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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bxz6 >>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 az:lG(ZGw  
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, 2\}6b4  
"^pF2JI  
(B+zh  
mnMY)-6C  
  class filler Q!Dr3x  
  { d cht8nX7~  
public : 4pu>f.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kZ_5R#xK  
} ; $_Lcw"xO  
d~d~Cd`V  
ZONe}tv:  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: QEL3b4Vm  
M\9p-%"L  
oX]c$<w5  
d 7QWK(d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *O-si%@]  
F[|aDj@q e  
!Ys.KDL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v/Ei0}e6~  
_1Iw"K49Qx  
h "r)z6Q/  
V@>s]]HMq#  
二. 战前分析 qxwD4L`S  
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。 ;fDs9=3#  
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 G0h7MO%x  
z+@Jx~<i  
PAXdIh[]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sz b],)|18  
  /* --------------------------------------------- */ PT`gAUCw  
vector < int *> vp( 10 ); 3>sA_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :-.bXOB(  
/* --------------------------------------------- */ =:=uV0jX\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O7RW*V:G@  
/* --------------------------------------------- */ ~lLIq!!\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ygp NMq#?X  
  /* --------------------------------------------- */ Yf(QU`w_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); S-6 %mYf  
/* --------------------------------------------- */ UYb:q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |P]>[}mD  
o;@T6-VH  
Cc,,e`  
O9W|&LAL  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ik4U+'z6  
1._1, _2是什么? ;HeUD5Nt6F  
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。 FCEFg)c5=  
2._1 = 1是在做什么? EWg\\90  
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。 It@.U|  
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。 !8O*)=RA  
T/&4lJ^2l^  
poYO  
三. 动工 8?O6IDeW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %A dE5HI-  
0"L_0 t:  
bEE'50 D  
(TV ye4Z  
template < typename T > n_51-^* z  
class assignment QuJ)WaJkC  
  { -P<e-V%<  
T value; IOsitMOX:  
public : /t083  
assignment( const T & v) : value(v) {} s^b2H !~  
template < typename T2 > x%JtI'sg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RS~jHwIh  
} ; gI qYIt  
8`*Wl;9u  
_kb $S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 VMUK|pC4 K  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r-+.Ax4L"  
S& % G B  
;_GS<[A3  
*;wPAQE  
  class holder ;k<g# She  
  { &oTUj'$  
public : ! 3O#'CV  
template < typename T > '@h5j6:2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0S0 ?\r  
  { r(IQ)\GR  
  return assignment < T > (t); wPYz&&W  
} i*'6"  
} ; t3.;W/0_  
$UAmUQg)}_  
W|oLS  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: C{<qc,!4  
@54D<Lj  
  static holder _1; ON|Bpt2Qp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 WhsTKy&E  
NuKktQd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6u`E{$  
而不用手动写一个函数对象。 B(x i  
f:gXXigY,  
4~8++b1/;  
z^to"j  
四. 问题分析 ({g7{tUy^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。 9pD=E>4?#  
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。 p=vu<xXtD  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q$Z.5EN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !SAjV)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2B{~"<  
Nh7+Vl  
五. 问题1:一致性 %]Gm  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 7KOM,FWKe  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]42bd  
^fT|Wm<  
struct holder 2?h c94  
  { ;ZMm6o  
  // sf\p>gb  
  template < typename T > KiU/N$ E  
T &   operator ()( const T & r) const 8y5iT?.~vy  
  { u6{= Z:  
  return (T & )r; G j[`r  
} I;]Q}SUsm  
} ; ~wmc5L/!?  
 ~{7/v  
这样的话assignment也必须相应改动: 1@*qz\ YY  
8C1 'g7A<  
template < typename Left, typename Right > zWYm* c"n\  
class assignment LP?E  
  { &L[oQni];2  
Left l; d?G ~k[C!a  
Right r; 9Ml^\|  
public : ,2\?kPoc8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GMqeC  
template < typename T2 > z DDvXz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <WN?  
} ; x _&=IyU0j  
7'g'qUW+~  
同时,holder的operator=也需要改动: 56k89o  
xxWrSl`fB  
template < typename T > 69#D,ME?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y0`@$d&n  
  { GORu*[U8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i;4|UeUl  
} @Sb 86Ee  
C{mL]ds<  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Id`?yt  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y5;l?v94  
~Pq(Ta  
return l(rhs) = r; <xOv0B  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 \LX!n!@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >05_#{up  
K:Mm?28s  
template < typename Tp > >iefEv\  
class constant_t NHKIZx8sR  
  { Sn 3@+9J  
  const Tp t; 9GdQ$^m  
public : -:92<G\D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '\yp}r'u  
template < typename T > '_)NI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f( (p\ &y  
  { H]v"_!(\  
  return t; #$trC)?~q  
} iwb]mJUA  
} ; # 3{g6[Y  
@o&.]FZs  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -cW`qWbd  
下面就可以修改holder的operator=了 4 qdLH^dX  
2K/+6t}  
template < typename T > BPAz.K Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c-S_{~~  
  { &%YFO'>>}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e jY|o Bj  
} &mebpEHUG7  
$.Fti-5  
同时也要修改assignment的operator() Q8:`;W  
u@!iByVAg  
template < typename T2 > cZ$!_30N+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "52nT  
现在代码看起来就很一致了。 4fe$0mye  
-OLXRc=  
六. 问题2:链式操作 *ml&}9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K*&?+_v :  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 **I9Nw!IH  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 f@roRn8p?  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ![H!Y W'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~'/I[y4t  
dt NHj/\  
template < typename T > "z+Z8l1.  
struct result_1 C9oF*{  
  { !A>VzW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *|c*/7]<  
} ; %y zFWDg  
)3i}(h0  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ypxqW8Xe  
phIEz3Fu/  
template < typename T > 5[WhjTo  
struct   ref W68d"J%>_  
  { G>hmVd  
typedef T & reference; &dSw[C#f  
} ; Gmcx#?|Tx  
template < typename T > J90q\_dY.  
struct   ref < T &> K7&A^$`  
  { W'{q  
typedef T & reference; m,n V,}@J  
} ; 9E{Bn#  
5 Vm |/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [c?']<f4  
kP%Hg/f/Ot  
template < typename T > `~( P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y[8w0ve- g  
  { n3{m "h3  
  return l(t) = r(t); t/cj z/]  
} ?U0iHg{  
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。 zO>N3pMv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 WNT m  
!x.^ya  
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 ?r@euZ&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;% *e}w0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 f}bUuQrH-!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ZNPzQ:I@  
最后的布局是: Pf oAg*  
                Add RIX0AE  
              /   \ uK]@! gz  
            Divide   5 ~4Is   
            /   \ =y7]9SOq  
          _1     3 1W;3pN  
似乎一切都解决了?不。 (H9%a-3  
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。 6<H[1PI`,G  
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。 vII&v+C  
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: @u/<^j3Q  
O#A1)~  
template < typename Right > $X5~9s1Wl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #ITx[X89|  
Right & rt) const !mL,Ue3/  
  { G;Y,C<)0k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L&ws[8-  
} 5h[u2&;G  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~U8#Iq1  
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。 UA,&0.7  
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。 )T#;1qNB  
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。 ,?B.+4CW\E  
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。 MvY0?!v  
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? Wnl8XHPn  
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|W|4N  
#2DH_P  
template < class Action > 0s0[U  
class picker : public Action /db?ltb  
  { |]A{8BBC  
public : C?rL>_+71  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kVU|k-?2  
  // all the operator overloaded 7OtQK`P"A  
} ; D0i84I`Z%  
i*_KHK  
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。 B<1*p,z  
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: 5F2+o#*h  
O%o#CBf0  
template < typename Right > Tc:W=\<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e+y< a~N  
  { lha )'   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Pms3X  
} zp4ru\  
*`}_e)(k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y1k/ngH  
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。 ]Jnf. 3  
&K>]!yn   
template < typename T >   struct picker_maker ?qO,=ms>-  
  { 20?i4h_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f=K1ZD  
} ; h!K B%4V  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mApn(&  
  { "fpj"lf-  
typedef picker < T > result; 1r~lh#_8  
} ; ys#M* {?  
]3={o3[:  
下面总的结构就有了: qh7o;x~,  
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。 hsqUiB tc6  
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。 j%p~.kW5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e<9nt [  
至此链式操作完美实现。 W77JXD93  
rB4#}+Uq  
Z;>~<#!4  
七. 问题3 keJec`q=X  
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。 =\XAD+  
$--PA$H27  
template < typename T1, typename T2 > 5)nv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \^#1~Kx  
  { UkqLLzL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); LV]\{'  
} a^=4 '.ok  
tjd"05"@:  
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: >}4]51s  
`%ENGB|  
template < typename T1, typename T2 > rqF PUp  
struct result_2 dX$])b_Uw  
  { p9s~WD/K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J:(Shd'4D  
} ; ! 4oIx`  
KPR{5  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? |wLQ)y*  
这个差事就留给了holder自己。 zHdp'J"  
    ttsB'|p s  
xlwsZm{V  
template < int Order > BphF+'CM  
class holder; (C3d<a\:  
template <> 4O`h%`M  
class holder < 1 > X*JD  
  { SRD&Uf0M  
public : kyjH~mK4  
template < typename T > CYn}wkz  
  struct result_1 DA wzXsx  
  { 0iL8i#y*  
  typedef T & result; +[qkG. O  
} ; uc<@ Fh(  
template < typename T1, typename T2 > 7 %|>7  
  struct result_2 ZF t^q /pw  
  { <=-\so(  
  typedef T1 & result; ;VuB8cnL`  
} ; Orb(xLChJ  
template < typename T > d+;wDu   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #NE^f2  
  { (s3%1OC[  
  return (T & )r; -J30g\  
} 5`uS<[vA  
template < typename T1, typename T2 > "n e'iJf_(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Yo(B8}?0!  
  { *nc4X9  
  return (T1 & )r1; kb:C>Y8!sC  
} bpx=&74,6m  
} ; bVx]r[  
OL'=a|g|c  
template <> 2|=_kN8;  
class holder < 2 > h+W^k+~(  
  {  %aKkk)s  
public : G8s`<:9*  
template < typename T > YXtGuO\q  
  struct result_1 aOHCr>po,  
  { s z\RmX  
  typedef T & result; Pc7: hu  
} ; nAg(lNOWN  
template < typename T1, typename T2 > xAjQW=  
  struct result_2 &rl>{Uvq  
  { 5a ~tp'  
  typedef T2 & result; -!0LIr:"  
} ; E5(Y*m!  
template < typename T > )ziQ=k6d6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ' XF`&3 i  
  { 6.|~~/  
  return (T & )r; c-.>C)  
} is(!_Iv  
template < typename T1, typename T2 > nnG2z@$-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PNKT\yd  
  { ;*2e;m~)?  
  return (T2 & )r2; cDiz!n*.q  
} tD]&et  
} ; '-IT@}  
lX*;KHT)  
V,+[XB  
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> >。 'j_H{kQy  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sZ"U=6R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pQ 6#L  
Q: O>kCDV  
return l(i, j) = r(i, j); EKPTDKut  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #mhD; .Wg  
Fnpn_O XlH  
  return ( int & )i; mi<D bnou  
  return ( int & )j; IxZ.2 67  
最后执行i = j; &=Zg0Q  
可见,参数被正确的选择了。 ;8i L,^.A  
Mlw9#H6  
i=UTc1  
.w_`d'}  
L"h@`3o|  
八. 中期总结 _IV@^v  
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: .crM!{<Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P! Ed  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bH/pa#G(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fq'Xy9L  
RzRvu]]8  
@CU|3Qg  
bmVgTm&  
(}X?v`Y^W  
@xm~T|[7  
九. 简化 lF8 dRIav  
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。 n [Xzo}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q f-k&d  
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: ~}IvY?! ;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @B'8SLoP  
  +-*/&|^等 %DRy&k/T  
2. 返回引用。 !""!sFx)R  
  =,各种复合赋值等 *:T>~ilF  
3. 返回固定类型。 QHzX 5$IM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I0HY#z%  
4. 原样返回。 id tQXwa  
  operator, VuMDV6^Z  
5. 返回解引用的类型。 reM  
  operator*(单目) :.S41S   
6. 返回地址。 !^l4EL5#  
  operator&(单目) K-EI?6`xM  
7. 下表访问返回类型。 8<-oJs_o+  
  operator[] S`c]Fc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @ oz&  
  operator<<和operator>> ;Co[y=Z  
\ ~LU 'j  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 sMfFm@\N  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: A-7wkZ.H  
P"=UI$HN  
template < typename Left > L_gsG|xX  
struct value_return Kcw1uLb  
  { 6PJJ?}P^1  
template < typename T > Wl !!5\  
  struct result_1 ]\a\6&R  
  { siRnH(^ J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lNaez3  
} ; 64!ame}n+  
@r/Id{pCI  
template < typename T1, typename T2 > Vgqvvq<S  
  struct result_2 )"_Ff,9Z!  
  { _PyW=Tj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o\@ A2r3  
} ; ,#E3,bu6_4  
} ; -YzQ2#K  
+p9LE4g7Q  
jU]]:S4xD/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait IS,zy+w  
B_SZ?o  
下面我们来剥离functor中的operator() 0a2$P+p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: < v|%K.yd  
$@[dm)M  
return l(t) op r(t) .Bb$j=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l~]hGLviJE  
return op l(t) }g>dn  
return op l(t1, t2) <CZI7]PM7  
return l(t) op c!\.[2n  
return l(t1, t2) op :"M9*XeHO  
return l(t)[r(t)] Y|%anTP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U8-Q'1IT&  
!Qv5"_  
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: xb4Pt`x)rS  
单目: return f(l(t), r(t)); Smq r q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &K5C=]4  
双目: return f(l(t)); F5FNhuC  
return f(l(t1, t2)); iEiu%T>  
下面就是f的实现,以operator/为例 gHQPhe#n  
Zg)_cRR   
struct meta_divide 1YJ_1VJ  
  { cJxW;WI!,  
template < typename T1, typename T2 > 4 t&gW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ad"'O]  
  {  EX[B/YH  
  return t1 / t2; a$C2}  
} ! 9d _Gf-  
} ; {V}t'x`4c  
siZr@g!L  
这个工作可以让宏来做: C:]/8l  
i/NDWVFD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -h>Z,-DE6  
template < typename T1, typename T2 > \ ~'NX~<m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;$vLq&(}  
以后可以直接用 x1t{SQ-C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9wAA. -"  
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 YSqv86  
(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。。。) n4^~gT%b5]  
Xl#Dw bx  
yt. f!"  
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 bRWIDPh  
?F ce!J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hdo&\Q2D8  
class unary_op : public Rettype ^:m^E0(H  
  { Rb)|66&3&  
    Left l; T36x=LX  
public : -7k[Vg?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '9'l=Sh  
*~c qr  
template < typename T > cI2Fpf`2Wj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q^5yk=2fq  
      { <O.Kqk* nq  
      return FuncType::execute(l(t)); @!e~G'j%VD  
    } {{32jU7<  
88 {1mA,v  
    template < typename T1, typename T2 > 4AQ[igTDP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XlVc\?  
      { bMsECA&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); b\:~;  
    } [q1Unm  
} ; %4,xx'`  
YJd8l>mz  
_lXt8}:+  
同样还可以申明一个binary_op Dzr e'  
T '.[F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RAV^D.  
class binary_op : public Rettype kae2 73"  
  { L=RGL+f1 _  
    Left l; UgC)7 K1  
Right r; 1SUzzlRx  
public : )B;M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gXt O*Rfqk  
?KB@Zm+#~  
template < typename T > fJy)STQ4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nt~x&s  
      { +%XnMl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7Lg7ei2mN7  
    } \,R!S/R#  
F;P5D<  
    template < typename T1, typename T2 > s)k y/ce  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zJY']8ah  
      { Qs l80~n_7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6aY>lkp  
    } (rcMA>2=  
} ; > aG=T{  
3+>OGwfQ  
I8u!\F  
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   WK==j1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3+(z_!Qh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T@P!L  
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。 % :/_f  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <bUXC@3W  
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。。。 ETfF5i}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b7Oj<! Wo`  
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) m5*[t7@%  
下面是修改过的unary_op 0Z HDBh  
ZzcPiTSO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I]R9HGJNlJ  
class unary_op RlRs}yF  
  { kRlA4h1u_$  
Left l; TH4\HY9qa?  
  vtyx`F f  
public : %>zjGF<  
W5SNI>|E  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1nI^-aQ3  
L:@fP~Erh  
template < typename T > IQnIaZ  
  struct result_1 O/b+CSS1  
  { (3;@^S4&w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9v?l  
} ; Lm6**v  
%3o`j<  
template < typename T1, typename T2 > 3FNT|QF  
  struct result_2 V.=lGhi  
  { 9Ah[rK*}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pe.QiMW{8  
} ; >jTp6tu,  
)D/ 6%]O  
template < typename T1, typename T2 > 38IMxd9v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7L3ik;>  
  { f.6~x$:)`E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F9flSeN  
} fU+Pn@'  
rHz||jjU  
template < typename T > yI3kvh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cWLqU  
  { GP a`e  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,S&z<S_  
} M;.ZM<Ga  
Z(GfK0vU  
} ; v=?2S  
cg{AMeW  
",Cr,;]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 3tAU?sV!  
好啦,现在才真正完美了。 ej(ikj~j  
现在在picker里面就可以这么添加了: A1i!F?X  
]$b2a&r9  
template < typename Right > wvby?MhPY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bPbb\|u0d  
  { .u z|/Zy  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rS8 w\`_  
} c&nh>oN  
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。 W!L+(!&H  
v& $k9)]  
2kh"8oQ  
gl%`qf6:O  
9jir* UI  
十. bind SU.ythU2,c  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,  X{>  
先来分析一下一段例子 2?q(cpsN  
K`-!uZW:B7  
5Wx~ZQZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \wvg,j=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 K%5"u'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OQ&'Dti  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 4=8QZf0\  
我们来写个简单的。 j]rz] k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dtt~ Bd  
对于函数对象类的版本: KzU lTl0  
Di.3113t  
template < typename Func > 07v!Zj  
struct functor_trait 5VW|fI  
  { <.K4JlbT  
typedef typename Func::result_type result_type;  t+uE  
} ; _ QOZ sEe  
对于无参数函数的版本: #dxgB:l)%l  
8 .>/6M  
template < typename Ret > yY).mxRN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bC!`@/  
  { zmuMWT;  
typedef Ret result_type; q'[}9e`Q  
} ; R\3VB NX.g  
对于单参数函数的版本: 5*%#o  
k;W@LfP  
template < typename Ret, typename V1 > 6?tlU>A2s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pmvT$;7I  
  { B5%n(,Lx  
typedef Ret result_type; {y=W6uP  
} ; uP $ Cj  
对于双参数函数的版本: @D^^_1~  
K BE Ax3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {=2DqkTD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > h"mi"H^o  
  { Cs3^9m6;d  
typedef Ret result_type; ? 8aaD>OR$  
} ; m><w0k?t  
等等。。。 "^j>tii  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Rgy- OA  
-/C)l)V}  
template < typename Func > `A$!]&[~|  
struct func_return ) /vhclkb  
  { S{]7C?4`  
template < typename T > ZIR0PQh\  
  struct result_1 w>fdQ!RdP  
  { IzOYduJ.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bu7'oB~:V^  
} ; =;a!u  
q#A(gyy  
template < typename T1, typename T2 > !rDdd%Z  
  struct result_2 d6{Gt"  
  { thi1kJ`L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s&kQlQ=  
} ; 54;J8XT7  
} ; Jb)#fH$L  
yq-=],h  
SnlyUP~P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 cq&*.  
X=JmF97  
template < typename Func, typename aPicker > Ma*y=d;,1  
class binder_1 @$"J|s3M  
  { 1axQ)},o@p  
Func fn; <$w?/y/'  
aPicker pk; >h2%[j=  
public : unJid8Lo  
-! ;l~#K=  
template < typename T > p^nL&yIW,%  
  struct result_1 =(a1+. O  
  { (iJ1 ;x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ok7t@l$  
} ; u<q :$  
pMg3fUIM  
template < typename T1, typename T2 > Om'+]BBN  
  struct result_2 E5el?=,i  
  { ;4M><OS!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !UOCJj.cA  
} ; -7/s]9o'  
J89Dul l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h mx= 35  
@D-AO_  
template < typename T > IKMeJ(:S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '}g*!jL  
  { 7"7rmZ   
  return fn(pk(t)); 6) oLus  
} g-`~eG28D5  
template < typename T1, typename T2 > 4k/V BZB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~^u16z,  
  { jztq.2-c#  
  return fn(pk(t1, t2)); <PPNhf8  
} 4!asT;`'  
} ; LA_3=@2.H  
Z3k(P  
=NbI%  
一目了然不是么? @prG%vb"  
最后实现bind 48|s$K^  
dC=)^(  
sS&Z ,A  
template < typename Func, typename aPicker > `28};B>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $M_x!f'{>  
  { #-3=o6DCK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hlu:=<B  
} +(xeT+J  
)$w*V9d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]M)O YY  
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。 9Rm/V5  
Q0Nyqhvi  
十一. phoenix c4_`Ew^k  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {_(\` >  
mzQ`N}]T:  
for_each(v.begin(), v.end(), ]zO/A4  
( #jAqra._b  
do_ /8VP[i)u  
[ AtR?J"3E  
  cout << _1 <<   " , " %Pksv}  
] ]$U xCu  
.while_( -- _1), \#68;)+=  
cout << var( " \n " ) O62b+%~F  
) iK?b~Q  
); _U;eN|Ww  
1!pa;$L  
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: +(uYwdcN  
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 Kj=b[ e%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Bl9jkq ]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: j CTAKaq  
CG'.:` t  
a[lY S{  
template < typename Cond, typename Actor > B?$ "\;&  
class do_while 1 T130L  
  { E;21?`x5  
Cond cd; X(jVRr_m9  
Actor act; %4 \OPw&  
public : _C\[DR0n  
template < typename T > _(m't n>   
  struct result_1 jGrN\D?h  
  { nC {K$  
  typedef int result_type; TO2c"7td  
} ; [ofqGwpDG  
Tz2-Bp]h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %gnM( pxl  
,G#.BLH cX  
template < typename T > 8A{_GH{:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .qk]$LJF7  
  { 2 xw6 5z  
  do S4witIK5  
    { ;,&8QcSVY  
  act(t); Sx    
  } iTW? W\d  
  while (cd(t)); = 07Gy,=i  
  return   0 ; ~x{.jn  
} 0J.dG/I%  
} ; ~) ?  
n;R#,!<P  
:Q+5,v-c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D@EO=08<b  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 7VK}Dy/Vvn  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 +h2eqNr  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Lp5U"6y  
下面就是产生这个functor的类: rQTr8DYH  
EkT."K  
mVtXcP4b  
template < typename Actor > e6=]m#O9  
class do_while_actor S' dV>m`  
  { ] 4+s$rG  
Actor act; 3Rm#-T s  
public : 1>Q{Gs^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} nS()u}c;r  
)m3q2W  
template < typename Cond > *`( <'Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s08u @  
} ; R~bC,`Bh  
BF{w)=@/'  
_w@qr\4i=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1exl0]-  
最后,是那个do_ iAY!oZR(WT  
hzI *{  
.s/fhk,  
class do_while_invoker W:i?t8y\y  
  { {F&-7u0  
public : >]'yK!a?  
template < typename Actor > \qi|Js*{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -Xz?s  
  { HG/p$L*  
  return do_while_actor < Actor > (act); S{',QO*D6  
} TG n-7 88  
} do_; Y}6n]n;uR  
-ZW0k@5g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bIt=v)%$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 dQy>Nmfy  
最后来说说怎么处理break和continue (Lh#`L?x  
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。 ]IJRnVp%  
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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