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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^vPsp?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0-[naGz  
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,  4=ovm[  
l^d'8n  
>[Wjzg  
lm 96:S  
  class filler =@0J:"c  
  { YVwpqOE.=  
public : Xl<iR]lda  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  |iI dm  
} ; 3C<G8*4);/  
BM/o7%]n  
l=b!O  
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: !\<a2>4$T  
<gFa@at  
vc&v+5Y  
pY@QR?F\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); swxX3GR  
Pmo<t6  
SDC'S]{ew  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v2E<~/|  
-iS^VzI|I  
tj'~RQvO  
\yu7,v  
二. 战前分析 1C8xJ6F  
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。 n."n?C'{  
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 v\5O\ I ^  
W} i6{ Vh  
F_(~b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s*[ I"iE  
  /* --------------------------------------------- */ .whi0~i  
vector < int *> vp( 10 ); uE41"?GS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); In^mE(8YO  
/* --------------------------------------------- */ >7PQOQMW'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); MzX&|wimb  
/* --------------------------------------------- */ =T,Q7Dh  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9-/q-,  
  /* --------------------------------------------- */ aTTkj\4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RARA_tii  
/* --------------------------------------------- */ 50QDqC-]XS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,puoq {  
0-S.G38{  
BLy V~   
V:Gy pY)  
看了之后,我们可以思考一些问题: A4!X{qUT-  
1._1, _2是什么? `VKFA<T  
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。 b9RHsr]V  
2._1 = 1是在做什么? }q`9U!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。 X'jyR:ut#  
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。 <@"rI>=  
%*}rLn"?  
Yr/$92(  
三. 动工 T2MC`s|`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )b #5rQ  
o 2 Nu@^+  
[M[<'+^*  
8Y.q P"s  
template < typename T > v*?8:>:}  
class assignment ea"X$<s>-  
  { 1hY|XZ%qd  
T value; | J3'#7  
public : 7h}gIm7e"  
assignment( const T & v) : value(v) {} >) u;X  
template < typename T2 > S>0%jCjW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `P;r[j"  
} ; K2zln_W  
PPB/-F]rr  
(s,&,I=@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KU,SAcfR7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c$ !?4z_.  
Qc3d<{7\~  
7K\v=  
bRxI7 '  
  class holder Ze~P6  
  { Uv(R^50>  
public : 22ON=NN  
template < typename T > 7]vmtlL  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `!vqT 3p,  
  { `FPQOa*%3  
  return assignment < T > (t); 5G}4z>-]F)  
} fA6IW(_bi  
} ; rJpr;QKf%  
6}TunR  
Pp-N2t86#2  
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: *~)6 sm  
T;92M}\  
  static holder _1; uaF-3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oZiW4z*Wh  
k~8-E u1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m"n74 cxS  
而不用手动写一个函数对象。 hn8xs5vN  
-lhIL}mGf  
k sv]  
o~~;I  
四. 问题分析 }QCnN2bV  
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。 @& }}tALi  
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。 09-8Xzz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ] zol?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9r].rzf9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 R'k `0  
>J7slDRo  
五. 问题1:一致性 FMVAXOO  
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?| lV$JCNe  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 LS[o7!T(  
\#HW.5  
struct holder JD$g%hcVZa  
  { YGo?%.X  
  //  4u:SE   
  template < typename T > }gkLO TJ/,  
T &   operator ()( const T & r) const l;iU9<~  
  { mH$tG $  
  return (T & )r; <Q~N9W  
} r @4A% ql<  
} ; t(#9.b`W)  
2t\0vV2)/O  
这样的话assignment也必须相应改动: [Arf!W-QG  
&>zH.6%$  
template < typename Left, typename Right > YCbvCw$Ob  
class assignment sG`x |%t  
  { X<L=*r^C,=  
Left l; >9{?&#]x  
Right r; SY +0~5E  
public : f kZHy|m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  g{Hgs  
template < typename T2 > /TpTR-\I0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *D?_,s  
} ; "U}kp#)  
l r&7 qu  
同时,holder的operator=也需要改动: qPQIcJ  
lp *GJP]T  
template < typename T > /}m)FaAi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const sF {,n0<8  
  { `9^tuR,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |{N{VK  
} +K1M&(  
G,)zn9X  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ai_ve[A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o]<Z3)  
~!$"J}d}<  
return l(rhs) = r; ,&_H  
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。 X<%D@$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Oh! {E5!)  
[[$C tqLg  
template < typename Tp >  gHe:o`  
class constant_t \V>5)R n  
  { N{v)pu.  
  const Tp t; =LaEEL  
public : Ek L2nI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} u_k[< &$  
template < typename T > iJzBd7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const WWunS|B!  
  { `dZ|Ko%k  
  return t; .TGw+E1k  
} (DiduSJ  
} ; ?@'&<o0p#  
aD: #AmbJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [~9UsHfH  
下面就可以修改holder的operator=了 O52 /fGt  
x"b'Pmw  
template < typename T > DG;7+2U  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Wlc&QOfF  
  { g+#awi7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cXb*d|-|N  
} o !tC{"g  
K?uZIDo  
同时也要修改assignment的operator() +x2JC' -H  
CYaN;HV@_  
template < typename T2 > 7X>IS#W]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q_b!+Y  
现在代码看起来就很一致了。 <A,V/']  
*5feB#  
六. 问题2:链式操作 yD3}USw  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U ]<l-~|  
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。 y\skke]  
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。 K7RAmX  
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。 gQeQy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8<L{\$3HP|  
L2XhrLK.|  
template < typename T > n\"6ol}>E  
struct result_1 %66="1z0@  
  { t /+;#-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  cyl%p$  
} ; ,';|CGI cP  
+bznKy!  
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: 1=)M15  
*JJ8\R&P0  
template < typename T > jYp!?%!  
struct   ref ?%6oM  
  { 4zyQ"?A~  
typedef T & reference; 1iF=~@Nz_  
} ; Pe _O(  
template < typename T > ,jY:@<n  
struct   ref < T &> yT7$6x  
  { 'I$FOH   
typedef T & reference; J0!V(  
} ; 1B;2 ~2X  
RcYUO*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R l ]x:  
IJ Jp5[w  
template < typename T > 9#z$GO|<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q<:8{Y|  
  { VVeJe"!t  
  return l(t) = r(t); uPfz'|,  
} ZO<,V  
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。 `DYhGk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 FOk&z!xYKd  
Z}S[fN8  
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 #^T`vTD-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z=>fBb>w7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 G&*P*f1 S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !UoA6C:  
最后的布局是: nm5DNpHk  
                Add ;I4vPh5Q  
              /   \ e8vy29\S  
            Divide   5 KuP#i]Na  
            /   \ \GL] I.  
          _1     3 Jpapl%7v  
似乎一切都解决了?不。 (h0@;@@7hW  
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。 Hhknjx  
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。 A)U"F&tvm  
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: v5M4Rs&t  
h*fN]k6  
template < typename Right > =ANr|d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F!X0Wo=  
Right & rt) const @;4;72@O  
  { =dAAb\:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7p1Y g  
} 'FXM7D   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jYVs\h6  
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。 H7+"BWc  
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。 nqy*>X`  
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。 /WnCAdDgZ  
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。 F*KQhH7Gf  
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?  FSMM  
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: Ph=NH8  
l2LQV]l  
template < class Action > E+/Nicn=  
class picker : public Action tc'iKJ5)  
  { :H&Q!\a  
public : uz!8=,DFw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ({E,}x  
  // all the operator overloaded u !BU^@P  
} ; rCw 4a?YS  
 nYx /q  
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。 @\g}I`_M  
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: #|sE]\bsH  
!/p|~K  
template < typename Right > )J 'F]s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lq9|tt6Z  
  { nq!=9r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %tVU Rj  
} (,I:m[0  
21v--wZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4!/QB6  
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。 ?,$:~O* w  
d~<$J9%  
template < typename T >   struct picker_maker ;KQU% k$  
  { ":/c|!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C98F?uo%Q  
} ; xQ"uC!Gu4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F7<mm7BGZ  
  { }eLApFHEDg  
typedef picker < T > result; GKoYT{6  
} ; |XB<vj07G  
*F( qg%1+  
下面总的结构就有了: 'UX^]  
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。 eX$KH;M  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 toY_1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^&<M""Z  
至此链式操作完美实现。 s&E,$|80  
}uIQ@f`  
?2"g*Bak  
七. 问题3 8xlj,}QO\  
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。 p6j-8ggL  
;T^s&/>E  
template < typename T1, typename T2 > ={B C0,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i*|HN"!  
  { @|:fm() <  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8|Tqk,/pD  
} :gsRJy1  
WXxnOLJr  
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: 2Z{?3mAb;  
,WE2.MWR  
template < typename T1, typename T2 > `/WxEu3  
struct result_2 C|]c#X2t3  
  { VrW]|jIu*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]|3hK/  
} ; Cj>HMB}  
Zz} o  t  
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? 9y7hJib  
这个差事就留给了holder自己。 ^KbR@Ah  
    Vs"b  
P.YT/  
template < int Order > 5mAb9F8@  
class holder; +k6` tl~*  
template <>  C O6}D  
class holder < 1 > 4S42h_9  
  { $'\kK,=  
public : 3rRIrrYO  
template < typename T > P.Tnq  
  struct result_1 e;vI XJE  
  { ]pm/5|  
  typedef T & result; yq.@-]ytZ  
} ; K["rr/  
template < typename T1, typename T2 > S5JM t;O  
  struct result_2 )L&y@dy)  
  { w yxPvI`   
  typedef T1 & result; |r+ x/,2-  
} ; 4]1/{</B|  
template < typename T > 6?,qysm06  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xtGit}  
  { J;>;K6pW  
  return (T & )r; q!W,2xqZoq  
} gbMA-r:IC  
template < typename T1, typename T2 > V n_&q6Pa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f8-`bb  
  { x6K_!L*Fx]  
  return (T1 & )r1; 2Ug_3ZuU  
} fOMaTnm'  
} ; h_ t`)]-  
(g;O,`|c,  
template <> % (h6m${j  
class holder < 2 > ;^:8F  
  { k:n{AoUc  
public : L/fXP@u  
template < typename T > ;*rGZ?%*  
  struct result_1 5%D`y|  
  { yPmo1|'X>d  
  typedef T & result; Dh^l :q+c  
} ; 7y^)n<'co  
template < typename T1, typename T2 > npeL1zO-$  
  struct result_2 O$z"`'&j#  
  { -)%\$z  
  typedef T2 & result; >yc),]1~  
} ; (w-"1(  
template < typename T > K cex%.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f IV"U  
  { C1A  X  
  return (T & )r; uNy-r`vg  
} ->qRGUW  
template < typename T1, typename T2 > JRBz/ j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const + _ehzo97  
  { 12i`82>;  
  return (T2 & )r2; r7VBz_Q  
} Jb{g{a/  
} ; #_\**%,<  
 @mw1__?  
n%h00 9 -5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 4r;le5@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pKXSJ"Xo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \ MuKS4  
#HL$`&m  
return l(i, j) = r(i, j); 0qR#o/~I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W+u@UJi  
+;!^aNJ,  
  return ( int & )i; eAO@B  
  return ( int & )j; G>^= Bm_$  
最后执行i = j; q h bagw~  
可见,参数被正确的选择了。 .\H-?6R^  
C=;}7g  
w*'DlP<7  
gD%o0 jt"  
<O) if^  
八. 中期总结 L]=mQo  
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: s j-oaWt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =WN8> <K!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $o9^b Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor no\G >#  
1V5N)ty  
[*K9V/  
y=8KNseW|  
gs}&a3d7k  
?b d&Av  
九. 简化 /slCK4vFc  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 H1~9f {  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 DB"z93Mr<K  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: a@|`!<5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tZ) ,Z<  
  +-*/&|^等 &: LE]w  
2. 返回引用。 QBmARQ  
  =,各种复合赋值等 kK/>,Eg  
3. 返回固定类型。 0dx%b677d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;U0w<>4L  
4. 原样返回。 J}Z\I Y,  
  operator, uYFy4E3  
5. 返回解引用的类型。 %b pQ=  
  operator*(单目) Hv"qRuQ?[  
6. 返回地址。 r,|}^u8`  
  operator&(单目)  ]x1ba_  
7. 下表访问返回类型。 K\}qY dPF  
  operator[] C^JtJv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U0|wC,7"  
  operator<<和operator>> <_8eOL<X  
<qoc)p=__  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 NxH%%>o>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xE_~.EoB  
</9c=GoJ  
template < typename Left > H(?+-72KX  
struct value_return B*`[8kb,  
  { DbI)tDi5D  
template < typename T > "@+Z1k-8U  
  struct result_1 CC6]AM(i  
  { 3kr. 'O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9;gy38.3  
} ; 5[6{o$I  
4M$"0}O;[h  
template < typename T1, typename T2 >  ^~B#r#  
  struct result_2 WYvcN8F  
  { f#38QP-T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <@>icDFEHn  
} ; *Ta {  
} ; u<\Sf"fs  
2zsDb'r  
$*fEgU% c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TD;u"  
OS~Z@'Eg  
下面我们来剥离functor中的operator() BMzS3;1_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d^Cv9%X  
mg3YKHNG  
return l(t) op r(t) ZV/g_i #  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9-Qu5L~  
return op l(t) Ta8lc %0w3  
return op l(t1, t2) % Q93n {?  
return l(t) op ,=u!hg  
return l(t1, t2) op yBqKldl  
return l(t)[r(t)] >U:.5Tch'V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bT:;^eG"  
1OFrxSg  
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: z4[ 8*}  
单目: return f(l(t), r(t)); /GP:W6:6z6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); LqQ&4I  
双目: return f(l(t)); V'N]u (^  
return f(l(t1, t2)); \ 0F ey9c  
下面就是f的实现,以operator/为例 3 lKBwjW  
CTB qX  
struct meta_divide 30cb+)h(  
  { )P W Zc?M  
template < typename T1, typename T2 > |'k7 ;UW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jjoyMg95  
  { =, U~  
  return t1 / t2; Cj)*JZV G  
} -C* UB  
} ; .A6Jj4`-  
?Ql<s8  
这个工作可以让宏来做: AbMf8$$3SH  
k _Bz@^J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2reQd47  
template < typename T1, typename T2 > \ t] G hONN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bmRp)CYd  
以后可以直接用 (ap,3$ hS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;:~-=\  
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 l\bgp3.+  
(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。。。) CDFX>>N  
;3O=lo:$~  
^hwTnW9Z1:  
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 ;`Wh^Qgi  
%\ !3tN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4:s!mHcz  
class unary_op : public Rettype .Nd_p{   
  { $0 ~_)$i :  
    Left l; ^,fMs:  
public : u3vw[k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mm`yu$9gbP  
YLNJ4nE  
template < typename T > \BdQ(rm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /s`8=+\9  
      { ~hQTxLp  
      return FuncType::execute(l(t)); w"FBJULzn9  
    } "&TN}SBW  
wn>?r ?KIB  
    template < typename T1, typename T2 > lDtl6r/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ix+\oq,O  
      { =(as{,j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D"s ]dQ$r  
    } 6  8a  
} ; `yua?n  
RATW[(ZA  
8(GJz ~y  
同样还可以申明一个binary_op -W"  w  
.5YW >PV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {# TZFB  
class binary_op : public Rettype X2C&q$8  
  { } |? W  
    Left l; a.G;s2>  
Right r; OYk/K70l3  
public : uU`Mq8) R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FP h1}qS  
wb (quu  
template < typename T > k9o LJ<.k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A:Kit_A  
      { r=^?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); J*r%b+  
    } \XgpwvO".  
>0jg2vqt  
    template < typename T1, typename T2 > .hytn`+9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F */J`l  
      { =bl6:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &6#Ft]6~  
    } {P $sQv  
} ; 5>"X?U}He  
OOX[xv!b  
!I[|\ 4j  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 i|OG#PsY-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~_hn{Ou s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (GDW9:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 H6%%n X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! CUZ ;<Pn  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 \6c8Lqa  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t8upS u|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ~"#[<d  
下面是修改过的unary_op 1usLCG>w{  
9/I|oh_ G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w4\g]\  
class unary_op )U u! x6  
  { )_Wo6l)i  
Left l; uO}UvMW  
  ^,N=GZRWW  
public : dG*2-v^G  
=?gDM[t^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B|6_4ry0U  
QwgP+ M+  
template < typename T > "1%YtV5R{  
  struct result_1 EnnE@BJ"  
  { u40<>A  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; f" g-Hbl5  
} ; t7qY!S (  
&Uu8wFbIJ  
template < typename T1, typename T2 > :7jDgqn^|i  
  struct result_2 `oGL==  
  { M*lCoJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zTvGku[3  
} ; 7c aV-8:  
ntt:>j$  
template < typename T1, typename T2 > gj-MkeI)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dt\rMSjZ9  
  { GYK&QYi,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wDz}32wB  
} ! 4{T<s;q  
"$rmy>d  
template < typename T > <WRrB `nO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5Cjh%rj(jl  
  { >7I"_#x1:  
  return OpClass::execute(lt(t)); Cp.qL  
} pLea 4  
wwD?i.3  
} ; P\2UIAPa\b  
IIIP<nyc  
=E10j.r  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug :B"Y3~I  
好啦,现在才真正完美了。 9L9+zs3 k  
现在在picker里面就可以这么添加了: On4tK\l @  
TIre,s)_  
template < typename Right > 2u?k;"]V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?kKr/f4N  
  { U>=& 2Z2?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z_}[hz$  
} X|Z2"*;b`  
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。 r\DA&b  
$~FnBD%|{  
"-a CF  
C)xM>M_CB  
[/IN820t  
十. bind yEB1gYJB  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 + tza]r:  
先来分析一下一段例子 o+I'nFtnI  
sxFkpf_h  
`37$YdX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} CFyu9Al  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 akB+4?+s)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 WG=~GDS>  
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。 Vp j[)W%L  
我们来写个简单的。 A4`3yy{0-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \GEf,%U<K  
对于函数对象类的版本: bfl%yGkd/|  
Hm*?<o9mxC  
template < typename Func > 1DT}_0{0Q  
struct functor_trait 7r,h[9~e  
  { deVbNg8gs  
typedef typename Func::result_type result_type; UG:S!w'  
} ; na,i(m?l  
对于无参数函数的版本: 1]% ]"JbV  
W5_aS2$  
template < typename Ret > VYC$Q;Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @^UnrKSd  
  { l11+sqg  
typedef Ret result_type; $>=?'wr  
} ; CZ4Nw]dtR  
对于单参数函数的版本: a15kFun  
,J)wn;@  
template < typename Ret, typename V1 > aq-R#q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,3~[cE<4  
  { S"skKh4w  
typedef Ret result_type; w9Z,3J6r  
} ; 5w#7B  
对于双参数函数的版本: T(2*P5%&  
W_%@nm\y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3; Ztm$8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &x>8 %Q s  
  { &2\^S+4  
typedef Ret result_type; LL"c 9jb4z  
} ; +xG  
等等。。。 Kp)H>~cL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R-lpsvDDL2  
|h(05Kbk  
template < typename Func > tVFydN~  
struct func_return 4<(U/58a*  
  { `_Fxb@"R  
template < typename T > W&`{3L  
  struct result_1 m(o^9R_=^9  
  { "nQ&~KQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0P7sMCYu  
} ; -jdhdh  
.Mb<.R3  
template < typename T1, typename T2 > 3tu:Vc.:M  
  struct result_2 V~! lY\  
  { 6<qVeO&uZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U1;<NUg  
} ; 3Eu;_u_  
} ; $l+DkR+  
+\/1V`  
Wt 1]9{$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |(77ao3  
Iq["(!7E5  
template < typename Func, typename aPicker > dDxb}d x8  
class binder_1 5g\>x;cc  
  { @4xV3Xkf&C  
Func fn; .bloaeu-  
aPicker pk; :Cdqj0O3u  
public :  J*FUJT  
EPu-oE=HW4  
template < typename T > {#C)S&o)6  
  struct result_1 (YC{BM}  
  { jWjp0ii  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WkUV)/j  
} ; B57MzIZi]  
#WqpU.  
template < typename T1, typename T2 > c]1\88  
  struct result_2 YQ$EN>.eO  
  { _CImf1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vzH"O=  
} ; <TQ,7M4X  
b<E+5;u  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} QpI\\Zt6  
.4O~a  
template < typename T > `%ulorS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "%E<%g  
  { _-c1" Kl  
  return fn(pk(t)); 6haw\ *  
} Ygs:Ox"[-G  
template < typename T1, typename T2 >  JcJc&cG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  up==g  
  { PL|zm5923  
  return fn(pk(t1, t2)); >_'0 s  
} I3,0vnE@  
} ; rm?C_  
UVlh7wjg  
%yPjPUHy  
一目了然不是么? k;V (rf`  
最后实现bind )1, U~+JFU  
WNo7`)Kx  
R8bKE(*rxj  
template < typename Func, typename aPicker > 0i3Z7l]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {baG2Fe1`b  
  { ,+GS.]8<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j{&$_  
} f~t5[D(\Q,  
me  ,lE-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 KEfwsNSc%  
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。 p G(Fw>  
W87kE?,  
十一. phoenix 4H*M^?h\#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: h-+vN hH  
?d' vIpzO!  
for_each(v.begin(), v.end(), U+-R2w]#q_  
( aE 2=  
do_ 0T2^$^g  
[ K3xt,g  
  cout << _1 <<   " , " w:nLm,  
] FxdWJ|rN9D  
.while_( -- _1), /1h ${mo~  
cout << var( " \n " ) d.xT8l}sS  
) Y. Uca<{.[  
); m(KBg'kQ  
w\lc;4U   
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: \N[2-;[3  
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 >J) 9&?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Oj8xc!d'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Dp-j(F  
q#PMQR"C  
u9u'!hAGH  
template < typename Cond, typename Actor > V>(>wSR  
class do_while WX4 f3Um  
  { vI \8@97  
Cond cd; Av>xgfX  
Actor act; I_5[-9  
public : M4)Y%EPc  
template < typename T > %;,4qB  
  struct result_1 7* R %zJ  
  { fLg :+Ue<B  
  typedef int result_type; ;Iax \rQ  
} ; .2V?G]u  
?h)T\z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} WP5Vev9*+  
e(H{C  
template < typename T > X:mm<4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oer3DD(  
  { PwnfXsR  
  do dR!x)oO=  
    { SZD7"m4  
  act(t); B|ctauJ  
  } U etI 4`  
  while (cd(t)); )nlFyWXh.  
  return   0 ; hMyN$7Z  
} :"'*1S*  
} ; O`Y@U?^N  
s0m k<>z  
/HVxZ2bar  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). dlH&8  
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。 N{H#j6QW  
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。 Yy0U2N [i  
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。 t1ers> h  
下面就是产生这个functor的类: PIHKSAnq  
?tkl cYB  
a7sX*5t{R  
template < typename Actor > yG2rAG_ G&  
class do_while_actor  6apK  
  { A [_T~+-G  
Actor act; xg;vQKS6  
public : ;sAe#b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V3<#_:;  
8&SW Q  
template < typename Cond > Q})&c.L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; QYps5zcn  
} ; v >cPr(  
L),r\#Y(v  
{wD:!\5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e"|ZTg+U  
最后,是那个do_ i,2eoM)FB  
3LZvlcLb  
mhI   
class do_while_invoker {7Hc00FM  
  { 7c83g2|%   
public : F_@?'#m  
template < typename Actor > ]fSpG\yU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e_}tK1XY  
  { |3BxNFe`%  
  return do_while_actor < Actor > (act); xAr&sGMA  
} )JhB!P(  
} do_; R-tZC9 @  
y1B' _s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S@Aw1i p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 MS\?+8|SV(  
最后来说说怎么处理break和continue Ec&_&  
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。 Z+_xX  
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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