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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda WZM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *7o@HBbF  
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, x n=#4:f  
X;]I jha<*  
> JC"YB  
6Ts[NXa  
  class filler A<_{7F9  
  { [Ob09#B%:5  
public : Du #>y!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {l"(EeW6)  
} ; #>M^BOR8  
Ihp Ea,v)  
8]mRX~  
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: ot0g@q[3  
"5204I  
U@9v(TfV  
Re+oCJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :T{VCw:*  
d uP0US  
nC(Lr,(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (&SPMhs_|(  
Rl&nR$#  
*q"1I9zvT  
@/,0()*dL  
二. 战前分析 + }$(j#h  
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。 IrUoAQ2xpG  
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 eA*We  
=ld!=II  
Hy5 6@jW+E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v"o_V|  
  /* --------------------------------------------- */ 5=\^DeM@ H  
vector < int *> vp( 10 ); jvxCCYXR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;l^'g}dQ^  
/* --------------------------------------------- */ W[sQ_Z1C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <Sr:pm  
/* --------------------------------------------- */ %}JSR y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \u04m}h]  
  /* --------------------------------------------- */ B2Rpd &[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0"Euf41  
/* --------------------------------------------- */ gF`hlYD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); T(,@]=d,DD  
'14 86q@[$  
kZhd^H.  
LcT;7yv  
看了之后,我们可以思考一些问题: K:A:3~I!NW  
1._1, _2是什么? 1;PI%++  
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。 EEMRy  
2._1 = 1是在做什么? );h  
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。 =J"c'Z>.  
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。 T9'HQu  
7kITssVHI  
HYG1BfEaW  
三. 动工 !@*= b1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !x\\# 9  
JNT|h zV  
;.<HpDfG_  
C9_[ke[1D  
template < typename T > cj^hwtx   
class assignment =Ot_P7'5gv  
  { Q5l+-  
T value; ;U$Rd,T4S  
public : *yY\d.6(  
assignment( const T & v) : value(v) {} ef!f4u\  
template < typename T2 > t BG 9Mn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;Wa&Dg/5`  
} ; bvHQ# :}H  
\ .+:yV<$  
m>3\1`ZF~<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -%Ce  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d'H gek{T  
mi7~(V>  
OT$++cj^  
mg>wv[ 7  
  class holder g_! xD;0  
  { G{O{ p  
public : ep0dT3&  
template < typename T > E$ &bl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]"?<y s  
  { /{/mwS"W  
  return assignment < T > (t); T\ukJ25!  
} BjfTt:kY  
} ; _y sakn  
c.5u \ I9"  
3xmPY.  
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: ksJ 1:_  
hs:iyr]@9  
  static holder _1; VR%*8=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z6Z/Y()4Tl  
3OY(L`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?A24h !7  
而不用手动写一个函数对象。 Y"^.6  
1_]%,  
)O$S3ojZ  
,7DyTeMpN  
四. 问题分析 WS?Y8~+{5  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 q}0I`$MU  
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。 `s3:Vsv4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ${}9/(x/^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *65~qAd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >6@,L+-6r  
Twr,O;*u=  
五. 问题1:一致性 "3|OB, <;:  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| <b\8<mTr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cS2]?zI  
oIMS >&  
struct holder QFoCi&  
  { ]{#Xcqx  
  // lz1cLl m  
  template < typename T > O*x~a;?G  
T &   operator ()( const T & r) const Snp(&TD<<  
  { .3@Pz]\M#>  
  return (T & )r; )]<^*b>  
} _JA)""l%  
} ; 1,U)rx$H  
>IA1 \?(  
这样的话assignment也必须相应改动: -mo4`F  
yS[HYq  
template < typename Left, typename Right > Ex@}x#3  
class assignment '?fGI3b~/  
  { 'WBhW5@  
Left l; hst Ge>f[6  
Right r; BQeg-M  
public : LfK/wSvWw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N=~DSsw  
template < typename T2 > )nK+`{;@!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7 s2*VKr  
} ; * kUb[  
(Kg)cc[B`  
同时,holder的operator=也需要改动: TIaiJvo  
S&k/Pc  
template < typename T > PlgpH'z4$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kE!ky\E  
  { k)y<iHR_o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U2~|AkL  
} zzh7 "M3Qn  
%\)AT"  
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。 6lkCLH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^EW6}oj[  
+JXn   
return l(rhs) = r; V>UlL&V  
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。 V%C'@m(/SZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HW'I$ .  
Mpk7$=hjc  
template < typename Tp > qw)Ou]L=  
class constant_t 1:./f|m  
  { "+ k}#<P4\  
  const Tp t; B)0;gWK  
public : :6m"}8*q8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 73{<;z}i  
template < typename T > J*ZcZ FbWN  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2Qc_TgWF  
  { <A`SC;k\u  
  return t; U9 Q[K`  
} ^% Ln@!P  
} ; L&]{GNw  
]~ S zb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tn(6T^u  
下面就可以修改holder的operator=了 rTJ;s  
S T4[d'|j  
template < typename T > E5*pD*#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0 U#m7j  
  { Wkr31Du\K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z]5xy_La  
} 60D6UW  
,Hp7`I>/  
同时也要修改assignment的operator() XG5T`>Yl  
3-[+g}kak?  
template < typename T2 > a'*~E ?b  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N&(MM.\`^  
现在代码看起来就很一致了。 F+W{R+6  
<u?\%iJ"  
六. 问题2:链式操作 EYn9l n_]u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +]~}kvk:  
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。 'mF&`BN}b  
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。 :01B)~^  
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。 Z]Cd>u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tCu.Fc@  
VmXXj6l&  
template < typename T > y~VLa  
struct result_1 /NuO>kQa  
  { 9pk-#/ag  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; EQ"+G[j~x  
} ; R#rfnP >  
fEGnI\  
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: ' wp _U /  
e YiqTWn:  
template < typename T > SI=7$8T5=5  
struct   ref oTTE<Ct [  
  { sy6[%8D$  
typedef T & reference; wzY{ii  
} ; xlc2,L;i  
template < typename T > ]v+yeGIKS  
struct   ref < T &> iRV=I,  
  { <uo@k'   
typedef T & reference; V~$?]Z%_  
} ;  7b8y  
jFI`CA6P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vVjk9_Ul  
c&PaJm  
template < typename T > #f_.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I`x[1%y2 F  
  { vu:] [2"0  
  return l(t) = r(t); J2$,'(!(  
} Ve xxdg  
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。 m<J:6^H@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ROO@EQ#`Z  
.F/s (  
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 \ AB)L{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m@",Zr `f=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t"vkd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 RxVZn""  
最后的布局是: 8KsPAK_  
                Add YU\k D  
              /   \ 'k[vcnSz\/  
            Divide   5 vX&W;&  
            /   \ .d?LRf  
          _1     3 :*YnH&  
似乎一切都解决了?不。 drbim8 !q~  
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。 q w @g7  
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。 VL|Z+3L  
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: hUEA)c  
D[Q/:_2l  
template < typename Right > |<MSV KW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k:N/-P&+  
Right & rt) const LG??Q+`l  
  { gJ^taUE  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0g#xQzE  
} F 1l8jB\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pm[+xM9PB  
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。 `A-  
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。 U/_hH*N"!  
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。 Lb{.}  
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。 e$&n)>%  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? RYdI$&]  
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: e\!Aoky  
7}`FXB  
template < class Action > R \]C;@J<  
class picker : public Action lbC,*U^  
  { ~.tYYX<  
public : #7KR`H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;s-@m<  
  // all the operator overloaded !7p&n3dz  
} ; pF(6M3>IN  
5=R]1YI~$  
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~?Z'uR  
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: RE1M4UV.  
`>OKV;~{z  
template < typename Right > ,H1K sN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e0j4t-lL  
  { - FJLM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }$ Kd-cj+  
} U*,\UF  
CyXaHO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z*-a=u%gl'  
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。 :}-?X\|\  
{|B[[W\TN  
template < typename T >   struct picker_maker }0iHf'~DH*  
  { JoZS p"R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "oyBF CW  
} ; #%w)w R3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B#cN'1c  
  { h4+*ssnYV  
typedef picker < T > result; ;>S|?M4GZ  
} ; lD-2 5~YV  
ap2g^lQXq  
下面总的结构就有了: $\|Q+7lQ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 eN\+  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 @;N(3| n7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Zxozhmg  
至此链式操作完美实现。 M?GkHJ%!  
sZ;Gb^{Z  
).A9>^6?{  
七. 问题3 e m0 hTxb  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 )lz~Rt;1i  
c((bUjS'=Y  
template < typename T1, typename T2 > \9uK^oS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 67 ~pn  
  { Z`U+ a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); L u'<4 R  
} !IA\c(c^  
`xx3JQv[  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Xo&\~b#-  
rs( e  
template < typename T1, typename T2 > F ^aD#  
struct result_2 gS@<sO$d>  
  { gVI`&W__,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w=a$]`  
} ; P}qpy\/(4  
</1]eDnU  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? scYqU7$%T  
这个差事就留给了holder自己。 @65xn)CD{  
    Jb^{o+s53  
iz{TSU  
template < int Order > Wq"-T.i  
class holder; p>#q* eU5  
template <> IV1Y+Z )  
class holder < 1 > 57 Bx-  
  { ,D]g]#Lq  
public : YbnXAi\y|  
template < typename T > Bq1}"092  
  struct result_1 I|qhj*_C  
  { ?Zsh\^k.g  
  typedef T & result; R!lug;u#  
} ; VX>j2Z'  
template < typename T1, typename T2 > }P-C-L{yE(  
  struct result_2 { 0&l*@c&  
  { 6-0sBB9=u  
  typedef T1 & result; KfYU.Q  
} ; ~!Nw]lb!  
template < typename T > \7>*ULP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nk7>iK!i  
  { [#RFdn<  
  return (T & )r; X1o^MMpz(F  
} `b]wyP  
template < typename T1, typename T2 > &;)B qqXc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D~URY_[A  
  { hayJgkZ '  
  return (T1 & )r1; R! On  
} '`. -75T  
} ; s2wDJ|  
CCol>:8{P  
template <> H{,1-&>|  
class holder < 2 > bgKC^Q/F  
  { v'b%m8  
public : 80'@+AD  
template < typename T > *78c2`)[  
  struct result_1 wy#>Aq  
  { ) \TH'  
  typedef T & result; b;5j awG  
} ; 6)ln,{  
template < typename T1, typename T2 > dcD#!v\0  
  struct result_2 PREGQ0  
  { s-+-?$K  
  typedef T2 & result; 7aKI=;60.  
} ; c%^B '  
template < typename T > ]1Wxa?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r|DIf28MIq  
  { REE .8_  
  return (T & )r; *<y9.\z Y<  
} j/=Tj'S?D  
template < typename T1, typename T2 > , QWus"5H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KV|D]}  
  { +Ln^<!P  
  return (T2 & )r2; ~%g,Uypi  
} &]RE 5!  
} ; 6QbDU[  
`[(XZhN  
D"$Y, d  
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> >。 l!Xj UnRF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +$nNYD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: f_[dFKoX  
buN@O7\  
return l(i, j) = r(i, j); N{Z+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +h+ 7Q'k  
^Cp2#d*  
  return ( int & )i; 9?hZf$z  
  return ( int & )j; gN:F50   
最后执行i = j; `'<$N<!  
可见,参数被正确的选择了。 > !s<JKhI  
b~:)d>s8wY  
t,JX6ni  
K-#d1+P+  
Kc2y  
八. 中期总结 uGb+ *tD  
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: !Md6Lh%-w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l1'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。 IauLT;!X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P658 XKE  
Gg ~0>XS  
Qc&Y|]p"  
gveJ1P  
7:pc%Ksq  
I8)D   
九. 简化 ' *a}*(0OA  
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。 L{&2 P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fv+ET:T%  
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: vbeE}7 *2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p{LbTjdNc  
  +-*/&|^等 K'J_AMBL  
2. 返回引用。 %E&oe $[B  
  =,各种复合赋值等 `MPR-"Z6  
3. 返回固定类型。 E9j<+Ik  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xO>z )3A  
4. 原样返回。 iD|~$<9o  
  operator, ZJZSt% r  
5. 返回解引用的类型。 OHBCanZZ,  
  operator*(单目) Y0|){&PCt  
6. 返回地址。 IS(F_< .  
  operator&(单目) o [V8h @K)  
7. 下表访问返回类型。 EMO {u  
  operator[] 4>V@+#Ec5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t*H2;|zn_  
  operator<<和operator>> ^`id/  
c:0n/DC  
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。 6}I X{nQI  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vkhPE(f  
f<wYJGI  
template < typename Left > xJ{r9~  
struct value_return 3WQa^'u  
  { LJPJENtFIs  
template < typename T > }g-w[w 7p  
  struct result_1 8=L"rekV_  
  { l3F$5n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ddKP3}  
} ; =l/Dc=[  
K |=o-  
template < typename T1, typename T2 > 'a+^= c  
  struct result_2 TxF^zx\  
  { _";w*lg}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ds"%=  
} ; DmuQE~DV  
} ; 5|~g2Zz{;  
JRz) A4P  
-~8PI2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait oH0g>E;  
W+Mw:,>*s  
下面我们来剥离functor中的operator() +u$JMp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }hg=#*  
r&a} U6k(y  
return l(t) op r(t) KO8{eT9d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0~BaQ, A @  
return op l(t) fn 'n'X|  
return op l(t1, t2) ;E 9o%f:o  
return l(t) op Mo N/?VA  
return l(t1, t2) op )-5eIy  
return l(t)[r(t)] s(Gs?6}>T  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] SS%Bde&<{  
02[m{a-  
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: QAxy?m,'  
单目: return f(l(t), r(t)); Nm&'&L%Ch  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 98u@X:3  
双目: return f(l(t)); tL;.vRx  
return f(l(t1, t2)); V1M|p!  
下面就是f的实现,以operator/为例 AFL'Ox]0  
$Q#n'#c  
struct meta_divide LWqKSNE;  
  { vd#)+  
template < typename T1, typename T2 > SPlt=*C#_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [>dDRsZ  
  { &1T)'Bn  
  return t1 / t2; V*rLGY#  
} ~fD\=- S1  
} ; ?m~1b_@A{  
RICm$,  
这个工作可以让宏来做: =PA?6Bm  
 o%j?}J7y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m,kYE9 {  
template < typename T1, typename T2 > \ VOr: G85*s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; g,iW^M  
以后可以直接用 ef7 U7   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ig!0 A}f  
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 +2:HgW  
(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。。。) u*%mUh  
6e\?%,H  
)b]!IP3  
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 6B@e[VtG$  
\41/84BA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -!7Z  
class unary_op : public Rettype \Cq4r4'  
  { j<!dpt  
    Left l; Q{S{|.w-  
public : 2jhJXM=~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b 4^O=  
jcJ@A0]  
template < typename T >  1hi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q90RTX'CY  
      { `"ks0@^U  
      return FuncType::execute(l(t)); 7&P70DO  
    } T.z efoZ  
LFi{Q{E)  
    template < typename T1, typename T2 > 71E~~$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RgH 6l2  
      { 99:.j=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r<(UN@T}  
    } l v:GiA"X  
} ; 'W9[Vm  
l%Ke>9C  
6:}n}q,V  
同样还可以申明一个binary_op a"Iu!$&N  
ex~"M&^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JP"#9f  
class binary_op : public Rettype D0bpD  
  { $$p +~X  
    Left l; E[ -yfP~[  
Right r; $; _{|{Yj  
public : $tW E9_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1+3-Z>^e  
_?felxG[  
template < typename T > yMkR)HY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gGCr~.5  
      { KRd'!bG=1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |*ZM{$  
    } so.}WU  
dj] O  
    template < typename T1, typename T2 > Z;+;_Cw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )L "Dt_t  
      { @Kt!uKrI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )xg8#M=K  
    } @S~n^v,)  
} ; 6&~Z3|<e  
e$ QMR.'  
O:,Gmft+  
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 i,RbIZnJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /'VuMMJ2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vP'!&}  
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。 {='wGx  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )2d1@]6#  
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。。。 w0yzC0yBk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P^q!Pye  
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) P9`CW  
下面是修改过的unary_op ]I/* J^  
LoJEchRK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4Rp[>}L  
class unary_op %,S:^Rvv  
  { WT,dTn;W  
Left l; $mq+/|bn  
  X?r$o>db  
public : F2(^O Fh  
 bFA lC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n sN n>{  
5Em.sz;:8  
template < typename T > -~~R?,H'Z_  
  struct result_1 E 6Uj8]P`  
  { 8ce'G" b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I&1.}{G>F  
} ; 4/SltWU  
3$_- 0>  
template < typename T1, typename T2 > m\=Cw&(  
  struct result_2 (o\D=!a  
  { `X&d:!}F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JAwEu79sh  
} ; U+ D#  
X2np.9hie  
template < typename T1, typename T2 > 9CIQRc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }Vm'0  
  { hJ4 A5m.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B.b sU  
} us:v/WTQ  
$['`H)z  
template < typename T > PI *Z>VE?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @'J~(#}  
  { ^d9o \  
  return OpClass::execute(lt(t)); &MONg=s3  
} *TxR2pC}  
%3K'[2F  
} ; PIsXX#`7;  
s2+_`Ogg  
UG]5Dxk  
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 N45@)s!F9j  
好啦,现在才真正完美了。 W3MH8z   
现在在picker里面就可以这么添加了: @Js@\)P79  
r)G)i;;~*  
template < typename Right > aMgg[g9>t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c-?0~A  
  { Qeq=4Nq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?/Aql_?3  
} eTtiAF=bW  
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。 l2LO,j}  
#vcQ =%;O  
^g+M=jq _  
DK%@ [D  
}OgZZ8-_M  
十. bind 3KKq1][  
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。 )Z`OkkabnD  
先来分析一下一段例子 (rf8"T!"  
Op iVQr:  
<+`}: A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,fs>+]UY3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bxww1NG>|Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 q0_Pl*  
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。 _^w^tfH]  
我们来写个简单的。 !R$t>X  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 04#r'UIF  
对于函数对象类的版本: ZV:0:k.x  
?uE@C3 e  
template < typename Func > h{VGh kU9f  
struct functor_trait $Mqw)X&q  
  { S#Pni}JD  
typedef typename Func::result_type result_type; [PU0!W;  
} ; G^w:c]  
对于无参数函数的版本: ,09d"7`X  
sHMZ'9b  
template < typename Ret > +q~dS.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h&t9CpTfeJ  
  { WcE/,<^*  
typedef Ret result_type; )u5+<OG}=  
} ; )}R w@70L-  
对于单参数函数的版本: ^WIGd"^  
E#+|.0*!s  
template < typename Ret, typename V1 > @RI\CqFHR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^$F1U,oi  
  { k /lDE  
typedef Ret result_type; %>k$'UWzK  
} ; | <l=i(  
对于双参数函数的版本: \@:mq]Y  
sJ)Pj?"\?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > By}>h6`[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vBjrI*0  
  { /%T d(  
typedef Ret result_type; RE75TqYW  
} ; 8Ir = @  
等等。。。 \TXCq@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XVkCYh4,  
SW_jTn#x  
template < typename Func > '#@tovr  
struct func_return $/;;}|hqi  
  { a/H|/CB 3  
template < typename T > <ULydBom  
  struct result_1 _+2Jc}Yf  
  { ]B r 6!U4~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;*XH[>I  
} ; $[DSe~  
*.F4?i2D  
template < typename T1, typename T2 > 2uM\?*T@  
  struct result_2 O4A{GO^q  
  { $^j#z^7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U/3 <p8  
} ; lcYjwA  
} ; @fG 'X  
Z1ZjQt#~+  
eJwHeG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 79O'S du@  
tKKQli4Mn4  
template < typename Func, typename aPicker > =S:Snk%  
class binder_1 #J09Eka;J  
  { .7|Iausv  
Func fn; @j|=M7B  
aPicker pk; !omf>CW;ud  
public : 8Xjp5  
n!$zO{P  
template < typename T > u</LgOP`-  
  struct result_1 #9ZHt5T=$  
  { ?,0 a#lG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ty;P`Uv]r  
} ; g,] GzHV1  
.bvEE  
template < typename T1, typename T2 > FEwPLViso  
  struct result_2 ni`uO<\U  
  { ap|$8 G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e'0BP,\f_}  
} ; S@Q4fmH  
7/b\NLeJ'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GW;O35 m  
e> -fI_+b  
template < typename T > iw\yVd^]:k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qbD>)}:1  
  { @Tz}y"VG  
  return fn(pk(t)); ,,HoD~]rd  
} ,zVS}!jRhy  
template < typename T1, typename T2 > ALXie86a8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !THa?U;  
  { hYB3tT  
  return fn(pk(t1, t2)); !\Vc#dslt  
} ^Cy=L]  
} ; ,y}@I"  
~KP@wD~  
6%L#FSI  
一目了然不是么? s&7TARd  
最后实现bind {j[a'Gb  
u1;sH{YK>  
D A_}pS"  
template < typename Func, typename aPicker > 45A|KaVpg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tg6iHFa  
  { C8t;E`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); xVN(It7g  
} N.UeuLz  
7&&3@96<*#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g1v=a  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 *b8AN3!  
lsA?|4`mn  
十一. phoenix D=@bPB>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: l/-qVAd!q  
\=uD)9 V  
for_each(v.begin(), v.end(), bJoP@s  
( V@o#" gZ  
do_ =A{s,UP  
[ %E2V$l0  
  cout << _1 <<   " , " N"8'=wB  
] T^Ol=QCu  
.while_( -- _1), %>- ?oor  
cout << var( " \n " ) `Z^\<{z  
) V 5D8z  
); P,@/ap7J  
{t!Pv 2y<  
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: B$ jX%e{:S  
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 x %W%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |[!7^tU*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `Wd4d2aLG  
!v. <H]s)  
S!66t?vHB  
template < typename Cond, typename Actor > 08+\fT [  
class do_while ipyc(u6Z5  
  { xnxNc5$oE  
Cond cd; e$7KMH=  
Actor act; Je4hQJ<h  
public : +GncQs y  
template < typename T > -"rANP-UI  
  struct result_1 .d6b ?t  
  { j'`-3<k  
  typedef int result_type; OwPXQ 3S  
} ; m- bu{  
'<$*N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZCuoYE$g  
Qb|@DMq%  
template < typename T > f>|W d;7l:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NOmFQ)/ &  
  { VTwQD"oB  
  do !v8](UI8-  
    { ~OWpk)Vq  
  act(t); NQA2usb  
  } Z*Rg ik  
  while (cd(t)); ZW4$Ks2]Y  
  return   0 ; :D4'x{#H  
} -A@/cS%p  
} ; 1 @i/N  
4'TssRot@h  
WL?qulC}h1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -@ra~li,yQ  
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。 tSe[*V4{'  
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。 qeb}~FL"o  
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。 N>CNgUyP  
下面就是产生这个functor的类: O`5hj q#  
3 . K #,  
z;MPp#Y  
template < typename Actor > o=6 <?v7  
class do_while_actor I E{:{b\  
  { |*DkriYY  
Actor act; HYL['B?Wid  
public : vCXmu_S4^>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {T-^xwc  
Z*ag{N  
template < typename Cond > pXvys] @  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YrYmPSb=  
} ; N.0g%0A.D  
x6^Y&,y9kU  
!K0 U..  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4j8$& ~/  
最后,是那个do_ Ud7Z7?Ym  
#SG.`J<%  
81C;D`!K  
class do_while_invoker X%iJPJLza  
  { ) iZU\2L  
public : =z]rZSq*o  
template < typename Actor > 7XLqP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const D/JSIDd  
  { J_fs}Y1q\  
  return do_while_actor < Actor > (act); *l;S"}b*,_  
} s 0_*^cZ  
} do_; [$pb  
( mn:!3H%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &]GR*a  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a 9{:ot8,  
最后来说说怎么处理break和continue W#E(?M[r  
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。 5423Ky<  
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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