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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R1{ "  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `k a!`nfo  
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, kQsyvE  
dAm( uJ  
~Q0jz/#c  
6f\0YU<C&  
  class filler CJ {?9z@$.  
  { :PY~Cws  
public : qyP@[8eH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} eH(8T  
} ; vp[~%~1(  
UpN:F  
bJx{mq  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 6}K|eUak/  
.px*.e s  
BN|+2D+S  
M$FQoRwH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); OzA"i y  
U~s&}M\n  
Y"K7$+5#\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 dSS_^E[{  
`Ft.Rwj2:m  
BYqDC<Fq  
qCc'w8A  
二. 战前分析 4IG'T m  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /H:'(W_b;  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ,}=x8Xxr  
@Vr?)_ 0  
Hh(_sewo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /=FQ {tLr  
  /* --------------------------------------------- */ zX"@QB3E  
vector < int *> vp( 10 ); qg 4:Vq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l$}h1&V7  
/* --------------------------------------------- */ CD +,&id  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I8Y[d$z  
/* --------------------------------------------- */ 2(\~z@g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); CGbW] D$@  
  /* --------------------------------------------- */ vAy`8Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); VWI|`O.w  
/* --------------------------------------------- */ "o*F$7D!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >wNE!Oa*B  
L @_IGH  
q-KN{y/  
P2_JS]>  
看了之后,我们可以思考一些问题: TlYeYN5V  
1._1, _2是什么? Y@c! \0e$  
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。 DQ?'f@I&*  
2._1 = 1是在做什么? %+:%%r=Q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 HfFP4#C,  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 >/.-N  
=4RnXZ[P0  
u%Hegqn  
三. 动工 6w0/;8(_m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z h)Qq?H  
$Dxz21|P7  
h:Q*T*py  
w[^s) 1  
template < typename T > 1,p7Sl^h  
class assignment |>gya&  
  { ^+Ie   
T value; #VgPg5k.<  
public : Dr^#e  
assignment( const T & v) : value(v) {} +#"CgZ]  
template < typename T2 > [;7&E{,C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $A`D p{e"  
} ; Xjt/ G):L  
=nh/w#  
&y[Od{=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wcspqC"_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c*'D  
po}Jwx!  
HpiP"Sl  
fLa 7d?4  
  class holder P 5yS`v$@  
  { <T>C}DGw  
public : 7H:1c=U  
template < typename T > I8d#AVF2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XkHO=  
  { oP$NTy[  
  return assignment < T > (t); X2 c<.  
} 9fp1*d  
} ; fil'._  
Pn\ Lg8  
h\Ck""&  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: p~Fc *g[!  
;?"]S/16,  
  static holder _1; ycg5S rg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ow,I|A  
h2# G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \{ r%.G  
而不用手动写一个函数对象。 #eD@s En  
`f,SY  
Ob$| IH8.  
ng(STvSh:  
四. 问题分析 (]n^_G#-$  
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。 1@JAY!yoo_  
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。 Bd*:y qi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \Bg;}\8 X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 cs `T7?>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f7c%Z:C#Y  
cY  ^>`  
五. 问题1:一致性 494"-F6  
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?| d[;Sn:B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ujGvrY j  
81u}J9z;  
struct holder :@a8>i1&  
  { hg_@Ui@[z  
  // &k*sxW'  
  template < typename T > wWB-P6  
T &   operator ()( const T & r) const :8cp]v dW  
  { i1e|UR-wl  
  return (T & )r; bnt>j0E  
} y=_8ae}aD~  
} ; 'te4mY}  
*~~ >?  
这样的话assignment也必须相应改动: PTfTT_t  
o(Yj[:+m  
template < typename Left, typename Right > . Xn w@\k'  
class assignment }ac0}  
  { :QT0[P5O  
Left l; H,bYzWsrPo  
Right r; } QVREj  
public : 9(g?{6v|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I]t ",s/j  
template < typename T2 > xs y5"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } FvQ>Y')R7Z  
} ; #!(OTe L  
6}zargu(;  
同时,holder的operator=也需要改动: ,) ^4H>~V  
OBp<A+a  
template < typename T > BO)K=gl;8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |giV<Sj  
  { $a|C/s+}7>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xp<\7m_N  
} CBz$N)f  
<\l@`x96"D  
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。 OPH f9T3H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^t,sehpR:l  
GY@(%^  
return l(rhs) = r; wPdp!h7B~N  
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。 'au7rX(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N) D;)ZH  
n\Y{ ?x  
template < typename Tp > Gxx:<`[ON  
class constant_t ^GMM%   
  { &qKJN#NM@  
  const Tp t; V`Ve__5;  
public : Rg@W0Bc)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C{AVV<  
template < typename T > WfYu-TK *  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VX#4Gh,~N  
  { 7~(|q2ib  
  return t; fR[kjwX)<1  
}  n aE;f)  
} ;  d(!W  
SKO*x^"eU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #;,dk(URo  
下面就可以修改holder的operator=了 :=9?XzCC  
=s3f{0G  
template < typename T > JtA tG%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g*]Gc%  
  { }Jfi"L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ch;C\H:X  
} P(B:tg  
KtH-QQDluj  
同时也要修改assignment的operator() Bs7/<$9K/  
mT  enzIp  
template < typename T2 > /sHWJ?`&/,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4E\Jk5co,  
现在代码看起来就很一致了。 !U,W; R  
hS(}<B{x!  
六. 问题2:链式操作 #J&45  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \H <k  
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。 L9L!V"So1k  
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。 2rK%fV53b  
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。 6%'bo`S#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |oCE7'BaP  
-UD^O*U  
template < typename T > q=Cc2|Ve  
struct result_1 ~@g7b`t=la  
  { gG5@ KD6k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~:8}Bz2!5  
} ; ,|RS]I>X  
)y8 u+5^  
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: 8)n799<.  
;.Dm?J0  
template < typename T > v 809/c*  
struct   ref s'/b&Idf8  
  { #bk[Zj&  
typedef T & reference; k4WUfL d  
} ; wCT. (d_  
template < typename T > a W1y0  
struct   ref < T &> L#)F00/`  
  { u!wR  
typedef T & reference; 9a4Xf%!F>z  
} ; doeYc  
=/_tQR~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #|\w\MJamP  
Qe8F(k~k  
template < typename T > C9+`sFau@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g~,"C8-H  
  { +\r=/""DW  
  return l(t) = r(t); 4@|"1D3  
} J QSp2b@'H  
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。 7&ty!PpD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A}K2"lQ#>,  
@JFfyQ {-  
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 -44{b<:D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !cblmF;0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 GJ1ap^k  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l]:nncpns  
最后的布局是: ~o"VZp  
                Add 0xv@l^B  
              /   \ |Dz$OZP  
            Divide   5 u7L!&/6On  
            /   \ >\J({/ #O  
          _1     3 J-Xw}|>@  
似乎一切都解决了?不。 QPL6cU$&R  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 d"h*yH@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 CJ'pZ]\G  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: i6)7)^nG  
.&|Ivz6  
template < typename Right > {[Bo"a>%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jS_fwuM  
Right & rt) const *Cs RO  
  { 8Jnl!4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /3( a'o[  
} lt:xN?--A?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 u;-_%?  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 0f"9w PC  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 /HlLfW  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 &356   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 SEf:u  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? )83UF r4kP  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: (f Gmjx  
H);O.m  
template < class Action > sR(or=ub~  
class picker : public Action ED0Vlw+1  
  { f=$w,^)M  
public : v$H=~m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l'Oz-p.@  
  // all the operator overloaded 2.xA' \M  
} ; <o JM||ZA  
R8Kj3wp  
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。 l+%2kR  
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: :[hZn/  
n2e#rn  
template < typename Right > cM'\u~m{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const V5]}b[X  
  { j=&]=0F  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Wc6Jgpl  
} %3"xn!'vf  
k PuY[~i%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \w;d4r8x  
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。 ;F)j,Ywi)H  
QJeL&mf  
template < typename T >   struct picker_maker '>8IOC  
  { <FaF67[Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8XS_I{}?  
} ; ](^$5Am  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > tWT ,U[  
  { A }(V2  
typedef picker < T > result; 2 %`~DVo  
} ; q:}Q5gzZ  
DQ#rZi3I  
下面总的结构就有了: H<Ne\zAv  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 8[PD`*w  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 3e)W_P*0?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {~L{FG)O  
至此链式操作完美实现。 ;7;=)/-  
+-s$Htx  
[UP-BX(  
七. 问题3 ]RBT9@-:U  
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。 -k4w$0)  
pZVT:qFF  
template < typename T1, typename T2 > ][gr(-68  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v--Qbu  
  { WNO|ziy  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2r zOh},RS  
} vS@;D7ep  
9A7LDHst7  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *h <_gn  
-VC k k  
template < typename T1, typename T2 > X-lB1uq^  
struct result_2 e1Ne{zg~  
  { >EacXPt-O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /-{C,+cB  
} ; FV 0x/)<z  
Bv=  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Qru iQ/t  
这个差事就留给了holder自己。 %>)HAx `  
    GBh$nVn$  
nfj8z@!  
template < int Order > -za+Wa`vH  
class holder; <~d3L4h*<  
template <> B IW?/^  
class holder < 1 > iJ-z&=dOe  
  { :kQ%Mj>  
public : b{~64/YJ  
template < typename T > uG\ @e'pr  
  struct result_1 Ro2Ab^rQ|  
  { 006 qj.  
  typedef T & result; 6bE~m<B\`  
} ; x>ZnQ6x~m]  
template < typename T1, typename T2 > O4+a[82  
  struct result_2 P( Gv|Q@  
  { uQ(C,f[6p  
  typedef T1 & result; # $N)  
} ; E"/r*C+T  
template < typename T > dE_d.[!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t.s;dlx[@  
  { *v}3So  
  return (T & )r; oe4r_EkYwW  
} #;+ABV  
template < typename T1, typename T2 > '5usPD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Qm(KvL5  
  { G`D~OI  
  return (T1 & )r1; 9%^IMUWA  
} ji&%'h  
} ; ?D\6@G:,#@  
q{c/TRp7  
template <> }hm "49,O  
class holder < 2 > 3* v&6/K  
  { Gg,&~ jHib  
public : mw!EDJ;'  
template < typename T > c}-WK*v  
  struct result_1 Eq YBT  
  { Z=I+_p_G  
  typedef T & result; jYxmU8  
} ; B-.QGf8K.  
template < typename T1, typename T2 > VoGyjGt&  
  struct result_2 o-}q|tD$<  
  { =/Lwprj  
  typedef T2 & result; xQ]^wT.Q  
} ; #~JR_oQE!  
template < typename T > <@](uWu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n>o0PtGxC  
  { o4U[;.?c  
  return (T & )r; Z'<I Is:J  
} R'z -#*[  
template < typename T1, typename T2 > ~%D=\iE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K^yZfpa8  
  { bC SgdK  
  return (T2 & )r2; &F 3'tf?  
} `h(*D   
} ; &Sr7?u`k  
-Uo"!o>x|  
;+Sc Vz  
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> >。 d%(4s~y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9*ek5vPB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |PaVb4j  
k@Q>(`  
return l(i, j) = r(i, j); }rKKIF^f\S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y88lkV4a  
9x]yu6  
  return ( int & )i; Ij_h #f   
  return ( int & )j; wRCv?D`vV  
最后执行i = j; M~O$ ,dof  
可见,参数被正确的选择了。 xC5`|JW  
(oG-h"^/  
 TNj WZ  
x9qoS)@CM  
$%Kyz\;7/  
八. 中期总结 `*ml/% \  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: hlO,mU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U8]BhJr$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。 %gbvX^E?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Od?b(bE.]  
R]xXG0  
*B0 7-  
L>X39R~  
VUbg{Rb)  
k0>]7t$L  
九. 简化 6?uo6 I  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 lD]/Kx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ){M)0,:  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: _c@k>"_{S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |Ev V S  
  +-*/&|^等 J69B1Yi  
2. 返回引用。 yu9 8d1  
  =,各种复合赋值等 .8~zgpK  
3. 返回固定类型。 PpWn+''M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,enU`}9V*  
4. 原样返回。 =AVr<kP  
  operator, XT<{J8 0z  
5. 返回解引用的类型。 s4kkzTnXE3  
  operator*(单目) y7LT;`A  
6. 返回地址。 Rct=v DU  
  operator&(单目) zjlo3=FQX[  
7. 下表访问返回类型。 R;3Tyn+  
  operator[] T!3_Q/~^r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .KX LWH  
  operator<<和operator>> ;z3w#fNMv  
tEC`-> |  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ]*\m@lWu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3w!,@=.q  
# ZcFxB6)  
template < typename Left > Ar iW&E  
struct value_return >SSRwYIN  
  { OO  /Pc  
template < typename T > kA/V=xO<  
  struct result_1 W9A [Z  
  { \NTNB9>CO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l99{eD  
} ; bPhbd  
fd&=\~1_$  
template < typename T1, typename T2 > YjTA+1}  
  struct result_2 n+94./Mh  
  { t^KoqJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G&f~A;'7k  
} ; go[(N6hN  
} ; X{-[ E^X  
qR>"r"Fq  
D8r=V f  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ??g`c=R!V  
hrZ=8SrW  
下面我们来剥离functor中的operator() D@ R>gqb  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8Z1pQx-P2C  
Kulh:d:w  
return l(t) op r(t) +:D90p$e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q7-.-k<dQ  
return op l(t) _6/q.  
return op l(t1, t2) lWe1Q#  
return l(t) op .C7;T'>!  
return l(t1, t2) op 25-5X3(>j=  
return l(t)[r(t)] |v?*}6:a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] pQ/ bIuq  
dLnu\bSF  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ,f2tG+P  
单目: return f(l(t), r(t)); [7|j:!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); { kF"<W  
双目: return f(l(t)); /:o (Ghc?  
return f(l(t1, t2)); !5escR!\D  
下面就是f的实现,以operator/为例 MDqUl:]  
Qin;{8I0  
struct meta_divide [bIR$c[G  
  { S`v+rQjW  
template < typename T1, typename T2 > FaVeP%v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gXThdNU4G  
  { 'D1Sm&M2%e  
  return t1 / t2; I[$SVPe#  
} 9YjO  
} ; r|!r!V8j  
zJCm0HLJ  
这个工作可以让宏来做: f:6%DT~a&C  
5J0Sc  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3.vQ~Fvl  
template < typename T1, typename T2 > \ (}:n#|,{M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; o 2Okc><z  
以后可以直接用 Y#[>j4<T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bo%v(  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 oY$L  
(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。。。) fj,]dQ T  
<z+b88D  
8ta`sNy9  
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 sKU?"|G81G  
,*}5xpX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7Rix=*  
class unary_op : public Rettype @Y8/#6KE  
  { ( 8}'JvSu  
    Left l; hr)CxsPoRQ  
public : sH}q&=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :lGH31GG  
w6w'Jx  
template < typename T > cHO8%xu`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |'bRVqJ  
      { 5[{#/!LX)  
      return FuncType::execute(l(t)); MaX:o GF,  
    } !`VC4o  
tq^d1b(j4  
    template < typename T1, typename T2 > m?$peRn3{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vxrRkOU1  
      { oF9c>^s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  #Lq{_Y  
    } ^%<t^sE  
} ; !"e~HZmr  
}[%d=NY  
])YGeY(V0+  
同样还可以申明一个binary_op YEB@p.  
vKCgtk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !R/- |Kjy  
class binary_op : public Rettype lxvRF93a.  
  { yavoGk  
    Left l; 5?()o}VjAO  
Right r; 3{;W!/&>  
public : 9*lkx#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5_}e?T&s  
!Ui"<0[,  
template < typename T > %j*i=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )f6:{ma  
      { l*+5WrOS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _P]!J~$5  
    } ZJ7<!?6  
xQetAYP`  
    template < typename T1, typename T2 > |8s)kQ4$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &K*x[  
      { 0/F/U=Z!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); sivd@7r\Fa  
    } mGK-&|gq  
} ; az=(6PX  
lv* fK  
1>!wm0;x  
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 C<?Huw4R0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G\U'_G>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b35Z1sfD j  
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。 (^Q:zU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3hrODts  
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。。。 UOg4 E  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H%*< t}  
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) P(Fd|).j$  
下面是修改过的unary_op RRBokj)]  
+&p}iZp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TBzOz:k  
class unary_op }uTe(Rf  
  { =c>w  
Left l; guC7!P^  
  4p %=8G|  
public : rkW2_UTZE  
!w[io;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %!>~2=Q2*  
_Wjd`*  
template < typename T > p FkqDU  
  struct result_1 [AZN a  
  { _IK@K 6V1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; j9=QOq  
} ; TyCMZsvM,  
NNt,J;  
template < typename T1, typename T2 > sPee" 9%,  
  struct result_2 }5)sS}C  
  { o~*5FN}%+l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'Si 1r%'m#  
} ; '<v/Gl\  
c QjzI#  
template < typename T1, typename T2 > BK_x5mGu3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +Y^_1  
  { (v\Cv)OS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B`/c Kfg  
} a09]5>*  
)cMW,  
template < typename T > c 4<~? L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $=? CW(  
  { oM@X)6P_  
  return OpClass::execute(lt(t)); _l`s}yC  
} W|PKcZ ]Uc  
WaV P+Ap  
} ; 0wzq{~\{=_  
k]n=7vw;  
+;}XWV  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug f8Xe%"<  
好啦,现在才真正完美了。 s57-<&@J9  
现在在picker里面就可以这么添加了: @CSTp6{y  
#NAlje(7  
template < typename Right > 95,{40;X7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N|,6<|  
  { 0$n0f u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B@,L83  
} &DMKZMj<Q*  
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。 DO!?]"  
31n5n  
S=^a''bg  
S)@95pb  
cNW [i"  
十. bind P8JN m"C  
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。 0@9.h{s@  
先来分析一下一段例子 uM8YY[b  
5"Ibm D>D  
XeaO,P  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  !,*#e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ? U:LAub  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kQR kby  
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。 X^PR];V:$  
我们来写个简单的。 0;Y|Ua[G+~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x+}6qfc$9k  
对于函数对象类的版本: f!`,!dZgkd  
C} #:<Jx  
template < typename Func > u/5I;7cb  
struct functor_trait QY,.|  
  { JNzNK.E!m-  
typedef typename Func::result_type result_type; 2EubMG  
} ; 3 ;F=EMz{  
对于无参数函数的版本: sLV bFN`  
EHT5Gf  
template < typename Ret > ndkV(#wQS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > PNSZ j#  
  { -ISI!EU$  
typedef Ret result_type; bF88F_  
} ; silTL_$  
对于单参数函数的版本: xGQ958@  
MorR&K  
template < typename Ret, typename V1 > D?u*^?a2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .)W'{2J-  
  { lc%2Pi[X  
typedef Ret result_type; SC~cryb  
} ; Ks.pb !r  
对于双参数函数的版本: @`N)`u85[  
T4`.rnzyRb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $1N_qu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Hnwir!=7  
  { %y~=+Sm%m  
typedef Ret result_type; Kq|L: Z  
} ; GM6Y`iU  
等等。。。 a*d>WN.;U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &v+8RY^F=  
DRLX0Ml]\  
template < typename Func > $=f,z>j  
struct func_return 5$Yt@8;  
  { Aw )='&;^z  
template < typename T > R$@|t?  
  struct result_1 8X`Gm!)  
  { c <[?Z7y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @Z.s:FV[  
} ; |IqQ%;H  
K9FtFd  
template < typename T1, typename T2 > J9^RP~>bs  
  struct result_2 3QDz0ct  
  { n&=3Knbd@d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (( 0%>HJ{~  
} ; xp%,@] p  
} ; d%Zt]1$  
7d?'~}j  
#/  1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5taYm'  
pHlw&8(f"  
template < typename Func, typename aPicker > e2Sudd=' G  
class binder_1 Akf?BB3bC  
  { zE +)oQ,  
Func fn; (!Q^.C_m  
aPicker pk; ~A+D H  
public : m!s/L,iJJ  
bWK}oYB*  
template < typename T > Pe w-6u"  
  struct result_1 p]uwGWDI  
  { B98&JoS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; g]9!Pi8jn  
} ; dm1W C:b  
_e AZ_@  
template < typename T1, typename T2 > ~xqRCf{8  
  struct result_2 le?hCPHkp  
  { xI}h{AF7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n%I%O7  
} ; S,LW/:,  
,~t{Q*#_h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fr8:L!9  
MoN;t;  
template < typename T > GMLq3_'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -E#!`~&V  
  { O0#wM-M  
  return fn(pk(t)); DG&14c>g  
} >Liv].  
template < typename T1, typename T2 > -tWkN^j8+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^1M:wX r  
  { XCO{}wU)>  
  return fn(pk(t1, t2)); [^B04x@  
} _ 97  
} ; w? A&XB+  
yzt6   
xt@zP)6G  
一目了然不是么? RQ# gn  
最后实现bind +rbj%v}Fh  
K'~wlO@O  
A,rgN;5fb  
template < typename Func, typename aPicker > 2-i>ymoOS  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b(dIl)Y4 :  
  { uYAPGs#k  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O:3pp8  
} Z[ }0K3,5  
S+A'\{f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @a) x^d  
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。 zlIXia5  
dL'hC#!h  
十一. phoenix VL"!.^'c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "; tl>Ot  
>bWsUG9  
for_each(v.begin(), v.end(), >}h/$bU  
( ,JyE7h2%i  
do_ Rm 1obP  
[ dhpEB J  
  cout << _1 <<   " , " SlI0p&2,  
] #Yi,EwD  
.while_( -- _1), uBw1Xud[YI  
cout << var( " \n " ) =]yJvn"  
) Q4r)TR,  
); MCU{@ \?Xf  
wxEFM)zr  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: *yOpMxE  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor A@#9X'C$^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O.CRF-` t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "| V{@)!t  
r Ip84}  
ET1/oG<@  
template < typename Cond, typename Actor > I&qT3/SVI  
class do_while Ce}wgKzr  
  { oqHI`Tu  
Cond cd; f m.-*`ax  
Actor act; M0DdrL/ L  
public : &mDKpYrB  
template < typename T > \[oU7r}?/V  
  struct result_1 &bBK#d*-u?  
  { 7yxZe4~|#  
  typedef int result_type; u&1n~t`  
} ; )e|Cd} 2  
4UmTA_& Io  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q^4j  
!r$?66q/  
template < typename T > Z{7lyEzBg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fQc2K|V  
  { 6T0E'kv S  
  do 7$'%*|C.  
    { 'F^nW_ryW  
  act(t); C72?vAc,F  
  } gP1~N^hke]  
  while (cd(t)); pzmm cjEC  
  return   0 ; 7$x~}*u  
} ao>bnRXR  
} ; B5pM cw  
h.FC:ym"  
6b4Kcl<i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <_-&{Pv  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 )vO;=% GQ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 cZT;VmC  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 1ux~dP  
下面就是产生这个functor的类: /\*,|y\<  
nw[DI %Tp  
RX:wt  
template < typename Actor > LS@[O])$'  
class do_while_actor 9B")/Hz_  
  { qN}kDT  
Actor act; ~>zml1aJ6  
public : \]=qGMwFs  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ork/:y9*y  
G=a.Wff  
template < typename Cond > U.~, Bwb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o-2FGM`*VB  
} ; 4 F~e3  
]YYjXg}%  
\dSMF,E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :D6"h[7  
最后,是那个do_ xiuAW  
/-JBz U$  
|xy r6gY  
class do_while_invoker U;o[>{L   
  { lob{{AB,!  
public : ).@8+}`  
template < typename Actor > evryk,x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const q 1a}o%  
  { #<|5<U  
  return do_while_actor < Actor > (act); I`w1IIY?m  
} !4d6wp"  
} do_; J;4x-R$W  
L+2!Sc,>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  ::Y   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :L<$O7  
最后来说说怎么处理break和continue i|+ 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。 8`}(N^=}  
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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