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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f_tC:T4a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 stlkt>9  
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, DX8pd5 U  
@%$<,$=  
h,P#)^"  
{8J+ Y}  
  class filler UQ+!P<>w   
  { zT jk^  
public : "A&HNkRz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6zW3!_tz  
} ; hSSFmEpr  
-Sj|Y }  
hx sW9  
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: <qCfw>%2F  
3[iHe+U(  
%x|0<@b7-  
UoKXo*W2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Wj31mV  
Z66q0wR7  
P}mn2Hs  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N(L?F):fT  
)zq sn  
Vw b6QIs  
/}RW~ax  
二. 战前分析 ( T2 \   
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。 @# &y  
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 mdukl!_x  
4$jb-Aw  
"9yQDS:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L2^M#G@t  
  /* --------------------------------------------- */ i 9wk)  
vector < int *> vp( 10 ); (Zv/(SE5%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w;KNS'   
/* --------------------------------------------- */ m}?(c)ST  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); h$q=NTV  
/* --------------------------------------------- */ $qh?$a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  #Up X  
  /* --------------------------------------------- */ 5<L+T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~> |o3&G{  
/* --------------------------------------------- */ wdTjJf r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ce_E S.  
B&c*KaK;~  
D$G:#z*  
\*6Ld %:h$  
看了之后,我们可以思考一些问题: j_HwR9^fd,  
1._1, _2是什么? 8K0@*0  
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。 5$L=l  
2._1 = 1是在做什么? cSs??i D"q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 hQ}B?'>  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 N?krlR  
p1(<F_Kta  
rP7f~"L  
三. 动工 B]|"ePj-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `f+l\'.s  
P|4qbm4%O,  
zQ~8(E]Rf  
uP veAK}h  
template < typename T > %,[p[`NRYR  
class assignment H8'_.2vwX  
  { QAmb_:^"d  
T value; ~V<imF  
public : Id;YIycXe  
assignment( const T & v) : value(v) {} e|jmOYWG  
template < typename T2 > V?"SrXN>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {%Q &CQG_  
} ; ;UG]ckV-  
BX=YS)  
F~tT5?+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6+Wkcr h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]Sgc 42hk  
;;g'C*_  
j^'op|l  
XK t">W  
  class holder tW |K\NL  
  { sX$EdIq  
public : _MC\\u/C/  
template < typename T > YFY$iN~B,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ({_Dg43O'[  
  { ?E:L6,a  
  return assignment < T > (t); C|W\qXCqu  
} ^%pM$3ov  
} ; *iVCHQ~  
OfSHZ;,  
bhWH  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: WYklS<B[  
]5}C@W@_  
  static holder _1; 251^>x.R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 DYKJVn7w  
4#^?-6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \E3e vU  
而不用手动写一个函数对象。 ow{SsX  
k{q4Zz[  
<_~>YJ  
o|?bvFC  
四. 问题分析 W{!GL  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Eax^1 |6  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ni$S@0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (d2|r)O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U ,wJ8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~@wM[}ThP$  
"Wz#<! .r  
五. 问题1:一致性 SuU_psF  
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?| `Z:5E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M{ mdh\  
=6sL}$  
struct holder tgPx!5U  
  { W%xg;uzp  
  // *$I5_A8,.  
  template < typename T > sm~{fg  
T &   operator ()( const T & r) const (ugB3o  
  { `Y~EL?  
  return (T & )r; F.0CJ7s  
} }yfSF|\  
} ; 1dy>a=W  
{T0f]]}Q  
这样的话assignment也必须相应改动: )Uv lEG']  
lj4D: >Ov  
template < typename Left, typename Right > m.}Yn,  
class assignment DKG%z~R*  
  { ` 5.PPI\h2  
Left l; lo%:$2*'p  
Right r; 8RfFP\AP  
public : ;%j1'VI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _rz*7-ks=  
template < typename T2 > ]}~[2k.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H~IN<3ko  
} ; I-QaR  
.9<  i  
同时,holder的operator=也需要改动: &F*L=Ng  
%6vf~oG  
template < typename T > cnUYhxE+s  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8$H_:*A?  
  { d3$&I==;:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); YB^[HE\#y  
} gdu8O!9)  
%)Pn<! L  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 [=63xPxs.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }T}9AQ}|  
`Eijy3>h  
return l(rhs) = r; T w!]N%E  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 /WlpRf%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !8Rsz:7^-  
vT#$`M<  
template < typename Tp > X5|<qu  
class constant_t @C]Q;>^|  
  { *<PQp   
  const Tp t; $R'  
public : cZ@z]LY.g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Q!%4Iq%jr  
template < typename T > "t-u=aDl-.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b#:Pl`n6u  
  { :jol Nl|a  
  return t; /$ -^k[%  
} vakAl;  
} ; b>B.3E\Pc  
dc .oK4G}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 '8Q:}{  
下面就可以修改holder的operator=了 1kG{z;9  
|hp_<F9.  
template < typename T > 6[dLj9 G%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q]Ymv:M,  
  { G\y:O9(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qH3|x08  
} ]"jJgO^  
?Mb 'l4  
同时也要修改assignment的operator() 8b0!eB#_Ee  
L"w% ew  
template < typename T2 > L8&$o2+07r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '.sS"QdN  
现在代码看起来就很一致了。 I.f)rMl+h  
+J^-B}v  
六. 问题2:链式操作 z$VA]tI(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yEnurq%J  
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。 5Iv3B|u  
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。 2{v$GFc/  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 w"Q6'/P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z'P>sV  
{&2a H> V/  
template < typename T > Q-3o k7  
struct result_1 gD"]uj<  
  { R. sRH/6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {9tKq--@E9  
} ; l (EDe  
F__j]}?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: %_rdO(   
@l7~Zn  
template < typename T > HA?<j|M  
struct   ref b h%@Lo  
  { 7~2b4"&  
typedef T & reference; )575JY `6K  
} ; i?.7o*w8  
template < typename T > I Xm}WTgF!  
struct   ref < T &> y;)j  
  { wUGSM"~ |  
typedef T & reference; mgIB8D+6  
} ; 0Q81$% @<  
XYJ7k7zc+Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: u!=9.3  
O "jX|5  
template < typename T > 7oPLO(0L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y#>'.$ (Az  
  { C@{#OOa  
  return l(t) = r(t); wABaNB=9;  
} h L 1q9%  
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。 cs]N%M^s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O F$0]V  
DrfOz#a0Uu  
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 w4m -DR5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3{gD'y4j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *SW.K{{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 E8[{U8)[;5  
最后的布局是: |\yVnk!c  
                Add 9n#Q1Xq  
              /   \ G~SgI>Q  
            Divide   5 %^e~;i=2  
            /   \ [0M2`x4`  
          _1     3 4fK(<2i  
似乎一切都解决了?不。 > 3<P^-9L  
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。 ,/d R  
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。 CdxEY  
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: 4eZ  
[I4:R_\  
template < typename Right > [(Z sQK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T=/GFg'  
Right & rt) const f}jo18z%  
  { 'hTA O1n8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rTBrl[&,q'  
} 6`/nA4S4.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n|t?MoUP  
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。 mlIX>ss|7B  
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。 wA@y B"  
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。 'z'q)vcr  
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。 $$U Mc-Pq  
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? Who7{|M\'  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: jwm2ZJW  
28 h3Ayw4  
template < class Action > I! s&m%s  
class picker : public Action .~ )[>  
  { x$Gu)S  
public : K+3dwQo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >C6wm^bl  
  // all the operator overloaded >(v%"04|e  
} ; `t0?PpUo  
!$ $|zB%  
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。 H+^93  
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: 4'&j<Ah[#  
]zGgx07d  
template < typename Right > X bF;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OYcf+p"<\  
  { JfJUOaL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +-b:XeHSZ  
} ~Wh} W((L  
qo1eHn4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (~YFm"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。 _{.=zv|3  
5hNjJqu  
template < typename T >   struct picker_maker $ O1w 6\}_  
  { x?hdC)#DWI  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bU`Ih# q  
} ; k=t\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5F@7A2ZR  
  { )XB31^  
typedef picker < T > result; d3A= (/>D  
} ; cR; zNS  
|K},f,  
下面总的结构就有了: l?>sLKo9  
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。 /u9Md3q*'  
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。 8.Q;o+NU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R5`"~qP-  
至此链式操作完美实现。 "qEi$a&]  
zdDn. vG  
/:]`TlAb,  
七. 问题3 'r KDw06/  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 =[wVRQ?  
wzX 1!?  
template < typename T1, typename T2 > RX-qL,dc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l,FK\  
  { dXAKk[uf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :HSqa9>wa  
} ~vD7BO`  
//c<p  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: EN lqoj1  
PJC[#>}  
template < typename T1, typename T2 > !Vtt.j &4  
struct result_2 8no_xFA  
  { F_8nxQ-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kcy?;b;z  
} ; &^ECQ  
X[L6Av  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? l0c ws`V  
这个差事就留给了holder自己。 3"2 8=)o  
    @@L@r6  
(p1y/"Xh  
template < int Order > + y!B`'J  
class holder; (!h%) _?.l  
template <> sOc<'):TK  
class holder < 1 > xkv2#"*v  
  { wJ_E\vP  
public : {}Y QB'}  
template < typename T > SHw%u~[hu  
  struct result_1 >>lT-w  
  { hg}Rh  
  typedef T & result; FhJ8}at+e  
} ; l26DPtWi  
template < typename T1, typename T2 > !FhK<#  
  struct result_2 Cm:&n|  
  { R|PFGhi6"A  
  typedef T1 & result; p5<2tSD  
} ; (2H e]M\  
template < typename T > F...>%N$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (mq 7{ ;7y  
  { zz ^2/l  
  return (T & )r; "0pH@_8o{  
} n\v\<mVTb7  
template < typename T1, typename T2 > :Jp$_T&E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z7+y{-{Z  
  { #(o 'G4T  
  return (T1 & )r1; !!Tk'=t9"3  
} 0 S3~IeJ  
} ; gi::?ET/.  
\>0F{-cR$  
template <> pg3B^  
class holder < 2 > ?!H <V@a  
  { \tc`Aj%K  
public : &FrW(>2  
template < typename T > ;IhkGPpWP  
  struct result_1 8Z;wF  
  { *G"vV>OSV  
  typedef T & result; tAD{{GW9  
} ; hJ8|KPgdw  
template < typename T1, typename T2 > Vq`i.>%5  
  struct result_2 "65@8xt==  
  { ayfZ>x{s*  
  typedef T2 & result; .pNPC|XU  
} ; `Q2 `":  
template < typename T > 6l|pTyb1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Wc4K?3 ZM  
  { $M\[^g(q  
  return (T & )r; vt`hY4  
} - #]?3*NO  
template < typename T1, typename T2 > jEBZ"Jvb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o[AQS`  
  { 1gp3A  
  return (T2 & )r2; C3fSSa%b  
} ${n=1-SMU  
} ; x Z2 }1D  
wyO@oi Vn  
XAuB.)|  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Ya] qo]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b&uo^G,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <Sn5ME<*  
azMrY<  
return l(i, j) = r(i, j); }G$rr.G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kq6K<e4jO  
0dhJ# [Y  
  return ( int & )i; ZOl =zn  
  return ( int & )j; 9OB[ig  
最后执行i = j; 2#Fc4RR;  
可见,参数被正确的选择了。 E?|"?R,,,  
'>(R'g42n  
T:Dp+m!\{  
]saf<?fzr  
mLM$dk3  
八. 中期总结 7*5$=z4,1  
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: iqCKVo7:M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hx$-d}W{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Qg+0(odd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )%8oE3O#  
VXvr`U\  
;i`X&[y;  
 N7j  
VHX&#vm*  
BsVUEF,N  
九. 简化  "m3:HS  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {H eIY2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5,!,mor$]  
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: m3]|I(]`Xe  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )5P*O5kQ -  
  +-*/&|^等 ^=Rqa \;  
2. 返回引用。 .)^@[yrkz  
  =,各种复合赋值等 0A[p3xE\  
3. 返回固定类型。 &)L2a)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s)%RmsdL  
4. 原样返回。 07-S%L7Z  
  operator, Uh}n'Xd#{}  
5. 返回解引用的类型。 HBYqqEO  
  operator*(单目) "HFS5Bj'  
6. 返回地址。 +M%i3A  
  operator&(单目) yEt:g0Z \  
7. 下表访问返回类型。 *W q{ :k  
  operator[] S1^u/$*6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #=R)s0j"  
  operator<<和operator>> <Ft6d  
^GdU$%aa  
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。 }NPF]P;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: We3*WsX\  
Iw~3y{\  
template < typename Left > Y?hC/ 6$7  
struct value_return p2|c8n==  
  { B?c9cS5Mj  
template < typename T > zcItZP  
  struct result_1 W5?F?Dp!v  
  { z<rdxn,9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; pmXx2T#=  
} ; wzB*M}3  
MrjET!`.jC  
template < typename T1, typename T2 > 9z 5K  -s  
  struct result_2 $DW3H1iW  
  { fXMVl\ <  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; QOIi/flK  
} ; /_E:sI9(  
} ; $enh>!mU  
u4B,|_MK  
*!UY;InanX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >x)YdgJ*  
WMBntB   
下面我们来剥离functor中的operator() <Fb3\T L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 70&v`"  
13Ga #  
return l(t) op r(t) 5gW`;Cdbyc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hb9X<N+p  
return op l(t) u8 14ZN}  
return op l(t1, t2) %*P59%  
return l(t) op )'\Jp 7*3  
return l(t1, t2) op L7mN&Xr  
return l(t)[r(t)] \Q{@AC<?i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qEKTSet?  
HyXw^ +tsj  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: "!XeK|Wi  
单目: return f(l(t), r(t)); 0Mt2Rg}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B{!)GZ(}  
双目: return f(l(t)); NAhV8  
return f(l(t1, t2)); ed*Cx~rT  
下面就是f的实现,以operator/为例 joDnjz=  
!*u5HVn  
struct meta_divide @lAOi1m,,  
  { b].:2  
template < typename T1, typename T2 > H[V^wyi'z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hN c;, 13  
  { i0,{*LD%^  
  return t1 / t2; noe1*2*TE  
} T^N Y|Y/  
} ; ,5'LbO-  
oM-{)rvQd  
这个工作可以让宏来做: CmRn  
C.s{ &  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @/yRE^c  
template < typename T1, typename T2 > \ lDV8<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; g^8dDY[%  
以后可以直接用 ]4\^>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;6t>!2I>C  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 %f\{ ]  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) GmtMA|  
2.}<VivT  
`3kE$h#  
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 Y\BB;"x1  
'T7JXV5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UT [7 J  
class unary_op : public Rettype m\7-/e2 a  
  { #h ;j2  
    Left l; WM: ~P$%cx  
public : 28SlFu?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F/ 2@%,2n  
hSaS2RLF  
template < typename T > 9:A>a3KOH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '*!R gbj;  
      { I!jSAc{  
      return FuncType::execute(l(t)); M ! gX4  
    } mc|T}B  
x +|Fw d  
    template < typename T1, typename T2 > PqPLy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "%urT/F v&  
      { F^_d8=67h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /V~L:0%  
    } P~ _CDh.N  
} ; 0{ v?  
9 f-T>}  
swG^L$r`  
同样还可以申明一个binary_op xj{X#[q):  
"Na9Xea  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v6oPAqj,r  
class binary_op : public Rettype riZFcVsB  
  { G6JyAC9j  
    Left l; VbM5]UT/  
Right r; /}2 bsiJT  
public : 0NfO|l7P  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )]J I Q"rR  
,.]e~O4R  
template < typename T > Y:^ =jV7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !W^2?pqN  
      { _4o2AS:j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kR^7Z7+#*  
    } Y@KZ:0<  
nX5*pTfjL3  
    template < typename T1, typename T2 > &Xe r#6~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tA#X@HIE  
      { p$f#W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (J.(Fl>^  
    } ^K@r!)We  
} ; 6\ux;lksn*  
vc6UA%/f  
)g:UH Ns  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 [2 2IF  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ="@W)"r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1?(BWX)7  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 _I~TpH^1K  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;07!^#:L=Q  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 R|V<2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G&D N'bp  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) E=~H,~  
下面是修改过的unary_op dr~MyQ  
GOJi/R.{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m8 0+b8b  
class unary_op \2_>$:UoV  
  { edGV[=]F  
Left l; P(X#w  
  j`,;J[Zd`h  
public : IS&`O= 7  
0#K@^a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r{\cm Ds  
[.6>%G1C  
template < typename T > mI9h| n  
  struct result_1  cD0  
  { F1M@$S ,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Pdf_{8 r  
} ; sB0+21'R  
cnLC>_hY  
template < typename T1, typename T2 > =#BeAsFfO  
  struct result_2 ~e{2Y%  
  { *!Am6\+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yp@mxI@1  
} ; $k'f)E  
{!N4|  
template < typename T1, typename T2 > &=HM}h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #cdLg-v  
  { d.2b7q09  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |]GEJUWtCd  
} `yQHPN0/  
~;+i[Z&e  
template < typename T > Lj~lfO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7e8hnTzl8<  
  { GGJ_,S*  
  return OpClass::execute(lt(t)); '/sc `(`:0  
} IC}zgvcW  
M<ad>M  
} ; %i.|bIhmm  
uXhp+q\  
uFok'3!g7%  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug UD9h5PgT  
好啦,现在才真正完美了。 (S2<6Nm8  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]ei] ) JI  
;euWpE;E\#  
template < typename Right > mceSUKI;L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V >['~|  
  { Ev^Xs6 }"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); M2s   
} E_H1X'|qS4  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 qS2%U?S7  
2X*epU_1h  
yBl<E$=  
8vT:icl  
2sU"p5 j  
十. bind BKD Wd]KEf  
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。 4U6{E#  
先来分析一下一段例子 ;JZXSM-3  
{xH \!!"T  
/ZzlC#`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %kcg#p+tE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 RU{}qPs?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;zCHEz  
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。 TuF:m"4  
我们来写个简单的。 B "qG-ci  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5=?&q 'i  
对于函数对象类的版本: ?DRC! 9o^  
] !A;-m  
template < typename Func > K[ \z'9Q  
struct functor_trait hV,3xrm?P  
  { *jJ62-o  
typedef typename Func::result_type result_type; fk"{G>&8  
} ; 3% P?1s  
对于无参数函数的版本: "(xS  
'sA&Pm  
template < typename Ret > djSN{>S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Olno9_'  
  { "~[Rwh?  
typedef Ret result_type; - a=yi d  
} ; t]` 2f3UO  
对于单参数函数的版本: q@\_q!  
sbs"26IE  
template < typename Ret, typename V1 > xv*mK1e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Y{O&- 5H^|  
  { ex| kD*=  
typedef Ret result_type; gSGe]  
} ; +p[~hM6?  
对于双参数函数的版本: gO/(/e>P  
eyE&<:F#J  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uVk8KMYU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \ bhok   
  { Q0--.Q=:Y  
typedef Ret result_type; ~FsUK;?  
} ; kN^)6  
等等。。。 7&QVw(:)M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy uqyf3bK  
ry T8*}o  
template < typename Func > n (|>7  
struct func_return 5{5ABV  
  { M ?3N  
template < typename T > kzmt'/L8  
  struct result_1 [yyV`&  
  { o2|(0uN'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]lo1Kw  
} ; |HA7 C  
KF'M4P  
template < typename T1, typename T2 > &Ch)SD  
  struct result_2 |HEw~x<=  
  { 3(&.[o Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *Q>:|F[vM  
} ; j*zK"n  
} ; M'HOw)U  
"4`%NA  
<oO,CXF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G<z)Ydh_  
@Dy.HQ~  
template < typename Func, typename aPicker > ;FmSL#]I  
class binder_1 wY95|QS  
  { c`+ITNV  
Func fn; "tR.'F[n4P  
aPicker pk; zb" hy"hKw  
public : Qx6/Qa S?  
K$.zO4  
template < typename T > moR]{2Cd{  
  struct result_1 vhHMxOZ;  
  { Dr 1F|[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yRYWx` G  
} ; s]N-n?'G"  
j[fQs,efK  
template < typename T1, typename T2 > LnDj   
  struct result_2 QdTe!f|  
  { Q#N+5<]J)#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1+jYpYEQW  
} ; rTm{-b)r  
["F,|e{y$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _E;Y ~I,i  
zFn&~lFB  
template < typename T > NM@An2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  eqR#`  
  { uI2'jEjO  
  return fn(pk(t)); Q7r,5w& cm  
} 7j:{rCp3J  
template < typename T1, typename T2 > gp HwiFc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9qDGxW '1  
  { %Let AR  
  return fn(pk(t1, t2)); 2FzS_\":I  
} RV` j>1  
} ; {H V,2-z  
RuZ;hnE&  
='0!B]<G  
一目了然不是么? vR$5ItnT  
最后实现bind ? st#6=M  
0I((UA/7Zs  
kKM%    
template < typename Func, typename aPicker > b..$5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z-|C{1}A  
  { pG @iR*?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); qfu2}qUX~%  
} p]&Q`oh  
"^z=r]<5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2[po~}2-0  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 _|ib@Xbin  
=LxmzQO#  
十一. phoenix / yi:Q0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a1SOC=.M;  
BUinzW z{a  
for_each(v.begin(), v.end(), mj=|oIMwT  
( rbPs~C-[  
do_ H4NEB1 TO>  
[ )F9r?5}v4x  
  cout << _1 <<   " , " 9/Dt:R3QU  
] N| Pm|w*?  
.while_( -- _1), Ra5'x)m36)  
cout << var( " \n " ) ^gzNP#A<'o  
) "PaGDhS  
); fR4l4 GU?)  
<UJJ],)^1A  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 7[BL 1HI*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor |nN/x<v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 io7U[#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C-u/{CP  
kA!(}wRL  
K<6x4ha  
template < typename Cond, typename Actor > ':D&c  
class do_while 1:zu$|%7  
  { EAw#$Aq=  
Cond cd; *t{c}Y&@  
Actor act; Pki4wDCTW  
public : "GI&S%F  
template < typename T > V2{#<d-T!  
  struct result_1 4oV_b"xz~  
  { &hN&nH"PC  
  typedef int result_type; (V.,~t@  
} ; $sF#Na4^  
e[mhbFf-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j9ta0~x1*6  
4V|z)=)A  
template < typename T > yM:~{;HLF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h#>L:Wf5E  
  { Hu8atlpo  
  do C'/M/|=Q#  
    { _SC  
  act(t); 1{x~iZa  
  } ZT"|o\G^Q  
  while (cd(t)); Q\#{2!I  
  return   0 ; 6'Yn|A  
} b+].Uc  
} ; |sqo+E  
H! r Kz  
}<ONxg6Kb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l$VxE'&LQ  
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。 I.+)sB?5  
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。 ClMtl59  
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。 *C@[5#CA2z  
下面就是产生这个functor的类: iW1ih Q X  
A?D"j7JD=L  
0tCOb9  
template < typename Actor > .(7C)P{ .0  
class do_while_actor 0IgnpeA]  
  { r@[VY g~  
Actor act; xSDE6]  
public : 0*Km}?;0-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `bZU&A(`Be  
E)Qh]:<2v  
template < typename Cond > x)VIA]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;5Vk01R  
} ; +yb$[E*  
f'6qJk%J  
Uk *;C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 iCnUnR{  
最后,是那个do_ T dP{{&'9  
~26s7S}  
%rDmW?T  
class do_while_invoker '+!S|U,{  
  { O/Mz?$8J  
public : J4[x,(iq(  
template < typename Actor > / }XsuH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1%hM8:)i_  
  { VUy)4*  
  return do_while_actor < Actor > (act); J`+`Kq1T  
} hGA!1a4 c  
} do_; < [S1_2b.t  
}.MoDR3\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? oBj>9I;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 NB+$ym  
最后来说说怎么处理break和continue 5G'&9{oB  
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。 9U7Mu;4  
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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