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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0!3!?E <  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 / e~  
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, 6LSPPMM  
\_iH4<#>  
7VEt4  
Ig40#pA  
  class filler E'S<L|A/  
  { sW>P-  
public : eLHa9R{)B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }0k"Sw X  
} ; Pur"9jHa4  
+=n x|:no  
-L^0-g  
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: Mft0D j/  
9`nP(~  
*X-~TC0 [  
i~v@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [8V(N2  
TE*>a5C|  
-~rr<D\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4aIlzaA  
x9XGCr  
S>/I?(J  
=$:4v`W0(  
二. 战前分析 B}TInI%H  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 = y,yQO  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 A-AN6.  
`4"y#Z  
 6Dr$*9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oHP >v_ X  
  /* --------------------------------------------- */ ^>P@5gcoE(  
vector < int *> vp( 10 ); 3rXL0&3w%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0{{p.n8a~  
/* --------------------------------------------- */ &gKP6ANx2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D_,_.C~O  
/* --------------------------------------------- */ yK @X^jf  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x~3>1Wr#M  
  /* --------------------------------------------- */ BIb{<tG^N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "6[Ax{cM  
/* --------------------------------------------- */ KweHY,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); skmDsZzw  
`#IT24!  
I'6 ed`|  
~gzpX,{ n  
看了之后,我们可以思考一些问题: hj#+8=  
1._1, _2是什么? #!<+:y'S?  
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。 %r}KvJgd  
2._1 = 1是在做什么? V, "AG  
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。 \fQgiX  
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 V@'3EI  
r*  
sDh6 Uk  
三. 动工 *YE IG#`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =t>`< T|(  
LcQ\?]w`]  
#L+s%OJ`  
Ff1M~MhG  
template < typename T > cbg3bi  
class assignment lw/ m0}it  
  { 4*ty&s=5OJ  
T value; 'amex  
public : bj* v'  
assignment( const T & v) : value(v) {} hc4`'r;  
template < typename T2 > K\%"RgF@&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } D?&w:C\&@z  
} ; :h](;W>H  
!Vod0j">  
jrMGc=KL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jAQ)3ON<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^PCL^]W  
@v:ILby4-  
>f9]Nj  
Z!5m'yZO  
  class holder enfu%"(K)  
  { N?u2,h-  
public : 6I6ZVSxb  
template < typename T > zDQ\PZ~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b^=8%~?%4  
  { kY |=a  
  return assignment < T > (t); CBgFB-!qpe  
} ?;r7j V/`j  
} ; 4VL!U?dk  
Se]t;7j  
tX2>a  
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: CB7R{~ $  
^ 8Nr %NJ  
  static holder _1; k3htHCf*G$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zj$Z%|@$  
a0v1LT6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R/KWl^oNj  
而不用手动写一个函数对象。 I$P7%}  
t)kr/Z*p\  
JeSkNs|vB  
5;KT-(q~  
四. 问题分析 ;lPhSkD  
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。 "r `6c0Z  
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。 GmWQJYX\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'kONb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u+i/CE#w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #| e5  
!*QA;*e  
五. 问题1:一致性 C&MqUj"]  
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?| }v|[h[cZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]r{ #268  
l9Cy30O6  
struct holder &^Q~G>A  
  { XS~w_J#q  
  // b|pNc'u:Cn  
  template < typename T > dIh(~KqB  
T &   operator ()( const T & r) const # JT%]!  
  { UqQZ A0e  
  return (T & )r; (h(ZL9!  
} q|Tk+JH{5  
} ; %Zi,nHg8  
S>zKD  
这样的话assignment也必须相应改动: OsuSx^}  
B 0fo[Ev  
template < typename Left, typename Right > ^ZZ@!Udy  
class assignment C3`.-/{D"  
  {  K`mxb}  
Left l; !"qEB2r  
Right r; gM/_:+bT>P  
public : BqJrL/(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7JK 'vT  
template < typename T2 > !c;p4B)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {>qrf:  
} ; K^p"Z$$  
!ilDR<  
同时,holder的operator=也需要改动: \$++.%0  
_rWXcK3cjr  
template < typename T > tbt9V2U:"n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 63\>MQcLy  
  { ,kuFTWB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ="*C&wB^  
} \fGYJ37  
JSP8Lu"n  
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。 >L3p qK   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S6Xw+W02  
S)1:*>@  
return l(rhs) = r; @n y{.s+  
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。 +hYmL Sq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '3 ,JL!  
-cS4B//IK8  
template < typename Tp > 2yg'?tpj  
class constant_t A=>6$L];'  
  { Y+PxV*"a  
  const Tp t; ':fbf7EL<  
public : uX!y,a/"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HAOrwJFqU  
template < typename T > 0R{R=r]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z\yLzy#8  
  { wH5O>4LO  
  return t; x~I1(l7r  
} VY26 Cf"  
} ; HCCp<2D"C  
h!3Z%M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2QD B'xs3  
下面就可以修改holder的operator=了 T</gWW  
cnO4N UDv  
template < typename T > HCZ%DBU96  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const iONql7S @  
  {  y3$\ m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ZI*A0_;L  
} `9)2nkJk'z  
Rf$6}F  
同时也要修改assignment的operator() eHZl-|-  
;( Va_   
template < typename T2 > w9}IM149  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } W..>Ny;'3  
现在代码看起来就很一致了。 Ji:@z%osr  
2{qG  
六. 问题2:链式操作 RB@gSHOc?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @k;3$  
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。 DxG'/5jQ[  
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。 Y\F H4}\S  
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。 ijSYQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Vc<n6  
<GlV!y  
template < typename T > H`..)zL|  
struct result_1 ,l"2MXD  
  { %6?}gc_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;qQzF  
} ; e=$xn3)McY  
*)sz]g|d  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: eesLTy D2_  
yr DYw T  
template < typename T > 6 6;O3g'  
struct   ref R9HS%O6b6  
  { e/%Y ruzS  
typedef T & reference; rx) Q]  
} ; -B! TA0=oJ  
template < typename T > k18V4ATE]  
struct   ref < T &> vK/Z9wR*05  
  { WWz ns[$f  
typedef T & reference; oMf h|B  
} ; JH, +F  
&~i &~AJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Jk{2!uP  
U}TQXYAg  
template < typename T > wYM{x!D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J~6*d,Ry`  
  { NX/)Z&Fx:  
  return l(t) = r(t); }e|]G,NZO  
} "Vy\- ^  
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。 ;f*xOdi*k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~Dh}E9E:  
At:C4>HE@  
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 x=+H@YO\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !9Ni[8&Fg0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %8}w!2D S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <FLc0s  
最后的布局是: ~)(Dm+vZ  
                Add q|\Cp  
              /   \ a2n#T,kq&  
            Divide   5 6ng9 o6  
            /   \ X:bgY  
          _1     3 /d;l:  
似乎一切都解决了?不。 =-Tetp  
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。 .v!e=i}.  
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。 z81!F'x;  
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: 3"RZiOyv  
oZw#Nd   
template < typename Right > U{m:{'np(H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QJ'C?hn  
Right & rt) const -hfY:W`Dz  
  { u{^Kyo#v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o^J&c_U\3'  
} bBL"F!.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }3e+D  
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。 \6L=^q=  
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。 ".=EAXVU  
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。 n`1i k'x?  
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。 w=5qth7  
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? g Q^]/X  
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: =@ RVLml  
b?,y%D) '  
template < class Action > AG%aH=TKp  
class picker : public Action C\K--  
  { =$J2  
public : |&.)_+w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4T-AWk  
  // all the operator overloaded l"Q8`  
} ; \U8Vsx1tl  
2q bpjm  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 (6b%;2k  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: GW#Wy=(_  
L x&ZWF$  
template < typename Right > 6OUj c  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const irS62Xe  
  { [0emOS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6cvm\ opH  
} 4kEFbzwx  
^~$ o-IX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L|Iq#QX|  
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。 d)HK9T|B  
#(G&%I A|;  
template < typename T >   struct picker_maker ^TGHWCK!t  
  { 8V= o%[t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D\JYa@*?.h  
} ; ~1oD7=WN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C_/oORvK  
  { a6OT2B  
typedef picker < T > result; g*uO IF  
} ; b6ddXM\Z  
9#7z jrB  
下面总的结构就有了: h9mR+ng*oD  
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。 .N2Yxty8>  
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。 J0k~%   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 kp|reKM/  
至此链式操作完美实现。 =W=%!A\g  
t+tGN\q  
OZD/t(4?6s  
七. 问题3 pOXEM1"2A  
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。 O1"!'Gk[!L  
' wEP:}  
template < typename T1, typename T2 > ]n_A~Y r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jEadVM9  
  { [ 0Sd +{Q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i`X{pEKP+  
} f~Su F,o@h  
[iD!!{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: jn'8F$GU  
{iRNnh   
template < typename T1, typename T2 > "Q( 8FF  
struct result_2 m,b<b91  
  { bPEAG=l"-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rm7UFMCR6i  
} ; OR O~(%-(e  
5sH ee,  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ]z,?{S  
这个差事就留给了holder自己。 nHX@  
    ,~!lNyL  
(~#9KA1A}  
template < int Order > FVHL;J]nf1  
class holder; )Z#7%, o  
template <> R;%iu0  
class holder < 1 > 9/Ls3U?  
  { R?(j#bk  
public : GUxhCoxb  
template < typename T > &fcRVku  
  struct result_1 Nb6HM~  
  { QB7<$Bp  
  typedef T & result; { !w]t?h  
} ; |[ge ,MO:  
template < typename T1, typename T2 > c=5$bo]LI  
  struct result_2 8{RiaF8  
  { b#F3,T__`Y  
  typedef T1 & result; px*MOHq K  
} ; l[x wH 9'  
template < typename T > 5R4 dN=L*1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9M6&+1XE  
  { 8447hb?W$  
  return (T & )r; B0:O]Ax6.^  
} q/Q*1  
template < typename T1, typename T2 > #S"=)BZ8L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a?;{0I:Ln  
  { V\_ &2',t  
  return (T1 & )r1; /#a$4 }2L  
} n1QO/1} :  
} ; >\e11OU0Gy  
>y?$aJ8ZV  
template <> <K43f#%  
class holder < 2 > Bn.8wMB  
  { /1Eg6hf9B  
public : #>0nNR[$Y  
template < typename T > }\@*A1*X2  
  struct result_1 ~Oq(JM $M  
  { '&`Zy pq  
  typedef T & result; K \O,AE  
} ; qnOAIP:0  
template < typename T1, typename T2 > uJ[dO}  
  struct result_2 \Tc$P#  
  { S&a 44i  
  typedef T2 & result; g {00i  
} ; ;y"DEFs,u  
template < typename T > k,?k37%T]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _jtBU  
  { milU,!7J  
  return (T & )r; z:w7e0  
} "Kqe4$  
template < typename T1, typename T2 > Nz m 7E]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mGIS[_dcs  
  { G  B15  
  return (T2 & )r2; j9Lc2'  
} n7 S[ F3  
} ; 3V-pLs|  
J~= =<?j:  
TY? Fs-  
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> >。 +=||c \'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g;-CAd5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H]SnM'Y  
Agl[Z>Q  
return l(i, j) = r(i, j); 9N9;EY-U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =KX:&GU  
NK#f Gz*,(  
  return ( int & )i; k?_Miqr  
  return ( int & )j; hE>Mo$Q(  
最后执行i = j; |[*b[O 1W  
可见,参数被正确的选择了。 GSk;~^l  
-G{}8GM  
#{0c01JZ  
RJ0w3T]7  
wqw$6"~  
八. 中期总结 =ahD'*R^A  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: *b> ~L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 lO:[^l?F  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /Qbt  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor n84*[d}t  
#SO9e.yhI  
y0Ag px  
K(hqDif*6  
R#oXQaBJ  
8NpQ"0X  
九. 简化 :=-h'<D  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 4re^j4L~o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,<%],-Lt[  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: CYz]tv}g:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4/$]wK`  
  +-*/&|^等 9=:!XkT.  
2. 返回引用。 v-OaH81&R  
  =,各种复合赋值等 `a] /e  
3. 返回固定类型。 Zd042 %  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ucyxvhH^-  
4. 原样返回。 0rF{"HM~  
  operator, ?L'ijzP  
5. 返回解引用的类型。 2nk}'HBe  
  operator*(单目) pm^[ve  
6. 返回地址。 NKO5c?ds  
  operator&(单目) k5|h8%h8  
7. 下表访问返回类型。 ]  OR ]  
  operator[] A07FjT5w8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9"&HxyOfX  
  operator<<和operator>> z[l17+v  
o[_ {\  
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。 ;|66AIwDe  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 68d(6?OgW  
\!`*F :7]-  
template < typename Left > gJ:Z7b  
struct value_return jytfGE:  
  { ZfS-W&6Z  
template < typename T > 7u0!Q\  
  struct result_1 ._#|h5  
  { Y!}BmRLh2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p.)G ],  
} ; j$BM$q/c  
^,@Rd\q  
template < typename T1, typename T2 > .Q4EmpByCg  
  struct result_2 "|(+~8[  
  { `O-$qT, _  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; YaDr6)  
} ; 6*Rz}RQ  
} ; Gw$U0HA[,  
}m(u o T~  
J1hc :I<;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait MX]<tR`  
l\JoWL  
下面我们来剥离functor中的operator() nTyK Z(#u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t /1KKEZM  
[*Wq6n  
return l(t) op r(t) BNnGtVAbZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5l}v  
return op l(t) {O[a +r.n  
return op l(t1, t2) gM '_1zs U  
return l(t) op _}8O15B|  
return l(t1, t2) op 8 W79  
return l(t)[r(t)] !SMIb(~[z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T32C=7  
IR(qjm\V  
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: lo5,E(7~h  
单目: return f(l(t), r(t)); $_onSYWr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n>" 0y^v  
双目: return f(l(t)); (3C::B=  
return f(l(t1, t2)); g:7S/L0]  
下面就是f的实现,以operator/为例 }.>( [\ q  
cQ} ,q+GR~  
struct meta_divide 4$oNh)+/h  
  { !?,7Cu.5#6  
template < typename T1, typename T2 > 4"nb>tA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) KmG*`Es  
  { _0 Qp[l-  
  return t1 / t2; )"`(+Ku&c  
} MqDz cB]  
} ; '_N~PoV  
JK) )Cuh  
这个工作可以让宏来做: ;'~U5Po8  
>4b:`L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W$>srdG0$  
template < typename T1, typename T2 > \ 5|z>_f.^pS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &@p_g8r#  
以后可以直接用 CoO..  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gi\2bzWkbX  
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 S~X&^JvT  
(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。。。) hLK5s1#K  
V3r1|{Z(  
lI~T>Lel2  
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 E!nEB(FD  
va 7I_J   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jeXP|;#Una  
class unary_op : public Rettype C,r[H5G#  
  { a|?&  
    Left l; ,< Zu4bww  
public : \]uD"Jqv#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #}Y$+FtO  
HqC 1Dkw  
template < typename T > s\O4D*8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xo[j*<=0  
      { DLggR3K_\  
      return FuncType::execute(l(t)); . 7*k}@k  
    } q$RJ3{Sf  
6Y9FU  
    template < typename T1, typename T2 > ,\8F27  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a@4 Z x  
      { Se~< Vpo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ck.LsL-  
    } rH Y SS0*3  
} ; G8AT] =  
paCC'*bv  
eYNu78u   
同样还可以申明一个binary_op $]LhE:!G  
w1U2cbCr/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wzX(]BG  
class binary_op : public Rettype [.:SV|AF#  
  { XK#~w:/fB  
    Left l; h.T]J9;9  
Right r; q9+`pj  
public : W;L<zFFbU)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \"k[y+O],4  
I "Qf};n  
template < typename T > |p_\pa1&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $[(amj-;l  
      { 'C[{cr.`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); eV(nexE  
    } [u*-~(  
H#/ #yVw  
    template < typename T1, typename T2 > ]]Bq te  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6="Qwrk  
      { 0SS,fs<w3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); J n>3c  
    } P'}WmE'B}F  
} ; 2:[ -  
Odn`q=  
)T0%<(J  
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 \iL{q^Im  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 py|ORVN(Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z3Id8G&>  
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。 =#=<%HPT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @kh:o\  
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。。。 '0b!lVe  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n<,:;0{  
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) <DeC^[-P  
下面是修改过的unary_op !V.2~V[^M  
= 1ltX+   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }^Ymg7wA  
class unary_op /FJ.W<hw  
  { V8KdY=[  
Left l; xgp 6lO[  
  ~?6M4!u   
public : ~W/|RP7S  
IN^dJ^1+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zjE|UK{  
v 79k{<Ln  
template < typename T > S[zETRSG  
  struct result_1 2 .p?gRO  
  { n3z]&J5fr  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; pZxuV(QP`  
} ; o|en"?4  
/E %^s3S.  
template < typename T1, typename T2 > 2K:Rrn/cR  
  struct result_2 {u}d`%_.M  
  { =# /BCL7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hnYL<<AA  
} ; fvE:'( #?  
n=F|bW  
template < typename T1, typename T2 > OK] _.v}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rbt/b0ET  
  { DYf3>xh>xb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (J6>]MZ#)  
} /}\Uw  
HuI?kLfj\  
template < typename T > UwtL v d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5mqwNAv  
  { 'g5 Gdn  
  return OpClass::execute(lt(t)); UG !+&ii|  
} 90Sp(  
0FAe5 BE7  
} ; 9 $&$Fe  
-bP_jIZF;g  
alp}p  
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 P:OI]x4  
好啦,现在才真正完美了。 q?##S'  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;h~v,h  
EP'I  
template < typename Right > 1F,>siuh ,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const FW@(MIH  
  { zn)Kl%N^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z#vU~1W  
} 7Zw.mM!i  
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。 2kfX_RK  
)`z{T  
,9.-A-Yw  
}7HR<%< 7  
qdNt2SO  
十. bind ISDeLUihY  
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。 +1pY^#A  
先来分析一下一段例子 5H^"  
ExxD w_VGT  
s(0"r.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Hx?OCGj=S*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yx\I&\i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^q}cy1"j"  
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。 zgn~UC6&  
我们来写个简单的。 Q<O(Ix  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [/V i*Z  
对于函数对象类的版本: oYmLJzCf  
i_{b *o_an  
template < typename Func > j3Ps<<eA  
struct functor_trait E[a|.lnV  
  { igO,Ge8}  
typedef typename Func::result_type result_type; Qq{>]5<  
} ; I&JjyR  
对于无参数函数的版本: &UxI62[k  
mmvo >F"  
template < typename Ret > ,!>1A;~wT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;) XB'  
  { Hs`j6yuc9  
typedef Ret result_type; /'QfLW>6  
} ; MO%kUq|pg  
对于单参数函数的版本: 231,v,X[  
vp4NH]fJ  
template < typename Ret, typename V1 > ^~DDl$NH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #`o]{UfW  
  { I3hN7  
typedef Ret result_type; y!u=]BE  
} ; * LOUf7`  
对于双参数函数的版本: ;6655C  
~cH3RFV  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5DS'22GW`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > htu(R$GSM  
  { $d\>^Q  
typedef Ret result_type; 2H9;4>ss  
} ; )WH;G:$&"  
等等。。。 UAEu.AT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy UlQS]f~  
tDQuimYu7  
template < typename Func > ]9PQKC2&  
struct func_return Me2qOc^Z-  
  { sL!+&Id|  
template < typename T > ',bSJ4)Y  
  struct result_1 zPc kM)  
  { | IB4-p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P}~nL  
} ; kK~,? l  
%U?1Gf e  
template < typename T1, typename T2 > G7N Rpr  
  struct result_2 q+{$"s9v  
  { B&rw R/d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 73kU\ux  
} ; 0WI@BSHnM  
} ; HY2*5 #T  
7'zXf)!  
NbPNcjPL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jz$ ]"\G#  
;!(GwgllD  
template < typename Func, typename aPicker > 9/#?]LJ  
class binder_1 Xy]Pmt  
  { yvIzgwN%s!  
Func fn; P$#{a2  
aPicker pk; SX]uIkw  
public : 5j~1%~,#  
wfQ^3HL  
template < typename T > b Od<x >@  
  struct result_1 FH)_L1n  
  { >K n7A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &>A<{J@VL  
} ; u"gtv  
A-f, &TO  
template < typename T1, typename T2 > 9A,ok[J  
  struct result_2 4 Kh0evZ  
  { bPA >xAH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N~|Z@pU"  
} ; X" Upml  
mlix^P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} iHKX#*  
y$y!{R@   
template < typename T > R3|r` ~@@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mq jdW   
  { %R^*MUTx  
  return fn(pk(t)); +3[8EM#g  
} b?K`DUju{0  
template < typename T1, typename T2 > Ctx`b[&KXX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8(>2+#exw  
  { xi[\2g+  
  return fn(pk(t1, t2)); )F_nK f"a  
} -pW*6??+?  
} ; Q<>b3X>O  
~@$RX: p  
Sjp ]TWj  
一目了然不是么? \b*z<Odv  
最后实现bind {I8C&GS  
W1_.wN$,5  
/|m0)H.>  
template < typename Func, typename aPicker > X]}:WGFM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &embAqW:  
  { k}] M`ad  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9Cz|?71  
} ha?M[Vyw4Q  
dJ {q}U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 iAo/Dnp2J  
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。 ]j0/.pG  
$38)_{  
十一. phoenix N/78Ub  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k~*%Z!V}C  
.Ta(v3om%  
for_each(v.begin(), v.end(), )&j@={0  
( #%g>^i={ky  
do_ G%ZP `  
[ G|YNShK4=9  
  cout << _1 <<   " , " |:]} u|O  
] m5v IS  
.while_( -- _1), ;;|.qgxc~  
cout << var( " \n " ) a"&cm'\lL  
) +c$:#9$ |  
); _FxeZ4\  
@{"?fqo  
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: MK(~  
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 s:3b.*t<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `|2g &Vn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 14DhJUV"b  
c~+KrWbZ~  
)=VAEQhL-  
template < typename Cond, typename Actor > wJC F"e  
class do_while DTlId~Dyq  
  { ( 8X^pL  
Cond cd; @b!W8c 6  
Actor act; waU2C2!w  
public : @H8DGeM  
template < typename T > (K_{a+$[  
  struct result_1 V8Ri2&|3  
  { c\;_ jg  
  typedef int result_type; O-huC:zZh  
} ; m}7Nu  
cn Oh j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e%EO/ 2"  
msY6zJc`  
template < typename T > "W~vSbn7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R.cR:fA  
  { >p'{!k  
  do ]!j%Ad  
    { ]T6pH7~  
  act(t); v[r 8-0c  
  } >}:  
  while (cd(t)); 1m5*MY  
  return   0 ; n,d)Wwe_`y  
} n(`|:h"  
} ; "n_X4e+18P  
v-BQ>-&s  
%>$Pu y\U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *`8JJs0g  
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。 loC~wm%Ql  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 D^gS.X^  
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。 [X91nUz#  
下面就是产生这个functor的类: wh)F&@6 R!  
0*_E'0L8e  
,OERDWW|6  
template < typename Actor > |Sm/s;&c6  
class do_while_actor ]6F\a= J  
  { f> bL }L  
Actor act; A'.=SA2.Y  
public : H~^)^6)^T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} '4SDAa2f  
l))Q/8H  
template < typename Cond > \VA*3U^@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; D*j^f7ab  
} ; #IJe q0TVB  
\Hdsy="Dnh  
lF_"{dS_6(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -QwH|   
最后,是那个do_ px*1 3"  
XDHi4i47`o  
050,S`%<g8  
class do_while_invoker tHAe  
  { L ^r & .N\  
public : ;s;3cC!  
template < typename Actor > ~>HzAo9e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [Ky3WppR  
  { x FWhr#5,  
  return do_while_actor < Actor > (act); > lfuo  
} lj UdsUw  
} do_; l&}}Io$?@  
NSBcYObX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? b]fx  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  dOa9D  
最后来说说怎么处理break和continue 4"_`Mu_%  
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。 #=VYq4B=  
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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