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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y"qKe,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U 7mA~t2E  
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, DVCO( fz  
L B`=+FD  
}G^Bc4@b  
0CXh|AU  
  class filler XE8~R5  
  { L~e\uP  
public : 2 mM0\ja  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &_X6m0z  
} ; |lH~nU.*  
9^l[d<  
&t)dE7u5  
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: 9y=$ |"<(  
K07SbL7g!p  
VYw vT0  
{SH +lX0]{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ZUGuV@&-T  
mq~rD)T  
6GVj13Nr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -$Bom  
qc^ u%  
zrfE'C8O  
' k~'aZ  
二. 战前分析 0{|ib !  
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。 b|U48j1A  
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 z 9mmZqhK\  
gs;3NW  
(lv|-Phc.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RFF&-M]  
  /* --------------------------------------------- */ Jp)>Wd  
vector < int *> vp( 10 ); n]&/?6}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); GRpS^%8i@  
/* --------------------------------------------- */ F@Bh>Vb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d;(&_;  
/* --------------------------------------------- */ O+Z[bis`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h%e}4U@X  
  /* --------------------------------------------- */ Id8^6FLw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $Yfm>4  
/* --------------------------------------------- */ I!bzvPJ]xc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); AHsp:0Ma#  
x Lht6%o*  
'A91i  
3UeG>5R  
看了之后,我们可以思考一些问题: j^A0[:2  
1._1, _2是什么? gE8=#%1<  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 S-[]z*  
2._1 = 1是在做什么? w <zO  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 x7$U  
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。 $q#|B3N%  
v8! 1"FYL  
X$,#OR  
三. 动工 2YvhzL[um  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0Eq.l<  
MsOO''o  
Ko%&~C_  
V^Wo%e7#u[  
template < typename T > Alh"G6  
class assignment b6=.6?H@4f  
  { k#k!AcC  
T value; xQs2 )  
public : 2%g)0[1  
assignment( const T & v) : value(v) {} Te?UQX7Z}M  
template < typename T2 > b;\qF&T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [.tqgU  
} ; @ ?y(\>  
6L@g]f|Y@  
=!3G,qV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r.M8#YL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {UT>> *C  
p1t9s N,  
"El$Sat`  
+=I_3Wtth  
  class holder u->UV:u  
  { PQAN,d  
public : C`OdMM>D  
template < typename T > * bmdY=#7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K1RTAFf /  
  { 4&/u1u 0  
  return assignment < T > (t); SZJ~ktXC-V  
} jM1|+o*Wr  
} ; $5nOiaQL  
#tG/{R  
N(mhgC<O  
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: -[OGZP`8  
*1iJa  
  static holder _1; +GMM&6<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  K9  
'/ 3..3k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NwM=  
而不用手动写一个函数对象。 -WP_0  
u{=(] n  
'LIJpk3J  
Q%~b(4E^7P  
四. 问题分析 reLYtv  
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。 m<00 5_Z0Q  
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。 >L#&L ?#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~]?Q'ER  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &s_O6cqgh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e $QX?y .  
$A6'YgK  
五. 问题1:一致性 ;<0Q<0G  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| cF_`m  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 S*rgYe!E  
w'ZL'/d  
struct holder m *8[I  
  { O?NAbxkp  
  // @u3K.}i:g  
  template < typename T > |0n h  
T &   operator ()( const T & r) const l epR}  
  { ->&AJI0  
  return (T & )r; 2Jrr;"r  
} -?<wvUbR{  
} ; q{Hk27kt  
E,E:WuB  
这样的话assignment也必须相应改动: _m0H gLS~  
rFZB6A<(]  
template < typename Left, typename Right > 5~4I.+~8  
class assignment nab:y(]$/  
  { jy{T=Nb  
Left l; PH 97O`"  
Right r; hu[=9#''$  
public : q5:-?|jXJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ],R rk]1  
template < typename T2 > a^i`DrX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } yyxGVfr  
} ; -wlob`3  
laqKP+G  
同时,holder的operator=也需要改动: |{cdXbr  
?rXh x{vD  
template < typename T > & PrV+Lv  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =K{$?%"  
  { z.oDH<1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?qYw9XQYL  
} Zu:cF+h l  
#wbaRx@rc  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Wcn3\v6_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Y&`Vs(  
h J#U;GL  
return l(rhs) = r; ~\DC )  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Sj(uc#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sIdo(`8$  
QsI#Ae,O#;  
template < typename Tp > zTrAk5E  
class constant_t c3&F\3  
  { WaF<qhu*  
  const Tp t; -vwkvNn8  
public : "cRc~4%K  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J]nb;4w  
template < typename T > ?mS798=f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C*ZgjFvB  
  { Xj"/6|X  
  return t; LslQZ]3MY  
} `R0>;TdT  
} ; lYT}Nc4"="  
CjORL'3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :2Qm*Y&_$V  
下面就可以修改holder的operator=了 `rW{zQYM  
:+ @-F>Q  
template < typename T > h1G]w/.ws  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Y }'C'PR  
  { Df02#493  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zC!]bWsD  
} z|F>+6l"Y7  
tc\LK_@$/F  
同时也要修改assignment的operator() EonZvT-D=  
FIlw  
template < typename T2 > NWNH)O@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +cM;d4  
现在代码看起来就很一致了。 p 9XHYf72  
(\.[pj%-O  
六. 问题2:链式操作 lZV]Z3=p'0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 e<YC=67n)  
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。 +|r;t  
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。 jii2gtu'U  
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。 SG |!wH^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t*zve,?}  
 BqP:]  
template < typename T > : RnjcnR  
struct result_1 KMhoG.$Ra  
  { QE)I7(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; IJxdbuKg  
} ; =t<!W  
-aLBj?N c[  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: HI#}M|4n  
ch1EF/"  
template < typename T > ./jkY7 k  
struct   ref q`E6hm  
  { 0aSN 8  
typedef T & reference; )NRY9\H  
} ; djqSW9  
template < typename T > c%>t(ce`Tl  
struct   ref < T &> h eZJ(mR  
  { jWiZ!dtUZ  
typedef T & reference; ~^$ONmI5  
} ; H.XD8qi3W  
^=bJ _'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: huWUd)Po%  
*'`ByS  
template < typename T > ,~X^8oY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const V!3G\*$?  
  { -WE pBt7*  
  return l(t) = r(t); bPC {4l  
} [{6]iJ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 \r^=W=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Sq%BfP)a(  
35) ]R`f  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 dwv xV$Nt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?{\8!_Gvsl  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u3Z*hs)Z%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s!nFc{  
最后的布局是: /$\yAOA'y  
                Add k)Z?  
              /   \ %<O'\&!,  
            Divide   5  7.CzS  
            /   \  {3yzC  
          _1     3 ]x:>~0/L  
似乎一切都解决了?不。 VhT4c+Zs  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 k`Ab*M$@Xs  
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。 /XEcA 5C<  
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: Au#(guvm  
0?BT*  
template < typename Right > Ooc,R(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Zla5$GM  
Right & rt) const Ag }hyIl  
  { ?qAX *j  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]n${j/x  
} GuQ3$B3j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7XT2d=)"  
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。 8UwL%"?YB  
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。 `O.*qs5  
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。 FfI $3:9  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 m=z-}T5y!T  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? -kq=W_  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: o ]2=5;)  
,COSpq]6  
template < class Action > (:,N?bg  
class picker : public Action @{@x2'-A  
  { 1{_tV^3@  
public : fxI>FhU_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]]d9\fw  
  // all the operator overloaded D}HW7Hnu^  
} ; d~g  
[Rs5hO  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 j8M}*1  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: -x_b^)x~b7  
RSG4A>%!mI  
template < typename Right > g (ZeGNV8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =4\|'V15  
  { K*'(;1AiW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "%D+_Yb'X  
} c;Hf+n  
mc?5,oz;pz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A~\:}P N  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 tB&D~M6[  
 6?+bi\6  
template < typename T >   struct picker_maker P}~6 yX  
  { qdCa]n!d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Rde#=>@V  
} ; IxYuJpi  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > oPk2ac  
  { <uU AAHi  
typedef picker < T > result; ,'= Y  
} ; sw'20I  
R/~j <.s3P  
下面总的结构就有了: I/|)?  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ~kS~v  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 HO41)m+&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p"Oi83w;9  
至此链式操作完美实现。 "@ Zy+zLU  
}pu2/44=W  
4Yt:PN2  
七. 问题3 ',z'.t  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &~6Z)}  
1e'-rm F  
template < typename T1, typename T2 > }bIEWho  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @0A0\2  
  { uDafPTF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); FGr0W|?v  
} fH`P8?](x  
NJz8ANpro$  
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: =NSLx2:T  
qp"gD-,-o  
template < typename T1, typename T2 > HGC>jeWd_  
struct result_2 Cl\Vk  
  { - tF5$pb'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #`:60#l  
} ; \'GX^0yK  
Al$"k[-Uin  
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? r@e_cD] M  
这个差事就留给了holder自己。 %HL@O]ftS  
    TqKL(Qw E  
|w>"oaLN|Q  
template < int Order > W`eYd| +C  
class holder; 'ujt w:Z:  
template <> udqGa)&0  
class holder < 1 > I> =7|G  
  {  |}QDC/  
public : 4L^KR_h/  
template < typename T > "h_n/}r=  
  struct result_1 s+yBxgQ/  
  { A0oC*/  
  typedef T & result; 6}L[7~1  
} ; +C/K@:p  
template < typename T1, typename T2 > *VIM!/YW  
  struct result_2 e l'^9K  
  { 6y%BJU.I  
  typedef T1 & result; UI<'T3b  
} ; hs2f3;)  
template < typename T > (vz)GrH>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nDiD7:e7=  
  { Y_p   
  return (T & )r; l#~Sh3@L(  
} {u9(qd;;  
template < typename T1, typename T2 > hAfRHd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )}~k7bb}Y  
  { NX@TWBn%  
  return (T1 & )r1; .m;1V6  
} dB<BEe\$g.  
} ; ZA1?'  
, y{o!w  
template <> 8s?;<6  
class holder < 2 > nvu|V3B0  
  { ;#EB0TK  
public : cw/g1,p  
template < typename T > V>gEF'g  
  struct result_1 F!|Z_6\tv:  
  { uEVRk9nb  
  typedef T & result; AjAmV hq  
} ; zST# X}  
template < typename T1, typename T2 > &ad9VB7  
  struct result_2 me1ac\  
  { p % 3B^  
  typedef T2 & result; v_{`O'#j^  
} ; '}P)iS2  
template < typename T > <H}"xp)j0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nl*{@R.q @  
  { #n{wK+lz  
  return (T & )r; u<!!%C~+=  
} &^63*x;hE  
template < typename T1, typename T2 > .Z8 x!!Q*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const udp&U+L  
  { un W{ZfEC  
  return (T2 & )r2; p tv  
} 6:-qL}  
} ; @r+ErFI  
P6i4Dr  
Ea!}r| ~]0  
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> >。 #8;^ys1f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tI*u"%#t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >|6[uKrO  
+]I;C  
return l(i, j) = r(i, j); ujmW {()  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^zs CF0  
`r_qvrC  
  return ( int & )i; wh|[ "U('  
  return ( int & )j; C0i:*1  
最后执行i = j; ?Sn$AS I  
可见,参数被正确的选择了。 ;L(W'+  
Z:O24{ro5  
7fI[yCh  
%lv2;-  
6}C4 SZ  
八. 中期总结 U+@yx>!  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8Dhq_R'r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 eJ'2 CM6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Jc`LUJT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ip.5I!h[Xb  
Q`5jEtu#,  
*: e^yi  
|oSyyDYWP  
FLEf(  
U QXT&w  
九. 简化 .X_k[l9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 .g(yTA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 bxkp9o  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: FxM`$n~K  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HY5g>wv@  
  +-*/&|^等 (}4tj4d  
2. 返回引用。 MyCX6+Ci)  
  =,各种复合赋值等 @,M!&l  
3. 返回固定类型。 P8DJv-f`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {* >$aI  
4. 原样返回。 ^5=}Y>EJO  
  operator, 0J@)?,V-.  
5. 返回解引用的类型。 \ts:'  
  operator*(单目) G{+sC2  
6. 返回地址。 =zqOkC h$  
  operator&(单目) k/?+jb  
7. 下表访问返回类型。 ghbxRnU}  
  operator[] n$5,B*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 swi|   
  operator<<和operator>> &p8K0 |  
LNXhzW   
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。 4K0N$9pd:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P~ffgzP  
^q FFF3<8  
template < typename Left > [m3G%PO@Da  
struct value_return ^:{l~~9iKp  
  { 5y}}?6n+  
template < typename T > )w;XicT  
  struct result_1 q6H90Zb  
  { !rTh+F*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  $Jb+}mlT  
} ; JaG<.ki  
(cNT ud$  
template < typename T1, typename T2 > Wf0ui1@  
  struct result_2 `@?l{  
  { +;:i,`Lmg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (d4zNYK  
} ; ^tc@bsUF  
} ; "F"G(ba^  
[K&O]s<Y  
[g&Q_+,j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8* >6+"w  
[7|}h/  
下面我们来剥离functor中的operator() ;op+~@*!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qO&:J\d  
e3) rF5pp  
return l(t) op r(t) F~W*"i+EZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,dzbI{@6  
return op l(t) 78dmXOZ'_h  
return op l(t1, t2) r'{pTgm#  
return l(t) op kRSu6r9  
return l(t1, t2) op 'PV,c|f>  
return l(t)[r(t)] JS({au  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P0' ;65  
KkJcH U  
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: v SHb\V#  
单目: return f(l(t), r(t)); :Gy .P  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;Jv)J3y  
双目: return f(l(t)); lG fO  
return f(l(t1, t2)); =!{}:An1$  
下面就是f的实现,以operator/为例 UupQ* ,dJ  
)c]GgPH  
struct meta_divide !*C^gIQGU  
  { 8 l}tYl`|  
template < typename T1, typename T2 > | 2p\M?@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sl |S9Ix  
  { N7+K$)3  
  return t1 / t2; 0)k%nIhj  
} 4?jhZLBU  
} ; 1m}'Y@I  
rZ:  
这个工作可以让宏来做: &rcr])jg[  
W 86S)+h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U NQup;#h  
template < typename T1, typename T2 > \ 9XobTi3+'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?D57HCd`n  
以后可以直接用 P*I\FV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aOWbIS[8  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ,dZ 9=]  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) hLx*$Z>  
2[j|:Ng7  
2/B(T5PY@  
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 OEdp:dW|  
LEyn1d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {:S{a+9~  
class unary_op : public Rettype ;bP7|  
  { |06J4H~k  
    Left l; ;PG'em  
public : clG3t eC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4sNM#]%|  
4J94iI>S.l  
template < typename T > jD H)S{k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dih~5  
      { RM%l hDFY  
      return FuncType::execute(l(t)); PeT A:MW  
    } iO<O2A.F  
^h^j:!76j  
    template < typename T1, typename T2 > +n2x@ 0op  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;E* ^AW  
      { ,2&'8:B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4.H!rkMM  
    } ``aoLQc`  
} ; >%Y.X38Z[  
>s[}f6*2@  
=jg!@H=_i  
同样还可以申明一个binary_op Y*wbFL6`  
i,;Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .}Bb :*@  
class binary_op : public Rettype -cY /M~  
  { 0A5xG&  
    Left l; "=4=Q\0PT  
Right r; 'DntZK  
public : 0vQkm<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "]zq<LmX  
@OwU[\6fc}  
template < typename T > >6jy d{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  2HQHC]  
      { yU .B(|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K{q(/>:  
    } a`/[\K6  
1(On.Y=   
    template < typename T1, typename T2 > ~)oC+H@{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6JK;]Ah  
      { =YLt?5|e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2eyvY|:Q>  
    } jWP(7}U  
} ; G@,qO#5&  
Lc<Gn y^  
F!zZIaB]  
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 ,aawtdt/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 aASnk2DFd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) pC#Z]_k  
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。 LNg[fF^:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }c&Zv#iO6  
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。。。 $5il]D`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [0)iY%^  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) eYsO%y\I  
下面是修改过的unary_op :Tj,;0#/  
Y;-"Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zg8m(=k'  
class unary_op IXd&$h]Lq  
  { ~jF5%Gu  
Left l; r"5]U`+  
  $2;YJjz(  
public : n-H0cm  
H3 `%#wQ0j  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L6l~!bEc  
m#%5H  
template < typename T > .0\Wu+  
  struct result_1 y6:=2(]w<p  
  { `@Kh>K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {/#?n["  
} ; {H"gp?Z-  
IGv>0LOd@  
template < typename T1, typename T2 > V4V TP]'n  
  struct result_2 d&R/fIm  
  { I&>R]DV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y1k""75  
} ; dzbzZ@y  
Mc76)  
template < typename T1, typename T2 > xwK<f6H!y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y*J`Wf(w  
  { d/R:-{J)c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v]_{oj_(-  
} +=O8t0y n  
rl4daV&,U  
template < typename T > v,p/r )E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vQBfT% &Q-  
  { WdIr 3  
  return OpClass::execute(lt(t)); p1X lni%=  
} Ev$?c9*>  
\Sm.]=b r  
} ; [lyB@) 6.  
<V>vDno\  
nX?fj<oR|  
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 <niHJ*  
好啦,现在才真正完美了。 '%K,A-7W  
现在在picker里面就可以这么添加了: L & PhABZ  
LuQ=i`eXx  
template < typename Right > /!7m@P|&D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B;7L:  
  {  299; N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7 NJ1cQ-}t  
} j g$%WAEb  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 NSM-p.I9  
V=E9*$b]  
#a}fI  
=A=er1~%  
c*1B*_08  
十. bind 3(FJ<,"D}  
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。 GHYgSS  
先来分析一下一段例子 hiP^*5h  
N],A&}30  
O\lt!p3F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q[dls_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 chfj|Ce]x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $ n 7dIE  
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。 $i~DUT(  
我们来写个简单的。 Pf@8C{I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k[G?22t  
对于函数对象类的版本: Cww$ A %}  
_W?}%;  
template < typename Func > oN)K2&M0  
struct functor_trait :X2B+}6_&  
  { EJZl'CR  
typedef typename Func::result_type result_type; 2/>AmVM  
} ; *K m%Vl  
对于无参数函数的版本: 6 D~b9 e  
4[+n;OI  
template < typename Ret > -?'u"*#1,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > vco:6Ab$  
  { )v ['p  
typedef Ret result_type; uCUQxFp  
} ; Hyq| %\A  
对于单参数函数的版本: CQ3;NY=o  
s*(Y<Ap7d  
template < typename Ret, typename V1 > 4MIL# 1s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > my*UN_]  
  { Mx$VAV^\  
typedef Ret result_type; 6!b96bV  
} ; 6,s@>8n  
对于双参数函数的版本: \zgRzO'N  
gpE5ua&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ot-!_w<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $IB@|n  
  { VA2%2g2n{  
typedef Ret result_type; xE4T\%-K  
} ; g-')|0py  
等等。。。 ::adT=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2eb :(D7Cq  
{kW!|h&'  
template < typename Func > rj<%_d'Z`  
struct func_return 0)9GkHVu(  
  { uX`Jc:1q3  
template < typename T > Cw Z{&  
  struct result_1 ;:"~utL7  
  { ,:;nq>;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d \0K 3=h  
} ; _!w# {5~  
Ak>RLD25_  
template < typename T1, typename T2 > =X-$k k  
  struct result_2 0~n= |3*P  
  { ^HC! my  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iFga==rw  
} ; }5DyNfZ]+0  
} ; ^$rt|]  
V^?+|8_(  
183'1Z$KA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @@!t$dD  
)"j_ NlO  
template < typename Func, typename aPicker > TKj9s'/  
class binder_1 W&Fa8  
  { <8j n_6  
Func fn; 3H4p$\; C  
aPicker pk; QE-t v00  
public : l2n>Wce9  
I>ofSaN  
template < typename T > 8kO|t!?:U  
  struct result_1 a)`h*P5@  
  { .Jou09+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \N/T^,  
} ; =\oNu&Q^  
#pOW2 Uj8\  
template < typename T1, typename T2 > Sy8o/-  
  struct result_2 5+,&9;'Y^  
  { {N7,=(-2=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gsT%_2>CL  
} ; 0=-h9W{zI  
dd98v Vj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} QN*'MA"M  
tJ'U<s  
template < typename T > .@1\26<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z2nDD6N  
  { F>!fu.Ws  
  return fn(pk(t)); >Q"eaJxE!l  
} kk^KaD4dA  
template < typename T1, typename T2 > sA}=o.\j:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q,)G_lO  
  { Yckl,g_  
  return fn(pk(t1, t2)); srg#<oH|{c  
} ~#(bX]+A  
} ; P#76ehR]K  
shP,-Vs #  
5 _] i==M  
一目了然不是么? ydoCoD w  
最后实现bind u~a<Psp&|  
'nW:2(J  
`?`\!uP"  
template < typename Func, typename aPicker > ?vM{9!M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Hyc19|  
  { W)j/[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1gCp/m2r7  
} ' 71D:%p  
qItj`F)d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kj+AsQC ,  
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。 C2DNyMu  
cBc6*%ZD  
十一. phoenix !k%Vw1 8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hM+nA::w  
JnPA;1@/  
for_each(v.begin(), v.end(), bzB9u&  
( @I_ A(cr  
do_ rS6iZp,  
[ MhJq~G p  
  cout << _1 <<   " , " 1xcx2L+R  
] c69B[Vjb  
.while_( -- _1), kw?RUt0-V  
cout << var( " \n " ) |p3]9H  
) Rp9uUJ 6o  
); k6G23p[9  
q$U;\Mg)  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: oX!s u  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor -OVJ]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }7Pd\tG]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ( 3=.3[  
JWH}0+1*  
WYI? M  
template < typename Cond, typename Actor > NoiU5pP  
class do_while 1~ZDHfd5  
  { rpy`Wz/[  
Cond cd; SE%i@}  
Actor act; Gvj@?62  
public : iTxn  
template < typename T > =:9n+7~$  
  struct result_1 ;jI\MZ~l\  
  { jS| (g##4  
  typedef int result_type; 2t#9ih"9  
} ; kA\;h|Y3  
P'Rr5Xa  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N!Kd VDdT|  
574 b]  
template < typename T > M!mTNIj8~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A5 8i}G9  
  { @CWfhc-Ub  
  do :n>:*e@w%  
    { r\_aux^z  
  act(t); 'VR5>r  
  } dI'C[.zp[  
  while (cd(t)); e`8z1r  
  return   0 ; u4fTC})4{C  
} vjbot^W9  
} ; 6 U# C  
5C{X$7u  
0.&gm@A~c$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yvNYYp2r  
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。 RwT.B+Onuy  
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。 d|DIq T~{W  
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。 ZYu^Q6 b3  
下面就是产生这个functor的类: 0~BQ8O=+mn  
cC WOG d  
-hhE`Y  
template < typename Actor > /sJk[5!z  
class do_while_actor SLZv`  
  { qF( ]Ce  
Actor act; vad" N  
public : /"Rh bE   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} OM2|c}]ZQ  
y$\K@B4  
template < typename Cond > 7B+?1E(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h :NHReMT  
} ; A+ Z3b:}~  
$W` &7  
:GGsQ n  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 K\n %&w  
最后,是那个do_ $m{\<A  
Wpj.G  
nc@ul')  
class do_while_invoker x-Xb4?{  
  { 2Uu,Vv  
public : "B)DX*-\?  
template < typename Actor > C|z`hNp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~oSLWA9  
  { cDE?Xo'!  
  return do_while_actor < Actor > (act); '!IX;OSjH  
} Fd|:7NRA<  
} do_; <*4=sX@  
{jlm]<:&Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ig$5Ui  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n>Zkx+jLj<  
最后来说说怎么处理break和continue =U|J{^ >I  
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。 EKwS~G.b!  
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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