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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?*QL;[n1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lb}:! 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, VW] ,R1q  
fzjtaH?  
7zNfq.Ni~  
r8_MIGM'  
  class filler l>7?B2^<E  
  { |Yi_|']#  
public : &c= 3BEh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4%jQHOZ  
} ; cm>+f^4?n  
~^g*cA t}  
%W2 o`W$  
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: S)^eHuXPI  
jyRz53  
'z};tIOKJk  
c8o2* C$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8(-N;<Ef2  
H ;HFen|  
 zK:2.4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6ZC~q=my  
\%#luk@:  
Oh7wyQiV  
:-+j,G9 t  
二. 战前分析 .7Itbp6=R  
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。 qi1#s,  
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 )},/=#C0  
|@MGGAk  
Y^5)u/Y=U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TI^X gl~  
  /* --------------------------------------------- */ V:8{MO(C\  
vector < int *> vp( 10 ); C^ ~[b o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `6*1mE1K&  
/* --------------------------------------------- */ wqt/0,\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1(a+|  
/* --------------------------------------------- */ O]9PYv=^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  pm*i!3g'  
  /* --------------------------------------------- */ H<3a yp$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); TzV~I\a|  
/* --------------------------------------------- */ :1!k*5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Vf$q3X  
"Qe2U(Un  
[g lhru=+  
3=^B &AB  
看了之后,我们可以思考一些问题: v *@R U  
1._1, _2是什么? 6"o@d8>v  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 )!l1   
2._1 = 1是在做什么? ]~'pYOB  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 -$f$z(h  
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。 G>+iisb%  
J~5+=V7OV  
| +aD%'|  
三. 动工 w `>g^_xsg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /| [%~`?BM  
tfd!;`B  
%T~LK=m  
+?C7(-U>  
template < typename T > N6/;p]|  
class assignment wg KM6?  
  { 0F[+rh"x  
T value; U0dhr;l  
public : )s8{|)-  
assignment( const T & v) : value(v) {} FzQ6UO~'  
template < typename T2 > Z}r9jM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9Qc=D"'  
} ; ~qb-uT\(99  
x /?w1  
@Yzb6@g"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 y6Ea_v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8G_KbS  
+(o]E3  
T=T1?@2C  
.v#Tj|w^  
  class holder E"t79dD  
  { 2!6-+]tC  
public : ]=sGLd^)E  
template < typename T > RjG=RfB'V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /8s>JPXKH[  
  { KA]5tVQA  
  return assignment < T > (t); qf B!)Y  
} Vg1MA  
} ; K]Z];C#)  
MVe4[<  
[kPF Jf  
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: kBJx`tjtp  
|&0Cuwt  
  static holder _1; #9@UzfZAwT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w O*x0$  
b:6e2|xf?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p!p:LSk"/b  
而不用手动写一个函数对象。 ,Zs*07!$f  
<FU1|  
9 IY1"j0O  
|F52)<\  
四. 问题分析 #~;:i  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 4[f>kY%[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 }FT8 [m<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :pg]0X;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `EzC'e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {~~'  
oa8xuFu(n  
五. 问题1:一致性 `:;fc  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| vI+X9C?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sn:wLc/GAd  
4lF?s\W:  
struct holder #P-T4 R  
  { &s_)|K  
  // eR:!1z_h  
  template < typename T > OW1\@CC-69  
T &   operator ()( const T & r) const OmC F8:\/  
  { rsC^Re:*jr  
  return (T & )r; f-a+&DB9  
} ~mu)Cw  
} ; 7& G#&d  
)+ 12r6W  
这样的话assignment也必须相应改动: jV|/ C  
:,FI 6`  
template < typename Left, typename Right > 5vqh09-FB  
class assignment >Gi* BB  
  { z)]Br1  
Left l; Id 40yER  
Right r; {,zn#hU.R  
public : v[=TPfX0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^WmP,Xf#  
template < typename T2 > SOo}}a0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } YV/JZc f  
} ; RI-)Qx&!f  
2f7]= snCG  
同时,holder的operator=也需要改动: z Ud{9B$  
z Feo8S  
template < typename T > uUI@!)@2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PvqG5-L~W  
  { kJG0X%+w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0N4+6k|  
} D;WQNlTU  
\ q=Bbfzv  
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。 G7d)X^q!xS  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KPMId`kf  
cuo'V*nWQ  
return l(rhs) = r; ":,J<|Oy  
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。 4WZ"8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L&h90Az1W  
/yO|Q{C}M8  
template < typename Tp > \N"=qw^ t  
class constant_t w2e 9Ue~WH  
  { +'QE-#%{=  
  const Tp t; =hDFpb,mr  
public : ZT%Q:]B+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f%5 s8)  
template < typename T > rk .tLk  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z^SF $+UN  
  { VLs%;|`5D  
  return t; ;$$.L bb8  
} 9a lMC  
} ; \?rBtD(  
&WAJ;7f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'r_NA!R  
下面就可以修改holder的operator=了 ]9/{  
15tT%TC  
template < typename T > M~t;&po  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5>*~1}0T  
  { |}^ BF%8V:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8^|lsB}x?  
} OXCf  
w.6Gp;O  
同时也要修改assignment的operator() %q)*8  
g6 Nw].{  
template < typename T2 > .cA'6J"Bm\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :bV1M5  
现在代码看起来就很一致了。 DQRr(r~2Kj  
>xJh!w<pB  
六. 问题2:链式操作 w,v~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9$oU6#U,h  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 +1Ua`3dWN_  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 pXv@ QD#!  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 t (>}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'k(aZ"  
XDcA&cM}p  
template < typename T > yCLDJ%8  
struct result_1 |#_`aT"  
  { ej9|Y5D"S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H|i39XV  
} ; P]b * hC  
|'" 17c&  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: @ATJ|5.gr  
)`B n"=  
template < typename T > [>N`)]fP  
struct   ref "o.g}Pv  
  { gV-x1s+  
typedef T & reference; FqT2+VO~  
} ; 2 N$yn  
template < typename T > Zn]njf1x  
struct   ref < T &> ^~Dmb2h  
  { 5$w`m3>i(  
typedef T & reference; leSR2os  
} ; NHjZ`=J s  
C/L+gU&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "U DV4<|^k  
Hp!c\z;  
template < typename T > N akSIGm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fXJbC+  
  { }u aRS9d  
  return l(t) = r(t); drc]"6 k  
} 7-u['nFJ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 q!+&|F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 G^Q8B^Lg  
C_~hX G  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 X|iWnz+^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ':jsCeSB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @CJ`T&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  edv&!  
最后的布局是: G$)f5_]7{  
                Add 8vL2<VT;  
              /   \ ,m)k;co^  
            Divide   5 byW9]('e  
            /   \ S[zX@3eZV  
          _1     3 wmQT$`$b  
似乎一切都解决了?不。 {+V]saYP  
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。 eXdE?j  
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。 Z+G.v=2q<  
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: y$7vJl.uS/  
8:)W!tr  
template < typename Right > ,fa'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8UahoNrSt  
Right & rt) const r%^l~PN  
  { Gec?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c'8pTP%[  
} c4'k-\JvT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 f1_b``M  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 #OT8_D  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 c{X:0man  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 lPywr TG0  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 [m9Iz!E  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? X5hamkM*m  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: f*IC ZM  
Z&VH7gi  
template < class Action > x]=s/+Y  
class picker : public Action { #,eD  
  { RrG5`2  
public : 7i$)iNW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7|/Ct;oO:  
  // all the operator overloaded $yA>j (k4  
} ; Q*J8`J:#^R  
~5Cid)Q}@o  
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。 &Is}<Ew  
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: &*4C{N  
VoTnm   
template < typename Right > bz1+AJG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kU {>hG4  
  { 1YrIcovi-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z Vin+z  
} $xK2M  
'fGB#uBt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $gv3Up"U  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 jrl'?`O  
y| 7sh  
template < typename T >   struct picker_maker ~.*G%TW &V  
  { @3Lh/&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Duu)8ru  
} ; Gz,?e]ZV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > eq!>~: #  
  { >$RQ  
typedef picker < T > result; 5S EyAhB  
} ; m);0sb  
, Y\`n7Ww  
下面总的结构就有了: +' lj\_n  
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。 rEF0A&5  
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。 L xg,BZV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 '=Z]mi/aw  
至此链式操作完美实现。 C2[* $ 1U  
.EF(<JC?  
fVXZfq6  
七. 问题3 bl8EzO  
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。 FkH HTO  
`Pcbc\"*y  
template < typename T1, typename T2 > P"%QFt,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8nj^x?bn  
  { sT*D]J 2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .T63:  
} 5vmc'Om  
sgGXj7  
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: Nf!g1D"U  
`+\6;nM  
template < typename T1, typename T2 > hn -!W;j  
struct result_2 Ki,SFww8r  
  { 3tjF4C>h|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; cUH. ^_a  
} ; ,'nd~{pX"(  
3b d(.he2u  
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? q9h 3/uTv  
这个差事就留给了holder自己。 (qbL=R"  
    !<8-juY  
j TyR+#Wn  
template < int Order > ?^Q8#Y^M  
class holder; %2;Nj; J$  
template <> @|2L>N  
class holder < 1 > c;13V(Djy  
  { ]VkM)< +  
public : dKk#j@[n"  
template < typename T > N*w6D:  
  struct result_1 d:X@zUR*)  
  { X"k:+  
  typedef T & result; u{'|/g&  
} ; Km)VOX[ZZ  
template < typename T1, typename T2 >   L* 0$x  
  struct result_2 hb.^ &  
  { IrMUw$  
  typedef T1 & result; Lhz*o6)  
} ; sc0.!6^'V  
template < typename T > zJ $&`=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '-l.2IUyT  
  { 9zL(PkC%\  
  return (T & )r; E xls_oSp  
} }mYxI^n  
template < typename T1, typename T2 > 3T= ?!|e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;(3!#4`q(]  
  { )z^NJ'v4(  
  return (T1 & )r1; lZr}F.7  
} w!eY)p<  
} ; {M^BY,%*  
[KMNMg  
template <> */6lyODf  
class holder < 2 > TFAd  
  {  3cA '9  
public : * @=ZzL  
template < typename T > x##0s5Qn  
  struct result_1 GiK4LJ~cH)  
  { E~y( @72)  
  typedef T & result; Vm*E^ v  
} ; >lV'}0u)  
template < typename T1, typename T2 > Nrn_Gy>|D  
  struct result_2 ;Zy[2M  
  { E Xxv  
  typedef T2 & result; ;TC"n!ew  
} ; PNs*+/-S  
template < typename T > Xmm) z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bk=ee7E7>  
  { >\o._?xSA  
  return (T & )r; 0 L$[w  
} kj>!&W57  
template < typename T1, typename T2 > sW,JnR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h.*v0cq:  
  { :Dj0W8V  
  return (T2 & )r2; S?[@/35)  
} 7C9_;81_Dt  
} ; @Cml^v@`L  
L"tzUYxg  
zMXQfR   
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> >。 |[Rlg`TQ;*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: SaIY-PC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |E9'ii&?B  
^)UX#D3b  
return l(i, j) = r(i, j); f}t8V% ^E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) < 2SWfH1>  
g.*DlD%%  
  return ( int & )i; M5kw3Jy5  
  return ( int & )j; CUN1.i<pk8  
最后执行i = j; .]e_je_  
可见,参数被正确的选择了。 )`BKEa f  
p/U{*i ]t  
~Z~V:~  
Gsu?m  
G1fC'6$3  
八. 中期总结 5HaI$>h6  
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: c;Gf$9?iC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c`@";+|r  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 PbnAY{J  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rS!M0Hq>t  
D&{CC  
T I|h  
v1rTl5H  
v`@NwH<r  
/Nkxb&  
九. 简化 .b? Aq^i8  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5P{[8PZxbV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cLf<YF  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `W:z#uNG]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~1&WR`U  
  +-*/&|^等 Ew JNpecX  
2. 返回引用。 Za,myuI+  
  =,各种复合赋值等 \ZA@r|=$  
3. 返回固定类型。 L54]l^ls>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 61w ({F  
4. 原样返回。 b Rc,Y<  
  operator, n?778Wo}  
5. 返回解引用的类型。 _G&gF .|  
  operator*(单目) jU-aa+  
6. 返回地址。 %Gl1Qi+Po_  
  operator&(单目) edo+ o{^  
7. 下表访问返回类型。 nMK$&h,{  
  operator[] k1.%ZZMM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c'>_JlG~  
  operator<<和operator>> x"n++j  
#W&o]FAA3y  
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。 O7CW#F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *M)M!jTv  
}K5okxio  
template < typename Left > I^nDO\m <  
struct value_return f92z/5%V  
  { S1[, al  
template < typename T > = N;5T  
  struct result_1 R nwFxFIQ  
  { &f}w&k2yj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F{4v[WP)  
} ; $A`m8?bY  
dVUe!S`  
template < typename T1, typename T2 > B Dp")[l  
  struct result_2 -p?&vQDo`  
  { CBv0fQtL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; PXyv);#Q`  
} ; Ze[,0Y!u&  
} ; p|(SR~;6  
HB{'MBs  
z-qbe97  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *7E#=xb  
XF+4*),  
下面我们来剥离functor中的operator() I(Z\$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zu.B>INe  
Wb>;L@jB7  
return l(t) op r(t) 1_b*j-j  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 14"+ctq  
return op l(t) 7{]dh+)  
return op l(t1, t2) d@ >i=l [  
return l(t) op 1Au+X3   
return l(t1, t2) op J?dLI_{ <  
return l(t)[r(t)] ! Sw=ns7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] OIJT~Z}  
v$D U q+  
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: ~8yh,U  
单目: return f(l(t), r(t)); tXqX[Td`0g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2n$Wey[  
双目: return f(l(t)); peF)U !`D  
return f(l(t1, t2)); 1yZA_x15:  
下面就是f的实现,以operator/为例 L$ i:~6  
*:Rs\QH   
struct meta_divide ZSs@9ej  
  { $C sE[+k1  
template < typename T1, typename T2 > $4^SWT.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %ioVNbrR7  
  { WrSc@j&Ycv  
  return t1 / t2; KzP{bK5/  
} -|Zzs4bx  
} ; ALy7D*Z]w  
.9J}Z^FD  
这个工作可以让宏来做: Q`W2\Kod]  
2l O(f+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^86M 94k  
template < typename T1, typename T2 > \ zPc"r$'0 U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x+j@YWDpG"  
以后可以直接用 */l;e<E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <gFa@at  
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 ,0a_ou"P=_  
(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。。。) swxX3GR  
Pmo<t6  
:dh; @kp  
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 &92/qRh7  
tsJR:~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oX8EY l  
class unary_op : public Rettype mEbI\!}H0  
  { e b} P/  
    Left l; @lF?+/=$  
public : t^KQ*8clG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} . }/8 ]  
$L 8>Ha}  
template < typename T > }%8ZN :  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0cE9O9kE  
      {  0U@#&pUc  
      return FuncType::execute(l(t)); }L)[>  
    } GTM0Qvf?  
;aV3j/  
    template < typename T1, typename T2 > L FkDb}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vMB61 |O  
      { y$\tqQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8W{M}>;[9  
    } O7Jux-E1C  
} ; =`QYy-b X  
uQKQC?w  
OemY'M? ZQ  
同样还可以申明一个binary_op 0-S.G38{  
|y[I!JdR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V:Gy pY)  
class binary_op : public Rettype A4!X{qUT-  
  { 6{buel(|e  
    Left l; Wu^Rv-xA  
Right r; )gEE7Ex?  
public : 3fhY+$tq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fwv^dEe  
aL4^ po  
template < typename T > rP3tFvOH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &U7v=a  
      { *: @KpYWx"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n82tZpn  
    } a8J AJkFB  
2+rT .GFc  
    template < typename T1, typename T2 > JI[8n$pr]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8&G9 ?n`I5  
      { 9L:wfg}8s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'EiCT l  
    } L@{'J  
} ; qC> tni%  
Vo@7G@7K(  
U-9Aq  
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 h(HpeN%`#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !xfDWbvHV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #\w N2`" W  
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。 .Qx5,)@9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! M5ZH6X@5  
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。。。 x.*^dM@V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ks P2./N  
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) <E4(KE  
下面是修改过的unary_op /=S@3?cQAB  
~^1y(-cw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UHZ&7jfl  
class unary_op 5_aj]"x  
  { +PjTT6  
Left l; QQS*r}>  
  YWK0.F,8a  
public : =U3S"W %  
=O }^2OARo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f%,S::%Ea  
D<6$@ZJ  
template < typename T > reN\| ?0{  
  struct result_1 Xe %J{  
  { (Lgea  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v:P]o9Oj8  
} ; +d6onO{8  
X\h.@+f=  
template < typename T1, typename T2 > |@X^_L.!  
  struct result_2 -xHR6  
  { ;DuVb2~+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '#f<wf n  
} ; Iw`tb N L[  
^~H{I_Y  
template < typename T1, typename T2 > @KTuG ?.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <R]m(  
  { {s mk<NL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u2oS Ci  
} zWC| Qe  
e,xL~P{|  
template < typename T > /y G34) aB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B-MS@ <2  
  { JD$g%hcVZa  
  return OpClass::execute(lt(t)); YGo?%.X  
} !i;6!w  
;d6Dm)/(  
} ; IE`3I#v  
r%.k,FzGZY  
0V1GX~2  
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 TmG);B}  
好啦,现在才真正完美了。 7%Y`j/  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2t\0vV2)/O  
[Arf!W-QG  
template < typename Right > &>zH.6%$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YCbvCw$Ob  
  { sG`x |%t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \_`qon$9  
} \jiE :Qt  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 |SkQe[t  
OT 0c5x  
I_r@Y:5{  
Me .I>7c  
u}iuf_  
十. bind G!Zb27u+  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 5bLNQz\WJ  
先来分析一下一段例子 1p}H,\o  
|(.\J`_e  
Z_q+Ac{p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .^wpfS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 c<_%KL&R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |UB$^)Twb  
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。 /3ohm|!rW  
我们来写个简单的。 +Uq|Yh'Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qq5X3K2&  
对于函数对象类的版本: #d@wjQ0DW  
<,M"kF:  
template < typename Func > M`cxxDj&j  
struct functor_trait g$K\rA  
  { 5s[nE\oaG  
typedef typename Func::result_type result_type; i(j/C  
} ; ]{1{XIF  
对于无参数函数的版本: `MU~N_  
f7x2"&?vg  
template < typename Ret > 'zI(OnIS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > p/ ITg  
  { ^lHy)!&A  
typedef Ret result_type; w5%Yi {  
} ; " @D  
对于单参数函数的版本: %zcA|SefP  
e(t}$Q=  
template < typename Ret, typename V1 > 8FuxN2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zS%XmS\  
  { T?7u [D[[  
typedef Ret result_type; tJ^p}yxO  
} ; Hm2Y% 4i%  
对于双参数函数的版本: 1[!:|=  
g6,DBkv2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |[.-pA^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > sy"}25s  
  { 3k1e  
typedef Ret result_type; dVbFMQ&  
} ; 1@|+l!rYF  
等等。。。 %>m.Z#R(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy AQ'%}(#0  
I){4MoH.  
template < typename Func > ,Pa*; o\  
struct func_return 8&2 +=<Q~  
  { hP"2X"kz&  
template < typename T > ~XOmxz0  
  struct result_1 G=:/v  
  {  QHNyH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L2XhrLK.|  
} ; 1&MCS%UTL  
}-oba_  
template < typename T1, typename T2 > t7]j6>MK3q  
  struct result_2 1=)M15  
  { +M-tYE 5n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {+67<&g  
} ; tkj-.~@g0'  
} ; DB|1Sqjsn  
J0!V(  
t%}<S~"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m4/qxm"Dx:  
$lxpwO  
template < typename Func, typename aPicker > VVeJe"!t  
class binder_1 |3]/C rR_  
  { A6]:BuP;c  
Func fn; U`(=iyWP=  
aPicker pk; z=>fBb>w7  
public : 7"(Zpu  
?#z$(upQ  
template < typename T > aj5HtP-  
  struct result_1 roQI;gq^  
  { {[!<yUJ`S#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,`HweIq(  
} ; R #wZW&N  
,j_js8r  
template < typename T1, typename T2 > HP8J\`  
  struct result_2 r XJx~ g  
  { _KM? ?&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }B-$}  
} ; lUu0AZQmG  
y RxrfAdS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uyYV_Q0~;  
j.&dHtp  
template < typename T > t(3f} ?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :BPgDLL,  
  { {xZY4b2  
  return fn(pk(t)); B/ 4M;G~  
} 0b{jox\!B  
template < typename T1, typename T2 > ps<E f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XM:BMd|  
  { "L~Oj&AN[  
  return fn(pk(t1, t2)); bLg!LZ|S0s  
} U"r*kO%  
} ; _WZx].|A=  
g7zl5^o3j  
$]DuO1H./  
一目了然不是么? 6\7c:  
最后实现bind Xe_ <]|  
D)PX|xrn  
E*YmHJ:k  
template < typename Func, typename aPicker > B=cA$620  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ic0Sb7c  
  { D)-LZbPa  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Jt[ug26  
} |?88EG@05  
Ge2Klyi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0S5xmEzop  
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。 N?qETp-:  
_x.2&S89  
十一. phoenix .+9*5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .:?v;rYk{  
E>_Rsw *  
for_each(v.begin(), v.end(), 4~ }NB%,  
( ZD&F ,2v  
do_ $V87=_}  
[ 6u"wgX]H  
  cout << _1 <<   " , " 6(QfD](2}  
] p(RF   
.while_( -- _1), wH|%3 @eJ  
cout << var( " \n " ) cP?GRMX@}  
) y[i}iT/~  
); c[-N A  
7rdmj[vu  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: AOg'4  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &| (K#|^@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "pDU v^ie  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2 ,nhs,FZ  
Ic&~iqQ  
uj3`M9  
template < typename Cond, typename Actor > @|:fm() <  
class do_while 8|Tqk,/pD  
  { :gsRJy1  
Cond cd; |mH* I  
Actor act; 5,;\zSz  
public : +'m9b7+v  
template < typename T > ->I.D?p  
  struct result_1 FsqH:I4O  
  { 5X^\AW  
  typedef int result_type; X4o#kW  
} ; ~3s ?.[}d  
(A?>U_@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YW7w>}aW  
% f;v$rsZ  
template < typename T > RJ?)O#}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~m fG Yk"  
  { Q9cSrU[$  
  do qXtC7uNj$  
    { cpk\;1&t  
  act(t); =Z.0-C>W  
  } ?eTZ>o.p/  
  while (cd(t)); }C @xl9S"  
  return   0 ; [7><^?t V  
} diXWm-ZKL  
} ; #f(a,,Uu'  
"7sv@I_j  
BQfnoF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )Cdw_Yx  
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。 L!JC)p.  
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。 Pjh;;k|V  
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。 BZ\="N#f  
下面就是产生这个functor的类: KOg,V_(I  
]ttF''lH  
vL_yM  
template < typename Actor > ! #Pn_e  
class do_while_actor Cj#wY  
  { <J d!`$  
Actor act; jIaaNO)  
public : /cClV"S*G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N%Bl+7,q  
B\ 'rxbH  
template < typename Cond > 7z$53z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'Qt[cW  
} ; D<v< :  
:'r* 5EX  
|gV~U~A]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L/fXP@u  
最后,是那个do_ ;*rGZ?%*  
5%D`y|  
yPmo1|'X>d  
class do_while_invoker 3F, M{'q  
  { ;jxX/c  
public : dkg`T#}  
template < typename Actor > ` u3kP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r~=+>, _  
  { 4(, .<#  
  return do_while_actor < Actor > (act); GQg 2!s(  
} DvhF CA}z  
} do_; 1[OY- G  
"#Z e3Uy\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :[l}Bb,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $-DW+|p.?^  
最后来说说怎么处理break和continue A23K!a2u&  
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。 \@PMj"p|:  
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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