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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =>evkaj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a8ouk7 G  
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, jV%=YapF  
)S`[ gK  
f>4|>kS  
Kn=EDtg  
  class filler tu* uQ:Ipk  
  { PUZcb+%]h  
public : v'Ehr**]+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6~2upy~e  
} ; C8T0=o/-`  
p8@&(+z  
J` gG`?  
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: >qr/1mW  
[{GN#W|AGP  
SDE$ymP x  
/EP zT7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); f_xvXf:  
chKEGosbF  
"p|.[d  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |j9aTv[`  
~x<?Pj  
(EosLn h0  
JR15y3 F  
二. 战前分析 -@`Ah|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。 .`*]nN{  
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 K*b* ]hf{  
3#dz6+  
C#yRop_d]o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FBB<1({A  
  /* --------------------------------------------- */ G}+@C]  
vector < int *> vp( 10 ); {I $iD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E"S# d&9  
/* --------------------------------------------- */ |o9`h9i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); C,$o+q*)W9  
/* --------------------------------------------- */ w%iw xo   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2@ 9?~?r  
  /* --------------------------------------------- */ G/(,,T}eG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %D:VcY9OC  
/* --------------------------------------------- */ _Y]Oloo('  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Cojs;`3iF:  
t^zE^:06  
^dhx/e%s  
tvFe_*Ck  
看了之后,我们可以思考一些问题: MMpId Uhr  
1._1, _2是什么? ' 7oCWHq[  
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。 ITqAy1m@C  
2._1 = 1是在做什么? GK1nGdT]  
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。 Y*\h?p[,  
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。 8IxIW0  
~xsJML  
m;>G]Sbe  
三. 动工 <Lxp t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !o?&{"#+  
An0N'yo"Z  
jN*wbqL  
{J,"iJKop  
template < typename T > ^0}wmxDq  
class assignment jn ztCNaX  
  { 4:a ~Wlp[  
T value; a)=|{QR>W  
public : (?^F }]  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^p9V5o  
template < typename T2 > F!u)8>s+z{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } IO 0nT  
} ; hE`d@  
UF-'(  
phf{b+'#X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '/6f2[%Y"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &I8DK).M+  
`5wiXsNjLY  
w6X:39d  
4^:dmeMZ`  
  class holder -.M J3  
  { oi,KA  
public :  1hi, &h  
template < typename T > 26k~Z}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G!I5Er0pdy  
  { G7+{O7  
  return assignment < T > (t); w+*rbJ  
} G/},lUzLg  
} ; O-W[^r2e  
Q%?%zuU  
p!=8Pq.  
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: t1mG]  
u t4:LHF  
  static holder _1; Kg>B$fBx)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 YlG#sBzl  
L xIKH G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F02TM#Zi  
而不用手动写一个函数对象。 O|=?!|`o  
@d|Sv1d%  
( 2L,m  
C(B"@   
四. 问题分析 Q$]1juqg  
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。 GBRiU &D  
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。 /|UbYe,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oPaoQbR(A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vf<Dqy<M.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rKslgZhQ  
@}!?}QU  
五. 问题1:一致性 Pp69|lxV=k  
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?| .*oL@iX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1D8S}=5&  
CPcUB4a%#  
struct holder %@)q=*=y  
  { ONcLhwH  
  // _eBNbO_J  
  template < typename T > .6 0yQ[aE  
T &   operator ()( const T & r) const NopfL  
  { {c LWum[SY  
  return (T & )r; Viw,YkC  
} Je9Z:s[  
} ; 2~g-k 3  
F-ofR]|) >  
这样的话assignment也必须相应改动: P{`fav  
l$c/!V[3  
template < typename Left, typename Right > iWr #H  
class assignment ;Wk3>\nT-  
  { 6 ]<yR> '  
Left l; +`Nu0y!rj  
Right r; C\BKdx5;  
public : yY49JZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h;r^9g  
template < typename T2 > |P|2E~[r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &Fuk+Cu{  
} ; [qkW/qS  
g +gcH  
同时,holder的operator=也需要改动: uTrzC+\aU  
aCQ[Uc<B:  
template < typename T > b3%a4Gg&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Lwf[*n d  
  { uBg#zx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); W  wj+\  
} k$J!,!q  
"10\y{`v^  
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。 V62lN<M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (]I=';\  
sIaehe'B  
return l(rhs) = r; >Sk%78={R  
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。 <GQ=PrT|/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 06.8m;{N  
55<!H-zt  
template < typename Tp > pMViq0  
class constant_t ;WYz U`<g  
  { #sjGju"#_  
  const Tp t; $kmY[FWu?  
public : l"X,[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 811QpYA  
template < typename T > 1?8M31  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T9r6,yY  
  { Y|hd!C-x  
  return t; T7/DH  
} $;=?[Cn  
} ; x]%,?Vd?  
Gkfzb>_V]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~/aCzx~  
下面就可以修改holder的operator=了 Oz]$zRu/0  
+CSR!  
template < typename T > M($GZ~ b%A  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0Db=/sJ>  
  { HEa7!h[a'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zYdieE\-  
} &%/T4$'+Y+  
Q\xDAOEL  
同时也要修改assignment的operator() G O G[^T  
3bo [34  
template < typename T2 > eUR+j?5I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N;!!*3a9=  
现在代码看起来就很一致了。 8$iHd  
7) RvBcM  
六. 问题2:链式操作 OuWRLcJ!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "66#F  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 e!w2_6?3  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 N,VI55J:y>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &><b/,]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RK$(  
v6L]3O1  
template < typename T > ta x:9j|~  
struct result_1 y[S9b (:+  
  { r_tt~|s,>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r6aIW8  
} ; \xC#Zs[<  
i$6a0'@U  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: hV) `e"r\s  
RwrRN+&s\  
template < typename T > q%vel.L]%  
struct   ref SsfC m C  
  { N$:-q'hX  
typedef T & reference; TA:#K  
} ; Y;g\ @j  
template < typename T > =kK%,Mr  
struct   ref < T &> _E6N*ORV  
  { zq?xY`E  
typedef T & reference; 8$ X3J[_j  
} ; 10m|?  
2 1+[9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h>!9N dzG  
UYW'pV  
template < typename T > mWn0"1C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const plJUQk  
  { cb{"1z  
  return l(t) = r(t); \,v+ejhw  
} 2<w vO 9  
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。 %AWc`D  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @" umY-1f  
,69547#o  
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 8=0I4\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :LdPqFXj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 EUV8H}d5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &=:3/;c  
最后的布局是: o Qo5y_o~  
                Add pNmWBp|ER  
              /   \ Xi\c>eALO  
            Divide   5 =WZ@{z9J  
            /   \ n:1Ijh 1  
          _1     3 e VQ-?DK  
似乎一切都解决了?不。 "oF)u1_?  
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。 I6@"y0I  
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。 <Kl$ek8  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: zE/\2F$  
8`]yp7ueS  
template < typename Right > ]0|A\bE\S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1_Av_X  
Right & rt) const B/!/2x  
  { N qz6_!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0bIgOLP  
} n:k4t  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +#<Z/  
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。 K" X" 2c1o  
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。 .`v%9-5v  
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。 }owl7G3  
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。 YB2gxZ  
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? l5KO_"hy  
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: {I?)ODx7qC  
{[L('MH2|  
template < class Action > apfr>L3  
class picker : public Action &CN(PZv  
  { h@(+(fVHrp  
public : n}(A4^=4KQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K1]3zLnS  
  // all the operator overloaded 1Ax;|.KQH  
} ; GCfVH?Vx  
wArfnB&  
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。 6f ?,v5  
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: . sFN[>)  
IvI..#EzG  
template < typename Right > 4fjwC,,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const X:g#&e_  
  { ~<_WYSzS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~oT*@  
} jh`[ Y7RJO  
uhp.Yv@c  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zEukEA^9`  
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。 {s*2d P)  
!=a]Awr\  
template < typename T >   struct picker_maker 8?YeaMIBB  
  { q(~|roKA(  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  jIH^  
} ; uI%7jA~@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > BHZhdm@),  
  { ;YW@ 3F-h  
typedef picker < T > result; 257$ !  
} ; 7\R"RH-  
=oI6yf&8 Z  
下面总的结构就有了: n+YUG  
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。 ecQ,DOX|b  
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。 CgYX^h?Y9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WW &Wh<4  
至此链式操作完美实现。 lmD [Cn  
n 9`]}bnX  
G43r85LO  
七. 问题3 aJA(UN45  
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。 R<{Vgy  
;z N1Qb  
template < typename T1, typename T2 > > TBXT+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zR]!g|;f  
  { vZ.<OD4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); < *;GJ{  
} P?P.QK  
%b4tyX:N0  
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: a'dlA da  
a_?b <  
template < typename T1, typename T2 > R*6B@<p,i  
struct result_2 .5}Gt>4XM  
  { 57gt"f  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4K? \5(b  
} ; c:>&YGmhu  
iR88L&U>  
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? nb<oo:^  
这个差事就留给了holder自己。 jC{KI!kPt  
    TO"Md["GI  
#d-zH:uq  
template < int Order > eNVuw:Q+  
class holder; +`g&hO\W  
template <> TB+k[UxB  
class holder < 1 > U"+W)rUd  
  { G :k'm^k  
public : 6pbCQ q  
template < typename T > E]GbLU;TH  
  struct result_1 2{vAs  
  { "*F`,I3  
  typedef T & result; ~QxW^DGa7]  
} ; B%MdJ D>  
template < typename T1, typename T2 > _6ck@  
  struct result_2 c1jR j=\  
  { LCtVM70  
  typedef T1 & result; _N^w5EBC]  
} ; LbRQjwc]W  
template < typename T > i$PO#}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PM#3N2?|E  
  { Sp:w _;{#  
  return (T & )r; 4"(rZWv  
} +qC [X~\  
template < typename T1, typename T2 > L~Peerby  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F4= =a8  
  { Dm5 Uy^F}  
  return (T1 & )r1; bp=r]nO  
} M\{\WyeX  
} ; $/ IFSB9  
W&%,XwkQ  
template <> |vl~B|",  
class holder < 2 > Z_m<x!  
  { Y_+#|]=$B  
public : p^<(.+P4  
template < typename T > 4^bt~{}  
  struct result_1 Bps%>P~.  
  { P@vUQ  
  typedef T & result;  #O\as~-  
} ; ~i>DF`w$  
template < typename T1, typename T2 > !W@mW 5J|  
  struct result_2 &s vg<UZ  
  { _ s3d$C?B  
  typedef T2 & result; 4Zwbu  
} ; xwof[BnEZ  
template < typename T > N\g=9o|Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !uW*~u  
  { 9 $$uk'}w!  
  return (T & )r; zHX\h [0f  
} J*$%d1  
template < typename T1, typename T2 > |zpy!X3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {eaR,d~X  
  { )c' 45 bD  
  return (T2 & )r2; n2B%}LLa  
} lsOv#X-b E  
} ; s~A-qG>  
D~ Y6%9  
_Ik?WA_;  
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> >。 bAZoi0LR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kP&I}RY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e! *] y&W  
QTi@yT:  
return l(i, j) = r(i, j); 9Sxr9FLW~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6Qt(Yu*s  
[_(J8~ va  
  return ( int & )i; @NRN#~S,_]  
  return ( int & )j; $5JeN{B  
最后执行i = j; |du%c`wl  
可见,参数被正确的选择了。 B=a+cT  
) bI.K[0^  
)/;+aDk  
_) x{TnK  
fOHbgnL>  
八. 中期总结 &`l\Q\_[@  
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: /x ?@M n>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @9HRGxJ=}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (6ga*5<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )4=86>XJT  
OA&'T*)-A6  
E.Xp\Dm71  
H@ 1'El\9  
$kTm"I  
x:MwM?  
九. 简化 V&nB*U&s"  
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。 SZ9Oz-?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >^jBE''  
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: $45|^.b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l'EO@D/M  
  +-*/&|^等 ]i.N'O<p  
2. 返回引用。 QX<n^W  
  =,各种复合赋值等 A,<5W }  
3. 返回固定类型。 {wz)^A sy  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,^?g\&f(  
4. 原样返回。 y2_rm   
  operator, @^UgdD,BS,  
5. 返回解引用的类型。 mcd{:/^?  
  operator*(单目) wG[n wt0L  
6. 返回地址。 f%o[eW#  
  operator&(单目) 1DB{"8ov  
7. 下表访问返回类型。 V ,p~,rC  
  operator[] ^Qx?)(@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U3a2wK  
  operator<<和operator>> q8d](MaX  
1,+<|c)T?  
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。 gD 6S%O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: aKriO  
}g/u.@E  
template < typename Left > 4)w,gp  
struct value_return Z|n|gxe  
  { r&4Xf# QD6  
template < typename T > =;0-t\w!  
  struct result_1 q!:dZES  
  { [n[dr@J7v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R BHDfm'~7  
} ; P! +Gwm{  
z;1dMQ,#  
template < typename T1, typename T2 > T$D(Y`zdn  
  struct result_2 hE {";/}J  
  { I:TbZ*vi~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "Wg,]$IvU  
} ; :1*E5pX0n  
} ; $VHIU1JjZ  
-orRmn6}  
%@vF%   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2X\Pw  
-H6[{WVW!  
下面我们来剥离functor中的operator() BwWSztJ+B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: MTtx|L\4  
ej-A =avd  
return l(t) op r(t) wI|h9q1U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xkDK5&V  
return op l(t) \PxT47[@e  
return op l(t1, t2) N=\ zx^w,  
return l(t) op eTp|!T  
return l(t1, t2) op }"TQ\v$  
return l(t)[r(t)] [ *Dj:A)V^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] r5~ W/eE  
@bA5uY!  
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: $@'BB=i  
单目: return f(l(t), r(t)); X3}eq|r9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cOV9g)7^O  
双目: return f(l(t)); c},pu[nL  
return f(l(t1, t2)); dHIk3j-!  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q)0KYKD+@  
GmR3 a  
struct meta_divide e El)wZ,A  
  { $,~Ily7w  
template < typename T1, typename T2 > ;-VZVp}Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r"2lcNE  
  { X=#us7W}  
  return t1 / t2; _ACN  
} 1jd{AqHl  
} ; v>wN O  
q|<B9Jk  
这个工作可以让宏来做: } 8 z:L<  
'w=|uE {^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %N-aLw\  
template < typename T1, typename T2 > \ :*KTpTa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )K{s^]Jp  
以后可以直接用 )9`HO?   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Hnt*,C.0  
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 jXeE]A"  
(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。。。) Csuasi3]1d  
V,rc&97  
7zH2dqrj  
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 b$DiDm  
rByth,|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h}@wPP{  
class unary_op : public Rettype YjDQ`f/  
  { gF p3=s0~  
    Left l; {ze69 h  
public : a5#G48'X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hP+4{F*}-  
lq:q0>vyI  
template < typename T > jM$bWtq2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qt@/  
      { +4%~.,<_to  
      return FuncType::execute(l(t)); L-w3A:jk  
    } !s-A`} s+  
ndLEIqOY  
    template < typename T1, typename T2 >  ,RR{Y-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A6=Z2i0w>X  
      { |,,#DSe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gttsxOgktH  
    } h,Hr0^?  
} ; :o!Kz`J  
f`Fj-<v  
Acw`ytV  
同样还可以申明一个binary_op u9@B&  
{*O%A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0FcDO5ia  
class binary_op : public Rettype -]0:FKW  
  { CBd%}il  
    Left l; &tZIWV1&  
Right r; v<v;ZR)  
public : Nx.9)MjI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Nl YFS?5  
*:H,-@  
template < typename T > jz<}9Kze  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .rk5u4yK  
      { s8,YQ5-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o)5zvnu7  
    } twr{jdY9  
/^xv1F{  
    template < typename T1, typename T2 > ZFtR#r(~41  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?sQg{1"Zr  
      { nZB ~l=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ij(<(y{?Q1  
    } 1TTS@\  
} ; +1T>Ob;hk  
f)_<Ih\/7_  
LKvX~68  
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 @LI;q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 m[=SCH-;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) W\>O$IX^e  
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。 6 EqN>.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3yRvs;nWS  
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。。。 B7uK:J:c*H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]z'L1vQl7  
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) :Ob4WU  
下面是修改过的unary_op o?}dHTk7  
T@ESMPeU:X  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > k4$zM/ob  
class unary_op q+9^rQ  
  { x,^-a  
Left l; 9R$$(zB 1;  
  m~Pk ]~j  
public : ~:JAWs$\V  
bji#ID2]%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} HVA:|Z19  
7=N%$]DKZ  
template < typename T > 4C?{p%3c  
  struct result_1 M%_*vD  
  { !f(A9V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7kV$O(4  
} ; oA5Qk3b:  
5 b rM..  
template < typename T1, typename T2 > Kc[^Pu  
  struct result_2 U=JK  
  { GImPPF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AT I=&O`  
} ; !X7z y9  
=* 'yGB[x)  
template < typename T1, typename T2 > eWqS]cM#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fwt+$`n  
  { TFb7P/g  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]7<$1ta  
} B)7:*Kj  
8WDL.IO  
template < typename T > s;P _LaIp)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }BS EK<W  
  { UZt3Ua&J  
  return OpClass::execute(lt(t)); WY|~E%k  
} WrwbLlE  
mIf)=RW  
} ; BsXF'x<U*  
P4"BX*x  
c),UO^EqV  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug pRjEuOc  
好啦,现在才真正完美了。 ;s,1/ kA  
现在在picker里面就可以这么添加了: HAE$Np|>a  
0>j0L8#^p  
template < typename Right > ds(X[7XGW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LiHJm-  
  { Mm8_EjMp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qDG x (d  
} NblPVxS  
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。 uD{-a$6z  
;PMPXN'z6  
%62|dhl6  
 ^4WZ%J#g  
A?HDY_u  
十. bind ksU& q%1  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 9u=]D> kb  
先来分析一下一段例子 JT}"CuC  
x!I@cP#O  
){/n7*#Th%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z5rL.a&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^'N!k{x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |7|'J Ty  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 rk=w~IZJ3  
我们来写个简单的。 OkQ< Sc   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?_{{iil  
对于函数对象类的版本: TQt[he$O  
d^?e*USh  
template < typename Func > |o eg'T  
struct functor_trait UBv#z&@[  
  { H '5zl^8I  
typedef typename Func::result_type result_type; g#{7qmM  
} ; $n8&5<  
对于无参数函数的版本: Dp*:oMATx0  
@QJPcF"  
template < typename Ret > i`9}">7v~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &gV9h>Kc#  
  { `Q+O#l?  
typedef Ret result_type; hHMp=8J7  
} ; X..M!3W  
对于单参数函数的版本: )sIzBC  
{nZP4jze  
template < typename Ret, typename V1 > zwUZ*Se  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S5m.oHJI*  
  { %[*_-%  
typedef Ret result_type; e#6H[t  
} ; NB3+kf,  
对于双参数函数的版本:  [Ketg  
C.=%8|Zy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }rVLWt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C]ho7qC  
  { qzY:>>d'  
typedef Ret result_type; 3 P\4K  
} ; 'u PI~l`g  
等等。。。 JvT#Fxjk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {IB4%,qT  
P5XUzLV L  
template < typename Func > 1(aib^!B  
struct func_return MkZoHzg}c  
  { Xa}y.qH  
template < typename T > yYJ +vs  
  struct result_1 }+NlY D:qF  
  { 29@m:=-}7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s*CBYzOm  
} ; Ki :98a$  
OpOR!  
template < typename T1, typename T2 > 5=<fJXf5y  
  struct result_2 Jk<b#SZ[b  
  { v>hc\H1P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NCkrf]*F-  
} ; l0!`>Xx[b  
} ; !9C]Fs*`?  
B&3@b  
>4lA+1JYk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ] C_$zbmi  
/#x0?d {5  
template < typename Func, typename aPicker > ;cv\v(0  
class binder_1 )1 0aDTlr  
  { OJ\j6owA  
Func fn; a$11u.\q+  
aPicker pk; p|>/Hz1v  
public : }z-)!8vF  
W}^>lM\8  
template < typename T > &~)1mnv.  
  struct result_1 z\J#d 1e  
  { 8 =3#S'n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; o2y #Yk  
} ; SsL>K*t5  
r)w]~)8  
template < typename T1, typename T2 > L~M6 ca"  
  struct result_2 }WNgKw  
  { ]waCYrG<sY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <ot%>\C  
} ; :;3y^!  
FbPoyh  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t-hN4WKH_A  
!\Q/~p'jS  
template < typename T > g;nPF*(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?P2 d 9b  
  { `t #I e *  
  return fn(pk(t)); 4y9n,~Qgw  
} l0wvWv*k  
template < typename T1, typename T2 > f;W>:`'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BjUz"69  
  { y-7$HWn  
  return fn(pk(t1, t2)); KMkX0+Ao  
} ~o/e0  
} ; J@9E20$  
<Y#EiC.  
/I#SP/M&l  
一目了然不是么? %$(*.o!+8  
最后实现bind z:tu_5w!,  
k@C]~1  
gl6*bB=  
template < typename Func, typename aPicker > Y4/ !b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?37Kc,o  
  { r`=!4vY2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z9*7fT  
} JMYM}G  
-}<W|r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cW, 6 MAQo  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 R$ 40cW3`  
L}U fd >*  
十一. phoenix D\G P+Ota  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Y]1b3 9O  
)e:u 6]  
for_each(v.begin(), v.end(), uJHf6Ye  
( >RT02Ey>  
do_ R<-(  
[ K5q9u-7  
  cout << _1 <<   " , " }3mIj<I1;  
] ]2B=@V t,  
.while_( -- _1), E2{SKIUm  
cout << var( " \n " ) yn5yQ;  
) &mp@;wI6@  
); 1=%\4\  
mH} 1Zy  
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: A ptzBs/  
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 e?~6HP^%.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T#sKld  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <P1sK/IZb  
i;B)@op.#  
s5ddGiZnBT  
template < typename Cond, typename Actor > Cy##+u,C  
class do_while $nbZ+~49  
  { :<Y, f(c  
Cond cd; w873: =  
Actor act; 9y"*H2$#  
public : 7w{>bYP  
template < typename T > "8Y4;lbN.q  
  struct result_1 lGZ^ 8  
  { kC)ye"r  
  typedef int result_type; VDq?,4Kb  
} ; 7*r7Q'  
$n?@zd@53  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} LHz-/0 [  
HGpj(U:`c  
template < typename T > "(rG5z3P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NrdbXPHceN  
  { .DSmy\FI5  
  do {` Lem  
    { cvvba 60  
  act(t); lf\]^yM #  
  } `PR)7}/<  
  while (cd(t)); aJ1<X8  
  return   0 ; n089tt=TE  
} z@3t>k|K  
} ; 7Z/KXc[b  
=F5(k(Ds  
[,TuNd  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lclSzC9  
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。 a$SGFA}V  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Yvu!Q  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 \j]i"LpWb  
下面就是产生这个functor的类: }?=$?3W  
gUB%6vG\I  
-&* 4~  
template < typename Actor > SablF2doa  
class do_while_actor BVX6  
  { &i,xod6$  
Actor act; gzthM8A  
public : dk9'C  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }Q?, O  
"-+5`!Y  
template < typename Cond > hYMo5?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V!F# ek:  
} ; <m#ov G6  
"$*&bC#dE  
B#_<?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Vs)Pg\B?  
最后,是那个do_ d tw4cG  
 ((}T^  
tN=B9bm3j  
class do_while_invoker R(sPU>`MX  
  { ?6F\cl0.  
public : 7Rf${Wv0  
template < typename Actor > l#_(suo64  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wtCz%!OYB  
  { P"LbWZ6Nj  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6;g"`l51  
} )V<ML7_?  
} do_; |<l  sv  
%o4ZD7@ '  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Pwn3/+"%K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l.c*, 9  
最后来说说怎么处理break和continue >weY_%a  
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_  
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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