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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >{ /As][  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,q_'l?Pn  
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, :6h$1 +6  
J~jxmh  
322)r$!"  
}8lvi vR4  
  class filler 1&7~.S;km  
  { -=;V*;  
public : _R/^P>Q?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} . W7Z pV  
} ; fCMFPhF  
heizO",8.&  
KzgW+6*G  
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: dx.,  
M'(4{4rC  
Ng Jp2ut  
hwD;1n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6cQ)*,Q  
'ptD`)^(  
T> < Vw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q85Y6',  
[\_#n5  
b '9L}q2m  
9e aqq  
二. 战前分析 V eD<1<  
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。 I38j[Xk  
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 {.HFB:<!}  
,)svSzR  
]QqT.z%B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O,D/& 0  
  /* --------------------------------------------- */ \c1NIuJR  
vector < int *> vp( 10 ); 178u4$# b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >du _/*8:  
/* --------------------------------------------- */ \>7hT;Av=G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hRc.^"q9  
/* --------------------------------------------- */ Y-ZTv(<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Bu{1^g:  
  /* --------------------------------------------- */ X:/Y^Xu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6he (v  
/* --------------------------------------------- */ l<DpcLX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bP+b~!3  
L_~vPp  
hQFF%xl  
N!=$6`d  
看了之后,我们可以思考一些问题: `i"7; _HoV  
1._1, _2是什么? ^q@6((O  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 )@hG#KMK  
2._1 = 1是在做什么? ^Gt9.  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 n !oxwA!  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Cg]Iz< <bE  
 MYk%p'  
GEd JB=  
三. 动工 e/J|wM9Ak  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x$gVEh*k  
jmkVolz  
~N!-4-~p  
Cju%CE3a  
template < typename T > Jx-dWfe  
class assignment ", Ge:\TR=  
  { uG:xd0X+W  
T value; QPZ|C{Ce  
public : Vmb `%k20'  
assignment( const T & v) : value(v) {} p$+.]  
template < typename T2 > OZCbMeB{+J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } IPTEOA<M[  
} ; q\I2lZ  
9FKowF_8  
 W]aX}>0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jn:9Cr,o;g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^6?)EM#  
J|gRG0O9Ya  
sfUKH;xC  
>P_/a,O8  
  class holder [m+):q^  
  { $TK<~3`  
public : ? 3'O  
template < typename T > W&'[Xj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;5.S"  
  { M~SbIk<#a<  
  return assignment < T > (t); z{uRq A G  
} @TqqF:c7  
} ; ]hC6PKJU  
qVe&nXo  
MEled:i  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: >I&'Rj&Mc  
3{/Y&/\"'^  
  static holder _1; 6 h%%?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8~6H\.0Q  
h!4jl0 oX]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2 g`<*u*  
而不用手动写一个函数对象。 qTV;L-  
->q^$#e  
*$6dNx  
wBa IN]Y,  
四. 问题分析 dPx{9Y<FzU  
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。 rd\:.  
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。 iQ7S*s+l5O  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 56JvF*hP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LagHzCB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,+mH1#-3  
by0@G"AE+  
五. 问题1:一致性 #l<un<  
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?| 9irT}e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %j7HIxZh  
jVxX! V  
struct holder lq[o2\  
  { UFOUkS F  
  // lBN1OL[N  
  template < typename T > \YN(rD-  
T &   operator ()( const T & r) const 6_vhBYLf  
  { w15Qqh lK  
  return (T & )r; UifuRmn  
} $sa5aUg }  
} ; f*tKj.P  
piPx8jT`F  
这样的话assignment也必须相应改动: }s>.Fh  
,%!E-gr  
template < typename Left, typename Right > ,fR/C  
class assignment n5e1k y*9w  
  { AJWV#J%nB  
Left l; ]@G$ L,3  
Right r; ~;ZT<eCIA  
public : D$&LCW#x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /jB 0  
template < typename T2 > >r8$vQGj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -]$=.0 l  
} ; S9@2-Oc  
6vL+qOdx  
同时,holder的operator=也需要改动:  !L|PDGD  
<^v-y)%N:A  
template < typename T > |OarE2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T^F9A55y  
  { LF?MO1!M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {S*:pG:+q  
} Q}(D^rGP3  
;"T,3JQPn6  
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。 7!kbe2/]'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <JkmJ/X  
}u9wD08x  
return l(rhs) = r; 'qt+.vd  
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。 fHc/5uYW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;mtv  
 )o\U4t  
template < typename Tp > k'b'Ay(<  
class constant_t TLWU7aj&!  
  { IJzPWs5W:  
  const Tp t; 1O@y >cV  
public : ;:l>Kac  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1*vt\,G  
template < typename T > wB0K e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YVT\@+C'  
  { %!HBPLk  
  return t; 4Y!_tZ>  
} ;G\RGU~  
} ; -Nu Rf#  
*<rBV`AP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n `Ry!  
下面就可以修改holder的operator=了 UX!)\5-  
zmdu\:_X9  
template < typename T > ckCb)r_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oe,37xa4  
  { 2Ysl|xRo  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ZBcT@hxm  
} @b2JR^  
VHlo}Ek<#  
同时也要修改assignment的operator() `j1(GQt  
?V >{3  
template < typename T2 > !^m,v19Ds<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S(MVL!Lm  
现在代码看起来就很一致了。 x}(p\Efx  
=(%+S<}  
六. 问题2:链式操作 %hO/2u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 '"~ 2xiin  
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。 U|!L{+F  
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。 WAWy3i  
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 7EkRcb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct stcbM  
d|Q_Z@;JF  
template < typename T > |',$5!:0O  
struct result_1 H}}g\|r&  
  { %"{jNC?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n k@e#  
} ; sn=_-uoU  
_A5.  
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: IN#Z(FMVC  
X@cO`P  
template < typename T > 2F- ]0kGR|  
struct   ref ^9wQl!e ob  
  { f.X<Mo   
typedef T & reference; e/* T,ZJ  
} ; 8"5^mj  
template < typename T > %V2A}78  
struct   ref < T &> hErO.ad1o  
  { [\ALT8vC?m  
typedef T & reference; E%tGwbi7  
} ; 8IrA {UU  
b0n " J`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %M KZ':m  
I%qZMoS1h  
template < typename T > Kp.d#W_TX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y?4%eD  
  { 0g&#hW};[6  
  return l(t) = r(t); $Lx2!Zy  
} Bk)*Z/1<x  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 [<H'JsJl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |^!  
GR ^d/  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 \cKY{(E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: FvTc{"w /  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 } 63Qh}_Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &]xOjv/?  
最后的布局是: U`w `Cr  
                Add ^w1&A 3=6  
              /   \ `of` uB  
            Divide   5 i=mk#.j~  
            /   \ m(6SiV=D9  
          _1     3 ?9I=XTR  
似乎一切都解决了?不。 c"H59 jE  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8a}et8df:  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 )CAEqP  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ~E J+<[/  
We51s^(  
template < typename Right > qS.TVNZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q#a<T4l  
Right & rt) const I(2qXOG  
  { Y(D&JKx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qzbpLV|  
} :\sz`p?EC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c@&-c[k^W  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 rz'A#-?'oG  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 IA$)E  
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。 %40uw3  
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。 BZr$x8%ki  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ecg>_%.>  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: k.MAX8  
MfJ8+3@K  
template < class Action > Nu]& ?  
class picker : public Action &R7N^*He  
  { \ f6@B:?y  
public : t<%S_J\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #MwNyZ  
  // all the operator overloaded 6Uik>e7?  
} ; njoU0f1`  
EqB3f_  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 G{C27k>wa  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ,k=1 '7d  
%DqPRl.Gu  
template < typename Right > 1B#Z<p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -hjGPu  
  { d@u)'AY%/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +dB/SC-^U  
} =!pfgE  
e_iXR#bZc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yi-S^  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ZM$}Xy\9  
FR%u1fi  
template < typename T >   struct picker_maker PRo;NE  
  { A"$UU6Z4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Aqp$JM >  
} ; FdZG%N>Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9 f+S-!  
  { Ta 0Ln  
typedef picker < T > result; ;WG6|QgV?-  
} ; 6.|Q yk*  
I<v:x Tor  
下面总的结构就有了: -kZOve|5  
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。 P*M$^p  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 nm3/-Q},  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q \E [py  
至此链式操作完美实现。 n@"h^-  
/`)>W :  
'i5V6yB  
七. 问题3 #4Z]/D2G  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 kCoTz"Z-  
qwz_.=5E6  
template < typename T1, typename T2 > K;fRDE) {  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 265sNaX  
  { =5PNH2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f-M9OI  
} ?jDdF  
R,'` A.Kk  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: GNIZHyT(O  
vXA+4 ?ZG  
template < typename T1, typename T2 > >^!qx b-  
struct result_2 K/OE;;<IA  
  { /'S@iq  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n,.ZLuBEX  
} ; 4Em$L]7   
+d=cI  
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? EP ;TfWc}1  
这个差事就留给了holder自己。 B > sTM  
    ?cF-w!>o8  
|x[zzx# >-  
template < int Order > 5m e|dvk  
class holder; 4jyDM68i  
template <> Le*sLuxk<  
class holder < 1 > Oy,`tG0  
  { JkiMrpkuk  
public : |D ?}6z  
template < typename T > lN<,<'&^.  
  struct result_1 VXpbmg!{S  
  { P%-@AmO^_  
  typedef T & result; n qR8uL>  
} ; ND3(oes+;K  
template < typename T1, typename T2 > q!5 *) nw"  
  struct result_2 f Cq  
  { D02_ Jrg  
  typedef T1 & result; ee9nfvG-  
} ; GOx+%`.R\  
template < typename T > +}u{{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8LH"j(H  
  { kN99(  
  return (T & )r; BWd{xP y  
} qg(rG5kD@  
template < typename T1, typename T2 > h)vRvfcmY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  YjV-70'  
  { ~MOab e  
  return (T1 & )r1; R p!R&U/  
} e!:/enQo  
} ; [^U#ic>cT  
%kcyE<c  
template <> D)u 9Y  
class holder < 2 > QnWM<6xK"  
  { <`~zKFUQ[  
public : ]B;\?Tim  
template < typename T > `9+>2*k  
  struct result_1 2L'vB1 `  
  { j#`d%eQ~J  
  typedef T & result; @L)=epC  
} ; e>:bV7h j~  
template < typename T1, typename T2 > c2,1d`  
  struct result_2 ^YpA@`n  
  { bg8<}~zg  
  typedef T2 & result; `?X=@  
} ; \; b)qB  
template < typename T > 6"d^4L?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H| uvcvf  
  { -RSPYQjz  
  return (T & )r; <N Lor55.]  
} #..-!>lY  
template < typename T1, typename T2 > ]T3dZ`-(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A=v^`a03I  
  { S;582H9D  
  return (T2 & )r2; k]vrqjn Q  
} jmcb-=ts  
} ; ]G0`W6;$]  
YEEgDw]BQ  
 QTN _Z#'  
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> >。 g' xR$6t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q=M\#MlL0'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q 16jL,i  
a!;]9}u7  
return l(i, j) = r(i, j); @Gs*y1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 78s:~|WB<{  
d" "GG/  
  return ( int & )i; &*}NN5Sv  
  return ( int & )j; [I`r[u  
最后执行i = j; ; FO1b*  
可见,参数被正确的选择了。 k{fCU%  
z)Y<@2V*C  
&IQp&  
$uA?c& e  
N}Ol`@@#h  
八. 中期总结 JY\8^}'9  
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: P(_wT:8C?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x4PH-f-7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n\nC.|_G@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "%c\i-&t  
k~(j   
I[~EQ {Iz  
6AZJ,Q\E@  
+DWmutL  
B%v2)+?@  
九. 简化 X(-e-:B4;  
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。 Y* #'Gh,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kAbkhZ1^  
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: z2m%L0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %SRUHx[D  
  +-*/&|^等 1PMBo=SUe8  
2. 返回引用。 d9zI A6y  
  =,各种复合赋值等 $J/Z~ (=JT  
3. 返回固定类型。 O7#ECUH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~~?4w.k  
4. 原样返回。 k)W8%=R  
  operator,  [69[Ct  
5. 返回解引用的类型。 8{5Y%InL  
  operator*(单目) ` Nn^   
6. 返回地址。 iOB]72dh  
  operator&(单目) Ni$WI{e9  
7. 下表访问返回类型。 <a-I-~  
  operator[] G>?hojvi  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f-9& n4=H  
  operator<<和operator>> ckqU2ETpD}  
,x| 4nk_  
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。 v;S7i>\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v535LwFW  
JM5 w`=  
template < typename Left > Z!TLWX "  
struct value_return q$EicH}k8  
  { 3~"G(UP  
template < typename T > P8K{K:T  
  struct result_1 G9s: Wp  
  { )bZS0f-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .6%-Il  
} ; [&n2 yt  
tBgB>-h(  
template < typename T1, typename T2 > 0>Y3>vwSl  
  struct result_2 y]5O45E0  
  {   5;+OpB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /TTmMx*  
} ; BN&^$1F((  
} ; OWsK>egD  
}EmNSs`$r  
$m`?x5rL8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xzg81sV7  
'c 0]8Y 4  
下面我们来剥离functor中的operator() 1 dT1DcZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n?*Fr sZ  
"nX L7N0  
return l(t) op r(t) l~,5)*T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $LLkYOwI  
return op l(t) 0  ;$[  
return op l(t1, t2) <6`_Xr7)  
return l(t) op ?yfk d:WD  
return l(t1, t2) op gF;i3OJg  
return l(t)[r(t)] n7`R+4/s  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !es?GJq`  
M]YK]VyG  
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: Z@fMU2e=Z  
单目: return f(l(t), r(t)); 2xvTijO0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jg=[!j0(  
双目: return f(l(t)); q"OvuHBSOn  
return f(l(t1, t2)); [psW+3{bG  
下面就是f的实现,以operator/为例 w-l:* EV8  
yTWP1  
struct meta_divide )Xxu-/-  
  { UD`bK a`E  
template < typename T1, typename T2 > RiC1lCE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) LutP&Ebt8  
  { "ewSh<t  
  return t1 / t2; Fyy)665x/  
} A+*M<W  
} ; d@~Hp?  
_,:gSDW|  
这个工作可以让宏来做: VSa\X~  
?sV0T)uk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )IQa]A  
template < typename T1, typename T2 > \ A{mv[x-XN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; BtS#I[-p_  
以后可以直接用 5q<AMg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Lu!o!>b  
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 X(Gp3lG  
(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。。。) :,03)[u{8  
UN'[sHjOnD  
6('2.^8  
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 ?zW4|0  
Vo^ i7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _oK*1#Rm8  
class unary_op : public Rettype iIFM 5CT  
  { %"|I` m  
    Left l; s Wk92x _l  
public : b6sj/V8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &GF@9BXI3  
zi l^^wT0J  
template < typename T > hw/ :  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]cvP !  
      {  }t}y  
      return FuncType::execute(l(t)); EYNi`  
    } $'FPsoH  
Y=+pz^/"  
    template < typename T1, typename T2 > UfcQFT{()  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F}p)Q$0  
      { ? S^ U-.`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rEEoR'c6  
    } P%M Yr"<$E  
} ; 8."B  
ha+)ZF  
D?ojxHe  
同样还可以申明一个binary_op +VxzWNs*JP  
34S0W]V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &Z!O   
class binary_op : public Rettype yClX!OL  
  { -?L~\WJAL  
    Left l; G^E"#F  
Right r; Kx,#Wg{H  
public : J?VMQTa/+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6U|An*  
S"+X+Oxp7?  
template < typename T > jroR 2*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0;9X`z J  
      { vz'/]E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XFJGL!wWm[  
    } SB"Uu2)wZ  
Zi'}qs$v  
    template < typename T1, typename T2 > LbCcOkL/@@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `5da  
      { <r 2$k"*:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?wM{NVt#-  
    } Msj(>U&}+  
} ; Sep/N"7~t  
w)}' {]P"c  
/G*]3=cSe  
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 >1luLp/,$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 klpYtQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) })~M}d2LXB  
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。 yR?S]   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 44@yQ?  
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。。。 QX`Qnk|Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =+>cTV  
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) .8[*`%K>  
下面是修改过的unary_op tZ|0wPp  
)wT @`p"4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _,r2g8qm  
class unary_op d2'1 6.lV  
  { FYe#x]ue  
Left l; JTg:3<L  
  z{;~$."  
public : j >pv@D  
)?d(7d-l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qdt4h$~V"  
3+:F2sjt  
template < typename T > s>pM+PoGYd  
  struct result_1 ^HiI   
  { hB[VU ";  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |azdFf6A:[  
} ; C?OqS+  
!i4/#H  
template < typename T1, typename T2 > Lp1\vfU<+  
  struct result_2 I(rZ(|^A  
  { u9c^:Op  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zDK"Y{  
} ; GpwoS1#)0|  
/Py1Q  
template < typename T1, typename T2 > /7[U J'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7 &O 0  
  { YB`1S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]7|Zs]6  
} cmcR @zv  
I 0vJJP#  
template < typename T > 8cKP_Ec  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n?a?U:  
  { >^!)G^B  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1@}s:  
} *'l|ws  
f3;.+hJ])  
} ; W)~}o<a)[  
sa?Ul)L2  
QZZt9rA;  
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 5Z]]xR[  
好啦,现在才真正完美了。 \bXusLI!l  
现在在picker里面就可以这么添加了: (JX 9c  
/^M|$JRI  
template < typename Right > {e]ktj#+{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;N(9nX}%)  
  { 7gnrLc$]O  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U*Sjb% Qb  
} r)]8zK4;=  
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。 #_pQS}$  
|~]@hs~  
jA' 7@/F/  
Od]B;&F  
+"?O2PX  
十. bind 9]4W  
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。 _Dq, \}  
先来分析一下一段例子 Oaj$Z- f  
^l8&y;-T  
bc3 T8(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Bw Cwy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bmP2nD6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0wE)1w<C~  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 O'.sK pXe  
我们来写个简单的。 xf|vz|J?y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jCK 0+,;  
对于函数对象类的版本: 9er0Ww.d  
Of gmJ(%  
template < typename Func > x\K9|_!  
struct functor_trait 5fDp"-  
  { 'UFPQ  
typedef typename Func::result_type result_type; a<CJ#B2K  
} ; NK!#K>AO  
对于无参数函数的版本: /6@$^paB  
n4A#T#D!t3  
template < typename Ret > +@mgb4_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *|*6 q/  
  { aH'=k?Of;  
typedef Ret result_type; .~Gt=F+`s  
} ; Vjqs\  
对于单参数函数的版本: N@x5h8  
W6&mXJ^3L  
template < typename Ret, typename V1 > fN_Ilg)t?5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ozUsp[W>  
  { f=cj5T:[  
typedef Ret result_type; \N a  
} ; S2PPwCU  
对于双参数函数的版本: kP[LS1}*  
_xu_W;nh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > FCIA8^}s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N /Fa^[  
  { cM Z-  
typedef Ret result_type; aS/MlMf  
} ; f7v|N)  
等等。。。 []<N@a6VA>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DP6>fzsl  
s$ZKd  
template < typename Func > n eBcS[  
struct func_return qBF}-N_  
  { hOM#j  
template < typename T > VK[`e[.C  
  struct result_1 ,cFBLj(@  
  { Xf%wW[~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zL=PxFw0  
} ; ,/Al'  
s<'WTgy1i  
template < typename T1, typename T2 > #McX  
  struct result_2 '9tV-whw  
  { <d~IdK'\x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F x3X  
} ; 5c 69M5  
} ; YDjjhe+  
Y*-dUJK-`  
,tl(\4n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M-zqD8D  
P.W@5:sD  
template < typename Func, typename aPicker > V2o1~R~  
class binder_1 58[.]f~0  
  { "VgPaz#  
Func fn; 1qE*M7_:E>  
aPicker pk; Noi+mL  
public : A&UGr971  
kn= fW1  
template < typename T > bOdQ+Y6  
  struct result_1 HSlAm&Y\  
  { I;UCKoFT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I'c rH/z9  
} ; ?XnKKw\  
#<81`%  
template < typename T1, typename T2 > f"aqg/l  
  struct result_2 Jl@YBzDfF  
  { 8fC 5O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D[Kq`  
} ; 0}wmBSl  
+?ilTU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c^8csQ fG  
{O5(O oDa  
template < typename T > ^+u/Lw&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2yPF'Q7u_.  
  { @2/ xu  
  return fn(pk(t)); n}3fItSJ  
} y1t,i. [  
template < typename T1, typename T2 > bq"dKN`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >slGicZ0  
  { IP+.L]S  
  return fn(pk(t1, t2)); *DuP~8  
} (3QG  
} ; >"<<hjKJ  
P$Fq62;}r4  
7"p%c`*;  
一目了然不是么? <>R\lPI2  
最后实现bind 66l+cb  
&b=OT%D~FU  
Z>_F:1x  
template < typename Func, typename aPicker > M&5De{LS}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2SJ|$VsLaE  
  { JB9s# `  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); nD}CQ_C  
} pg/SYEvsV  
cb`ik)=K%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e6 a]XO^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ]z"7v  
-jcgxQH53  
十一. phoenix FSHC\8siS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a n|bzG  
qV:TuR-|w  
for_each(v.begin(), v.end(), i ?]`9z  
( }q=uI`  
do_ #8i9@w  
[ )5Ofr-Y  
  cout << _1 <<   " , " ldRisL  
] hZ UnNQ  
.while_( -- _1), 6a4-VX5  
cout << var( " \n " ) @0fiui_  
) Fg^Z g\X3  
); +W^$my)<  
4&wwmAp^  
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: g%%j"Cz1  
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 f6JC>Np  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 k'PNfx\K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `c/mmS  
fB`7f $[  
o>@9[F,h+  
template < typename Cond, typename Actor > U%l<48@8  
class do_while RZTC+ylj  
  { i1DJ0xC]  
Cond cd; A?ij  
Actor act; \ 3FOI  
public : D |9ItxYu  
template < typename T > u8b^DB#+W  
  struct result_1 Bw4 _hlm  
  { 'WcP+4c  
  typedef int result_type; {7d\du&G  
} ; V[avV*;3i  
+uB.)wr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} VD+y4t'^  
z0xw0M+X  
template < typename T > C0[ Z>$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +d JLT}I8M  
  { 6 u}c543  
  do TA>28/U#  
    { *IV_evgM7  
  act(t); 6w*q~{"(  
  } zz1]6B*eX  
  while (cd(t)); 1D2Yued  
  return   0 ; ,&0iFUwN_  
} eWU@ @$9  
} ; 7cly{U"  
<BhNmEo)2  
E2yL9]K2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SEsLJ?Dv0  
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。 _>(qQ-Px  
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。 |5#iPw_wMY  
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。 #uCE0}N@  
下面就是产生这个functor的类: Rd>PE=u  
Iv51,0A  
Cbjx{  
template < typename Actor > < SvjvV  
class do_while_actor OQ*rxL cA  
  { q+cx.Rc#  
Actor act; r>;6>ZMe  
public : ,n/^;. _1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BiCC72oig  
kqt.?iJw  
template < typename Cond > ?@5#p*u0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \@hq7:Q  
} ; X'.*I])  
*k<{nj@y  
2; ~jKR[~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Y^9b>H\2  
最后,是那个do_ \Zmn!Gg  
}e4#Mx  
DY?;Z98P?  
class do_while_invoker Q4QF_um  
  { YLFM3IaP  
public : FiW>kTM8  
template < typename Actor > ))eQZ3ap9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :JfT&YYi"  
  { Nk@ag)  
  return do_while_actor < Actor > (act); _p,1m[&M  
} Oj0,Urs7  
} do_; m1,yf*U  
T;Zv^:]0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?   ]n (:X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $}z%}v  
最后来说说怎么处理break和continue pPnJf{  
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^^9'/  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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