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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda WB"$NYB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sbQmPV  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, hm&{l|u{RU  
n)8bkcZCp+  
-P!vCf^{ t  
j}X4#{jgC  
  class filler ^-f5;B`\i  
  { JU1U=Lu."  
public : _Oh;._PS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _|g(BK2}  
} ; Xa Yx avq  
>OBuHqC  
U3&*,xeU@H  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: I^qk`5w  
/1gKc}rB2  
 7=6p  
ec)G~?FH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I,l%6oPa  
\4bma<~a  
0 jVuF l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?k<wI)JR  
GmcxN<  
 N_=7  
F C2oP,  
二. 战前分析 J<H$B +;qR  
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。 m Wsegq4  
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 1x V~EX  
jcYI"f"~  
:2 n5;fp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [64K?l0&  
  /* --------------------------------------------- */ C;OU2,c,T  
vector < int *> vp( 10 ); tv,^ Q}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vpMNulXb,  
/* --------------------------------------------- */ H2zd@l:R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Km 'd=B>Jy  
/* --------------------------------------------- */ VjMd&>G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fFqK.^Tn  
  /* --------------------------------------------- */ .]k(7F!W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %Jq(,u  
/* --------------------------------------------- */ q}M^i7IE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); aL-V9y  
D@"q2 !  
a`~$6 "v  
Iu[^"  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6aX m9 J  
1._1, _2是什么?  /d0LD  
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。 ahhVl=9/ao  
2._1 = 1是在做什么? ygd'Nh!@  
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。 #D .H2'_}  
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。 <T+Pw7X   
$lU~3I)  
u)t1t69T\g  
三. 动工 #ie{!Mh  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Y\%R6/Gj|u  
&+J5GHt@  
F<Z"W}I+6  
o//N"S.)  
template < typename T > kVe^g]F  
class assignment s><RL]+{G+  
  { +7sdQCO(Co  
T value; &julw;E  
public : WLDt5R  
assignment( const T & v) : value(v) {} %[B &JhT  
template < typename T2 > u8~.6]Ae  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?$ Uk[  
} ; )m\%L`+  
+4G uA0N6  
DL2e 9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ceH7Rq:4W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +S<2d.&~  
H-1@z$p  
Ts}5Nk8%  
1&i!92:E  
  class holder P+%O]v1 Ob  
  { 9cQKXh:R.  
public : <Zl0$~B:5  
template < typename T > ]\+bx=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Gvtd )9^<  
  { RVXRF_I  
  return assignment < T > (t); C3G?dZKv2  
} 8ftLYMX@  
} ; rQ30)5^V|  
:* /<eT_  
gG*O&gQY  
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: p!hewtb5  
1[} =,uaM  
  static holder _1; nO\|43W  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O >n L;I  
nUs)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h:a5FK@  
而不用手动写一个函数对象。 8p-5.GU)<e  
R+]Fh4t  
P-7!\[];te  
wAF>C[<\  
四. 问题分析 96}/;e]@  
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。 `w[0q?}"`  
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。 FGy7KVR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AWh{dM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m&Ms[X  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qWw@6VvoQ  
"h2;65@  
五. 问题1:一致性 6Ck?O/^  
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?| PcM:0(,G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >^+Q`"SN  
>|.jG_s  
struct holder h'MX{Wm.  
  { W=GNo9:  
  // feQ_dA q  
  template < typename T > o! sxfJKl  
T &   operator ()( const T & r) const rYJt;/RtR}  
  { jcXb@FE6  
  return (T & )r; L7X._XBO[  
} TcauCL  
} ; UF D_  
;=_<\2  
这样的话assignment也必须相应改动: C]A*B  
N]KqSpPh  
template < typename Left, typename Right > Q]{DhDz ?+  
class assignment 7yeZ+lD  
  { iMk`t:!;#"  
Left l; k8Qv>z  
Right r; va~:oA  
public : _~HGMC)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `z Z=#p/  
template < typename T2 > "y_$!KY%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h*_r=' E  
} ; o'>jO.|  
<2}"Y(zwKl  
同时,holder的operator=也需要改动: &X}9D)\UJ  
Wq&TbWR  
template < typename T > 3j]La  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b.8HGt<%  
  { cvn,&G -`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #)my)}o\p  
} V [[B~Rs  
v*FCE 1HI  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 :bLGDEC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Da?0B9'  
k(u W( 6  
return l(rhs) = r; {;f` t3D  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 /e4hB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r>$jMo.S"  
`9zP{p  
template < typename Tp > ~uzu*7U  
class constant_t r}"T y  
  { d<`Z{"g NS  
  const Tp t; X k<X:,T  
public : sJ3HH0e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dH#o11[  
template < typename T > 8QFY:.h&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P1TL H2)  
  { >]ZojdOl)  
  return t; ^~=o?VtBg  
} `.L8<-]W  
} ; Ev*HH+:b>  
N<$ uAns  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m feyR  
下面就可以修改holder的operator=了 Bi?.G7>  
_4[kg)#+  
template < typename T > ~Z.lvdA_5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Vi5RkUY]  
  { 8$?a?7,>|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ${6 ;]ye  
} )o AK)e  
pf] sL/g  
同时也要修改assignment的operator() Kc{fT^E  
>"zSW?  
template < typename T2 > 1ub03$pL;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w y:USS?  
现在代码看起来就很一致了。 pBK[j ([  
> { fX;l  
六. 问题2:链式操作 5#QB&A>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4V43(G  
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。 #G)ZhgB^  
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。 `S$BBF;  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 -qid.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'hU&$lgMF  
Nm#KHA='Z  
template < typename T > ~y B[}BPf  
struct result_1 pZjyzH{~  
  { }KS[(Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0DS<(  
} ; 1xT^ ,e6  
:t\PYDp1  
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: J]fjg%C2m  
O23f\pm&  
template < typename T > I#uJdV|x  
struct   ref Ji%T|KR_  
  { 7v%~^l7:x  
typedef T & reference; ~q-|cl<  
} ; R:^GNra;  
template < typename T > l}:9)nXA{  
struct   ref < T &> F =d L#@^  
  { X1tAV>k5'L  
typedef T & reference; 9FJU'$FN  
} ;  '=%vf  
}v=q6C#Q>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: el+euOV  
7th&C,c&  
template < typename T > hj0uv6t.c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const If]g6 B.=  
  { |}'}TYX0:  
  return l(t) = r(t); A/BL{ U}  
} Z^h'&c#  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 |W\CV0L2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Vj~R6   
}tc,3> /  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 pX6OhwkTK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^[^uDE <  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =0x[Sa$&,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X} 8rrC=  
最后的布局是: >Mi A|N=  
                Add xJc'tT6@  
              /   \ G} }oeS  
            Divide   5 >Pbd#*  
            /   \ (W*yF2r  
          _1     3 6j_ A{*~Ng  
似乎一切都解决了?不。 U/0NN>V  
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。 #l8CUg~Uj  
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。 8c]\4iau  
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: >UR-37g{p  
"qQU ^FW  
template < typename Right > b>I -4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const GW.s\8w  
Right & rt) const ) ,*&rd!  
  { eT:%i"C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PJh\U1Z  
} s)xfTr_$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 j0:F E  
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。 >$HMZbsE  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 a/`fJY6rR  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 pwU]r  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Y @pkfH  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? f>Bcr9]]  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: {*>$LlL  
]'2p"A0U  
template < class Action > pEhWgCL  
class picker : public Action  :jB(!XH  
  { s+Ln>c'|o  
public : w;r -TLf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?ew^%1!W.  
  // all the operator overloaded \=,+weGw@  
} ; e J2[=L'  
SQa.xLU  
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。 Tje =vI  
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: VY~WkSi[<  
4lvo9R  
template < typename Right > }_5z(7}3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'fawpU|h  
  { l|j&w[c[Q0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D zl#[|q  
} P{rJG '  
* Oyic3F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > HHa7Kh|-H  
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。 H\^5>ccU>V  
C=%go1! $  
template < typename T >   struct picker_maker K& 2p<\2  
  { tlqDY1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1pO ;aG1O  
} ; P|_?{1eO2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;?h#',(p  
  { cnCUvD]'  
typedef picker < T > result; -"!V&M  
} ; J>XaQfzwU  
LF*3Iw|v  
下面总的结构就有了: BniFEW:<  
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。 YM+}Mmu  
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。 YN"102CK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?aO%\<b  
至此链式操作完美实现。 _lyP7$[: c  
"LXLUa03  
My_fm?n  
七. 问题3 .yg"!X  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Ldt7?Y(V(  
J6NQ5S\  
template < typename T1, typename T2 >  /=[M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  6~$ <  
  { I%{^i d@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l_^>spF  
} Z0`?  
Pgye{{  
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: 2MB\!fh  
8q_3*++D  
template < typename T1, typename T2 > !Me%W3  
struct result_2 3]xnKb|W  
  { +=u*!6S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pPG!{:YT  
} ; fBw+Y4nCO7  
A(;J  
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? YVu8/D@ o  
这个差事就留给了holder自己。 y%E R51+  
    (IJf2  
$_)YrqSo~  
template < int Order > If!0w ;h  
class holder; =p&6A^  
template <> alHwN^GhP  
class holder < 1 > o)S>x0| [  
  { uvD 6uIW<  
public : t'm]E2/  
template < typename T > G.B^C)guu  
  struct result_1 kFD-  
  { SL@Vk(  
  typedef T & result; fVR ~PG0  
} ; zL)S,  
template < typename T1, typename T2 > 6@bGh|   
  struct result_2 CAc nH  
  { w[4SuD  
  typedef T1 & result; Dtd bQF  
} ; <|Z0|sel  
template < typename T > _eO+O=j_x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3%|<U51  
  { l\$_t2U  
  return (T & )r; "NC( ^\l/  
} NSb< 7_L  
template < typename T1, typename T2 > s#* mn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S$muV9z2=  
  { mpr["C"l  
  return (T1 & )r1; :*c@6;2@  
} o#0NIn"GS/  
} ; 5\QNGRu"  
:peBQ{bj  
template <> &[RC4^;\V  
class holder < 2 > ;F~GKn;}  
  { qc*+;Wi+5  
public : Z.<1,EKi=  
template < typename T > z^B!-FcIz>  
  struct result_1 TvI}yaCu/x  
  { )](8 {}wo  
  typedef T & result; c%uhQ 62  
} ; r=@h}TKv{I  
template < typename T1, typename T2 > 9iS3.LCfX  
  struct result_2  pLyX9C  
  { unD8h=Z2  
  typedef T2 & result; o/=K:5  
} ; $I1p"6  
template < typename T > fCEd :Kr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _}JygOew  
  { ?{{E/J:%  
  return (T & )r; .iew5.eB+  
} zq1&MXR)l  
template < typename T1, typename T2 > 7zQD.+&L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HJg)c;u/2;  
  { "OK(<x]3;>  
  return (T2 & )r2; JZP2NB_xt  
} *j <;;z-  
} ; Pfd FB  
*q8W;Wa L  
bdcuO)3  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 4S"K%2'O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W"!nf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 06Uxd\E~  
K=06I  
return l(i, j) = r(i, j); U35}0NT _  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wu 3uu1J  
Eda sGCo  
  return ( int & )i; Saz+GQ G  
  return ( int & )j; % qAhE TZ%  
最后执行i = j; _f34p:B%s  
可见,参数被正确的选择了。 Th,2gX9  
UI;!_C_  
hj4A&`2  
9 lA YCsX  
?hDEFW9&^x  
八. 中期总结 \vm'D'9  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: c#{<| .  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r-Dcc;+=Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !uHI5k,f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #UXmTrZ.  
-F5U.6~`!  
 ) mv}u~  
z': >nw  
k?xtZ,n{s  
Bpk%,*$*)  
九. 简化 W:EXL@  
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。 gB~SCl54  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ASu9c2s  
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: Pv/P<i^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 eJy@N  
  +-*/&|^等 IOmIkx&`GP  
2. 返回引用。 jj$'DZk  
  =,各种复合赋值等 x$s#';*  
3. 返回固定类型。 _0vXujz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X.UIFcK^  
4. 原样返回。 (Yw5X_|  
  operator, xX"?3%y>  
5. 返回解引用的类型。 Tmw :w~  
  operator*(单目) .s2d  
6. 返回地址。  ^5 ;Y  
  operator&(单目) u\t ;  
7. 下表访问返回类型。 C($`'~b  
  operator[] ~:+g+Mf~[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E+7S:B  
  operator<<和operator>> /H3,v8J@  
twO)b"0  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 T-5T`awf  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >StvP=our  
Js=|r;'  
template < typename Left > ;G},xDGO_m  
struct value_return h_CeGl!M}  
  { PDpIU.=!0  
template < typename T > FAQ:0 L$G  
  struct result_1 ?T4%"0  
  { Zn9w1ev  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I1}{7-_t  
} ; 01w=;Q  
 &`@Jy|N\  
template < typename T1, typename T2 > jR/X}XQtY  
  struct result_2 z%;\q$  
  { {yG)Ii  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8D+OF 6CM  
} ; F^ Q  
} ; L>@6lhD)x  
*#2`b%qh\M  
q_ 5xsTlTR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait IGB>8$7  
!HB,{+25  
下面我们来剥离functor中的operator() D#k>.)g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ws1<Jt3/."  
Jk1U p2#B  
return l(t) op r(t) 2nEj X\BY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) FlkAo]  
return op l(t) J'7){C"G$  
return op l(t1, t2) ]gmf%g'C  
return l(t) op $[|8bE  
return l(t1, t2) op *2>%>qu  
return l(t)[r(t)] 8KAyif@1::  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,*%8*]<=  
U2Ur N?T  
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: s*!2oj  
单目: return f(l(t), r(t)); h+Z|s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); WrD20Q$9Q  
双目: return f(l(t)); Ot,sMRk'  
return f(l(t1, t2)); lI5{]?'  
下面就是f的实现,以operator/为例 S`*al<m  
 vG  
struct meta_divide z5i!GJB  
  { p@Qzg /X  
template < typename T1, typename T2 > B\("08x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >T(f  
  { i3Ffk+ |b  
  return t1 / t2; gbInSp`4  
} fI BLJ53  
} ; ,3W a~\/Q  
5-C6;7%:  
这个工作可以让宏来做: KlrKGmy,)  
(Hn,}(3S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;nC+K z:  
template < typename T1, typename T2 > \ I&cb5j]C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .KB*u*h  
以后可以直接用 ZRX>SyM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r7IhmdA  
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 $OUa3!U_!  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ", |wG7N K  
h`vM+,I  
D'2O#Rj4q  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 JEP"2MN,  
=W4cWG?+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,:v}gS?Uq  
class unary_op : public Rettype ^Krkf4fO  
  { w6cPd'  
    Left l; ^L'K?o  
public : - jyD!(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Nh+$'6yT%  
b ;}MA7=  
template < typename T > t7~mW$}O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nY*ODL  
      { m?m,w$K  
      return FuncType::execute(l(t)); qQom=x  
    } w?5b:W,  
PD$'xY|1=  
    template < typename T1, typename T2 > |Jq/kmn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >kB?C!\  
      { QUe.vb^O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &R8zuD`#  
    } OE[/sv  
} ; zO+nEsf^O  
Z os~1N]3  
)WFUAzuN,  
同样还可以申明一个binary_op \{&55>  
i 9b^\&&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '!Sj]+  
class binary_op : public Rettype nnE@1X3  
  { uj]GBo=  
    Left l; @ J"1 !`  
Right r; \e=@h!p  
public : P_?1Rwm-45  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [lnN~#(Y  
T[7DJNdG6  
template < typename T > *".7O*jjV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 59ivL6=3  
      { BPPhVE  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7;_5 [_  
    } Y Jv{Z^;M  
<bid 6Q0|  
    template < typename T1, typename T2 > 3oIoQj+D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zMG4oRPP  
      { "90}H0(+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :N[2*.c[  
    } FINM4<s)  
} ; 0}b8S48|?  
Y# lE  
#?-W.  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 #F9$"L1Hg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @-7K~in?^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1X{A}9nA  
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。 Z$pR_dazU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! C qxP@  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 LCdc7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *(HH71Y  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) c]n4vhUa5  
下面是修改过的unary_op XRz.R/  
,~3sba  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u ) ld  
class unary_op VJNPs6  
  { L,l+1`Jz  
Left l; Gm|QOuw  
  Jsw<,uT D  
public : A1Zu^_y'  
ZWr\v!4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @4Y>)wn&;  
l9<+4rK2  
template < typename T > 0? l  
  struct result_1 Fq{nc]L6  
  { g\^(>Ouc  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; xE9s=}  
} ; w|M?t{  
S=my;M-  
template < typename T1, typename T2 > z1L.  
  struct result_2 <oeHZD_ OR  
  { T @z$g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &d*9#?9  
} ; k!%HcU%J  
`S.;&%B\  
template < typename T1, typename T2 > qS7*.E~j|]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A]n !d}?  
  { #{]=>n)j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YZnrGkQ  
} Vk-_v5  
rkzhN59;  
template < typename T > yRy9*r=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const In 1.R$O  
  { ~fgv7=(!  
  return OpClass::execute(lt(t)); "zv+|_ZAfd  
} Ig6s'^  
!"1bV [^  
} ; ~PV>3c3l=  
;DGWUK.U[H  
!Q?4sAB  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug hR?rZUl2M  
好啦,现在才真正完美了。 <fyv^e  
现在在picker里面就可以这么添加了: tG{Vn+~/  
36j.is  
template < typename Right > 1.>` h:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const co*5NM^  
  { V*/))n?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k%LE"Q  
} ?r@ZTuq#  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 mhs%b4'>  
T^Z#x-Q  
!KF;Z|_(I  
|e\:0O?  
`6M(`*Up  
十. bind F4PD3E_#  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 , <[os  
先来分析一下一段例子 #VrT)po+  
%ZxKN;  
pjoI};  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1k hwwoo  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _\1(7?0D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +6>Pp[%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 {UhZ\qe  
我们来写个简单的。 2L\h+)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {vU '>pp  
对于函数对象类的版本: pu^1s#g8w  
-ss2X  
template < typename Func > Wd%j;glG  
struct functor_trait h&Sl8$jVp  
  { kz??""G7/  
typedef typename Func::result_type result_type; bb<Vh2b>R  
} ; T<ua0;7  
对于无参数函数的版本: y"]> Rr  
D2hvf ^g'*  
template < typename Ret > AfY(+w6!K  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dNyc|P`U  
  { !cq4+0{O;&  
typedef Ret result_type; Sj*H4ZHD<&  
} ; <^&'r5H  
对于单参数函数的版本: sO*6F`eiZ  
HY42G#^  
template < typename Ret, typename V1 > @<AIPla  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > '|+_~ZO*d  
  { SY{J  
typedef Ret result_type; mH hm~u  
} ; ]A\n>Z!;  
对于双参数函数的版本: K;Xn!:) V:  
%?g]{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {7;T Q?/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :DZiDJ@  
  { 6?Wsg`9  
typedef Ret result_type; fY `A  
} ; kj[[78  
等等。。。 U]P;X~$!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy vD*KJ3(c  
oNdO@i%.q4  
template < typename Func > H4pjtVBr  
struct func_return FqiK}K.~/  
  { <9Chkb|B  
template < typename T >  Ne4A  
  struct result_1 qzG'Gz{{qu  
  { :')<|(Zy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D?E5p.!A  
} ; Wl,yznT  
Xu T|vh  
template < typename T1, typename T2 > ="4jk=on  
  struct result_2 H#ihU3q  
  { ;P{ *'@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C/cyqxVl}  
} ; c=K M[s.  
} ; 4Pt0^;H&jn  
D`gY6wX  
~:0h o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .=NK^  
I 7TMv.  
template < typename Func, typename aPicker > W}e5 4-lu  
class binder_1 `j2z=5  
  { 6m{3GKaW~  
Func fn; 63~i6  
aPicker pk; ,5/gNg  
public : H@6  
eD/?$@y  
template < typename T > 8?(4E 'vf  
  struct result_1 =l\D7s  
  { +uH1rF_&@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; H<>x_}&  
} ; ZE1#{u~[y  
2{%BQq>C  
template < typename T1, typename T2 > 3sL#_@+yz  
  struct result_2 [~;9Mi.XL  
  { U@*z#T#"m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ufk7%`  
} ; ^WRr "3  
`zvYuKQ.}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xo*a9H?@  
*L!R4;ubE  
template < typename T > HH]LvK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5-sxTp  
  { \;sUJr"$  
  return fn(pk(t)); ]_ _M*  
} rzex"}/ly  
template < typename T1, typename T2 > |5W u0T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i\3`?d  
  { w ggl,+7  
  return fn(pk(t1, t2)); #\"5:.H Oz  
} mjw:Z,  
} ; ?>w%Lg{L}  
Ms$kL'/  
sQ_{zOUPh  
一目了然不是么? zi5;>Iv0}  
最后实现bind mO\6B7V!  
Ltu;sw  
-PX {W)Aw  
template < typename Func, typename aPicker > EBn7waBS  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) m=#2u4H4  
  { [#.QDe  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); tIRw"sz  
} i#eb%9Mn  
j#Y8h5r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 HID;~Ne  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 9iv!+(ni  
 :${Lm&J  
十一. phoenix 8L&#<Ol  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X2EC+<  
&< ~`?-c  
for_each(v.begin(), v.end(), jfI|( P  
( toP7b  
do_ zIlQqyOQ8  
[ m7d? SU  
  cout << _1 <<   " , " (l$bA_F \  
] X09& S4  
.while_( -- _1), x&7!m  
cout << var( " \n " )  ]@<O!fS  
) Bq\%]2;eo{  
); ? 1_*ct=g9  
Wx^L~[l  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: BK-{z).)  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2"13!s  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'Yj/M  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UGAP$_j ]P  
d#A.A<p*  
m. XLpD  
template < typename Cond, typename Actor > Xp%JPI {  
class do_while RCsd  
  { +H+OYQ>^  
Cond cd; 9/0<Z_b2  
Actor act; [5,#p$R  
public : $L3UDX+F  
template < typename T > k/*r2 C  
  struct result_1 g<tr |n  
  { Y>IEB,w  
  typedef int result_type; jy6% CSWQ  
} ; \# #~Tq  
eM{+R^8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @C?RbTHy  
/5SBLp}Sy  
template < typename T > mgg/i@(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0*+i~g,Kl@  
  { g_-Y- .M  
  do -MeGJX:^I  
    { {Z$Aw4a"d  
  act(t); dMYDB  
  } )f,iey\-  
  while (cd(t)); P)Sw`^d  
  return   0 ; `vUilh ^c  
} z#*fELV  
} ; JH5ckgdZ  
\y{C>! WX4  
@/7tN3O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eR =P  
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。 Hh,q)(Wo  
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。 ]^E<e!z={$  
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。 g&X$)V4C  
下面就是产生这个functor的类: YGNO]Q~A  
4OC ^IS  
tpU[KR[-  
template < typename Actor > *i&ks> 4N  
class do_while_actor bF<FX_}!s!  
  { 8|HuxE  
Actor act; }H\wed]F/  
public : M2{{B ^*$6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ' FF@I^O  
)}tI8  
template < typename Cond > oBpHmMzA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4Y;z46yM%  
} ; iJT_*,P^  
)Z,O*u*  
g>cp;co9g  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =:uK$>[  
最后,是那个do_ %;~Vc{Xxt/  
n~@;[=o?5  
5PqL#Eu`!  
class do_while_invoker VMZ\9IwI  
  { I& DEF*  
public : "sdzm%  
template < typename Actor > Ho2#'lSKM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &Y4S[-   
  { %`?IY<  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~ep-XO  
} krFuEaO  
} do_; 6* (6>F5  
a~>+I~^K5q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9'Le}`Gf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N8#wQ*MM>  
最后来说说怎么处理break和continue tZB" (\  
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。 p D-k<8|  
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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