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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda > 7!aZO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _5a]pc$\Y]  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, >`*iM  
g$VcT\X  
G B!3` A%&  
qx 3.oU  
  class filler k/l@P  
  { k Fv\V   
public : 7UHqiA`L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )ufHk  
} ; ~l!(I-'?g  
o^RdVSkU;  
U[d/ `  
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: FcIH<_r  
&n<jpMB  
a#H=dIj  
^ vI|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); R+]p -NI^  
80$P35Q"  
]Oc :x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Af=%5%  
cNC\w%  
.Q"3 [  
f[7'kv5S  
二. 战前分析 t^?8Di\  
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。 w|WZEu:0|  
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 ^a; V-US  
GQqw(2Ub}  
!N$4.slr<p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g|<)J-`Q  
  /* --------------------------------------------- */ =khjD[muC  
vector < int *> vp( 10 ); `Q26Dk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N(Y9FD;H  
/* --------------------------------------------- */ w :FH2*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &_4A6  
/* --------------------------------------------- */ Y'f I4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'G(N,vu[@  
  /* --------------------------------------------- */ @usQ*k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qIjC-#a=m  
/* --------------------------------------------- */ |L;'In  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W3UK[_qK  
`m<="No  
XeDU ,  
2?t(%uf]  
看了之后,我们可以思考一些问题: e::5|6x  
1._1, _2是什么? Y@eHp-[  
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。 ]&/jvA=\l,  
2._1 = 1是在做什么? {DN c7G  
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。 SNvK8,"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。 8e\a_R*(|  
7P/j\frW  
IX7d[nm39  
三. 动工 Ccz:NpK+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  QN_5q5  
I-/PzL<W P  
y=h2_jt  
_Fl]zs<  
template < typename T > pE `Q4:<A  
class assignment 'IfM~9'D  
  { WY 2b  
T value; #PXl*~PrQ/  
public : |D]jdd@!a2  
assignment( const T & v) : value(v) {} Xz]}cRQ[  
template < typename T2 > KH pxWq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } YD@V2gK  
} ; w41#? VC/  
hph 3kfR  
:NbD^h)R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O.rk!&N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v@>hjie  
GsDSJz  
QQ2xNNF[  
[&NF0c[i  
  class holder R$6Y\ *L[  
  { yE"hgdL  
public : )W57n)]  
template < typename T > Ix:aHl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g-^CuXic  
  { pbqa  
  return assignment < T > (t); W@wT ,yJ8@  
} K:'pK1zy  
} ; FC]? T  
A1Q]KS@  
2#+@bk>^{  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Q|5wz]!5Y(  
(|U+(~PJ  
  static holder _1; ^[zF_df  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <R3S{ ty  
z[t$[Q g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ybS7uo  
而不用手动写一个函数对象。 AO']Kmm  
5yA^n6  
uaU!V4-  
7ZZSAI  
四. 问题分析 T$}<So|  
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。 42m`7uQ  
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。 fd+kr#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {ReAl_Cm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z]SCIU @+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Nm,v E7M  
uL-i>!"L!}  
五. 问题1:一致性 =,T~F3pK  
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?| y~- ?   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 W 8E<P y  
e'\I^'`!M  
struct holder p~3CXmUc~  
  { ; $y.+5 q  
  // v11mu2  
  template < typename T > H[>_LYZ8  
T &   operator ()( const T & r) const U Ciq'^,  
  { 1]hMA\x  
  return (T & )r; >Y2Rr9  
} /AMtT%91  
} ; 5lU`o  
*f4KmiQ~ %  
这样的话assignment也必须相应改动: M/1Q/;0P  
l>qCT  
template < typename Left, typename Right > t#P)KcWOt  
class assignment hlUF9}  
  { Nju7!yVM_  
Left l; e9%6+ 9Y  
Right r; &UzZE17R  
public : {g @ *jo&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wV-cpJ,}  
template < typename T2 > Z&.FJZUP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "V9!srIC  
} ; RisrU  
5T   
同时,holder的operator=也需要改动: o1n c.2/0J  
{Ua5bSbh  
template < typename T > |Zt=8}di  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const jM7}LV1Ck  
  { MI@ RdXkY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); zM@iG]?kc  
} VWMCbg>R  
LZoth+:  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 (O<lVz@8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G+%ZN  
<4O=[Q5S  
return l(rhs) = r; mR0@R;,p  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 c3 wu&*p{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: IsRsjhg8x  
o<g (%ncr  
template < typename Tp > /4T%&#6s  
class constant_t [j![R  
  { <v2R6cj5  
  const Tp t; i5AhF\7F9  
public : 1i>)@{P&BN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S((8DSt*  
template < typename T > ZR#UoYjupb  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >yWJk9h f  
  { 9Q.j <  
  return t; b uhxC5i%  
} ]Ny]Ox<  
} ; ]3I_H+hU  
N9*$'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &1?Q]ZRp  
下面就可以修改holder的operator=了 qh&K{r*T  
}>OE"#si  
template < typename T > Hv`Zc*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const v(t&8)Uu  
  { d")r^7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t*<c+Ixu  
} 'rF TtT  
Qy$QOtrv  
同时也要修改assignment的operator() PAc~p8S  
4({=(O  
template < typename T2 > ,>g 6OU2~6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .6'T;SoK>  
现在代码看起来就很一致了。 N&GcWcq  
3{c&%F~!  
六. 问题2:链式操作 _ Po9pZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ec[:6}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 >N3{*W  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 AVJF[t,  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Z6*RIdD>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct I3L1|!  
x[?_F  
template < typename T > B#gmT2L  
struct result_1 es6e-y@e  
  { L*l( ~t)vF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V*TG%V -  
} ; t^[{8,N  
L{Th>]X  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 4Cfwz-Qo  
;zOZu~Q|'  
template < typename T > ECSC,oJ  
struct   ref K:Ap|F  
  { +|0m6)J]  
typedef T & reference; _9-Ajv  
} ; ]I]dwi_g)  
template < typename T > K)v(Z"  
struct   ref < T &> >:xnjEsi$/  
  { >2|#b  
typedef T & reference; RS:0xN\JN  
} ; MVj@0W33m  
q{@Wn]!k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q3[LnmH  
|'J3"am'  
template < typename T > i3GvTg-X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^g0 Ig2'  
  { H}@|ucM"\  
  return l(t) = r(t); 2KG j !w  
} p<+]+,|\~:  
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。 W`\H3?C`xQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P``hw=L  
d-* 9tit  
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 f"tO*/|`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: PU>;4l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 & p%,+|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z=xHk|+'  
最后的布局是: WDX?|q9rCt  
                Add ;e{2?}#8&  
              /   \ h1Lp:@:|  
            Divide   5 (r|T&'yK  
            /   \ 7q?Yd AUz  
          _1     3 L=p.@VSZ  
似乎一切都解决了?不。 r" D|1  
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。 \xdt|:8  
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。 p"JSYF 9]  
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: }iC~B}  
:@/fy}!  
template < typename Right > pqs)ueu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V?"^Ff3m!  
Right & rt) const ZJ 4"QsF  
  { A/QVotcU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Dux`BKl  
} G^R;~J*TDE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y}Dp{  
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。 )_=&)a1U  
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。 UqHOS{\Sz  
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。 j\vK`.z  
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。 kgIWgk%  
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? ^DH*@M  
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: 9,Mp/.T"\  
-r2cK{Hhp&  
template < class Action > {7wvC)WW  
class picker : public Action ky#6M? \  
  { )&9 =)G  
public : N!v@!z9Mu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bXfOZFzq)  
  // all the operator overloaded =?lT&|"  
} ; y"hM6JI  
MT5A%|He  
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。 epL[PL}  
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: EH3G|3^xz  
)k1,oUx  
template < typename Right > HB}gn2 .1&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Gh pd k;  
  { A)#sh) }Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |:?.-tq  
} o ,!"E^  
So^`L s;S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pxbNeqK@p  
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。 hK"=~\,  
+E:(-$"R  
template < typename T >   struct picker_maker vraU&ze\1  
  { I5A^/=bf&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 10rGA=x'(  
} ; n96gDH*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 16y$;kf8  
  { E oR(/*'  
typedef picker < T > result; a(~Yr A%~  
} ; u s0'7|{q  
>2:Sv1T  
下面总的结构就有了: c 2@@Rd~M  
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。 v(h Xk]S  
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。  =s]{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5%`Ul  
至此链式操作完美实现。 ~ t H s+  
TxvPfU?  
WK}+f4tdW[  
七. 问题3 =QfKDA  
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。 xdM#>z`;  
=Q}mJs  
template < typename T1, typename T2 > >>cd3)b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %m) h1/l  
  { "T u[n\8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mv?H]i`N  
} }hitU(5t0  
E@6r{uZ#  
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: $tHwJ!<$&  
.K1E1Z_  
template < typename T1, typename T2 > l&Ghs@>Kl  
struct result_2 "T%'Rp`j|  
  { p.] .M"A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bMZn7c  
} ; U_;J.{n  
9sj W  
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? .GN$H>')  
这个差事就留给了holder自己。 "EYj Y->  
    >Ron+ oe  
)xx/di  
template < int Order > 50aWFJYw  
class holder; ]C6[`WF  
template <> idS RWa  
class holder < 1 > QeJ.o.m{  
  { Qz(T[H5%W  
public : qetP93N_*  
template < typename T > ENWB|@B  
  struct result_1 B;]5,`#!  
  { <1+6O[>{  
  typedef T & result; <`_OpNxqW  
} ; CPNN!%-  
template < typename T1, typename T2 > j4xr1y3^  
  struct result_2 ^s~n[  
  { 6q[!X0u  
  typedef T1 & result; , ."(Gp  
} ; nl9Cdi]o  
template < typename T > u?3NBc$~A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d3G{0PX  
  { *tM7>  
  return (T & )r; {&E Z>r-  
} ^=Ct Aa2  
template < typename T1, typename T2 > 8H#c4%by)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Owpg]p yVD  
  { ,PMb9 O\B  
  return (T1 & )r1; MupW=3.38  
} C$td{tM  
} ; hJo^Wo  
VUC <0WV  
template <> Ipz 1+ #s'  
class holder < 2 > d6@jEa-  
  { JM-ce8U  
public : ?)[zLnxc&  
template < typename T > 27],O@ 2?L  
  struct result_1 /1W7<']>xV  
  { dHq )vs,L  
  typedef T & result; e9`uD|KAS|  
} ; wvmg)4,  
template < typename T1, typename T2 > #}!>iFBcH  
  struct result_2 r d6F"W  
  { Ls>u` hG  
  typedef T2 & result; &:;;u\  
} ; f;Bfh3  
template < typename T > X`3vSCn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B>|U-[A  
  { Vo 6y8@\  
  return (T & )r; QI#*5zm  
} |pH* CCA  
template < typename T1, typename T2 > V4eng "  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v*H &F   
  { N+s?ZE*  
  return (T2 & )r2; FQ^<,  
} l!;_lH8W$  
} ; RZ|HwYG  
g| ._n  
hD$p;LF  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 :PD`PgQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `\ef0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0Z A#T:4  
'9 *|N=  
return l(i, j) = r(i, j); &:DCtjK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y*}vG}e%  
-4vHK!l  
  return ( int & )i; YBtq0c  
  return ( int & )j; f OM^V{)T  
最后执行i = j; 5X`w&(]m  
可见,参数被正确的选择了。 [W9e>Nsp0  
%jZp9}h  
v LBee>$  
\,l.p_<  
hJ;f1dZ7}  
八. 中期总结 s!@=rq  
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: d=t}T6.|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 sb}K%-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q7 uAf3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *>aZc::  
\)^,PA3  
0q[p{_t`  
N)y^</Ya  
29a_ZU7e6  
hJw |@V  
九. 简化 ~U"by_  
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。 g[EM]q,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FJa[ToZ4+  
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: $u; >hk  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .DDg%z  
  +-*/&|^等 )IFl 0<d  
2. 返回引用。 p.rdSv(8'  
  =,各种复合赋值等 mUrS &&fu8  
3. 返回固定类型。 ?w]"~   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /nC{)s?S'  
4. 原样返回。 p}YI#f in/  
  operator, 5JBB+g  
5. 返回解引用的类型。 0" U5oP[  
  operator*(单目) "UQr:/  
6. 返回地址。 @<D'-mMt  
  operator&(单目) dGbU{#"3s  
7. 下表访问返回类型。 2^)D .&  
  operator[] c*x J=Gz6d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $ \Q<K@{  
  operator<<和operator>> / h}PEu3y  
I.^X2  
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。 35Ai;mU'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: je&dioZ>  
!,cQ'*<W8-  
template < typename Left > Z/2,al\  
struct value_return 3]O`[P,*%  
  { MV"E?}0  
template < typename T > @sc8}"J]#  
  struct result_1 R'Kt=.s<  
  { &mN'Tk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; = n+q_.A  
} ; %`xV'2H  
K&=1Ap  
template < typename T1, typename T2 > V";mWws+?#  
  struct result_2 K#qoR/:  
  { &`9j)3^J.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b#D9eJhS  
} ; 2[jL^ XMM  
} ; Jj2g5={  
h5L=M^z!>  
!]$V9F{K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WGH%92  
B#FHf Z  
下面我们来剥离functor中的operator() 9#v-2QY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: F>(qOH.I  
cC^W2\  
return l(t) op r(t) UZzNVIXA%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) nd.57@*M  
return op l(t) J.1O/Pw!.a  
return op l(t1, t2) S5uJX#*;  
return l(t) op X AQGG>  
return l(t1, t2) op PT3>E5`Nu  
return l(t)[r(t)] =WIE>*3[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GwcI0~5  
fuq( 2&^  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }5Yj  
单目: return f(l(t), r(t)); # v{Y=$L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :]vA 2  
双目: return f(l(t)); iV5}U2Vh  
return f(l(t1, t2)); <^d!Vzr]  
下面就是f的实现,以operator/为例 cNe0x2Z$?  
h,^BC^VU9-  
struct meta_divide hS4.3]ei  
  { dZPW2yf  
template < typename T1, typename T2 > x>}B#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hT?6sWa  
  { a "R7JjH  
  return t1 / t2; /+>)"D6'  
} ZTN(irK  
} ; &|)hCJu  
he"L*p*H  
这个工作可以让宏来做: O/mR9[}  
r]v&t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Eu|sWdmf l  
template < typename T1, typename T2 > \ TI}}1ScA'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rvW!7 -R  
以后可以直接用 2;8Xz 6T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $30oc Tt{  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 W7t >&3l  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) UcgG  
rVY?6OMkd  
t{!/#eQC  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 <3b'm*  
k^z0Lo|)'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )CJES!! W  
class unary_op : public Rettype M&r2:Whk  
  { LIF|bE9kd  
    Left l; )B6# A0  
public : C;9t">prk  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X2qv^G,  
HN{zT&  
template < typename T > QIQfI05  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sI'a1$  
      { ^ oYPyk`9  
      return FuncType::execute(l(t)); N#4N?BBP"  
    } ]nQ+nH  
ndw7v  
    template < typename T1, typename T2 > ylu2R0] (  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +IrZ ;&oy  
      { 6O pa{]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #b'N}2'p#V  
    } %,/lqcFo  
} ; JBz}|M D  
9RH"d[%yc}  
BWh }^3?l  
同样还可以申明一个binary_op >L gVj$Z  
xRlYr# %  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /be=u@KV  
class binary_op : public Rettype n#4Gv|{XMD  
  { I.1D*!tz  
    Left l; K/^ +eoW(  
Right r; WfZF~$li`  
public : #;]2=@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :$?Q D  
w d/G|kNO  
template < typename T > ~O{W;Cyh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \6o\+OQk  
      { 6g"C#&{@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >"%ob,c:#  
    } zzJja/mp  
vg)Z]F=t(  
    template < typename T1, typename T2 > =s;M]:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4J5pXlzV  
      { *t(4 $  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wO7t!35  
    } 4/'N|c.  
} ; iCP~O  
Pz%~ST  
='}#`',  
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 RP! X8~8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )T1iN(Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )o{aeV  
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。 m2xBS!fm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! v*z(@<Y  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 {:bN/zV#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /1d<P! H  
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) "UG K8x  
下面是修改过的unary_op bAEg$A  
jAC78n,Fi@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d]SYP  
class unary_op  Q=#I9-  
  { o5!f#Y  
Left l; AOb]qc  
  L%t@,O#,  
public : m|O1QM;T  
t> xd]ti  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (RE2I  
7O)" `  
template < typename T > FOH@OY  
  struct result_1 w<NyV8-hL  
  { 1$pb (OK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bcH_V| 5}  
} ; U]R~gy}#  
Zgamd1DJ[l  
template < typename T1, typename T2 > T2=HG Z  
  struct result_2 s_[VHPN  
  { DMn4ll|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 63 2bN=>  
} ; z wk.bf>m  
Y3Oz'%B  
template < typename T1, typename T2 > X%}nFgqQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QR0(,e$Dl  
  { w5,Mb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [sy j#  
} ^U@~+dw  
T%IK/"N|+  
template < typename T > "& 25D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H'DVwnn>ik  
  { ,<` )>2 'o  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?X9U TOx  
} 4w93}t.z  
Q@S-f:!  
} ; $IX\O  
O )d[8jw"  
@S^ASDuQU7  
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 {ci.V*:"  
好啦,现在才真正完美了。 `@Oa lg  
现在在picker里面就可以这么添加了: ny*i+4Mb  
O.QK"pKD\  
template < typename Right > FX}Gt=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {tiKH=&J  
  { [}z,J"Un  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "_1)CDqP  
} I&VTW8jB  
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。 vXE0%QE'Q  
.; Q:p*  
`3c CH  
uLR<FpM  
g)"gw+ZFc  
十. bind sG7u}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。 mtAE  
先来分析一下一段例子 ?C-Towo=i  
%aRT>_6"  
WXw}^v  
int foo( int x, int y) { return x - y;} GVGlVAo|@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9+=gke  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hz:pbes  
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。 ac{?+]8}  
我们来写个简单的。 ?)D^~/ 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: S \i@s_  
对于函数对象类的版本: sD;M!K_  
88s/Q0l  
template < typename Func > ~`ny @WD9  
struct functor_trait _}xd}QW  
  { I:cg}JZ>|  
typedef typename Func::result_type result_type; ]=pR  
} ; /YAJbr  
对于无参数函数的版本: +0Q,vK#j^  
2,q}N q  
template < typename Ret > \3f& 7wU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]`g@UtD9`  
  { mHc>"^R  
typedef Ret result_type; FS6`6M.K  
} ; o\b-_E5"?  
对于单参数函数的版本: 2_^aw[-  
w o bgu  
template < typename Ret, typename V1 > v=@TWEE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \y`+B*\i  
  { 'k0[rDFc#3  
typedef Ret result_type; Pz*_)N}j >  
} ; m0n)dje  
对于双参数函数的版本: AlE8Xu9UB  
\_V-A f{6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > / P|fB]p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +ZMls [  
  { @mP]*$00  
typedef Ret result_type; RGKYW>$0RR  
} ; #G" xNl  
等等。。。 O/s $SX%g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nn/?fIZN4  
GPz(j'jU  
template < typename Func > JF&$t}  
struct func_return "5R~(+~<@  
  { \MC-4Yz  
template < typename T > &Mq~T_S  
  struct result_1 \>LnLH(  
  { L!0OC''C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U4f5xUY0)  
} ; V&8Vw F^-  
`*", <  
template < typename T1, typename T2 > wI]"U2L5  
  struct result_2 tz4 ]qOH8  
  { I-y#Ks1p+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KqBk~-G  
} ; #} ~qqJ G2  
} ; U$]|~41#  
9{k97D/  
^k5ll=}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u0aJu  
lO&3{dOYE  
template < typename Func, typename aPicker > ]D[DU]K  
class binder_1 $vC1 K5sLk  
  { QO;N9ZI  
Func fn; S#)Eom?V  
aPicker pk; /Jf.y*;  
public : L^2FQti>  
dm0QcW4  
template < typename T > 1XM^8 .;  
  struct result_1 ku$$ 1xq  
  { t@u7RL*n:<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w(kf  
} ; JlMT<;7\  
#e' }.4cr  
template < typename T1, typename T2 > -F'b8:m  
  struct result_2 +fvaUV_-  
  { FZ!`B]]le,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \fA{1  
} ; * #jsgj[  
| N0Z-|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q0f3="  
z<H~ItX,n  
template < typename T > HGm 3+,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a=M\MZK>  
  { Ee`1F#c  
  return fn(pk(t)); !x!07`+^u  
} Q+4Xs.#  
template < typename T1, typename T2 > T,| 1g6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tOfg?)h{dc  
  { TXe$<4"  
  return fn(pk(t1, t2)); XsnF~)YW  
} LP MU8Er  
} ; w"R:\@ F  
D8 hr?:I9  
': N51kC  
一目了然不是么? FQ g~l4WX  
最后实现bind O_Oj|'bBC  
m(pE5B(  
EwOV;>@T?  
template < typename Func, typename aPicker > =bEda]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I\YV des#  
  { gy&[?m6M=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W5SJ^,d)J  
} |V<h=D5W  
)M)7"PC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cA%%IL$R  
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。 ]`Oo%$Ue  
*S/_i-ony  
十一. phoenix H$I =W>;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m1Y >Nj[f  
a4irokJv#  
for_each(v.begin(), v.end(), T49zcJf;  
( g!-,]  
do_ 4;2< ^[M  
[ <=f}8a.R3  
  cout << _1 <<   " , " 9K9DF1SOa  
] lP<:tR~K  
.while_( -- _1), '` pDngX  
cout << var( " \n " ) <~ Sz04  
) J~#;<e{\"  
); ULQMG'P^D  
hWX% 66  
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: ;qrB\j"  
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 Dk?\)lD`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m=YU2!Mb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K_dOq68_  
8MSC.0   
 trAkcYd  
template < typename Cond, typename Actor > Th=eNL]  
class do_while lV%N  
  { hiQha5  
Cond cd; hZ.Z3`v70  
Actor act; L:FoSCN Y(  
public : 'nF2aD%A  
template < typename T > Q=]w !I\  
  struct result_1 !Y-98<|b M  
  { eut-U/3:#  
  typedef int result_type; l5"OIq  
} ; )oyIe)  
*8LMn   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R) c'#St  
gvL f|+m  
template < typename T > nw-I|PVTNa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >Q(3*d >  
  { 3+XOZh8  
  do Z,=7Tu bR#  
    { Y'ow  
  act(t); '#k0a,<N  
  } ELj\[&U  
  while (cd(t)); z_|/5$T>U  
  return   0 ; dH-s2r%s  
} 0(S"{Ov  
} ; ?]*^xL;x?  
kkQVNphc  
}I :OsAw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~c&bH]cj  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 bFW=ylF9  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 @7B$Yy#  
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。 NUp<e%zB  
下面就是产生这个functor的类: %@u;5qD&  
>/8yGBD  
*NG+L)g  
template < typename Actor > o#skR4lwe  
class do_while_actor Rb.SY{}C  
  { oZAB_A)[-  
Actor act; <TP=oq?I/  
public : V>b\[(=s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .,OVzW  
sD=n95`v  
template < typename Cond > ( vca&wI!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9T1ZL5  
} ; Rp5#clsy  
?#45wC  
7Zh~lM  
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*i_r:,  
最后,是那个do_ } q$ WvY/  
=F@W gn,  
"T|PS 6R~  
class do_while_invoker A -b [>} _  
  { 4y+< dw  
public : `5C,N!d8X  
template < typename Actor > og kD^   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const svq<)hAf<  
  {  w/kt3Lw  
  return do_while_actor < Actor > (act); sIxTG y.  
} ;LMJd@  
} do_; bLwAXW2K+  
iB498t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3J5!oF{H  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4 XAQVq5  
最后来说说怎么处理break和continue sNLs\4v  
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。 aXoVy&x=  
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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