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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #Jw1IcuH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ihfiK|a  
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, lMBLIB]i  
K2<9mDn&  
h]TQn)X]  
D/Mi^5H)  
  class filler |b)Y#)C;  
  { xjVS   
public : Ipf =ZD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +>r/0b  
} ; hX=A)73(  
fP(d8xTx2y  
MZT23 [+  
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: dfij|>:*0  
|563D#?cR  
;<(W% _  
\Z+z?K O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DKBSFm{~Q  
;J ayoJ  
<psZQdH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 LyAn&h}  
!lj| cT9  
'LE =6{#  
N19({0+i2  
二. 战前分析 `|ASx8_!  
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。 ybY]e; v*O  
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 M)2VcDy  
'2[albxSc  
`#;e)1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0sfr d  
  /* --------------------------------------------- */ >kW@~WDMu  
vector < int *> vp( 10 ); EV*IoE$W]=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :{q < {^c  
/* --------------------------------------------- */ YJJB.hR+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n}!PO[m~  
/* --------------------------------------------- */ 4X+ifZO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); e,Uo#T6J  
  /* --------------------------------------------- */ ! q M=a3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^h"`}[+  
/* --------------------------------------------- */ 7~5ym15*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wfq7ob4^  
>8qQK r\"  
9Ru8~R/\  
d\jPdA.a=  
看了之后,我们可以思考一些问题: {l/-LZ.  
1._1, _2是什么? .ZJRO>S  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 8j=}u/T@F  
2._1 = 1是在做什么? fngOeLVG  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 1ke g9]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,I%g|'2  
93` AWg/T  
U8LtG/  
三. 动工 '8{N e!y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ck.w 5|$  
NqDHCI  
iX2]VRNxl  
z6w3"9Um  
template < typename T > M>i9i -dU  
class assignment zhpt%7So  
  { _U |>b>  
T value; }l],.J\BGX  
public : 7:)n$,31FW  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,z-}t& _t  
template < typename T2 > Ai gS!-   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @EnuJe  
} ; O"c;|zCc>  
^wc"&;=c|  
bdF.qO9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 GJtZ&H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ) `A3M)  
=W BTm  
#7 q7PYG4  
j+["JXy  
  class holder lJis~JLd`  
  { wT:b\km:!  
public : '{ V0M<O  
template < typename T > f=mZu1(FZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qpE&go=k'  
  { zBk'{[y9L  
  return assignment < T > (t); WzF !6n!h  
} 8=Z9T<K  
} ; /|eA9 ]  
Ooq! 0g  
j"'(sW-  
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: pt?q#EfFJ  
Gch[Otq]%  
  static holder _1; Ju :CMkv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bj"J'  
6w(6}m.L^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L"j tf78  
而不用手动写一个函数对象。 )Hk3A$6(  
^WNrGF  
~ ArP9 K "  
~;&m*2 |V  
四. 问题分析 7El[ >  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .On|uC)!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 MvWaB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _Gjk;|Sx<I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4@ML3d/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n_(/JE>  
x>*Drm 7  
五. 问题1:一致性 %ve:hym*  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| j"|=C$Kn/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,;Hu=;  
HOE_S!N  
struct holder isZAoYVu  
  { NCk r /#!  
  // .G)(0z("s  
  template < typename T > \a6^LD}B  
T &   operator ()( const T & r) const %JHGiCv|  
  { ^*S)t. "  
  return (T & )r; \7l-@6 '7  
} %y|)=cm[  
} ; !>e5z|1   
'F _8j;  
这样的话assignment也必须相应改动: Y<Xz wro0  
I>[RqG  
template < typename Left, typename Right > L?Qg#YSd ~  
class assignment JoN\]JL\,  
  { 5KDGSo  
Left l; 4)"n RjGg  
Right r; 8-_QFgY  
public : _',prZ*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Zuw?58RE\  
template < typename T2 > )d$glI+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C_n9T{k  
} ; MwR 0@S}*  
T:IW%?M  
同时,holder的operator=也需要改动: e=Z, Jg  
-#2)?NkeE  
template < typename T > 9f',7i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;IVDr:  
  { E 2"q3_,,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); PB/IFsJ  
} Wo7F  
OnF3lCmu  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 8g:;)u4$P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v|Yh w  
Pj4/xX  
return l(rhs) = r; GF>'\@Th  
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。 lNL6M%e$Q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d8m6B6 CW  
Q"t<3-"  
template < typename Tp > Wt=|  
class constant_t RheRe  
  { e][B7wZ  
  const Tp t; }yJ$SR]t  
public : +Wx{:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :^fcC[$K  
template < typename T > Fb4`|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {qmdm`V[  
  { g=]u^&  
  return t; n#:N;T;\a  
} KLL;e/Gf  
} ; e+j)~RBnu3  
9:!gI|C  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4lM8\Lr  
下面就可以修改holder的operator=了 q-`RI*1]  
]b=P=  
template < typename T > ylB7*>[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const y8 KX<2s1  
  { c1_5, 1U'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8-lOB  
} z9p05NFH  
h[?O+Z^  
同时也要修改assignment的operator() 3` #6ACF  
mCWhUBghR  
template < typename T2 > f_imyzP   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @0eHS +  
现在代码看起来就很一致了。 yY&3p1AxW]  
Qq@G\eRo  
六. 问题2:链式操作 Q3 eM2i8Y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r 3M1e+'fc  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 \y88d4zX  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 JGFt0He]  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !bD@aVf?5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct I0'[!kBF|  
q\q=PB6r  
template < typename T > /c$\X<b);  
struct result_1 $&=p+  
  { V=X:=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; GCttXAto  
} ; ~-#yOu ,w  
#k$)i[aI-  
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: c=;:R0_'t  
"iM~Hy  
template < typename T > NB7Y{) w  
struct   ref S#b-awk  
  { HJC(\\~  
typedef T & reference; c.|l-zAeX  
} ; 8$c bVMjh  
template < typename T > zi'Jr)n  
struct   ref < T &> $x#FgD(iI  
  { bpkwn<7-  
typedef T & reference; ]=EM@  
} ; tj*y)28-  
t UR c bwV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~RBrSu)  
s 1ge0~p3  
template < typename T > u0RS)&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  2T)sXBu  
  { vMs;>lhtg  
  return l(t) = r(t); !>(RK"KWq]  
} =1oNZKBP  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 oW$s xS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 D%7kBfCb  
-/D|]qqHm  
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 o+?r I p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +<.\5+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %>WbmpIyc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tehUD&  
最后的布局是: *zWWmxcJa  
                Add a45 ss7  
              /   \ Hwm?#6\5  
            Divide   5 tVqmn  
            /   \ H<ZU#U0FZf  
          _1     3 R[1BfZ6s  
似乎一切都解决了?不。 @-#T5?  
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。 pGIe=Um0W  
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。 JeY' 8B  
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: A%vsno!  
cgj.e  
template < typename Right > -qebQv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `BnP[jF  
Right & rt) const WjM>kWv  
  { |*,jU;NI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HXJ9xkrr  
} sg'NBAo"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _a+ICqR  
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。 "L3Xd][  
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。 cCxi{a1uo  
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。 >WM3|  
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。 `<j_[(5yb  
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? }#=Od e  
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: vv 7+ >%  
zH'2s-.bi  
template < class Action > 3ViM ?p  
class picker : public Action B; -2$ 77  
  { daOS8_py  
public : 1. SkIu%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} V2yveNz\7  
  // all the operator overloaded ]0D9N"  
} ; Sue 6+p  
4&N$:j<  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 vSM_]fn  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: =ef1XQ{i*  
WF/l7u#4i  
template < typename Right > fW~*6ln  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `)[dVfxA  
  { '8r8%XI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u3Do~RyL[  
} s#lto0b"8  
PV,"-Nv,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ) p^  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 <F=Dj*]  
8X~h?^Vz  
template < typename T >   struct picker_maker b%nkIPA  
  { ] C,1%(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; lcig7%  
} ; Za!w#j%h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ny`(f,)u*  
  { g+9v$[!  
typedef picker < T > result; _>v0R'  
} ; 8ath45G@  
G{A)H_o*  
下面总的结构就有了: aQmfrx  
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。 !~d'{sy6  
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。 S$K}v,8.sr  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }Z-I2 =]  
至此链式操作完美实现。 q5?L1  
sJ7sjrEp 1  
RH=$h! 5  
七. 问题3 qsvpW%?aE  
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。  0dh#/  
M,JA;a, _  
template < typename T1, typename T2 > K6(.KEW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {~nvs4X  
  { <Cr8V'c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }Eb]9c\  
} <p)Z/  
nF j-<!  
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: !^1[ s@1  
p6[#f96^u  
template < typename T1, typename T2 > yXXvs'$R \  
struct result_2 IW]*i?L  
  { a6qwL4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y.9~Bo<<r  
} ; mb~./.5F  
u&tFb]1@)  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? rd|crD 3  
这个差事就留给了holder自己。 E+Im~=m$  
    +h|K[=l\  
0&Qsk!-B  
template < int Order > PC[cHgSYU  
class holder; lc" qqt  
template <> 6I5o2i  
class holder < 1 > r/^tzH's  
  { '}T;b}&s  
public : 2@4x"F]U;  
template < typename T > K Ka c6Zj  
  struct result_1 ZX h~ 79  
  { s><IykIi  
  typedef T & result; [qW<D/@  
} ; jjX'_E  
template < typename T1, typename T2 > QP+c?ct}hF  
  struct result_2 ^t`f1rGR  
  { -`Da`ml  
  typedef T1 & result; K q/~T7Ru  
} ; #jhQBb4?,  
template < typename T > jT{f<P0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'N*!>mZ<  
  { <sO?ev[  
  return (T & )r; xnT3^ #-h  
} 6aRGG+H  
template < typename T1, typename T2 > Xm%iPrl D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tSI& "-   
  { *&(2`#C;  
  return (T1 & )r1; ]NbX`'  
} vlAO z  
} ; 4=~ 9v  
BXNI(7xi  
template <> ^WmGo]<B_  
class holder < 2 > qbEKp HnB  
  {  <V7SSm  
public : ]cn/(U`  
template < typename T > 3fm;r5  
  struct result_1 -)4uYK*  
  { KbXbT  
  typedef T & result; $K+4C0wX`  
} ; xOwNCh  
template < typename T1, typename T2 >  CEbzJ   
  struct result_2 C  usVW  
  { fL(':W&n-  
  typedef T2 & result; \s.1R/TyD  
} ; j#7wyi5q  
template < typename T > .=>\Qq%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )?F $-~7  
  { L@>^_p$  
  return (T & )r; XC*uz  
} I/^q+l.=`{  
template < typename T1, typename T2 > 4kWg>F3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TTeAa  
  { S9 $o  
  return (T2 & )r2; hq5NQi` %  
} =$^Wkau  
} ; 0\? _ lT2  
B*- ToXQQr  
4}.WhE|h  
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> >。 6.7`0v?,n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4C l, Iw/;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Zx}N Fcn  
` (7N^@  
return l(i, j) = r(i, j); ybD{4&ZE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @o}1n?w  
B`g<Ge~  
  return ( int & )i; Ul '~opf  
  return ( int & )j; :*mA,2s  
最后执行i = j; s,1pZT <E  
可见,参数被正确的选择了。 fl} rz  
iifc;62  
JK@izI  
/Oq1q._9F  
(Wm/$P;  
八. 中期总结 2"pE&QNd  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 9F2P(aS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c*y$bf<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %00k1 *$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =q_&* '  
%k/ k]: s  
uS! 35{.>  
uvu**s  
N oX_?  
^>,< *p  
九. 简化 pr0@sri@  
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。 pRQ fx^ On  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Nw9-pQ  
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: 8\qCj.>S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7&;[an^w  
  +-*/&|^等 09}f\/  
2. 返回引用。 &+E'1h10  
  =,各种复合赋值等 ^}i5 0SG:y  
3. 返回固定类型。 /RA1d<~$q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {Y3_I\H8{  
4. 原样返回。 >wg9YZ~8  
  operator, W2r6jm!  
5. 返回解引用的类型。 b qg]DO$*  
  operator*(单目) |d/x~t=  
6. 返回地址。 <F#*:Re_y  
  operator&(单目) RE`J"&  
7. 下表访问返回类型。 AiyvHt  
  operator[] >D`fp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lRF_ k  
  operator<<和operator>> h}anTFKP  
jm#d7@~4  
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_dw}I   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4pfix1F g  
c-s`>m  
template < typename Left > 1WUFk?p  
struct value_return \J,- <wF  
  { 'K;4102\  
template < typename T > 5oT2)yz  
  struct result_1 jM3Y|}+  
  { Ww'TCWk@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n3l"L|W^(<  
} ; hSx+ {4PZ  
.UT,lqEkv  
template < typename T1, typename T2 > L5zG0mC8  
  struct result_2 yv!''F:9F  
  { A/$KA'jX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d}wa[WRv   
} ; #U!(I#^3  
} ; "x:)$@  
l $p_])x  
D)O6| DiO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 86^ZYh  
8H 3!; ]  
下面我们来剥离functor中的operator() uhw5O9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: RXx?/\~yd;  
K)h"G#NZM  
return l(t) op r(t) I*vj26qvg  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S0Bl?XsD_  
return op l(t) d5sGkR`(  
return op l(t1, t2) U7*VIRibv+  
return l(t) op 8)-t91hkL  
return l(t1, t2) op f1]AfH#  
return l(t)[r(t)] M|Dwk3#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S,"ChR  
+3o)L?:g  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: rd"]@ ~v1  
单目: return f(l(t), r(t)); Ghgv RR$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); t7!>5e)C}  
双目: return f(l(t)); LKf5r,C  
return f(l(t1, t2)); 2,XqslB)  
下面就是f的实现,以operator/为例 MR)KLM0  
o$blPTN  
struct meta_divide uu@'02G8  
  { /[0 /8f6  
template < typename T1, typename T2 > UB&S 2g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2;?wN`}5g=  
  { }%>$}4 ,  
  return t1 / t2; TJw.e/  
} #`vGg9  
} ; !{]v='   
[-Dgo1}Qr  
这个工作可以让宏来做: ?;KJ (@Va  
FvI0 J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ B> " r-O  
template < typename T1, typename T2 > \ b1,T!xL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; oIL+@}u7  
以后可以直接用 P!6e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u&d v[  
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 ! ?U^+)^$  
(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。。。) -Ib+/'  
Ye=7Y57Nr  
KlqJ EtO_  
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 ]BQWA  
W$MEbf%1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z=t#*"J  
class unary_op : public Rettype ^Lv ^W  
  { b}U&bFl  
    Left l; l[\,*C  
public : M Xt +  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i e)1h  
>RqT7n8h  
template < typename T > twHM~cTS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .6Lhy3x  
      { , a_{ Y+  
      return FuncType::execute(l(t)); ~CdseSo 9  
    } &{4Mo,x  
er7/BE&  
    template < typename T1, typename T2 > 9oxf)pjw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yb.|7U?/x  
      { N9h@1'>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); RJs G]`  
    } GxBPEIim  
} ; 8qYGlew,  
rMg{j gD  
*2C79hi1  
同样还可以申明一个binary_op Cv(N5mA2  
Sfa m=.l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @P5@ &G  
class binary_op : public Rettype 3) Awj++  
  { +-YuBVHL  
    Left l; M j%|'dZz  
Right r; G@<lwnvD*J  
public : c^)E:J/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Jq<`j<'9  
$JSC+o(q3#  
template < typename T > =2)$|KC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z,x"vK(  
      { QT l._j@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); YM* 6W?  
    } B|$13dHfa  
,u^0V"hJ  
    template < typename T1, typename T2 > MkGq%AE`Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k:@Ls  
      { BW-P%:B1!R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3udIe$.Q  
    } QuRg(K%:  
} ; ]`H.qV  
x,G6`|Hl  
s@[t5R  
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 K2 K6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 RGuHXf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Y"rV[oe   
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。 +Q]'kJ<s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! v/+}FS=  
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。。。 O36r ,/X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 mqT0^TNPcl  
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) Y4!q 1]TGX  
下面是修改过的unary_op 9<c4y4#y  
3C[4!>|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =/!S  
class unary_op NKhR%H  
  { w} q@VVB%  
Left l; >d V@9  
  Cwf$`?|W  
public : >Io7h#[u  
<+,0 G`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} na:^7:I  
ioCkPj  
template < typename T > wO)KQ~yX  
  struct result_1 4EbiCSo  
  { ByvqwJY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; { (,vm}iFL  
} ; -"K:ve(K  
-\C6j  
template < typename T1, typename T2 > !Y(qpC:$  
  struct result_2 F+S#m3X  
  { u$p|hd d  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %GiO1:t  
} ; K -1~K  
:.df(1(RL  
template < typename T1, typename T2 > +%9Y7qol  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _cN)q  
  { S*s9 ?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7Q}@L1A9F,  
} (HKm2JuFG  
XPTB,1g+f  
template < typename T > :#jv4N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $0 zL  
  { EQO7:vb  
  return OpClass::execute(lt(t)); @?? 6)C  
} Bd[Gsns  
7Apbi}")  
} ; ur7a%NH  
)E2Lf ]  
K L~sEli  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug dsuW4 ^ l  
好啦,现在才真正完美了。 h1)\.F4G  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^ ?9 ~R"  
rdg1<Z  
template < typename Right > (@ sKE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S-|$sV^cG  
  { vb!KuI!:p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GefgOlg5"  
} c7wgjQ[   
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[,VPC=  
a9Rh  
r'?&VS-Cj  
+?tNly`  
P 'k39  
十. bind ABGL9;.8  
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。 oGJI3Oh  
先来分析一下一段例子 w2GY,,R  
$hh=-#J8  
ljmHX2p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} + P.Ir  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  ^k=[P  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i.&16AY  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 s]OXB {M  
我们来写个简单的。 <h[^&CY{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :Fl:bRH+  
对于函数对象类的版本: <o}t-Bgg  
Jo]g{GX[  
template < typename Func > JG4I-\+H  
struct functor_trait 4esf&-gG  
  { 9'M({/7y  
typedef typename Func::result_type result_type; (ol 3vt  
} ; ~8K~@e$./  
对于无参数函数的版本: 1>1!oml1E  
S1JB]\  
template < typename Ret > .w&Z=YM  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'WoX-y  
  { WObfHAp.  
typedef Ret result_type; 'yqp   
} ; r38CPdE;}  
对于单参数函数的版本: IU/*YI%W  
Gf>T{Q`,is  
template < typename Ret, typename V1 > Im =E?t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h 9/68Gc?6  
  { h2 y@xnn  
typedef Ret result_type; }|;n[+}  
} ; qabM@+m[  
对于双参数函数的版本: k<y$[xV  
X$<?:f-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -z@}:N-uR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~ lS3+H  
  { 99x]DY  
typedef Ret result_type; aOOY_S E  
} ; LQ._?35r  
等等。。。 b^ZrevM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~$5[#\5%G  
U i;o/Z3  
template < typename Func > rYT3oqpfT  
struct func_return N4r`czoj  
  { "dt3peH  
template < typename T > 9r!%PjNvE  
  struct result_1 ,}[,]-nVx  
  { 0&Qn7L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \J6T:jeS,  
} ; .w`8_v&Y  
F4@h} T5)  
template < typename T1, typename T2 > nWh?zf#{  
  struct result_2 H7WKnn@  
  { TE/2}XG)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NLj0\Pz|B  
} ; n '&WIf3  
} ; Z)HQlm  
_)ERi*}x8  
TJCoID7a8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B^oXUEOImq  
PR Y)hb;1  
template < typename Func, typename aPicker > g{&ux k);  
class binder_1 sI`Lsd'V  
  { V&gUxS]*  
Func fn; ]+oPwp;il  
aPicker pk; <K)^MLgN  
public : X(/W|RY{@  
1w35 H9\g  
template < typename T > mI l_ [  
  struct result_1 >XA#/K  
  { TkK- r(=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d6_ CsqV  
} ; #T+%$q [:  
*@/! h2  
template < typename T1, typename T2 > Iu%S><'+  
  struct result_2 Rj-<tR{  
  { =3sBWDB[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }F-WOQ  
} ; FFPO?y$  
8K{ TRPy  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} op[5]tjL  
bA1uh]oB  
template < typename T > 6kHAoERp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *V>Iv/(  
  { .0nL; o  
  return fn(pk(t)); 7kHEY5s "  
} dqnxhN+&  
template < typename T1, typename T2 > C";F's)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &c0U\G|j  
  { T0v;8E e  
  return fn(pk(t1, t2)); lQldW|S>  
} [|e7oNT(Q  
} ; <$_B J2Z  
R9~%ORI#;  
5|";L&`  
一目了然不是么? 2BEF8o]Np  
最后实现bind }h>QkV,{2  
0d~>zKho  
h0L *8P`t  
template < typename Func, typename aPicker > q B5cF_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g*TAaUs|n  
  { -ZBk^p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g!i\ AMG?  
} O:WFh;c  
`A])4q$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =.f]OWehu.  
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。 I HgYgn  
Y[#i(5w  
十一. phoenix G ,An8GR%&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a=T_I1  
kK>PFk(  
for_each(v.begin(), v.end(), PSNfh7g  
( ?>LsIPa  
do_ ggIz) </  
[ +eg$Z]Lht  
  cout << _1 <<   " , " _0<qS{RW  
] )=8MO-{  
.while_( -- _1), y".uu+hL`  
cout << var( " \n " ) ayTEQS  
) UB|f{7~&  
); 8(&Jy RT  
<H::{  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 9X/c%:)\=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor hlWTsi4N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +pURF&Pr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: LxC*{t/>8  
(hEqh nnm`  
+q[puFfl  
template < typename Cond, typename Actor > l:5x*QSX  
class do_while ,IX:u1mO  
  { RoFy2A=_  
Cond cd; +ffs{g{  
Actor act; I@76ABu^  
public : ^NKB  
template < typename T > %{Ez0XwGCn  
  struct result_1 7+QD=j-  
  { uU=O0?'zq  
  typedef int result_type; &_n~#Mex  
} ; q{?Po;\D  
|}P4Gr}6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ju4={^#  
z'GYU=  
template < typename T > A6v<+`?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1'@/ jR  
  {  [R:\  
  do O+~.p  
    { >jMq-#*4  
  act(t); U`Bw2Vdk]S  
  } "$#X[ .  
  while (cd(t)); m08:EX P  
  return   0 ; d#6'dKV$  
} gI a/sD2m>  
} ; ]NgK(I U  
jp?;8rS3  
AvnK?*5!@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). MM8@0t'E  
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。 #Ux*":  
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。 hqOy*!8'@  
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。 SUwSZ@l^|  
下面就是产生这个functor的类: B@XnHh5y  
2~<N  
t-7^deG'/n  
template < typename Actor > #~<cp)!3  
class do_while_actor )bN|*Bw3  
  {  mkH {%7n  
Actor act; K8xwPoRL  
public : v%N/mL+5L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} H 6 i4>U*  
{!h|(xqN+  
template < typename Cond > rS1mBrqD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;{'{*g[  
} ; mRVE@ pc2X  
p4mlS  
]XX9.Xh=-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 n/*BK;  
最后,是那个do_ ~a@O1MB  
Q(Q .(  
"o" ujQ(v  
class do_while_invoker rz/^_dV  
  { 1HOYp*{#wP  
public : sbnNk(XINQ  
template < typename Actor > g+shz{3zvz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const V^Gz7`^  
  { $v|/*1S  
  return do_while_actor < Actor > (act); |KSd@   
} Oa7x(wS  
} do_; MR8\'0]  
pbg[\UJyd  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }<?1\k  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y4E UW%  
最后来说说怎么处理break和continue %{GYTc \'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。 0sxZa+G0o  
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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