgB~|W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r) Ts(#Z  
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。 }Uki)3(  
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。 sv\'XarM  
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。 |0FRKD]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t^ L XGQ  
_ _cJ+%e  
template < typename T > ~E-YXl9  
struct result_1 ?g| K"P<1  
  { v{`Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K y~ 9's  
} ; /_y%b.f^  
! utgo/n  
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: c+?L?s`"  
j} XTa[  
template < typename T > =2uE\6Fl,  
struct   ref 2Fi>nJ  
  { 5r"BavA  
typedef T & reference; u\=gps/Z  
} ; !t "uNlN  
template < typename T > SjD,  
struct   ref < T &> iY"I:1l.  
  { ='u'/g$'&  
typedef T & reference; ha  
} ; Je_Hj9#M\d  
W"Hjn/xSS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: kwNXKn/   
[M_pf2Y  
template < typename T > *bRer[7y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !iUdej^tx  
  { |t CD@M  
  return l(t) = r(t); MV6 %~T  
} Ag}V>i'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 qd{o64;|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pcXY6[#N  
HX\@Qws  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 nN>D=a"&F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3U<\y6/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0h!2--Aur  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zOYkkQE3mJ  
最后的布局是: S+>&O3m  
                Add `%;n HQ"  
              /   \ MK9?81xd  
            Divide   5 Fn$/ K  
            /   \ u_.V]Rjc  
          _1     3 vLR)B@O,2  
似乎一切都解决了?不。 vE/g{~[5  
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。 y@]4xLB]  
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。 sN|-V+7&j  
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: >C"cv^%c  
Hb 'fEo r  
template < typename Right > 9(lIz{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lMAmico  
Right & rt) const !jY/}M~F1  
  { heoOOP(#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SFoF]U09  
} $de_>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (Tp+43v  
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。 8=gr F  
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。 :Q2\3  
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。 8~RUYsg  
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。 Dntcv|%u  
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? $D5[12X  
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: Na: M1Uhb  
-cyJj LL*  
template < class Action > ;d G.oUk=  
class picker : public Action $>v^%E;Y4  
  { q_>DX,A  
public : ^!k^=ST1J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} S#0y\  
  // all the operator overloaded jjBcoQU$o  
} ; gXI_S9 z  
2g-'.w  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Y?%MPaN:  
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: RBr  
JfKhYRl  
template < typename Right > z/ T|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3Zg=ZnF  
  { S;NChu?8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WhE5u&`  
} yGgHd=?  
`}k!SqG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <kn#`w1U'  
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。 %8`zaa  
95(c{ l/  
template < typename T >   struct picker_maker GiHJr1  
  { JiZ9ly( G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;nLQ?eS\  
} ; (HLy;^#R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !? ?Cxs'  
  { ;w4rwL  
typedef picker < T > result; V'c9DoSRI\  
} ; Fdd$Bl.&XS  
OTtSMO  
下面总的结构就有了: H(Mlf  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 kr8NKZ/  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (~-q}_G;Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xp/u, q  
至此链式操作完美实现。 \s&w0V`Y  
mDip P  
RTA9CR)JP4  
七. 问题3 H;*:XLPF  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 <<(~'$~,L  
}llzO  
template < typename T1, typename T2 > yHQ.EZ~%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T7m rOp  
  { ;Iw'TF   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gtJ^8khME  
} ]gTa TY  
( NjX?^  
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: {ZbeF#*"  
~FZLA}  
template < typename T1, typename T2 > St|sUtj<r  
struct result_2 fouy??  
  { '7>Vmr 6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QC4_\V>[  
} ; tt|U,o  
1|/2%IDUI  
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? :L:;~tK  
这个差事就留给了holder自己。 zQ]IlMt  
     i2)SSQ  
XT>e/x9'  
template < int Order > C'n 9n!hR  
class holder; ?jw)%{iKYV  
template <> Z> QSZ48=  
class holder < 1 > XF\`stEnb  
  { <n }=zu  
public : ":]O3 D{r  
template < typename T > "R*B~73  
  struct result_1 `<HY$PAe  
  { P%Q}R[Q  
  typedef T & result; kGc)Un?'{U  
} ; }E>2U/wpXY  
template < typename T1, typename T2 > ct~lt'L\  
  struct result_2 54uTu2  
  { 5*g@;aR1  
  typedef T1 & result; b${Kj3(  
} ; 1}[\@n+b  
template < typename T > H _3gVrP_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Syp|s3u;  
  { h^hEyrJw  
  return (T & )r; wk9tJ#}  
} +Ya-h~7;g#  
template < typename T1, typename T2 >  C&e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const % Pa-fee  
  { _nx|ZJ  
  return (T1 & )r1; H:[z#f|t  
} 3J'a  
} ; Y#]Y$n  
W:rzfO.`Z  
template <> DT9i<kl  
class holder < 2 > C 2oll-kN  
  { ^D.B^BR  
public : !+>yCy$~_  
template < typename T > -v jjcyTt  
  struct result_1 B]*&lRR  
  { gmLw.|-  
  typedef T & result; \Z+v\5nmO  
} ; }ZYK3F  
template < typename T1, typename T2 > n1sH`C[c  
  struct result_2 `=-}S+  
  { $S,Uoh  
  typedef T2 & result; 6_XX[.%  
} ; T7W+K7kbI  
template < typename T > *ac#wEd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ppV\FQ{K  
  { e6F:['j  
  return (T & )r; FswFY7 8  
} cz T@txF  
template < typename T1, typename T2 > dk(-yv'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }U^9(  
  { [MiD%FfcNH  
  return (T2 & )r2; (n`\b47  
} qtgK}*9ptv  
} ; %mcuYR'D}  
G^2"\4R]p  
zG @!(  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 G&uj}rj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: PTePSj1N  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *=2jteG=3.  
DV%tby  
return l(i, j) = r(i, j); zkd#vAY(A  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _K;rM7  
O-y"]Wrv  
  return ( int & )i; ?QuFRl,ZJ  
  return ( int & )j; xxV{1, H2  
最后执行i = j; +=}% 7o  
可见,参数被正确的选择了。 e.HN%LrhS  
omRd'\ RO  
Q ?Nzt;)!.  
(c} 0Sg  
{M%"z,GL7J  
八. 中期总结 hD$U8~zK  
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: 6&u,.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9CN / v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tICxAp:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ($cu!$lY~  
a"EQldm|d  
"QlCcH`g  
u!@P,,NY  
D8dTw{C  
?%LD1 <ya  
九. 简化 {UUVN/$  
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/cGr)|8%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }pTj8Tr  
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: -B4v1{An  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rmhCuY?f  
  +-*/&|^等 n!N;WL3k  
2. 返回引用。 NF a ;  
  =,各种复合赋值等 *U8#'Uan  
3. 返回固定类型。 +f7?L]wzic  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ivagS\Q  
4. 原样返回。 zm~~mz A  
  operator, C>MoR3]  
5. 返回解引用的类型。 22*t%{(  
  operator*(单目) k|lxJ^V#  
6. 返回地址。 BF_k~  
  operator&(单目) JPpYT~4  
7. 下表访问返回类型。 Y"lxh/l$}  
  operator[] q2 f/#"k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [7Kn$OfP  
  operator<<和operator>> T.|0;Eb  
wG|3 iFK  
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。 VAthQ<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +<q^[<pS  
B!N807  
template < typename Left > NrU -%!Aw  
struct value_return NV91{o(-7  
  { b1& {%.3[  
template < typename T > KYl^{F  
  struct result_1 P"]+6sm&es  
  { M"FAUqz`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hZ#tB  
} ; ,U tw!]  
SP*5 W)6  
template < typename T1, typename T2 > ,AD| u_pP  
  struct result_2 M\<!m^~  
  { u+R?N% EKP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B`WfJ2*2  
} ; =L=#PJAPj  
} ; '^J/aV  
o|}%pc3  
H@3+K$|v  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #0P<#S^7  
-'0AV,{Z  
下面我们来剥离functor中的operator() %F4Q|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FlgB-qR]<n  
E:o:)h?$  
return l(t) op r(t) D4vmBVT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3Mcz9exY  
return op l(t) U-? ^B*<  
return op l(t1, t2) I/> IB   
return l(t) op $Us@fJr  
return l(t1, t2) op n=SZ8Rj7  
return l(t)[r(t)] ,G:4H%?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Pz)QOrrG~  
M$?6 '  
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: 5ya3mN E  
单目: return f(l(t), r(t)); IMR|a*=`c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~^euaOFU 6  
双目: return f(l(t)); Cei U2.:U  
return f(l(t1, t2)); Dsua13 hF  
下面就是f的实现,以operator/为例 o"FX+ 17  
v\k,,sI  
struct meta_divide }ri*e2y)  
  { r zmk-V  
template < typename T1, typename T2 > [.I,B tY+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WV@Tm$ r  
  { $`Xx5 Ts7  
  return t1 / t2; '-S&i{H  
} _l,Z38  
} ; P3yiJ|vP  
StDmJ]  
这个工作可以让宏来做: dbuOiZ  
&`Di cfD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~76.S  
template < typename T1, typename T2 > \ 0;H6b=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; t? A4xk  
以后可以直接用 y;Zfz~z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mce`1Tjw  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 p)^:~ ll  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) {l11WiqQH  
=zjUd  5  
/2cI{]B  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 .fsk DW  
5>@uEebkv]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > } E#+7a  
class unary_op : public Rettype j'i42-Lt/p  
  { Yq?I>  
    Left l; j~E +6f \  
public : HV9SdJOf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SN{*:\>,  
5An0D V5  
template < typename T > N Sh.g #  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B R:  
      { xs I/DW  
      return FuncType::execute(l(t)); mCt>s9a)H  
    } &o/4hnHYt  
(K6`nWk2  
    template < typename T1, typename T2 > @Y<tH,*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uT/B}`md  
      { h*KHEg"+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); a-E-hX2  
    } w~U`+2a3  
} ; .lBY"W&{  
mVK9NK  
v|I5Gz$qpa  
同样还可以申明一个binary_op ~8m>DSs)D  
KY`96~z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xN m32~  
class binary_op : public Rettype _0*>I1F~  
  { B -~&6D,  
    Left l; p},Fwbl  
Right r; .G_3blE;  
public : M#cr*%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l>UUaf|O  
GeaDaYh#T  
template < typename T > 0Mu8ZVI{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o$ce1LO?|N  
      { KF_Wu}q d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^A[`NYK  
    } '98h<(@]  
~{vdP=/WP  
    template < typename T1, typename T2 > MgQU6O<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "-n%874IT  
      { 3> #mO}\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); kLVn(dC "  
    } UB$`;'|i  
} ; 2rCY&8  
}=hoATs  
X^D9)kel  
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 +%Y c4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =/g$bZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Yb\\ w<@g  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 iEpq*Qj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;:4P'FWm^  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 N 2"3~  #  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W/r mm*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) {?/8jCVd  
下面是修改过的unary_op `GQiB]Z  
,![Du::1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M> jBm .  
class unary_op ls24ccOs  
  { l^!A  
Left l; -#wVtXaSc  
  ZjZhz`  
public : lW$&fuDHF  
Z|(c(H2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "Ug/ ',jkV  
D*cyFAF  
template < typename T > ,xYsH+ybA  
  struct result_1 DMQNr(w{!2  
  { (~Uel1~@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }@14E-N=  
} ; ;}WtJ&y=M  
rMHQzQ0%  
template < typename T1, typename T2 > ?7uK P}1|  
  struct result_2 Aw4?y[{H  
  { gr>o E#7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (]Ye[j^"7  
} ; OwA~(  
(9}eF)+O  
template < typename T1, typename T2 >  @yt 2_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =zm0w~']E!  
  { }r}RRd  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *`ZB+ \*  
} #*$_S@  
@fqV0l!GR  
template < typename T > I f3{E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A~SL5h  
  { 2;4]PRD6w  
  return OpClass::execute(lt(t)); <!~1{`n%9J  
} u  m: 0y,  
$_RWd#Q(  
} ; GsIwY {d  
DB`$Ru@  
9q1HSJ1)  
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 5wH54g j}  
好啦,现在才真正完美了。 TCHqe19?  
现在在picker里面就可以这么添加了: f v E+.{  
rFmKmV  
template < typename Right > /5Zp-Pq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2(m85/Hr\;  
  { R CBf;$O  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); : 8^M5}  
} _8Nw D_"  
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。 U g}8y8  
!/Iq{2LX  
0]T.Lh$3  
rQ~\~g[tP  
1BQ0M{&  
十. bind fvcW'T}r  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 {f+N]Oo*  
先来分析一下一段例子 /m `}f]u  
s\'y-UITi1  
p)B33Z zC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6a4'xq7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  8]q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 CmEpir{}(  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ,3Wb4so  
我们来写个简单的。 _wf5%(~b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Go>wo/Sb  
对于函数对象类的版本: DR:8oo&E  
fdlvn*H  
template < typename Func > D \N \BD  
struct functor_trait 3k#[(phk  
  { O 'k+7y  
typedef typename Func::result_type result_type; X'fuF2owd  
} ; -S"5{N73  
对于无参数函数的版本: X E|B)Q(  
Zg V~W#t  
template < typename Ret > &v^!y=Bt  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <9P4}`%)3  
  { M|\^UF2e  
typedef Ret result_type; o#qH2)tb  
} ; CRH{E}>  
对于单参数函数的版本: #6Jc}g< ?g  
t, U) ~wi  
template < typename Ret, typename V1 > *GQDfs`m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pzp,t(%j  
  { &V'519vmoZ  
typedef Ret result_type; CuH2E>wz  
} ; !fY7"E{%%  
对于双参数函数的版本: ypx: )e"/  
HTmI1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^Ye\u1n4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GCDwWCxh  
  { Sw~(uH_l  
typedef Ret result_type; ^ eQFg>  
} ; '77~{jy  
等等。。。 |]`hXr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Xka<I3UD5  
U@G"`RYl  
template < typename Func > 5?WYsj"  
struct func_return *G9sy_  
  { xwRhs!`t1  
template < typename T > 9lf*O0Z&n  
  struct result_1 -LtK8wl^  
  { m9in1RI%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pkJ/oT  
} ; 57wFf-P  
{ ;s;.  
template < typename T1, typename T2 > AS)UJ/lC  
  struct result_2 ,57$N&w  
  { =; 0wFwSz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !b8uLjd;  
} ; {C3U6kKs;R  
} ; ui:=  
jMM$d,7B  
E@-ta):  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zN#*G i'  
 UXT p  
template < typename Func, typename aPicker > ~C-,G"zw&G  
class binder_1 )VSwT x&  
  { +TK3{5`!Ae  
Func fn; k.<3HU  
aPicker pk; .`jo/,?+O  
public : tF*szf|$-  
QT! 4[,4  
template < typename T > glj7$  
  struct result_1 O*[{z)M.  
  { _]b3,% 2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]mQw,S)/"  
} ; sIy  
}Ov ^GYnn  
template < typename T1, typename T2 > >-.e AvD  
  struct result_2 !v|FT. T`  
  { O}Hf62"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fH\X  
} ; $= B8qZ+  
|Os6V<u"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !d,8kG  
\\,f{?w  
template < typename T > n`ViTwd]MQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w]u@G-e  
  { OtJ\T/q,  
  return fn(pk(t)); %<"}y$J  
} 6sJw@Oa J  
template < typename T1, typename T2 > ?^i1_v7 Bi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0V$k7H$Z  
  { k'T^dY&c  
  return fn(pk(t1, t2)); ?WUF!Jk  
} +-<}+8G;  
} ; z0%\OhuCcf  
iYJZvN  
F(5hmr  
一目了然不是么? jCioE  
最后实现bind -`b8T0?oK  
`Out(Hn  
IvHh4DU3Z  
template < typename Func, typename aPicker > =-KMb`xT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) slu(SmQ  
  { 0* ;O?T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E<E3&;qD  
} HDVW0QaMu  
Z(u5$<up  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %zBCq"y  
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。  Es5f*P0  
m/B6[  
十一. phoenix N~^yL<O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: UlcH%pxTt1  
GsQ*4=C  
for_each(v.begin(), v.end(), HOoPrB m  
( ( #D*Pl  
do_ OFk8>"|  
[ WIr2{+#  
  cout << _1 <<   " , " 'G&{GVbXY  
] r%@Lej5+  
.while_( -- _1), \f:z+F!6R  
cout << var( " \n " ) P 1XK*GZ  
) m<rhIq  
); "9!d]2.-Vk  
2I/xJ+  
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: $e1=xSQp4  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Cx<0 H  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l<g5yYyf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0 B@n{PvR0  
{q%Sx*k9[  
{@W93=Vq8  
template < typename Cond, typename Actor > .Jx9bIw  
class do_while h RC  
  { h `}}  
Cond cd; *&BnF\?m  
Actor act; V7d) S&*V  
public : Z@a9mFI?  
template < typename T > E/M_lvQ  
  struct result_1 KRAcnY;u  
  { dCyqvg6u  
  typedef int result_type; (8$k4`T>  
} ; 1MlUG5  
!RB)_7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <"N_j]wD  
s m,VYYs  
template < typename T > {n#k,b&9B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E>b2+;Jv  
  { G!w"{Bk?9  
  do Jn:ZYqc  
    { (jjTK'0[  
  act(t); zGKyN@o  
  } vo>d!rVCV  
  while (cd(t)); `?T#Hl>j  
  return   0 ; d) f@ 5/<  
} Y3.$G1{#0w  
} ; Hnknly  
r{\1wt  
>r`b_K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). dzLQI}89+k  
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。 \B F*m"lz  
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。 [B@'kwD\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。 j /=i Mq  
下面就是产生这个functor的类: CTX9zrY*T  
|-sPLU&s%  
ZkL8e  
template < typename Actor > dQoYCS}IaV  
class do_while_actor 4[Z\ ?[  
  { glDcUCF3  
Actor act; v+p {|X-  
public : 0a8/B>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {3;AwhN0H  
&'cL%.  
template < typename Cond > vEf4HZ&w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hfpJ+[  
} ; XL#[ %X9  
{{V8;y  
! cKz7?w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =q N2Xg/  
最后,是那个do_ rpeJkG@+  
SJD@&m%?[  
u\&b4=nL  
class do_while_invoker 8!.ojdyn  
  { +]=e;LN$0  
public : EY*(Bw  
template < typename Actor > R1Sy9x .  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const HhO".GA  
  { oFOnjK"|F  
  return do_while_actor < Actor > (act); %ZHP2j %~  
}  "KcA  
} do_; n>@oBG)!  
N0hE4t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ::_i@r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \RNg|G  
最后来说说怎么处理break和continue /Mb"V5S(W  
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。 %%(R@kh9  
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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