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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h:{^&d a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "~6IjW*/  
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, `_ )5K u}  
A9ZK :i7  
!'8jy_<9  
Z>J3DH  
  class filler SfUbjs@a  
  { @~`:sa+H  
public : 0 1:(QJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e+Sq&H!@  
} ; p%-m" u  
)* Rr5l /l  
ivJTE  
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: VMJK9|JC[  
yI.hN  
o~ReeZ7)Zg  
&f<Ltdw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &-p!Lg&D  
`l+9g"q  
.'=-@W*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \Vl)q>K _h  
M nDa ag  
"rR$2`v"  
# #/ l  
二. 战前分析 SI:Iv:>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 o 5<w2(  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 N3@gvS  
dW#?{n-H<  
=[IKwmCX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q6=>*}Cm6m  
  /* --------------------------------------------- */ YbP}d&L  
vector < int *> vp( 10 ); 8o[+>W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9[Xe|5?c  
/* --------------------------------------------- */ :[bpMP<bz;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); drh,=M\F  
/* --------------------------------------------- */ zN7Ou .  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); gutf[Ksu  
  /* --------------------------------------------- */ 'Ad|*~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %p tw=Ju  
/* --------------------------------------------- */ [G7S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X A-,  
9DaoM OPEI  
hXQo>t-$  
7*g'4p-  
看了之后,我们可以思考一些问题: K#a_7/!v/  
1._1, _2是什么? !-s6B  
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。 uEDvdd#V.  
2._1 = 1是在做什么? >(eR0.x  
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。 [_zoJ  
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。 RbJbVFz8C  
W>m #Mz  
8t1,_,2'  
三. 动工 iS}~e{TP/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f^ 6da6Z  
0m'tPFQ|  
^LAdN8Cbb  
;#S4$wISw`  
template < typename T > !E9A=u{  
class assignment LGPg\g`  
  { 1 eMaKT_=  
T value; 4nGr?%>  
public : zH1ChgF=}  
assignment( const T & v) : value(v) {} sH\ h{^  
template < typename T2 > d6{0[T^L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y\}<N6  
} ; l#;o^H i  
H?)?(t7@  
4zx_L8#Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 # 3gdT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &1ss @-  
DWcEl:  
l8By2{pN  
- xQJY)  
  class holder 9H,Ec,.  
  { uU#e54^  
public : 0xpE+GY  
template < typename T > VMV~K7%0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {y==8fCJ  
  { z|sR `]K  
  return assignment < T > (t); Fn*)!,)  
} PZSi}j/  
} ; &-4SA j  
=\)qUs\z  
Rb_+C  
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: I)}T4OOc/  
Wup%.yT~Ds  
  static holder _1; h/\/dp/tt  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >y^zagC*  
,v>| Ub,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mKhlYV n  
而不用手动写一个函数对象。 h!~u^Z.7<  
& *!) d"  
5=9gH  
iM{UB=C  
四. 问题分析 ~OOD#/  
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。 v#Y9O6g]T  
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。 r`!S*zK  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cS#m\O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 AX2On}&bf  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9$e6?<`(Y  
* 2s(TW  
五. 问题1:一致性 0vi\o`**Mj  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| _3 3YgO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 EPL"H:o5%<  
(X}Q'm$n\h  
struct holder #dm"!I>g  
  { \z)` pno  
  // ~h6aTN  
  template < typename T > lO dw H"  
T &   operator ()( const T & r) const TH#5j.uUs  
  { %<Kw  
  return (T & )r; N.qS;%*o{e  
} y/yg-\/XF  
} ; {B+{2;Zk  
"ba>.h,#'  
这样的话assignment也必须相应改动: Xw{Qktn  
%[7<GcWl  
template < typename Left, typename Right > YztW1GvI  
class assignment c;1Xu1  
  { </7_T<He.  
Left l; |!?`KO{  
Right r; Y"Y+U`Qt  
public : C4/p5J  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?^W`7HF%0  
template < typename T2 > \' ;zD-MX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >)`V $x  
} ; ;,F:.<P  
pxi/ ]6pw  
同时,holder的operator=也需要改动: E HY}gG)  
@8s:,Y_  
template < typename T > QR]61v:`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XH{P@2~l  
  { DqTp*hI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [d/uy>z,  
} E< Ini'od[  
&Eqa y'  
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。 $7JWA9#N!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @E@5/N6M  
j,i> 1|J  
return l(rhs) = r;  {]=oOy1  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 b^I(>l-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hh ynB^o  
+_E 96`P  
template < typename Tp > Mk$Pt  
class constant_t %K|+4ZY3  
  { ;H:+w\?8f$  
  const Tp t; >Lr ud{  
public : wUBug  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HtbN7V/  
template < typename T > <764|q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q]oCzSi  
  { e#j kp'  
  return t; p^ojhrr  
} '}eA2Q>BV  
} ; gm}[`GMU  
yQ M<(;\O  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Da8{==  
下面就可以修改holder的operator=了 FeAMt  
=h se2f  
template < typename T > $2+(|VG4F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const skR I \  
  { js<}>wD7<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Msea kF  
} G'qGsKf\  
cf ~TVa)M  
同时也要修改assignment的operator() x9{&rl dC  
)RE~=*?d  
template < typename T2 > o(_~ st<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zP$Ef7bB  
现在代码看起来就很一致了。 T nG=X:+=  
yC<[LH  
六. 问题2:链式操作  %SSBXWP  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8rwXbYx x  
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。 L=9w 3VXS  
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。 Kc[Y .CH  
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。 'HdOW[3o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _YM]U`*  
gcNpA?mC|u  
template < typename T > >'GQB  
struct result_1 7w]NG`7  
  { }qhNz0*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1FQ_`wF4  
} ; auKGm:  
+zup+=0e  
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: '7Aj0U(  
31@m36? X  
template < typename T > f/Q7WXl0  
struct   ref IR<`OA  
  { L% cr `<~  
typedef T & reference; V;}6C&aP.  
} ; KKLW-V\6K  
template < typename T > .oR_r1\y  
struct   ref < T &> `LID*uD;_  
  { R?K[O   
typedef T & reference; [)&(zJHX  
} ; Hlg Q0qb  
wK[Xm'QTPJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xf?6_=  
Q:4euhz*  
template < typename T > qr~= S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MJ+]\(  
  { ,9:0T LLR  
  return l(t) = r(t); `p. O  
} k}o*=s>M  
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。 IT~pp _6g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~>( N<:N  
8a SH0dX  
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 T)QT_ST.9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: EhBYmc" &  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;.g <u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p*^[ ~}N  
最后的布局是: F;&a=R!.  
                Add H!+T2<F9R  
              /   \ w[V71Iej  
            Divide   5 tbP ;iK'  
            /   \ [qEd`8V (  
          _1     3 h5.>};"@ '  
似乎一切都解决了?不。 %+y92'GqG/  
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。 !]-ET7  
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。 X+*"FKm S.  
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: z&@Vg`w"  
w u  
template < typename Right > /`j~r;S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WF.y"{6>  
Right & rt) const {hLS,Me  
  { )G">7cg;t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \?9{H6<=  
} 6UkX?I`>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 sP+ZE>7  
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。 FojsI<  
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。 # [0>wEq  
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。 v^;%Fz_Dr  
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。 q["T6  
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? ~/B[;#  
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: =n}+p>\s  
ny. YkN2  
template < class Action > !VfP#B6.  
class picker : public Action Cy~Pfty  
  { Yc*Ex-s  
public : _Zq2 <:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @sV6g?{tI  
  // all the operator overloaded 9z:P#=Q:  
} ; =[ $zR>o*%  
*:*Kdt`'G  
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。 |Ir&C[QS{y  
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: AxOn~fZ!  
hu G]kv3F:  
template < typename Right > 1gZW~6a}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6IVa(;  
  { ;3D[[*n9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,/qS1W(  
} O'G,   
Vf'r6Rf  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > : Nf-}"  
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。 ?1f(@  
<~[ A  
template < typename T >   struct picker_maker lAM"l)Ij  
  { 6S~l gH:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U#jbii6e  
} ; "s6O|=^*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 42Gv]X  
  { d4h, +OU  
typedef picker < T > result; t&r-;sH^[  
} ; zuR F6?un  
m),3J4(q  
下面总的结构就有了: BAq@H8*B  
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。 $Y mD;  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 >q:0w{.TU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 RK*ZlD<  
至此链式操作完美实现。 `;@#yyj:_  
<]u~;e57  
C>?`1d@  
七. 问题3 Qo!/n`19  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 wuv2bd )+  
Iaq7<$XU  
template < typename T1, typename T2 > k lRS:\dW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K'`N(WiL  
  { "uz}`G~O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZkyH<Aa  
} 1w)#BYc=L  
N* C"+2  
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: kc3dWWPe  
Puu O2TZ  
template < typename T1, typename T2 > IXmtjRv5  
struct result_2 H'L ~8>  
  { LV:`si K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k0=$mmmPY  
} ; ?0Qm  
)1>fQ9   
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? Kh!h_  
这个差事就留给了holder自己。 tr]=q9  
    YlZe  
}NQ {S3JW  
template < int Order > QT;mCD=OD  
class holder; /A U& X  
template <> $6ZO V/0  
class holder < 1 > 6S;-fj  
  { f$lf(brQ:  
public : X676*;:!.  
template < typename T > -`mHb  
  struct result_1 8?lp:kM  
  { 9` /\|t|V  
  typedef T & result; ^<0azza/(  
} ; Lh%>> Ht{  
template < typename T1, typename T2 > }*2q7K2bj  
  struct result_2 piRP2Lbm*  
  { p&nIUx"  
  typedef T1 & result; g,5r)FU`  
} ; q L6Rs  
template < typename T >  xZ*.@Pkr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7R 40t3  
  { tFvc~zz9  
  return (T & )r; 1!@KRV  
} Zd/ACZ[  
template < typename T1, typename T2 > ;NrN#<j( !  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8+Y+\XZG  
  { edt(Zzk@3-  
  return (T1 & )r1; ,cR=W|6cQm  
} 4uW}.7R'  
} ; H0Q.; !^  
R "S,&  
template <> Z|YiYQl[)  
class holder < 2 > A9_)}  
  { 3Z *'  
public : NR8YVO)5$  
template < typename T > TSQ/{=r  
  struct result_1 pPUv8, %  
  { HWFI6N  
  typedef T & result; w6k\po=  
} ; lNcXBtwK@#  
template < typename T1, typename T2 > 2=3pV!)4}  
  struct result_2 IK%fX/tDyc  
  { f^8,Z+n  
  typedef T2 & result; QU/Q5k  
} ; MtYi8"+<e.  
template < typename T > |22~.9S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -kp! .c  
  { >&0)d7Nu8m  
  return (T & )r; uTN mt]  
} ;?/v}$Pa  
template < typename T1, typename T2 > $7{|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0hTv0#j#  
  { >&K1+FSmyJ  
  return (T2 & )r2; x)M=_u2 _  
} T{1Z(M+  
} ; 6{rH|Z  
nRpZ;X)'.  
D2$"!7O1H  
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> >。 'Ldlo+*|5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: FF:Y7wXW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9kcp(  
b?#k  
return l(i, j) = r(i, j); S ^?&a5{o  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,LjB%f[  
xP<cF  
  return ( int & )i; Xg |_  
  return ( int & )j; s 2t'jIB  
最后执行i = j; gf `uC0  
可见,参数被正确的选择了。 &8R%W"<K  
g{&a|NU^  
VXforI  
B_w;2ZuA  
m^dKww  
八. 中期总结 )NeI]p  
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: VmLV:"P}^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A&#P=m j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %;UEyj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2.=3:q!H<%  
"^j& ^sA+  
eWvL(2`Tx  
bXoj/zek  
!br0s(|  
?MevPy`H  
九. 简化 >W,1s  
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。 Ds|/\cI$%a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vpOn0([hS  
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: )Yvf9dl  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $ig%YB  
  +-*/&|^等 . W{\wk n  
2. 返回引用。 .d:sQ\k~=  
  =,各种复合赋值等 Ea@N:t?(8=  
3. 返回固定类型。 KDP7u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [\NyBc  
4. 原样返回。 /esSM~*H  
  operator, >#z*gCO5,  
5. 返回解引用的类型。 0Y#S2ty  
  operator*(单目) #87:Or1  
6. 返回地址。 *S.R#4w  
  operator&(单目) uX*H2"A  
7. 下表访问返回类型。 %\?2W8Qv_J  
  operator[] b?-Ep?G'\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )>q.!"B  
  operator<<和operator>> 7_ g}t!b`  
8=x{>&Jr&#  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 D T^3K5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lgTavs  
f/G YDat  
template < typename Left > ;+XiDEX0}  
struct value_return "J(#|v0  
  { iivuH2/~?[  
template < typename T > pX ]K-  
  struct result_1 }PGl8F !  
  { D\8~3S'd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :(EU\yCzK  
} ; x0wy3+GZc  
|V{'W-` |[  
template < typename T1, typename T2 > 2ul!f7#E  
  struct result_2 7-81,ADv(  
  { HABMFv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (l : ;p&[  
} ; SesJg~8  
} ; n0#HPI"  
;wCp j9hir  
q: . URl  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :`6E{yfM  
H XF5fs  
下面我们来剥离functor中的operator() "FI]l<G&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s }q6@I  
AZcW f8  
return l(t) op r(t) T'2(sHk  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3X,9K23T  
return op l(t) H)1< ;{:  
return op l(t1, t2) xfw)0S  
return l(t) op S2/c2  
return l(t1, t2) op |S#)[83*3  
return l(t)[r(t)] O G#By6O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a?%X9 +1A  
lqe;lWC0Z  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 6&7#?/Lq  
单目: return f(l(t), r(t)); -G2'c)DR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !=>pI/ECQ*  
双目: return f(l(t)); 31-%IkX+k  
return f(l(t1, t2));  lTsl=  
下面就是f的实现,以operator/为例 S!o!NSn@1  
:WejY`}H%  
struct meta_divide O$+J{@  
  { {4tJT25  
template < typename T1, typename T2 > [aX'eM q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p%5RE%u  
  { GYYk3\r  
  return t1 / t2; *b9=&:pU(  
} !u)ve h3x  
} ; Y( n# =  
-#= v~vE  
这个工作可以让宏来做: U.UN=uv_  
2'W3:   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nE)?P*$3Z  
template < typename T1, typename T2 > \ g9I2 e<;o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ZZp6@@zyq'  
以后可以直接用 I$v* SeVHE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rmutw~nHD  
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 >[B[Q_})  
(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。。。) EI6K0{'&X  
::N'tcZ^2  
"#^11o8  
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 4Y8/>uL  
62Yi1<kV@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9r!psRA:`)  
class unary_op : public Rettype ^.y}2  
  { <hgt{b4  
    Left l; iqURlI);P  
public : ?)k;.<6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^0ZabR'  
r8rU+4\8<  
template < typename T > K1 a$ m2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2ku\R7  
      { + |MHiC  
      return FuncType::execute(l(t)); b_@MoL@A!  
    } sEq_K#n{  
Im i)YC  
    template < typename T1, typename T2 > 7*]O]6rP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?n9gqwO  
      { <7cm[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !lp *0h(7  
    } Y ## ftQ  
} ; Oe=7z'o  
rI)op1K  
 Hrm^@3  
同样还可以申明一个binary_op z/(^E8F  
E9t[Mb %0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }N!I|<"/  
class binary_op : public Rettype B uV@w-|  
  { @13vn x  
    Left l; ;QQLYT  
Right r; .~qu,q7k~  
public : Zoh[tO   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k2o98bK&;  
Q.Tn"rE|  
template < typename T > +gh6eY8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  chW 1UE  
      { sA=WU(4^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =b2/g [  
    } #Q}`kFB`  
-v#0.3zm  
    template < typename T1, typename T2 > -R@mnG 5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #x! h BS!  
      {  2bwf(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'Y{fah  
    } +m kub}<a  
} ; y}dop1zp  
< TJzp  
],9%QE  
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 :r* skV|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 FjD`bhw-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vfPL;__{Y]  
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。 .XQ_,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! EEmYfP[3  
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。。。 E4~k)4R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fOs}5J  
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) 9q;n@q:29  
下面是修改过的unary_op "pGSz%i-  
}S|~^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3(l^{YC+[7  
class unary_op GF[onfQY7  
  { v1wMXOR  
Left l; Kk|uN#m  
  n 5h4]u  
public : Lq.aM.&;#  
ibo{!>m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U {Xg#UN  
x TEDC,B  
template < typename T > F3j#NCuO=z  
  struct result_1 N9 yL(2  
  { gOaL4tu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H;5FsKIF  
} ; bC{1LY0  
dHjJLs_  
template < typename T1, typename T2 > WBdC}S }3t  
  struct result_2 k!-(Qfz  
  { uBp"YX9rx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j}~3m$  
} ; Ao>] ~r0  
i|A0G%m]$  
template < typename T1, typename T2 > x%HX0= (  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CPGiKE  
  { 8V$pdz|[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4,kdP)Md$  
} ;^VLx)q  
vqDd][n  
template < typename T > :(gZ\q">k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &0A^_Z .nA  
  { z.EpRJn  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZdQt!  
} .=rS,Tpo  
YmXh_bk  
} ; 'o41)p  
`rEu8u  
c!n\?lB  
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 2Uu/^  
好啦,现在才真正完美了。 z&x ^ Dl  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6 2{(i'K  
\D Oqx  
template < typename Right > .;#Wf @V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @T>\pP]o  
  { >S\D+1PV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k$j4~C'$  
} Kxs_R#k  
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。 >6xZF'4  
JRfG]u6GU  
CHxu%- g  
! *Snx  
Ei@w*.3P<  
十. bind M@\A_x(Mas  
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。 ?Ybgzb  
先来分析一下一段例子 x,)|;HXm  
)nncCU W  
Rs*]I\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $J]VY;C!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,ru2C_LQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 PX7@3Y  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 X)P;UVR0  
我们来写个简单的。 [N] 5)n  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: S3Q^K.e?  
对于函数对象类的版本: )bCw~'h*  
@APv?>$)  
template < typename Func > Ll 4/P[7:?  
struct functor_trait $H}G'LqiG  
  { [1Cs  
typedef typename Func::result_type result_type; 4KH8dau.fF  
} ; .;),e#  
对于无参数函数的版本: ']]C zze  
N$cm;G=]  
template < typename Ret > k'H+l]=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /K!&4mK  
  { UEkn@^&bg  
typedef Ret result_type; K ?R* )_  
} ; !h\>[O  
对于单参数函数的版本: 6k569c{7  
([vyY}43h  
template < typename Ret, typename V1 > 9 GEMmo3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q)`3&b  
  { QYl Pr&O9  
typedef Ret result_type; s @AGU/v  
} ; [diUO1p  
对于双参数函数的版本: dY|~"6d)  
HP/f`8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \OR=+\].9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .K I6<k/  
  { "}"hQ.kAz  
typedef Ret result_type; _c[Bjip  
} ; Wd9y8z;  
等等。。。 OPi><8x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2L\}  
&`]Lg?J  
template < typename Func > G)<NzZo  
struct func_return x?5D>M/Y  
  { {Y0Uln5u  
template < typename T > 1#]0\Y(  
  struct result_1 :.2Tcq  
  { }K<% h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |_fmbG  
} ; hrT!S  
hh%f mc  
template < typename T1, typename T2 > pK_n}QW  
  struct result_2 "#<P--E9  
  { #RfNk;kaA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cJp:0'd  
} ; 2kG(\+\  
} ; '+ %<\.$  
G&2UXr3  
vIMLUL0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |->P|1 P  
`Mg&s*  
template < typename Func, typename aPicker > {DP%=4  
class binder_1 c;RL<83:  
  { YTb/ LeuT  
Func fn; S5%I+G3  
aPicker pk; 3vcKK;qCB  
public : `lI(SS]w  
1]DPy+  
template < typename T > Oq[2<ept  
  struct result_1 cu~dbv6H  
  { $ G\IzK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \my5E\  
} ; moop.}O<  
H{tG:KH  
template < typename T1, typename T2 > Bsr; MVD  
  struct result_2 Npr<{}ZE  
  { qwf97pg$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G6*P]<  
} ; |o6g{#1  
ET2^1X#j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^/"[jq3F  
hN#A3FFo L  
template < typename T > W{)RJ1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cPx] :sC  
  { s|cL mL[  
  return fn(pk(t)); k'(d$;Jgr  
} &"_5?7_N  
template < typename T1, typename T2 > v@qU<\Y>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c3L)!]kB  
  { aAT!$0H  
  return fn(pk(t1, t2)); CC,f*I  
} ,\%qERk  
} ; { /u}  
qD] &&"B  
Exu5|0AAE  
一目了然不是么? }=7? & b  
最后实现bind 2:8p>^g=  
CyHaFUbZ  
t_Q\uo}  
template < typename Func, typename aPicker > ~_XK<}SK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h?D>Dfeg%  
  { $vC}Fq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^8z~`he=_J  
} p?6`mH  
1xf Pe#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )XFaVkQ}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 I1Jhvyd?$  
6Fe$'TP  
十一. phoenix  << XWL:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: XCP/e p  
<3SO1@?  
for_each(v.begin(), v.end(), =sIkA)"!=  
( -wdd'G  
do_ 8AGP*"gI  
[ Y|3n^%I  
  cout << _1 <<   " , " uOv0ut\\G  
] $~h\`vF&  
.while_( -- _1), Vw@?t(l>  
cout << var( " \n " ) llK7~uOC  
) uXm_ pQpF  
); %fF0<c^-U  
N -z  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ~LG<Uu  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor nS` :)#;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'v~%rhq3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xG7/[ jG  
5Z<y||=  
0W6j F5T  
template < typename Cond, typename Actor > 141G~@-  
class do_while 8TE2q Pm  
  { phc9esz  
Cond cd; JNx;/6'd,  
Actor act; x^959QO~  
public : ^sP-6 ^  
template < typename T > "<=HmE-;  
  struct result_1 |jhu  
  { m\DI6O"u'  
  typedef int result_type; \Ctl(uj  
} ; Vx#n0z  
UVUoXv)N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,ozgnhZY  
eKv{N\E  
template < typename T > u$MXO].Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4\pUA4  
  { Tw]].|^f-  
  do B]lM69Hz  
    { t/KH`  
  act(t); ETMF.-P  
  } "oLY";0(=  
  while (cd(t)); A?;KfVq  
  return   0 ; vFx0B?  
} 0)0,&@])7  
} ; $:u5XJx  
<fm<UO,%  
D\LXjEm e.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). P:QSr8K  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 <?E~Qc t  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Oe_*(q&  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `%<^$Ng;  
下面就是产生这个functor的类: ~6!TMVr  
5f- eWW]!  
tXg>R _\C  
template < typename Actor > ]7/6u.G7R  
class do_while_actor (DTXc2)c  
  { %-Oo9 2tP  
Actor act; p O O4fc  
public :  C4.g}q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sqE? U*8.-  
]N4?*S*jd)  
template < typename Cond > JIh:IR(ta  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RbN# dI'  
} ; 9J(jbJ7p  
Pq<]`9/w^w  
)ePQN~#K}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x:0nK,  
最后,是那个do_ e:T8={LU2W  
CGCI3Z'  
Gi 7p`F.  
class do_while_invoker LO@='}D=  
  { CS\T@)@t  
public : ^,sKj-  
template < typename Actor > '(-SuaH49  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )W0z  
  { w\{oOlE  
  return do_while_actor < Actor > (act); 56l1&hp8In  
} NzAMX+L  
} do_; VPI;{0kh  
^E}};CsT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LmjzH@3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;cfmMt!QWJ  
最后来说说怎么处理break和continue aS)Gj?Odf  
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@6FV 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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