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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @(P=Eh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t8^m`W  
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, Z_\C*^  
?JL7=o X  
J=.`wZQkS  
$^u}a   
  class filler go+Q~NV   
  { UobyK3.%  
public : H|cNH=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 85 EQ5yY  
} ; #%J5\+ua  
OD' ]:  
$$:ZX  
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: BCe_@  
*:i1Lv@  
VG/3xR&y  
U hIDRR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); K)TrZ 2  
~|wbP6</:-  
E\gim<]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \{Q?^E  
S+TOSjfis  
zP6.xp3  
n G_6oe*=I  
二. 战前分析 =^H4Yck/5  
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。 eZ"1gYqy  
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 Bgmn2-  
iC iZJ"  
RwS@I /  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y>jiXl?&  
  /* --------------------------------------------- */ "c}@V*cO<d  
vector < int *> vp( 10 ); 5*[2yKsTi  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7ugZE93!  
/* --------------------------------------------- */ O;7)Hjwt  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f|u#2!7  
/* --------------------------------------------- */ 7JSNYTH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =^ T\Xs;GK  
  /* --------------------------------------------- */ P{Q=mEQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FKe,qTqa  
/* --------------------------------------------- */ s;UH]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PRNoqi3sY  
~ %B<  
v]B L[/4  
; S xFp  
看了之后,我们可以思考一些问题: gm9mg*aM  
1._1, _2是什么? yV)la@c  
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。 DcSnia62f  
2._1 = 1是在做什么? ?5kHa_^  
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。 =2w4C_  
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。 pm{|?R  
eAPXWWAZJ1  
~ ihI_q"  
三. 动工 ,vW:}&U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pLv$\ MiZ  
;-UmY}MU  
9n}p;3{f  
!|c|o*t{  
template < typename T > QRLt9L  
class assignment OT'[:|x ;  
  { C"IKt  
T value; |lv|!]qAma  
public : XD"_Iq!  
assignment( const T & v) : value(v) {} G%d (  
template < typename T2 > ')GSAY7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .f+TZDUO  
} ; )E+'*e{cK  
%'0T Xr$  
1>L(ul(qGF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ah~Y eJp  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,^icPQSwc  
6"dD2WV/  
klUQkz |<a  
eW|^tH  
  class holder IKie1!ZU{"  
  { cyJG8f  
public : }^B6yWUN  
template < typename T > 9)VF 1LD  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -GLMmZJt  
  { pKi&[  
  return assignment < T > (t); Rb3V^;i  
} -.{g}R%  
} ; i1 RiGS  
3P;>XGCxZ  
dK>7fy;mv  
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: trE{FT  
ZcYh) HD  
  static holder _1; :T9< d er,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %u;~kP|S%  
z2Z^~, i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7=(Hy\Q5xH  
而不用手动写一个函数对象。 U4G`ZK v(!  
qY[xpm  
LY-2sa#B$-  
? R>h `  
四. 问题分析 fU!<HD h  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 9uWY@zu  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /> 4"~q)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 sN5B7)Vc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "?mJqA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;qBu4'C)T  
T9s2bC.z55  
五. 问题1:一致性 @g G<le6  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| bu51$s?B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 IT$25ZF  
\}]!)}G  
struct holder O`vTnrY  
  { Zkf0p9h\  
  // DfKr[cqLM  
  template < typename T > FN[{s  
T &   operator ()( const T & r) const yeHDa+}  
  { VWO9=A*Y|  
  return (T & )r; o: ;"w"G  
} 0 Us5  
} ; Qqlup  
cYqfsd# B  
这样的话assignment也必须相应改动: ~jsLqY*(+  
"9n3VX)  
template < typename Left, typename Right > $HJwb-I  
class assignment R"K#7{p9  
  { f^VP/rdg  
Left l; KgR<E  
Right r; 8n>9;D5n  
public : im @h -A]0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L QjsOo  
template < typename T2 > yBI'djL~>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } T*KMksjxm`  
} ; Z> r^SWL  
5# K4bA  
同时,holder的operator=也需要改动: %AQIGBcgL  
$1v&azM.  
template < typename T > J(6oL   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i'\T R|qd  
  { u7=U^}#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [}&Sxgv  
} >KJ+-QuO&  
Xn{1 FJX/  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 +!|9hF'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 NQ6sGL  
k-}b{  
return l(rhs) = r; 8Ac:_Zg  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 sM9+dh  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^`G}gWBx}w  
l]5w$dded~  
template < typename Tp > O?|gp<=d  
class constant_t f!JS= N?3  
  { Qubp9C#r  
  const Tp t; ^#sU*trr  
public : QqU!Najf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !/wtYI-`  
template < typename T > mrw=T.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *M"}z  
  { Y0X-Zqk'  
  return t; Ng_!zrx04  
} )Eo)t>  
} ; K>{T_){  
53[~bwD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YD7Oao4:o  
下面就可以修改holder的operator=了 $ , u+4h  
X*\ J_  
template < typename T > #{\%rWnCm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F|!){=   
  { 1@-Ns  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8e(\%bX  
} L+q/){Dd(  
>:b Q  
同时也要修改assignment的operator() @/31IOIV]`  
OE-gC2&Bm  
template < typename T2 > ~Rr~1I&mR,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3p'I5,}  
现在代码看起来就很一致了。 5^x1cUB]  
Z+=@<i''  
六. 问题2:链式操作 5@BBo eG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {lc\,F*$  
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。 hzvd t  
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。 `V04\05  
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。 >m$ 1+30X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )h)]SF}  
(}2~<   
template < typename T > % S os  
struct result_1 <q@a~'Ai?!  
  { sL$:"=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )<tI!I][j  
} ; S@/IQR  
a5 TioQ  
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: ~5oPpTAe  
G2T|RT $_K  
template < typename T > n~V ]Z  
struct   ref uu>Pkfo  
  { @8I4[TE  
typedef T & reference; :Cj OPl  
} ; (R("H/6xs  
template < typename T > #%h-[/  
struct   ref < T &> )z28=%g  
  { 1waTTT?"Ho  
typedef T & reference; L}pt)w*V1j  
} ; W@I|Q -  
N <Xq]! K-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z.;ez}6%V  
71t* %  
template < typename T > lp^<3o*1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ev}C<zk*  
  { "L&#lfOKG  
  return l(t) = r(t); c$yk s  
} CTZ8Da^  
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。 O*FUTZd(J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7x%R:^*4  
LHo3 Niy.  
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 g0["^P1tV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :BV6y|J9O^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 B e0ND2oo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _dhgAx-H)h  
最后的布局是: #;2n;.a  
                Add 8p:e##%  
              /   \ |}di&y@-JI  
            Divide   5 MjC_ (cs  
            /   \ /^#;d UB  
          _1     3 {C N~S*m  
似乎一切都解决了?不。 4?q <e*W  
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。 >]vlkA(  
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。 2OVRf0.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: )x=1]T>v"'  
E vg_q>  
template < typename Right > Eu@huN*/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Oagsoik  
Right & rt) const c2'Lfgx4  
  { &keR~~/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eEv@}1~  
} `ux{;4q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0?:} P  
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。 {ix?Brq/  
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。 9 %I?).5  
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。 r w2arx  
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。 GkTiDm?  
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? 3@$,s~+ 3  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:  VoWNW  
jk[1{I/  
template < class Action > Zy?Hi`  
class picker : public Action l:,'j@%  
  { ?!d&E ?9\  
public : E^/t$M|H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'O_3)x5  
  // all the operator overloaded gf &Pn  
} ; B][U4WJ)  
#(N+(():  
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。 D"2&P^-  
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: BMG3|N^  
xg;+<iW  
template < typename Right > YSic-6z0Ms  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'm FqE n  
  { ?IqQ-C)6D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OuID%p"O  
} ogHCt{'  
fPR1f~r  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v50bdj9}k  
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。 "8x8UgG  
iXVe.n  
template < typename T >   struct picker_maker xqG[~)~  
  { *U,@q4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :*Z4yx  
} ; 4gz H8sF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K<SyC54  
  { ( u\._Gwsx  
typedef picker < T > result; %In A+5s`  
} ; c4^ks&)'  
g"p%C:NN  
下面总的结构就有了: 4~Vx3gEV:  
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。 =JK@z  
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。 g9}DnCT*.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /_AnP  
至此链式操作完美实现。 4C61GB?Vy  
NV72  
irFMmIb  
七. 问题3 *rs5]U<  
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。 c1k/UcEcg~  
M3c$=>  
template < typename T1, typename T2 > e.7EU  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IEsEdw]aZE  
  { M/>7pZW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hKLCJ#T  
} +./H6!  
e,vvzs o  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: .f%fHj  
Wz49i9e+d  
template < typename T1, typename T2 > [q) 8N  
struct result_2 Ln')QN  
  { t{^*6XOcJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Z'`g J&6n  
} ; Xqg@ e:g  
Ce9|=Jx!  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? hV8[@&Sx3  
这个差事就留给了holder自己。 B%)%  
    f332J  
SPX$ U5&  
template < int Order > Z_};|B}  
class holder; =9O^p@Q#W  
template <> WM7oM~&{6  
class holder < 1 > 4B =7:r  
  { nm5cpnNl  
public : *4Thd:7 `  
template < typename T > =n5zM._S-  
  struct result_1 8_BV:o9kL  
  { p{amC ;cI$  
  typedef T & result; =9'RM>  
} ; 9YIM'q>`v  
template < typename T1, typename T2 > :~e>Ob[,"  
  struct result_2 R]c+?4J  
  { I5 o)_nc  
  typedef T1 & result; TJ_$vI  
} ; X^}I-M%{m  
template < typename T > ,<n}W+3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @r/#-?W  
  { :)wy.r;N  
  return (T & )r; ieDk;  
} \r;#g{ _  
template < typename T1, typename T2 > Vwg|K|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L[oui,}_  
  { D.B.7-_8  
  return (T1 & )r1; s @&`f{  
} rdl;M>0@  
} ; y I HXg#  
AK,J7  
template <> 4IB9 ,?p  
class holder < 2 > lGPUIoUo  
  { Bn=by{i  
public : f2Klt6"9  
template < typename T > mXRB7k  
  struct result_1 }iXDa?6%  
  { 3GaQk-  
  typedef T & result; 5,3'=mA6  
} ; hm84Aq= f  
template < typename T1, typename T2 > tX9{hC^  
  struct result_2 1->dMm}G[  
  { jqWu  
  typedef T2 & result; \f]k CB  
} ; a]JYDq`,3  
template < typename T > BWeA@v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [pC$+NX  
  { 3c#BKHNC  
  return (T & )r; %+ @O#P  
} ypbe!Y<i]  
template < typename T1, typename T2 > m!|kW{B#A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5L+>ewl  
  { oRm L {UDZ  
  return (T2 & )r2; 0LPig[  
} y6ECdVF  
} ; Jj>?GAir  
NO7J!k?  
+6sy-<ZL:  
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> >。 "Q}#^h]F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^ZvWR%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sv: 9clJ  
nno}e/zqf  
return l(i, j) = r(i, j); hv`~?n)D66  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N|8P)  
<":;+ Ng+  
  return ( int & )i; dbwe?ksh  
  return ( int & )j; hEA<o67  
最后执行i = j; I?h)OvWd  
可见,参数被正确的选择了。 !^^?dRd*v  
;;_,~pI?k  
eV 2W{vuI  
#+:9T /*>0  
%}SGl${-  
八. 中期总结 0ZT5bg_M  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: MuYk};f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :}Xll#.,m  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 j| v%)A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v0 nj M  
Upc+Ukw  
j>*R]mr6  
X}=n:Ql'YY  
<>dT64R|  
Sc>,lIM  
九. 简化 G3+.H  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 "9m2/D`=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 sNj)ZWgd>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 9i'jj N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ; o?-yI&T*  
  +-*/&|^等 9E zj"  
2. 返回引用。 j5K]CTz#  
  =,各种复合赋值等 Hc!  mB  
3. 返回固定类型。 B( ]M&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i'a?kSy  
4. 原样返回。 cGtO +DE  
  operator, ta35 K"  
5. 返回解引用的类型。 DwaBdN[!7  
  operator*(单目) OglEt["  
6. 返回地址。 n)L*  
  operator&(单目) X>d"]GD  
7. 下表访问返回类型。 Q;[,Q~c[u  
  operator[] Z,RzN5eN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O ,J>/  
  operator<<和operator>> 8J=? 5  
.Obw|V-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 udxFz2>_l$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $&y%=-]|  
T?:Rdo!:u  
template < typename Left > u5O+1sZ"6  
struct value_return GS0;bI4ay  
  { o}$XH,-9&  
template < typename T > aK&b{d  
  struct result_1 jK!Au  
  { Ozw;(fDaU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t`WB;o!  
} ; NhfJ30~  
rx $mk  
template < typename T1, typename T2 > r#+d&.|  
  struct result_2 ?p9VO.^5  
  { fdxLAC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1QqYQafA  
} ; 8B7cBkl:  
} ; +vYoB$!  
u6M.'  
g$7{-OpB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  !;EjB*&  
Fgkajig  
下面我们来剥离functor中的operator() [OjF[1I)u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: N96jJk  
!,l9@eJQ  
return l(t) op r(t) m#8m] Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c|lu&}BS  
return op l(t) ?Y)vGlWDW<  
return op l(t1, t2) @.osJ}FxA  
return l(t) op oeKHqP wg  
return l(t1, t2) op K\>tA)IPSV  
return l(t)[r(t)] kd=GCO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] __`*dL>*  
}XZ'v_Ti  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: iDN;m`a  
单目: return f(l(t), r(t)); m$`RcwO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6Se?sHC>  
双目: return f(l(t)); f_wvZ&  
return f(l(t1, t2)); a#^B2  
下面就是f的实现,以operator/为例 sJ# 4(r`  
/|r^W\DV&x  
struct meta_divide =7-9[{  
  { e8y;.D[2  
template < typename T1, typename T2 > ~hZ"2$(0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -mC0+}h  
  { w3#Wh|LQ-  
  return t1 / t2; kUq=5Y `D  
} W!%]_I!&K  
} ; ` BDLW%aL  
Q Btnx[  
这个工作可以让宏来做: l=]cy-H  
aY3^C q(r  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1)9sf0LyU  
template < typename T1, typename T2 > \ j;']cWe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]P#XVDn+;  
以后可以直接用 H70LhN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8j Mk)-  
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 H]Cy=Zi"  
(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。。。) P6E3-?4j  
 gG uZ8:f  
<!L>Exh&r  
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 bQE};wM,  
k xP-,MD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gfX\CSGy  
class unary_op : public Rettype [!!o-9b  
  { `o<' x.I  
    Left l; | B. 0TdF  
public : _=+V/=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,pqGX3  
=6woWlfb  
template < typename T > F4It/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W^fuScG)c  
      { F\fWvXdW  
      return FuncType::execute(l(t)); 4/mig0"N.  
    } >^%7@i:@U  
S7=Bd[4  
    template < typename T1, typename T2 > q+P|l5_ t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aT_&x@x  
      { 8S>&WR%jH]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); KQacoUHrK?  
    } e:DkGy`-s  
} ; &L#UGp $,  
.zS?9MP  
8*8Zc/{  
同样还可以申明一个binary_op pF&(7u  
pcau}5 .  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !g Z67  
class binary_op : public Rettype thV>j9'  
  { b}0,\B%  
    Left l; OTMJ6)n7  
Right r; _8"O$w  
public : 0QPH}Vi5}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} szsk;a  
7#@cz5Su  
template < typename T > S?RN?1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3mYiQ2  
      { gfsI6/Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); EG0WoUX|  
    } u1t% (_h  
$SM# < @  
    template < typename T1, typename T2 > $tz;<M7B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XID<(HBA"!  
      { |3F02  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A6GE,FhsG  
    } +u!0rLb  
} ; XS`M-{f`  
s >e=?W  
Wi[~fI8^!  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 "J+3w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 20vXSYa~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g) p,5BADm  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 SxdE?uCUS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (ohq0Y  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 n3}!p'-CC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Of{/t1o?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) KC(xb5x Y  
下面是修改过的unary_op NLS%Sq  
/3e KN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8CnRi  
class unary_op an4GSL  
  { @7n/Q(  
Left l; @kk4]:,w  
  ojQI7 Uhw  
public : H,+I2tEs  
H2Z1TIh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]?3un!o3o  
zXv3:uRp.  
template < typename T > e_s&L,ze  
  struct result_1 !,[C] Q1  
  { qtiz a~u  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4!+pc-}-  
} ; _/Gczy4)#  
V6t,BJjS  
template < typename T1, typename T2 > Xv< B1  
  struct result_2 uwa~-xX6  
  { vJ\pR~?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N` aF{3[  
} ; b7!Qn}  
r`AuvwHPs[  
template < typename T1, typename T2 > RE =`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2kdC]|H2?  
  { nA P.^_K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L,mQ   
} Eq$&qV-?(  
w4W_iaU  
template < typename T > v z^<YZMu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q-]`CW]n  
  { *H?!;u=8  
  return OpClass::execute(lt(t)); _@ *+~9%8p  
} wNQ*t-K  
p3]_}Y D[#  
} ; #+$G=pS'v  
?*?RP)V  
sXi=70o  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug mjWU0Gh%*  
好啦,现在才真正完美了。 ~=8uN<  
现在在picker里面就可以这么添加了: {Zh>mHW3  
G 16!eDMt  
template < typename Right > 6&bY}i^K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w=^`w:5X  
  { w QNxL5B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Bn61AFy`  
} ,hq)1u  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 AZa 6 C w  
d+X}cq=  
Kw8u`$Ad7  
A|L8P  
slg ]#Dy  
十. bind HPb]Zj  
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。 A,%C,*)Cg  
先来分析一下一段例子 Hir Fl  
D8>enum  
 EI_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @y82L8G/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wY~&Q}U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,WJH}(h"D  
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。 io#&o;M<  
我们来写个简单的。 TjHwjRa  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,0E{h}(  
对于函数对象类的版本: ZQ_xDKqRV  
z)z{3rR|PW  
template < typename Func > ccLq+a|  
struct functor_trait -1ce<nN  
  { ]u4Hk?j~<  
typedef typename Func::result_type result_type; K_2|_MLlZ  
} ; EL8NZ%:v:  
对于无参数函数的版本: yaG= j  
2RN)<\P  
template < typename Ret > &Y 4F!Rb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^5A t?I8  
  { :WSDf VX  
typedef Ret result_type; AX= 1b,s  
} ; 3t<a $i  
对于单参数函数的版本: Y`o+XimX  
qTAc[Ko  
template < typename Ret, typename V1 > ~mO62(8m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ep=qf/vd<  
  { ~=KJzOS,S  
typedef Ret result_type; 0pJ ":Q/2)  
} ; ZTU&, 1Y;  
对于双参数函数的版本: rAs,X  
;Ra+=z}>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _R.B[\r@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8F:e|\SB#  
  { HcedE3Rg  
typedef Ret result_type; 6_d.Yfbq  
} ; wKi^C 8Z2  
等等。。。 u1z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mwY IJy[  
{X[ HCfJd  
template < typename Func > Ux#x#N  
struct func_return Qt,M!i,  
  { HAv{R!*  
template < typename T > "=6v&G]U4  
  struct result_1 E\IlF 6  
  { !'j?.F $}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u`olW%C/T  
} ; yuDZ~0]R  
>~`r:0',  
template < typename T1, typename T2 > %e`$p=m  
  struct result_2 5Q 'i2*j  
  { zfwS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &BtK($  
} ; \EKU*5\Hp>  
} ; CBDG./  
{5d9$v7k4  
Xe#K{gA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (`6T&>(4  
FJ %  
template < typename Func, typename aPicker > _>=L>*  
class binder_1 f{"8g"[[)(  
  { 'Fs)Rx}\0  
Func fn; KAsS [  
aPicker pk; *1 G>YH  
public : p_UlK8rb  
@&]#uRl|[  
template < typename T > <L{(Mj%Z  
  struct result_1 8ZCoc5  
  { [tg^GOf '  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S a4W`  
} ; WHAQu]{  
HLBkR>e  
template < typename T1, typename T2 > ?%VI{[y#>  
  struct result_2 Ov#=]t5  
  { I+!:K|^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $t5 V=}m>  
} ; P i Fm|  
Fbu5PWhlc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} RN)dS>$  
:> &fV  
template < typename T > <\0vR20/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cn>ADWpT&  
  { e5.h ?  
  return fn(pk(t)); K9vIm4::d$  
} *]h`KxuO  
template < typename T1, typename T2 > }hYZ" A~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u7xDau(c  
  { A].>.AI  
  return fn(pk(t1, t2)); })w*m  
} 7HVZZ!>~  
} ; kGL1!=>  
l^d[EL+  
.TE?KI   
一目了然不是么? R/^u/~<  
最后实现bind `+t.!tv!  
l~D N1z6`  
>6oOZbUY0  
template < typename Func, typename aPicker > |A%<Z(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :QWq"cBem  
  {  J*l4|^i<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); H33i*][H  
} Ne $"g[uFU  
?=VOD#)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p~.8\bI=  
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。 hoT/KWD,  
.))v0   
十一. phoenix +525{Tj  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @Kf_z5tm:  
hLDA]s  
for_each(v.begin(), v.end(), XyMG.r-,  
( t8+_/BXv  
do_ k<RZKwQc  
[ H'MJ{r0,  
  cout << _1 <<   " , " MG /,==  
] tTN?r 8  
.while_( -- _1), Dfd-^N!  
cout << var( " \n " ) SlSM+F  
) k|BHnj  
); vA)O {W\o  
k8,?hX:  
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: s/:Fwr4q#a  
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 p'sc0@}_O  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0aoHKeP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: v+e|o:o#  
9S[XTU  
>a1{397Y}  
template < typename Cond, typename Actor > ;. wX@  
class do_while QRLJ_W^&u  
  { l%Gw_0.?e  
Cond cd; AF43$6KZP$  
Actor act; ubu?S%`  
public : &TG5rUUg  
template < typename T > 7O`o ovW$  
  struct result_1 ](eN@Xi&@  
  { |3+m%;X  
  typedef int result_type; 83cW=?UgA  
} ; .D4bqL  
>xA),^ YT  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} W$qd/'%  
DFO7uw1  
template < typename T > ]APvp.Tw:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dr{y0`CCN  
  { cL8#S>>u.  
  do .Hc(y7HV  
    { okq[ o90  
  act(t); \V2,pi8'v  
  } g\GdkiIj  
  while (cd(t)); H0a/(4/xg  
  return   0 ; CzV(cSS9-  
} {F N;'Uc  
} ; iqhOi|!  
G5D2oQa=8  
CK_(b"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l7JY]?p  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 5 HV)[us  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 -ewQp9)G  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 p4X{"Z\mn  
下面就是产生这个functor的类: ,<ya@Fi{  
KSs1CF'i  
s[3fqdLP&  
template < typename Actor > }dSFAKI2dM  
class do_while_actor fW0$s`  
  { f1{z~i9@$  
Actor act; sLcY,AH  
public : sDiHXDI_m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;Fl<v@9  
2%rLoL$Y2+  
template < typename Cond > e`U Qz$4!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <"&'>?8j  
} ; c5i%(!>  
0.(<'!"y  
gp< =Gmd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  7 Yv!N  
最后,是那个do_ p6 xPheD  
Iz\1~  
zj M/M  
class do_while_invoker 4L:>4X[T  
  { `6w#8}  
public : `ti8-  
template < typename Actor > #1Z7&#R/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *{/@uO  
  { 9R]](g#  
  return do_while_actor < Actor > (act); Pern*x9$  
} OeTu?d&N  
} do_; Y)p4]>lT+8  
`1'5j "v  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &IQ%\W#aY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v}`1)BUeF  
最后来说说怎么处理break和continue *TnzkNN_,  
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。 o~~9!\  
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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