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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rI\5djiYJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )^8[({r~  
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, 4Y'Ne2M{  
#8L: .,AYE  
khjdTq\\  
]i075bO/  
  class filler 6|lsG6uf  
  { 8g:VfzaHu  
public : 13 h,V]ak  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w;Azxcw  
} ; %AJ9fs4/  
;07$G+['  
Xl1%c7r.1  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: kI a16m  
;ZuHv {=  
xtCMK1# x  
2u-J+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .h4NG4FIF  
QDj%m%Xd  
c|3oa"6T>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )-"<19eu  
]35`N<Ac  
MA_YMxP.'  
X2I_,k'fQ  
二. 战前分析 [(a3ljbRX  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ..h@QQ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =}tomN(F~[  
(`slC~"  
O*/%z r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S]=.p-Am  
  /* --------------------------------------------- */ S0OL;[*.  
vector < int *> vp( 10 ); ZD]{HxGL!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); fJ\?+,  
/* --------------------------------------------- */ ] 7[#K^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *.eeiSi{  
/* --------------------------------------------- */ E$z-|-{>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f99"~)B|  
  /* --------------------------------------------- */ ez9F!1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Py #EjF12  
/* --------------------------------------------- */ #-Mr3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~$>JYJj  
a e-tAA[1Y  
5nBJj  
b&@]f2 /  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4Th?q{X  
1._1, _2是什么? %}H 2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 o "0 ~  
2._1 = 1是在做什么? /Z]nV2$n)V  
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。 I9L3Y@(f6m  
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。 QKEtV  
T^MY w  
\IC^z  
三. 动工 &Jb$YKt  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: oCE'@}s.i  
|5`ecjb.  
q2F `q. j  
&b^_~hB:q  
template < typename T > i,"Xw[H*s  
class assignment uWClT):  
  { JFc, f  
T value; &/Gn!J;1  
public : F (kq  
assignment( const T & v) : value(v) {} DazoY&AWE  
template < typename T2 > &n8Ja@Y]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Fab]'#1q4  
} ; bBc<p{  
'hWA&Xx +  
` ;mQ"lO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ceJ#>Rj  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "9^b1UH<  
\tvL<U"'  
s* u1n+Zq  
Z JcX-Z!\  
  class holder j&/+/s9N  
  { Q|+ a   
public : >&e=0@?+G  
template < typename T > f*"T]AX0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M`q|GY  
  { XM+.Hel  
  return assignment < T > (t); "(W;rl  
} ha;fxM]  
} ; Dz$w6 d  
LKI\(%ba#  
K%L6UQ;  
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: H-&27?s^  
T<>B5G~%  
  static holder _1; ]!!?gnPd5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 p),* 4@2<  
E0VAhN3G\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /N%i6t<xU  
而不用手动写一个函数对象。 Kv!:2br  
gi/k#3_m  
Iv3yDL;  
/kyO,g$9  
四. 问题分析 r)-{~JA!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Jb$G  
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。 12L`Gi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z]hRc8 g}d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?mC'ZYQI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kmTYRl )j  
h4K Mhr  
五. 问题1:一致性 2DsP "q79k  
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?| -,;woOG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gQSVPbzK  
aB (pdW4  
struct holder uUx7>algF  
  { >G"fMOOkW  
  // EpRn,[  
  template < typename T > QPLWRZu@  
T &   operator ()( const T & r) const hR0a5   
  { aqqo>O3 s  
  return (T & )r; %X\A|V&  
} Hicd -'  
} ; F-o?tU  
6RxI9{ry  
这样的话assignment也必须相应改动: f^QC4hf0  
x.t&NP^V)  
template < typename Left, typename Right > !nJl.Y$  
class assignment am3JzH  
  { #E=8kbD7  
Left l; E<! L^A M`  
Right r; =AzkE]   
public : Z@x&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cs\=8_5  
template < typename T2 > t 3N}):  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [S]q'c)  
} ; 44~ReN}`  
F[O147&C  
同时,holder的operator=也需要改动: ,)d`_AD+5  
";&PtLe  
template < typename T > (ot56`,k  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (t&`m[>K  
  { =ZU!i0 K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); W\Scak>  
} `Nvhp]E  
BcpbS%S  
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。 GwDOxH'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KK >j V  
&I)tI^P}  
return l(rhs) = r; A0A|cJP  
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。 W[`ybGR<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^Lfwoy7R  
ZBY}Mz$  
template < typename Tp > E]&N'+T  
class constant_t WW3Jxd  
  { :O@n6%pSL  
  const Tp t; [3S17tTc3  
public : @VOegf+N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} x4g6Qze  
template < typename T > *]<=04v]R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const * Uy>F[%@  
  { =bJ$>Djp  
  return t; N GnE  
} !~F oy F  
} ; {U3jJ#K  
3"0QW4A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U,yZ.1V^:  
下面就可以修改holder的operator=了 U)-aecB!  
1#"wfiW  
template < typename T > q0>9T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const GadY#]}(  
  { #2Q%sE?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g]44|9x(W  
} &e).l<B  
@(x]+*)  
同时也要修改assignment的operator() B$JPE7h@[P  
6-?/kY6  
template < typename T2 > q2*)e/}H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } KdHkX+-R  
现在代码看起来就很一致了。 O\yYCi(  
L&NpC&>wD  
六. 问题2:链式操作 ]CS N7Q+l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uW[AnQ1w  
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。 a>8] +@  
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。 >yVrIko  
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。 K]>4*)A:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^HP$r*  
5gx;Bp^_  
template < typename T > F [-D +Nka  
struct result_1 $E:z*~ ?  
  { <$uDN].T4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; l&] %APL  
} ; T72Z<h|<  
5c%Fb :BW=  
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: 'S v V10$5  
BUh(pS:  
template < typename T > @wAYhnxq  
struct   ref eK3d_bF+  
  { DBvozTsF~  
typedef T & reference; yswf2F  
} ; 98zJ?NaD&  
template < typename T > |P9)*~\5  
struct   ref < T &> Pa|*Jcr  
  { B~< bc  
typedef T & reference; 2ss*&BR.  
} ; JGzEm>_ m  
brCL"g|}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^q}phj3E  
efbJ2C  
template < typename T > *a(GG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a*_" nI&lr  
  { ##] `  
  return l(t) = r(t); 9I1`*0A  
} e5n"(s"G*[  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ldaT: er9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gd]k3XN$f  
d.U"lP/)D  
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 =G 'c%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6LT.ng  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $O;a~/T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mI;\ UOh'  
最后的布局是: e&<=+\ul  
                Add `P;3,@ e  
              /   \ leXdxpc  
            Divide   5 qs (L2'7/  
            /   \ fzjtaH?  
          _1     3 8feLhWg'P  
似乎一切都解决了?不。 A;;OGJ,!\  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 G$lE0_j2{  
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。 cm>+f^4?n  
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:  |L  <  
EhOB+Mc1  
template < typename Right > wFL7JwK:G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A{Y/eG8  
Right & rt) const  zK:2.4  
  { !3*%-8bp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); llpgi,-=  
} @ `SlOKz!=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]rO/IuB  
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。 3+vMi[YO  
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。 xI5zP? _v  
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。 *Y ?&N2@c  
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。 S <++eu  
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? ~/Kqkhq+c  
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: vPu {xy  
Rdy-6  
template < class Action > HhUk9 >7  
class picker : public Action 4m_CPe  
  { K=J">^uW  
public : 9 E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8ao>]5Rs3  
  // all the operator overloaded r 4+%9)  
} ; T'%R kag>  
kO8oH8Vt  
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。 wg KM6?  
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: NKu*kL}W=  
T:w%RF[v9  
template < typename Right > &jF[f4:7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'n "n;  
  { m/1;os5+8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 22v= A6 =  
} M_#^zo "x  
:>, m$XO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > qoJ<e`h}  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 sKL"JA T  
GuRJ  
template < typename T >   struct picker_maker Ccy0!re  
  { axiP~t2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :.F;LF&  
} ; 95BRZ!ts  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > d2<+Pp  
  { JA6#qlylL  
typedef picker < T > result; aumM\rY  
} ; "v5jYz5M  
43o!Vr/ S  
下面总的结构就有了: sKGR28e  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 9':MD0P/M  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 qM0Df0$?x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "P8cgj C  
至此链式操作完美实现。 pq<2:F:Kl  
};nOG;  
fdzaM&  
七. 问题3 _[u fH*  
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。 ynG@/S6)K  
>`Zw0S  
template < typename T1, typename T2 > '645Fr[lg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WxF0LhM  
  { mpDQhD[n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C;oT0(  
} 5SwQ9#  
:,FI 6`  
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: _6{XqvWqb  
.V\: )\<|  
template < typename T1, typename T2 > ttA0* >'  
struct result_2 fs%l j_t  
  { C: <TJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Vh5Z'4N  
} ; j+Q E~L  
szU_,.\  
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? E|hW{oX3  
这个差事就留给了holder自己。 Qwu~ {tf+'  
    vHxLn/  
56^#x  
template < int Order > =@0/.oSD  
class holder; EiWsVic[  
template <> CWS&f g%o{  
class holder < 1 > g~Agy  
  { $WHmG!)*  
public : kC4}@{4i  
template < typename T > |sklY0?l(  
  struct result_1 x#,nR]C  
  { ;$$.L bb8  
  typedef T & result; 8S*W+l19f  
} ; Hlye:.$  
template < typename T1, typename T2 > ?wYvBFRn7"  
  struct result_2 "Zq)y_1  
  { 5>*~1}0T  
  typedef T1 & result; {|ChwM\x  
} ; P gK> Z,  
template < typename T > Y;OqdO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w*7BiZ{s<  
  { :bV1M5  
  return (T & )r; /$,~|X;&  
} mDJN)CX  
template < typename T1, typename T2 > STY\c5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -cW 'g  
  { 'k(aZ"  
  return (T1 & )r1; vgvJ6$#  
} tWN hFQ'  
} ; '2BE"e  
VL O !hA#  
template <> ?,0 5!]  
class holder < 2 > > qhoGg  
  { +X&b  
public : p{BBqKv  
template < typename T > ~i ImM|*0  
  struct result_1 }"CX`  
  { a2tRmil  
  typedef T & result; G(6MLh1  
} ; C/L+gU&  
template < typename T1, typename T2 > ,]UCq?YW)T  
  struct result_2 rp^G k  
  { }u aRS9d  
  typedef T2 & result; X[{tD#  
} ; l[D5JnWxt  
template < typename T > UZ` <D/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'ixu+.ZL/  
  { Fw!TTH6l0  
  return (T & )r; tUPdq0%t[  
} s v}o%  
template < typename T1, typename T2 > ;@R=CQ6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9< $n'g  
  { 8r46Wr7Q  
  return (T2 & )r2; 2a 3RRP  
} +4Uxq{.K  
} ; BD (Y =g  
2sryhS'(H  
{-fhp@;  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [_pw|BGp  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lPywr TG0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2Vn~o_ga  
D%+cf  
return l(i, j) = r(i, j); )*wM DM5q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -J<{NF  
c\\'x\J7  
  return ( int & )i; C =6.~&(  
  return ( int & )j; OdrnPo{  
最后执行i = j; K_" denzT+  
可见,参数被正确的选择了。 CC8)yO  
t(R Jc  
1YrIcovi-  
K#e&yY  
,R~{$QUl  
八. 中期总结 Q2L>P<87T  
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: 'wg>=|Q5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ww[Xqmg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,L.*95 ,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor pp2,d`01[L  
0S%xm'|N  
%\|9_=9Wn  
7^2  
L xg,BZV  
@|jLw($Ly  
九. 简化 s)L\D$;+O  
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。 K|{IX^3)V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 YXi'^GU@  
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: /~O>He  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 WP5QA8`3  
  +-*/&|^等 ?DwI>< W  
2. 返回引用。 Vx<`6uv  
  =,各种复合赋值等 %wDE+&M  
3. 返回固定类型。 EDA%qNd]j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )43\qIu\  
4. 原样返回。 cUH. ^_a  
  operator, wigs1  
5. 返回解引用的类型。 ILU7Yhk  
  operator*(单目) ]VCVV!G_=n  
6. 返回地址。 ?^Q8#Y^M  
  operator&(单目) X9-WU\?UC  
7. 下表访问返回类型。 aob+_9o  
  operator[] @CTSvTt$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 IW{}l=D/  
  operator<<和operator>> z]%c6ty  
#B!HPlrv  
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。 Sk6B>O<:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +v.<Fw2k#  
k',#T932x1  
template < typename Left > li37*  
struct value_return [X%Wg:K  
  { v:1DNR4  
template < typename T > J85S'cwZZ  
  struct result_1 l"rX'g?  
  { +L,V_z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j6:jN-z  
} ; f|'0FI  
1s_N!a  
template < typename T1, typename T2 > ZamOYkRX  
  struct result_2 +Zg@X.z  
  { q21l{R{Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *yZ `aKfH  
} ; jAcrXB*  
} ; LG+2?+tE"  
jf^BEz5  
S aH':UN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dJjkH6%}  
!kS/Ei  
下面我们来剥离functor中的operator() ;EB^1*A Ew  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +WjX@rSq[  
b]b+PK*h  
return l(t) op r(t) 3`TD>6rs  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H:F'5Zt  
return op l(t) 6E-AfY'<  
return op l(t1, t2) !+u K@z&G  
return l(t) op .]e_je_  
return l(t1, t2) op f.Y [2b  
return l(t)[r(t)] ;Rljx3!N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :2.<JUDM  
mKBO<l{S  
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: RKPX*(i~  
单目: return f(l(t), r(t)); 2e9.U/9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c`@";+|r  
双目: return f(l(t)); |->C I  
return f(l(t1, t2)); &/n*>%2  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;pw9+zo ^M  
SLW|)Q24  
struct meta_divide s1]m^,  
  { 1,(WS F  
template < typename T1, typename T2 > 1\a.o[g3e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9:P\)'y?  
  { EsS$th)d  
  return t1 / t2; \10KIAQ  
} %:v<&^oDlm  
} ; _G&gF .|  
.e5d#gE0  
这个工作可以让宏来做: ;0U*N& f  
k1.%ZZMM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uBl&{$<  
template < typename T1, typename T2 > \ ,{;*b v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *M)M!jTv  
以后可以直接用 W7. +  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) iu?gZVyka  
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 2qot(Zs1i  
(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。。。) wn;)La  
%Z p|1J'"  
tpb lm|sW  
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 fTso[r:F.  
`^] D;RfE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;80^ GDk~S  
class unary_op : public Rettype L6ap |u  
  { ap8q`a{j^  
    Left l; $ x:N/mMu`  
public : 9a @rsyX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;{aGEOP'U  
yM`u]p1  
template < typename T > Rx.v/H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b50mMW tG  
      { Vef!5]t5  
      return FuncType::execute(l(t)); KZTLIZxI-  
    } tXqX[Td`0g  
tS>^x  
    template < typename T1, typename T2 > |lcp (u*u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uIbAlE  
      { aU~?&]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O5aXa_A_u  
    } WrSc@j&Ycv  
} ; zPx R=0|  
uorX;yekC  
=kfa1kD&{  
同样还可以申明一个binary_op 641P)  
x+j@YWDpG"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eZ+6U`^t  
class binary_op : public Rettype K2yu}F^}  
  { ^Fh*9[Zf$  
    Left l; !6 L!%Oi  
Right r; p0WUF\"  
public : SDC'S]{ew  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oX8EY l  
*g,ls(r\[  
template < typename T > Y X^c}t}U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ku%tM7ad  
      { 3i7EF.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); vX\9#Hj  
    } e`s1z|h  
/wLGf]0  
    template < typename T1, typename T2 > 5E-;4o;RI(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =T,Q7Dh  
      { ^S 3G%{"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9zb1t1[ W  
    } gK QJ^a\!  
} ; p X{wEc6}  
NX,m6u  
t\hnnu`Pq  
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 953qz]Q8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  C3{hf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ai1"UYk\\Y  
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。 D9[19,2r`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *: @KpYWx"  
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。。。 a8J AJkFB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "t&=~eOe3  
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) ea"X$<s>-  
下面是修改过的unary_op ?@9v+Am!  
46}U +>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > S>0%jCjW  
class unary_op (|K+1R  
  { } +}nrJv  
Left l; ID2->J  
  x<gmDy*  
public : A.vAk''(}+  
Y2x|6{ #  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UHZ&7jfl  
7]vmtlL  
template < typename T > Xx{| [2`  
  struct result_1 `/PBZnj  
  { bW6| &P}X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZOEe-XW  
} ; Nn[*ox#i  
ks0Q+YW  
template < typename T1, typename T2 > ,Q-,#C"  
  struct result_2 ik(Du/  
  { ->b5"{t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CW+kKN  
} ; }QCnN2bV  
%^@l5h.lqB  
template < typename T1, typename T2 > ~a ([e\~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SA +d4P_T  
  { o}v<~v(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); EfEgY|V0  
} yjjq&Cn  
l<+ [l$0#  
template < typename T >  4u:SE   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jsN[Drra  
  { Kz"3ba}KH  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0V1GX~2  
} i<"lXu  
.G[/4h :.  
} ; &>zH.6%$  
@ wR3L:@  
=x8[%+  
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 !zX() V  
好啦,现在才真正完美了。 efXnF*Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: G4@r_VP\  
dEJqgp}\p  
template < typename Right > ;7P '>j1?U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const IEhD5?  
  { 3=.YQE0!dx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u"HGT=Nl  
} /3ohm|!rW  
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。 :0r,.)  
Pf[E..HF*d  
M`cxxDj&j  
+HS]kFH  
pp@ Owpb  
十. bind v$]B;;[A  
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。 .?45:Ey~g  
先来分析一下一段例子 pa!BJ]~  
"W7|Xp  
OS z71;j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $%~ JG(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Vf cIR(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \l59/ZFan  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 )pHtsd.eP  
我们来写个简单的。 : "85w#r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8%9 C<+.R  
对于函数对象类的版本: cXb*d|-|N  
^ }7O|Y7  
template < typename Func > AQ'%}(#0  
struct functor_trait q/ljH_-  
  { ?9~^QRLT  
typedef typename Func::result_type result_type; *5feB#  
} ; {:1j>4m 2  
对于无参数函数的版本: v #+ECx  
yNvAT>H  
template < typename Ret > ~[%CUc"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n\"6ol}>E  
  { ?h}NL5a  
typedef Ret result_type; Cab.a)o  
} ; al2lC#Sy  
对于单参数函数的版本: |&#N&t  
;5tOQ&p%v  
template < typename Ret, typename V1 > ?AyxRbk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zZ%[SW&vC  
  { UA$IVK&{  
typedef Ret result_type; =~;~hZj  
} ; J0!V(  
对于双参数函数的版本: iHPsRq!  
Dj\nsc@e3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *`H*@2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `Z;Z^c  
  { k6b ct@7  
typedef Ret result_type; ZO<,V  
} ; \;&;K'   
等等。。。 U`(=iyWP=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b?}mQ!  
3x;UAi+&  
template < typename Func > nm5DNpHk  
struct func_return Py;5z  
  { `58%&3lp  
template < typename T > roQI;gq^  
  struct result_1 KL_ /f   
  { PBn7{( x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~[Tcl  
} ; R%jOgZG  
@;4;72@O  
template < typename T1, typename T2 > 9 5,]86  
  struct result_2 0"R>:f}  
  { j.&dHtp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; => (g_\  
} ; a&%aads  
} ; ps<E f  
j=O+U _w  
)V1xL_hx/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #Pg#\v|7#>  
1 m'.wh|  
template < typename Func, typename aPicker > @7nZjrH  
class binder_1 G J%^hr`P  
  { $4{sP Hi)I  
Func fn; nq!=9r  
aPicker pk; bY P8  
public : 21v--wZ  
4;YP\{u  
template < typename T > d~<$J9%  
  struct result_1 _x.2&S89  
  { Wr[LC&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4FaO+Eo,8  
} ; -9dZT  
3 `_/h' ~  
template < typename T1, typename T2 > *F( qg%1+  
  struct result_2 d_,Mylk  
  { $ +WXM$N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?^~ZsOd8B  
} ; D/E5&6  
A"7YkOfwH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} QP'sS*saJ  
:<aGZ\R5  
template < typename T > @|:fm() <  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fK7 ?"^`/  
  { 2Z{?3mAb;  
  return fn(pk(t)); @{@b^tk  
} $s _k/dM~&  
template < typename T1, typename T2 > j/TnKO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iFUiw&  
  { ~u*4k:2H  
  return fn(pk(t1, t2)); Y7S1^'E 3  
} YIk@{V  
} ; RJ?)O#}  
N_g=,E=U%  
mPA)G,^  
一目了然不是么? $'\kK,=  
最后实现bind {m U%.5  
% i?  
I q|'#hs  
template < typename Func, typename aPicker > +^9^)Ur|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )L&y@dy)  
  { pBAAwHD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?Q_ @@)  
} 7NJl+*u  
i5r<CxS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |4DN2P  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <Ch9"1f3,  
x6K_!L*Fx]  
十一. phoenix {eU>E /SQ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: CY?J$sN  
-|'@ :cIZ  
for_each(v.begin(), v.end(), |gV~U~A]  
( JX'}+.\  
do_ \2u7>fU!  
[ %rB,Gl:)g  
  cout << _1 <<   " , " Y1lUO[F j  
] RV@B[:  
.while_( -- _1), 'R1C-U3w,  
cout << var( " \n " ) 1[OY- G  
) UZ/LR  
); ~ tR!hc}  
SkV pZh  
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: # N3*SE  
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 Q:) 4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 * 0K]/tn<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u"5/QB{  
z~Zm1tZs  
iM!V4Wih6  
template < typename Cond, typename Actor > CXn?~m&K  
class do_while 7Vf XE/  
  { @j\;9>I/  
Cond cd; &5jc &CS  
Actor act; 2G|}ENC  
public : 4grV2xtX  
template < typename T > /E/6(c  
  struct result_1 (M;d*gN r  
  { W' Y<iA  
  typedef int result_type; h_X'O3r  
} ; y-@`3hYM@  
%dw0\:P?Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?/}IDwuh  
fC"? r6d  
template < typename T > 'n{=`e(}cI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !]"M]tyv\  
  {  k=t{o  
  do w)go79  
    { LB7$&.m'B  
  act(t); /hg^hF  
  } M+-odLltw  
  while (cd(t)); uj}%S_9  
  return   0 ; XwIHIG}  
} U&^(%W#  
} ; e}gGl<((g  
Lz9|"F"V  
7F]oK0l_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q&$2F:4f&  
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。 4 J9Y  
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。 T*k{^=6"!  
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。 t`6~ ud>  
下面就是产生这个functor的类: @B)5Ho  
(<`> B  
SP  =8v0  
template < typename Actor > uf )!SxT  
class do_while_actor 3DjX0Dx/l  
  { 2e,cE6r  
Actor act; DBfq9%J _  
public : Nc EPPl 0I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $*fEgU% c  
ckdCd J  
template < typename Cond > M&(0n?R"R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZV/g_i #  
} ; fob.?ID-;  
06af{FXsGb  
2j^8{Agz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O8*yho  
最后,是那个do_ _Pw5n mH c  
\!)1n[N  
RLVz"=  
class do_while_invoker MR":a T  
  { P1qnU  
public : zM%2h:*+{  
template < typename Actor > aH$DEs  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R4f_Kio  
  { r+k~%5Ff~  
  return do_while_actor < Actor > (act); F{17K$y  
} `g'9)Xf4KT  
} do_; |r`0< `  
&K"qnng/y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p^QppM94  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 > 8!9  
最后来说说怎么处理break和continue Eye.#~  
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。 ^hwTnW9Z1:  
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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