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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ',7??Q7j&v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I&9S;I$  
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],_^XBvB  
u),Qa=Wp  
wle@v Cmr  
_#e&t"@GS  
  class filler ~%u|[$  
  { >Y 1{rSk  
public : SZ![%)83  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} stl 1Q O(h  
} ; tqPx$s  
%wV>0gQTf  
a\uie$"cr]  
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: j Ib  
ek aFN\  
!%<^K.wG  
`7aDEzmJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); g_*T?;!.U  
7DW]JK l  
@(``:)Z<b  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~d{.ng 4K  
2g*J  
R)?{]]v  
M/D)".;  
二. 战前分析 ? Q@kg  
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。 !2CL1j0(  
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 >4m'tZ8  
M x5`yT7  
Hs"(@eDV&J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /z7VNkD  
  /* --------------------------------------------- */ $!vxVs9n  
vector < int *> vp( 10 ); ^da44Qqu  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <q)4la  
/* --------------------------------------------- */ z@s5m}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >>l`,+y  
/* --------------------------------------------- */ n6WY&1ZE~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =M6[URZ  
  /* --------------------------------------------- */ S&O3HC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yAT^VRbv  
/* --------------------------------------------- */ yn AB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); os3 8u!3-  
5F+APz7  
rsn.4P=  
)CPM7>  
看了之后,我们可以思考一些问题: -b&{+= ^c  
1._1, _2是什么? aeyNdMk -  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ubsSa}$q  
2._1 = 1是在做什么? !9*c8bL D  
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。 snM Z0W  
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。 M`,~ mU  
@K223?c8l  
sRVIH A ,  
三. 动工 zr v]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +'@+x'/{^  
z2gk[zY&  
z@|dzvjl Q  
<Tw>|cFT  
template < typename T > hD,:w%M  
class assignment MiT}L  
  { DDT_kK;  
T value; -hcS]~F  
public : UEs7''6RM  
assignment( const T & v) : value(v) {} gwrYLZNGI  
template < typename T2 > +=Jir1SLV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2I3h M D0  
} ; C,V%B  
6h?gs"[j  
gXT9 r' k  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 M j-vgn&/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @}_WE,r  
#?MY&hdU9  
_EnwME {@  
`0H g y=  
  class holder (2ur5uk+  
  { Ng><n}  
public : -&82$mj  
template < typename T > eg<bi@C1|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I&?Qq k  
  { &wd;EGGT!q  
  return assignment < T > (t); 7A\Cbu2tf  
} ^2d!*W|  
} ; 'ckQg=zPR  
{^CT} \=>  
Y^Nuz/  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Rtb :nJ8  
~vLW.:  
  static holder _1; Gir#"5F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 QY/hI `  
Z UKf`m[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4v p  
而不用手动写一个函数对象。 tqAd$:L  
i'd2[A.7I  
A,i75kd  
{NpM.;  
四. 问题分析 `&0Wv0D0  
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。 ,1'4o3  
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。 fA'qd.{f^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,F&g5'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 NmK8<9`u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]# t6Jwk  
U$oduY#  
五. 问题1:一致性 (mxT2"fC  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| nEzf.[+9/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vVGDDDz/  
Y_`-9'&  
struct holder ?!qY,9lhH  
  { '` 'GK&)  
  // 2VW}9O  
  template < typename T > |t$Ma'P  
T &   operator ()( const T & r) const :akT 'q#  
  { "#mBcQ;QLV  
  return (T & )r; \OlmF<~  
} G0E121`h  
} ; Em[DHfu1Q  
u!1{Vt87  
这样的话assignment也必须相应改动: QMv@:Eo  
8* Jw0mSw  
template < typename Left, typename Right > W0I#\b18  
class assignment R_=6GZH$G  
  { [qsEUc+Z.'  
Left l; m%?V7-9!k  
Right r; ETs>`#`6o  
public : bLt.O(T}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <\?wAjc,  
template < typename T2 > hY`\&@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0'nikLaKy  
} ; Z"unF9`"1  
\9-"M;R.d  
同时,holder的operator=也需要改动: 0p89: I*0  
`~eUee3b.~  
template < typename T > 4Qn$9D+?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ftH:r_"O#  
  { !A48TgAeE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); X$/2[o#g  
} 7gRgOzWfV  
uslQ*7S[^  
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。 ! VjFW5'{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 arf8xqR-U]  
kQ]$%Lk[  
return l(rhs) = r; s(W|f|R  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 F2X0%te  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ](|\whI  
Jaz?Ys|S  
template < typename Tp > 1'? 4m0W1  
class constant_t EYA,hc  
  { J=/5}u_gw  
  const Tp t; 7`u$  
public : 6-O_\Cq8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @IXsy  
template < typename T > 4[N^>qt =  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /hO1QT}xd  
  { !>:?rSg*  
  return t; G8Du~h!!U  
} L@fY$Rw  
} ; u{L!n$D7  
=FD;~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }NB}"%2  
下面就可以修改holder的operator=了 D_Bb?o5  
p) +k=b  
template < typename T > fDSv?crv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [n}T|<  
  { ge8/``=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m4*@o?Ow  
} Vx-7\NB  
Dl}$pN  
同时也要修改assignment的operator() 0bo/XUpi  
c%qv9   
template < typename T2 > x#:| }pR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _Zr.ba  
现在代码看起来就很一致了。 !^ _ "~  
`/_G$_  
六. 问题2:链式操作 9+pmS#>_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )rixMl &[  
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。 HJY2#lSha6  
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。 B-r0"MX&  
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。 vY_-Ranj#.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &y#r;L<9  
N 8-oY$*  
template < typename T > )(@Hd  
struct result_1 AQ ='|%  
  { zLJ/5&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M.>l#4s,'  
} ; nWHa.H#  
jQ)T67  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: !Ta>U^ 7  
b Ax?&$  
template < typename T > QMZ)-ty"  
struct   ref QeK*j/  
  { 9`9R!=NM  
typedef T & reference; M8TSt\  
} ; ki)#d' }  
template < typename T > =xS+5(  
struct   ref < T &> [0D Et   
  { )[Yv?>ib  
typedef T & reference; R,Vd.-5M  
} ; {+@bZ}57  
&/Q0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p"U, G -_  
NhYLt w^u  
template < typename T > Kx%Sku<F'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NrJKbk^4u/  
  { B9J&=6`)  
  return l(t) = r(t); +="e]Yh;  
} )=etG  
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。 mN19WQ(r  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n9xAPB }  
f1(+ bE%  
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 9U%N@Dq`Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :*2ud(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d09k5$=gJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \(vY%DL1:  
最后的布局是: a 7,C>%I  
                Add X ' "SVO.  
              /   \ w/K_B:s  
            Divide   5 l c '=mA  
            /   \ r#B+(X7LM  
          _1     3 0a"c2J  
似乎一切都解决了?不。 _Wa. JUbv  
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。 ) v,:N.@Q  
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。 uF3qD|I\  
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\4 +_L_j  
qhz]Wm P   
template < typename Right > E2{FK)qT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u5%7}<nNi  
Right & rt) const RSfzRnhmr  
  { 7?%k7f  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +@/"%9w  
} X<%Q"2hW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 '&|=0TDd+  
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。 %$Aqle[  
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。 n= u&uqA*  
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。 AlIpsJ[UU  
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。 r|qp3x  
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? UTH_^HAN#G  
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: \9g+^vQg  
;h jwD  
template < class Action > y)@[Sl>  
class picker : public Action LmnymcH  
  { <"r#:Wr  
public : EL9]QI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /Dj=iBO  
  // all the operator overloaded &mtJRfnu  
} ; 9c6gkt9eB  
KW^7H  
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。 vCw e'q`1  
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: $ . 9V&  
j_. 5r&w  
template < typename Right > :H wA 5Z#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0PrLuejz  
  { gY8>6'~mS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vG"=h%  
} tyqT  
n@,G8=J?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Xn%pNxUL  
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。 F ;2w1S^  
R'@9]99  
template < typename T >   struct picker_maker ~"kb7Fxp  
  { n$ou- Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  N#a$t&  
} ; VeQg -#&I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !74S  
  { 4QIX19{"  
typedef picker < T > result; F6{bjv2A  
} ; PU^l.  
y3o25}"  
下面总的结构就有了: zp%Cr.)$  
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。 1NgCw\  
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+A?"`6*#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Pf\D-1gi  
至此链式操作完美实现。 ]X ?7ZI^  
rcC<Zat,|  
+2&@x=xy  
七. 问题3 O4V.11FnW  
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。 NP/Gn6fr  
)6D,d5<  
template < typename T1, typename T2 > :6 Lx@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h_+dT  
  { .@@?Pj?)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HV{wI1  
} ^5h]Y;tx  
+ |#O@k  
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: n T{3o;A  
~^r29'3  
template < typename T1, typename T2 > F|e1"PkeoA  
struct result_2 bj>v|#r^  
  { 4hTMbS_;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v{ 0=  
} ; {^7Hgg  
}:KEj_~.  
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? =IQ5<;U3  
这个差事就留给了holder自己。 3 I@}my1  
    mR?5G: W~R  
lTV'J?8!-a  
template < int Order > !y@NAa0  
class holder; ZK@N5/H(  
template <> 10q'Z}34  
class holder < 1 > &h^9}>rVjV  
  { ]v]qChZHd  
public : 2ZG5<"DQ"  
template < typename T > 3c]b)n~Y  
  struct result_1 d(:8M  
  { FrL]^59a  
  typedef T & result; o7sT=x9  
} ; %t" CX5 n  
template < typename T1, typename T2 > ZaV8qAsP  
  struct result_2 =F]FP5V  
  { 0 yuW*z  
  typedef T1 & result; 7BK0}sxO  
} ; x7jC)M<k0  
template < typename T > p~BRh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AP7Yuv`  
  { 1DE<rKI  
  return (T & )r; Z{ X|6.  
} $o0 iLFIX/  
template < typename T1, typename T2 > WJkZ!O$"j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QxVq^H  
  { rvbLyv;~  
  return (T1 & )r1; Vzdh8)Mu\  
} R`DKu=  
} ; YaKeq5%y  
x7:s]<kE  
template <> Y2ZT.l  
class holder < 2 > %)|9E>fP]N  
  { r? NznNVU  
public : Sa?ksD2IaB  
template < typename T > X(]WVCu  
  struct result_1 Jq&uF*!  
  { H%UL%l$  
  typedef T & result; im9G,e  
} ; +eyc`J  
template < typename T1, typename T2 > *W0y: 3dB3  
  struct result_2 E*V`":efS  
  { <acUKfpY  
  typedef T2 & result; 8S mCpg  
} ; ~sl{|E  
template < typename T > pQ=>.JU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  86 W9rR  
  { Z~oo;xE  
  return (T & )r; 6r"eN%m  
} wQP^WzNE  
template < typename T1, typename T2 > p^%YBY#,H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q[vJqkgT  
  { ;aI[=?<x  
  return (T2 & )r2; /'].lp  
} b J=Jg~&  
} ; P7nc7a  
-8:&>~4`  
KIui(n#/  
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> >。 0B@SN)<kH  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %{AO+u2i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S1p;nK  
zVXC1u9B  
return l(i, j) = r(i, j); P `}zlml  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1|kvPo#  
*)ardZV${  
  return ( int & )i; R< ,`[*Z  
  return ( int & )j; .y_/Uwu  
最后执行i = j; E*.{=W }C  
可见,参数被正确的选择了。 _/uFsYC  
=|M>l  
"U!AlZ`g  
F~%]6^$w  
!>{G,\^=pT  
八. 中期总结 U=DmsnD,  
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: ]h>_\9qO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 IE;~?W"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QrB@cK]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %+8F'&X  
Ge-CY  
b8V~S'6VqO  
aGJC1x  
Bg&i63XL$$  
mQCeo}7N5  
九. 简化 CN#+U,NZV  
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。 SH_(rQby  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `tHvD=`m.  
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: -~v|Rt  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P;P%n  
  +-*/&|^等 4]h =yc R  
2. 返回引用。 J?RabYd ~  
  =,各种复合赋值等 f|h|q_<;  
3. 返回固定类型。 /4a._@1h[y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q*F{/N **  
4. 原样返回。 DB-l$rj  
  operator, "OQ^U_  
5. 返回解引用的类型。 2_n7=&  
  operator*(单目) Fs{x(_LOr  
6. 返回地址。 z.GMqW%B  
  operator&(单目) :uWw8`  
7. 下表访问返回类型。 85n1eE  
  operator[] k 8UO9r[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wF|fK4F  
  operator<<和operator>> CjlKMbnBH  
xnmmXtk  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 T(f/ ?_%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <\NY<QIwFw  
SS$[VV  
template < typename Left > k`0>36  
struct value_return 3[O=x XB  
  { x|mqL-Q f  
template < typename T > D+>4AqG  
  struct result_1 Z8rvWH9  
  { ?YZ- P{rTS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Q^ pmQ  
} ; _9=Yvc=  
p1&b!*o-&  
template < typename T1, typename T2 > 8g&? Cc  
  struct result_2 D@Vt^_  
  { LG<J;&41~S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?,& tNP{jq  
} ; N'g>MBdI  
} ; vU767/  
f7=((5N  
pgOQIzu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i(iXD  
nHm}zOLc  
下面我们来剥离functor中的operator() c&AygqN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !Cr(P e]  
@7?#Y|`  
return l(t) op r(t) z"0I>gl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E=>FjCsu<-  
return op l(t) Cq%IE^g<  
return op l(t1, t2) .7l&1C)i  
return l(t) op ,6om\9.E@  
return l(t1, t2) op EJsM(iG]~M  
return l(t)[r(t)] }[ 4r4 1[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <Dwar>}  
M+w=O!dq  
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: h&--,A >  
单目: return f(l(t), r(t)); k~jP'aD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jV4\A  
双目: return f(l(t)); =~=*&I4Dp  
return f(l(t1, t2)); PK0%g$0  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;i<|9{;  
Y*H|?uNF  
struct meta_divide FLGk?.x$\  
  { RLLTw ?]$  
template < typename T1, typename T2 > [uI|DUlI6o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) A1.7 O  
  { vSi.txV2  
  return t1 / t2; ><gG8MH0'  
} v 8$>rwB  
} ; %?p1d!  
TrLu~4  
这个工作可以让宏来做: HbXPok  
Hm%;=`:'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +f@U6Vv  
template < typename T1, typename T2 > \ gqu?o&>9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4cl\^yD  
以后可以直接用 %F-ZN^R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NiU2@zgl  
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 cp#JBH O  
(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。。。) ?TU}~}  
\}p6v}  
fjs [f'L  
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 .ys6"V|31  
SVO3821  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )u/yF*:n  
class unary_op : public Rettype h-Fn?  
  { Qj.l:9%  
    Left l; mR}6r2O2\Q  
public : /4` 0?/V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [&&1j@LQ*  
W!?7D0q  
template < typename T > |aT| l^2R@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b0Kc^uj5  
      { k;w- E  
      return FuncType::execute(l(t)); 1Dv R[Lx%  
    } $+>M{fg?  
* v75O7l  
    template < typename T1, typename T2 > Y0_),OaY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X!m9lV<  
      { V??dYB(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Lz:(6`S  
    } }lfnnK#  
} ; $aN&nhoO<  
/XhIx\40 l  
r9 !Tug*>m  
同样还可以申明一个binary_op )e a:Q?  
TJ1+g \  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ee3hG2d`  
class binary_op : public Rettype JvT"bZk( o  
  { L (khAmm  
    Left l; m<0&~rg   
Right r; + j W1V}h  
public : z&{5;A}Q@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *7h!w!LN~  
7LU}Iiv  
template < typename T > mL_j4=ER@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #3_*]8K.R  
      { o]p|-<I Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); av$/Om :  
    } H<}^'#"p  
9Iz%ht  
    template < typename T1, typename T2 > qHP78&wUx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `$B3X  
      { 82]vkU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qfK`MhA}  
    } hWT[L.>k  
} ; GF5^\Rf  
TH$N5w%  
OBP1B@|l$+  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 XLH+C ]pfr  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k}0^&Quc4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) m/qbRk68s  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Ns[ym>x#2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?HV`| Cw  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 TW9WMId  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 EoxQ */  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) y;AL'vm9  
下面是修改过的unary_op =@8H"&y`  
8kIR y   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [g Z"a*  
class unary_op gW1b~( fD  
  { 3Bx:Ntx<  
Left l; vJU*>U,  
  Wxbq)Z[V  
public : !Wy[).ZAf  
]Wq?H-B{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} LI6hE cM=  
NM6Teu_  
template < typename T > \0H's{uek  
  struct result_1 = pzn u+,  
  { zWb4([P;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3t0[^cY8=z  
} ; B-T/V-c7  
5n ^TRB  
template < typename T1, typename T2 > yH<$k^0r*  
  struct result_2 TcGoSj<Z  
  { fVM`-8ZTq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \J6hI\/4^  
} ; s#S%#LM  
ZDC9oX @  
template < typename T1, typename T2 > Vm|Y$ C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JMS(9>+TA  
  { u^j {U}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9P<[7u  
} @YH+c G|  
~6 I)|^Z  
template < typename T > rJo"fx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _zu?.I0^  
  { fbkd"7u  
  return OpClass::execute(lt(t)); N7s'6(`=X  
} &l?+3$q  
> QFHm5Jw  
} ; K A276#  
)*5G">))p  
IjfxR mV  
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 Y= 7%+WyD  
好啦,现在才真正完美了。 lI/0:|l  
现在在picker里面就可以这么添加了: bhs(Qzx  
pfd#N[c  
template < typename Right > ,b$2=JO'f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5`<eKwls  
  { ItX5JV)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `PL[lP-<  
} a0*2) uL}  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 G^(}a]>9  
v[lnw} =m9  
F#{gfh  
0q9>6?=i  
?Mp1~{8  
十. bind pX=,iOF[I  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 w#^U45y1v  
先来分析一下一段例子 <fdPLw;@e4  
IOK}+C0e  
?_`0G/xl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >x[`;O4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M3zDtN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lr2 rQo >  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^\:2}4Uj_  
我们来写个简单的。 #~ Q8M*~@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;:m&#YJV  
对于函数对象类的版本: -n*;W9  
E-1"+p  
template < typename Func > Bfd-:`Jk  
struct functor_trait hFvi 5I-b  
  { r?l;I3~  
typedef typename Func::result_type result_type; ~@8+hnE]  
} ; K<v:-TjQZ:  
对于无参数函数的版本: P.sgRsL  
Q;nAPS  
template < typename Ret > Gowp <9 F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &2EBk=X  
  { B(l-}|m_  
typedef Ret result_type; !5x Ly6=}  
} ; S2~@nhO`U(  
对于单参数函数的版本: Y(GN4@`S  
H:a|x#"  
template < typename Ret, typename V1 > LNQSb4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !k~z5z'=py  
  { gY`Nr!O  
typedef Ret result_type; sXl ??UGe  
} ; {aN(d3c  
对于双参数函数的版本: ^ua12f  
r9ke,7?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G+)?^QTn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > OR+A_:c.D  
  { !W1eUY  
typedef Ret result_type; 4FA|[An  
} ; u9![6$R  
等等。。。 OoP@-D"e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W81o"TR|pt  
/BH.>R4`A  
template < typename Func > N"DY?6  
struct func_return zj]b&In6;  
  { ID8k/t!  
template < typename T > \iMyo  
  struct result_1 |*Ot/TvG  
  { 9y"TDo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eX<K5K.B  
} ; p[YWSjf  
PI7IBI  
template < typename T1, typename T2 > v`{:~ q*  
  struct result_2 E_[ONm=,  
  { 1<uwU(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3kLOoL?  
} ; A9BxwQU#  
} ; @ t@|q  
Zd>ZY,-5  
Ea`OT+#h(*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?~qC,N[  
Qp&?L"U)2  
template < typename Func, typename aPicker > v+tO$QZ`  
class binder_1 'P/taEi=R  
  { v_-ls"l  
Func fn; DyI2Ye  
aPicker pk; zXgkcq)  
public : @+0V& jc  
`9EVB;  
template < typename T > -~'kP /E^  
  struct result_1 G4yUC<TqBP  
  { =[(%n94  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2$ VTu+  
} ; 9&(.x8d,a  
NhtEW0xCr  
template < typename T1, typename T2 > c+;S<g 0  
  struct result_2 N K"%DU<  
  { a&:>Ped"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7+S44)w}~  
} ; ;5RIwD  
q+J0}y{#8)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z`"n:'&  
q5gP~*?  
template < typename T > 3It8&x:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7n>|D^  
  { QZYM9a>  
  return fn(pk(t)); W[ "HDR  
} )Jz!Ut  
template < typename T1, typename T2 > @ YrGyq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vdy\4 nu(  
  { .)nCOwR6p  
  return fn(pk(t1, t2)); I9:%@g]uYw  
} 'w `d$c/p  
} ; k^yy$^=<  
tJG (*   
[sptU3,2U  
一目了然不是么? ^1vq{/ X  
最后实现bind }(rzH}X@  
SFOQM*H  
'&{(:,!B  
template < typename Func, typename aPicker > kz|[*%10  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3_@G{O)e  
  { 3?]S,~!F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /^8t'Jjd,  
} `ITDTZ J  
&,Uc>L%m  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9`E-dr9  
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。 5Wj5IS/  
7~ILRj5Nq  
十一. phoenix VN!^m]0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d OzO/w&  
=I{S;md  
for_each(v.begin(), v.end(), 2GUhV*TN  
( -1#e^9Ve\  
do_ CVi<~7Am\  
[ rHR5,N:  
  cout << _1 <<   " , " N/`g?B[  
] .Pqj6Ko9  
.while_( -- _1), oF` -cyj"  
cout << var( " \n " ) mfUKHX5  
) &<m WA]cAL  
); sCuQBZ h  
 ; \Y-  
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: aj% `x4e A  
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 1Q3%!~<\s  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F&-5&'6G+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;o&_:]S  
Ebmqq#SHjX  
REeD?u j  
template < typename Cond, typename Actor > a^(S!I  
class do_while 0R.Gjz*Q  
  { ,|=iv  
Cond cd;  W"#j7p`d  
Actor act; IiQWs1  
public : bi,rMgW  
template < typename T > }d$vcEI$3  
  struct result_1 ">v_uq a  
  { JB: mbH  
  typedef int result_type; )i?{;%^  
} ; B]CS2LEqh  
1mkQ"E4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &ij^FAM  
.T[!!z#^  
template < typename T > V_ avaE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4c9-[KKCV  
  { EC:x  ,i  
  do 9e|{z9z[l  
    { KG7X8AaK#  
  act(t); +$Ddd`J'  
  } ?.|wfBI  
  while (cd(t)); c9/ 'i  
  return   0 ; #m[w=Pu}  
} >(YPkmH  
} ; +;4AG::GN  
~gcst;  
_dB0rsCnU%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8*Nt&`@  
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。 J_)z:`[yE  
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。 Mf,Mcvs  
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。 9X*eE  
下面就是产生这个functor的类: XJV3oj   
t8wz'[z  
OM#OPB rB  
template < typename Actor > yQQDGFTb!=  
class do_while_actor  Cq~ah  
  { +A&IxsTq5=  
Actor act; *X =f  
public : [b\lcQ8O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,nuDoc  
T(fR/~:z?  
template < typename Cond > 3:CQMZ|;@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |rms[1<_  
} ; "Ee/q:`  
QP-<$P;~  
;V}FbWz^v6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \]d*h]Hms  
最后,是那个do_ Cg%I)nz  
"Jv,QTIcS  
)Q pP1[  
class do_while_invoker y^+[eT&  
  { 5/eS1NJ@  
public : 0m| Gp  
template < typename Actor > [HZCnO|N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Qak@~b  
  { :e9jK[)h0  
  return do_while_actor < Actor > (act); < c4RmnA  
} U"R.!=v  
} do_; PXQ9P<m  
p?gLW/n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? RU ,N_GV   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =[-- Hf  
最后来说说怎么处理break和continue -gX2{dW  
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。 NS/L! "g  
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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