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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ! %X#;{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1W r,E#+C  
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, {16]8-pe  
&,8F!)[9  
;1AX u/  
aM7=>  
  class filler Mj<T+Ohz  
  { j@u]( nf  
public : %5$)w;p.$'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G nPrwDB  
} ; 3ZUME\U  
iz%wozf  
5RsO^2V:  
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: %EH{p@nM&-  
8}K^o>J&K  
giYlLJA*}  
zvbO q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?>s[B7wMp  
).3riR  
z50P* eS  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .]w=+~h  
+ l hJ8&  
aqEmF  
Tx>V$+al  
二. 战前分析 4w5);x.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 #w@V!o  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Qo~|[]GE  
J'C9}7G  
;-AC}jG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XR_Gsb%l  
  /* --------------------------------------------- */ E?- ~*T  
vector < int *> vp( 10 ); HA74s':FN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0[])wl  
/* --------------------------------------------- */ V+5av Z}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v`@M IOv  
/* --------------------------------------------- */ i__f%j`!W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,@kLH"a0  
  /* --------------------------------------------- */ > JC"YB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l;d4Le  
/* --------------------------------------------- */ C#LTF-$])  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); />n!2'!  
`a `>Mtl  
yV*jc`1  
|Iknk,  
看了之后,我们可以思考一些问题: kvG.?^ v  
1._1, _2是什么? {l"(EeW6)  
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。 ua E,F^p  
2._1 = 1是在做什么? rf+Z0C0WYi  
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。 hdeI/4 B  
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。 `ZU]eAV  
hof>:Rk  
E7q,6f3@r  
三. 动工 n^|SN9 _r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l >~Rzw  
=o4gW`\z  
\%&):OD1  
D"gv:RojD  
template < typename T > C8W_f( i~  
class assignment xXlx}C  
  { `S+n,,l  
T value; iJH?Z,Tjf  
public : g/frg(KF  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;nrkC\SYh:  
template < typename T2 > t$ 97[ay  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *q"1I9zvT  
} ; G.r .Z0  
6l:uQz9  
Dn)B19b  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 B@v (ZY  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 85e*um^  
_6!iv  
lid0 YK-  
!mmSF1f  
  class holder b;FaTm@  
  { }@"v7X $  
public : v"o_V|  
template < typename T > `=S%!akj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x2TE[#><  
  { jvxCCYXR  
  return assignment < T > (t); # [ +n(  
} E 6+ ooB[  
} ; P%ThW9^vnj  
>;lrH&  
-24ccN;  
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: M3Qi]jO98  
I@5$<SN  
  static holder _1; YC$>D? FW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K4 -_a{)/  
(|#%omLL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MV w.Fl  
而不用手动写一个函数对象。 R13V }yL  
U&43/;<,  
U{qwhz(  
~k%XW$cV  
四. 问题分析 ayh235>a(  
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。 Vw3=jIQN:!  
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。 .K1wp G[4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 FY-eoq0O3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yY{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YeVo=hYH@  
EEMRy  
五. 问题1:一致性 E62_k 0q  
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?| Q~/=p>=uu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7nB X@Uo  
-p%cw0*Y]C  
struct holder =v0w\( ?N  
  { _Fn`G .r<  
  // ZvLI~ul(zT  
  template < typename T > 'v@*xF/L6a  
T &   operator ()( const T & r) const YI;MS:Qj  
  { 6Eus_aP  
  return (T & )r; jcjl q-x  
} 7{l~\] 6d  
} ; C4GkFD   
r i)`e  
这样的话assignment也必须相应改动: Ms5R7<O.7  
_ 2)QL  
template < typename Left, typename Right > ?o`:V|<v  
class assignment R](cko=  
  { }#2(WHf =<  
Left l; 6y "]2UgQk  
Right r; 8C? E1fH\  
public : .|Yn[?(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +~* e B  
template < typename T2 > of GoaH*h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g[HuIn/  
} ; J qmL|S)  
oad /xbp@/  
同时,holder的operator=也需要改动: lIZ&' z  
k2.k}?w!JO  
template < typename T > L4ct2|w}ul  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d(:I~m  
  { m>3\1`ZF~<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o?c NH  
} vR>GE? s6  
lauq(aD_C  
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。 u#`51Hr$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <>Ha<4A =E  
vT @25  
return l(rhs) = r; W`P>vK@=  
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。 :."6g)T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I[?bM-  
sl(go^  
template < typename Tp > yhI;FNSf  
class constant_t ]rNxvFN*j  
  { lgD %  
  const Tp t; t @a&&  
public : :t;i2Ck  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -3y  
template < typename T > V#+F*w?&D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VS!v7-_N5  
  { I~Qi):&x  
  return t; Ra6}<o  
} 9]lyV  
} ; A_e5Vb ,u.  
EcSu[b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3xKgj5M  
下面就可以修改holder的operator=了 [0]J 2  
'm"Ez'sS  
template < typename T > .TDg`O24c,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const YXh!+}  
  { Zz]/4 4t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); SG1AYUs V  
} 3OY(L`  
&}|`h8JA]K  
同时也要修改assignment的operator() @?;)x&<8?3  
JoZzX{eu"  
template < typename T2 > :Bu)cy#/[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _meW9)B  
现在代码看起来就很一致了。 :7JP(j2  
Z c#Jb  
六. 问题2:链式操作 HD1/1?y!@q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WTjmU=<\  
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。 ?AQA>D#W  
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。 8rFP*K9  
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。 }n#$p{e$i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =Zsxl]h   
 c,M"a  
template < typename T > #?eMEws  
struct result_1 dWe%6s;   
  { e p Dp*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J83C]2~7  
} ; <OJqeUo+*\  
$!_}d  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: yD`pUE$  
<^'IC9D]  
template < typename T > }_mMQg2>=  
struct   ref o>T+fBHE  
  { y\[* mgl:  
typedef T & reference; ,2i1 4H  
} ; ]{#Xcqx  
template < typename T > ?YDMl  
struct   ref < T &> =W2I0nr.  
  { O*x~a;?G  
typedef T & reference; + Okw+v  
} ; J4z&J SY  
Dkh=(+> <  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %qqeL   
Ke]'RfO\  
template < typename T > ,^<39ng  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^gNbcWc7CU  
  { ~?)y'?  
  return l(t) = r(t); AMO{ee7Po  
} v6E5#pse8  
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。 tL1\q Qg  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [Ls%nz|  
Ij XxH]2  
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("koA=.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )7Qp9Fxo  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /11CC \  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q|IU+r:! 3  
最后的布局是: (?lT @RY/  
                Add Ml{4)%~Y7f  
              /   \ )KkV<$  
            Divide   5 LfK/wSvWw  
            /   \ SJi;_bVf  
          _1     3 {0AlQ6.@>  
似乎一切都解决了?不。 d>c`hQ(V  
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。 bki:u  
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。 9>vB,8  
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: &Fjyi"8(r  
: t75iB=  
template < typename Right > TV0Y{x*~iH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F[F  NtZ  
Right & rt) const 0;*[}M]Z  
  { /q7$"wP  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MBU4Awj  
} No+BS%F5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 dldS7Q  
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。 nLPd]%78>  
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。 Y$j !-l5z  
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。 hewc5vrL  
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。 P=9UK`n  
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? &zVXd  
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: IlI5xkJ(  
Mii&doU  
template < class Action > 9y} J|z  
class picker : public Action > %Hw008  
  { 6x/o j`_[  
public : V>UlL&V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} YhooD,[.  
  // all the operator overloaded i~M-V=Zg  
} ; <'A-9y]-v  
+Mn(s36f2  
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。 D`.\c#;cN  
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: qw)Ou]L=  
$"}*#<Z  
template < typename Right > IF<T{/MA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -*-"kzgd  
  { Ys?0hd<cn  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A8AeM `  
} 1-.i^Hal  
7qWa>fX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /#L4ec-'  
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。 9+.3GRt7  
/c4$m3?]  
template < typename T >   struct picker_maker p!<PRms@  
  { )oM% N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uaCI2I  
} ; c]qh)F$s8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :3J`+V}9;  
  { f3h]t0M  
typedef picker < T > result; x8wsx F  
} ; w^7[4u4  
X76rme  
下面总的结构就有了: 1 .o0"  
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。 sqRvnCD!  
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。 ,ZO?D|M1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 XB:E<I'q!3  
至此链式操作完美实现。 4s"x}c">F  
' 8Q }pp`  
NpbZt;%t  
七. 问题3 fl4'dv  
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。 R4zOiBi'B  
Z]5xy_La  
template < typename T1, typename T2 > `>lY$EBG@[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wNNg"}&P  
  { 9 OlJC[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?/~Q9My  
} lACS^(  
BgB0   
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: [g=4'4EZc  
"-G7eGQ  
template < typename T1, typename T2 > $H/: -v  
struct result_2 Tl?jq]  
  { ,.;{J|4P  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; O >@Q>Z8W?  
} ; ^.*zBrFx  
8hSw4S "$  
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? 7x*C` Et<x  
这个差事就留给了holder自己。 p`!<yq2_  
    z$(`{ o%a  
J$`5KbT3  
template < int Order > G1 I<B  
class holder; |f$gQI!XW  
template <> Mi}k>5VT  
class holder < 1 > ogV v 8Xb  
  { |F qujZz  
public : ?d k)2  
template < typename T > |ss4pN0X  
  struct result_1 k[*> nE  
  { 9w1`_r[J  
  typedef T & result; kp6&e  
} ; i|S/g.r  
template < typename T1, typename T2 > $2Bll5!]  
  struct result_2 A+fXt`YNM  
  { %"|W qxv  
  typedef T1 & result; sn'E}.uhXH  
} ; }"/>,  
template < typename T > 0^F!-b^z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H5CL0#I  
  { H#T&7X_<  
  return (T & )r; WP^wNi ~>  
} v[jg|s&6"  
template < typename T1, typename T2 > _d>{Hz2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wzY{ii  
  { 1>umf~%Wa  
  return (T1 & )r1; [LV>z  
} ]v+yeGIKS  
} ; fOP3`G^\  
\GK]6VW  
template <> ZJ/K MW  
class holder < 2 > /8"rCh|m-  
  { }z2[w@M  
public : VLfKN)g  
template < typename T > <EY{goW  
  struct result_1 hANe$10=H  
  { Xs~IoU  
  typedef T & result; }yd!UU  
} ; 1`~.!yd8(  
template < typename T1, typename T2 > J M;WCV%NM  
  struct result_2 F^?DnZs  
  { E7I$GD  
  typedef T2 & result; IUD@Kf]S  
} ; o,/wE  
template < typename T > z0&Y_Up+5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,y}~rYsP%  
  { Z ?F_({im  
  return (T & )r; ,Z8)DC=  
} \]3[Xw-$  
template < typename T1, typename T2 > O]oH}#5b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N]F}Z#h  
  { ku#WQL  
  return (T2 & )r2; [7,q@>:CS  
} _auFt"n  
} ; ~*e@^Nv)v  
X]=8Oa  
RxVZn""  
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> >。 u7},+E)+B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: E=]|v+#~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ss`Sl$  
vb9C&#  
return l(i, j) = r(i, j); qTG i9OP6/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gN]\#s@[  
x]IJ;  
  return ( int & )i; 8/lgM'Eux  
  return ( int & )j; }q,dJE  
最后执行i = j; {W=5 J7  
可见,参数被正确的选择了。 )G*xI`(@  
1I40N[PE)  
bYr*rEcA  
F'T.-lEO_d  
@E>I<j,D  
八. 中期总结 gSe3S-Lt  
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: v^Rw9*w{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ml'lZ)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /Zxq-9   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2AEVBkF;M  
ZzxWKIE'c  
eYevj[c;  
YdN]Tqc  
gJ^taUE  
4zZ.v"laVM  
九. 简化 x~](d8*=  
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。 Vd'=Fe;eB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ClNuO  
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: QZuKM'D+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h05<1>?|  
  +-*/&|^等 20I/En  
2. 返回引用。 e`Co ='  
  =,各种复合赋值等 Of}C.N8  
3. 返回固定类型。 RrdLh z2N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ( k_9<Yb3  
4. 原样返回。 kM(m$Oo.  
  operator, )4> 7X)j>  
5. 返回解引用的类型。 ARG8\qU  
  operator*(单目) )_6W@s  
6. 返回地址。 ]zn3nhBI  
  operator&(单目) Ar<!F/  
7. 下表访问返回类型。 ex66GJQe1  
  operator[] xqQK-?k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rbl^ aik  
  operator<<和operator>> 8\jsGN.$JZ  
&=XK:+  
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。 | /n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <,X=M6$0n  
}y vH)q  
template < typename Left > I+31:#d  
struct value_return 7m}fVLk  
  { }'K-1:  
template < typename T > k$>5v +r0  
  struct result_1 #WS>Z3AY  
  { _(I)C`8m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9!.S9[[N  
} ;  ;v/un  
!OMCsUZ  
template < typename T1, typename T2 > ~wO-Hgd  
  struct result_2 dnh~An 9  
  { fB]NEx|o~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^]Z@H/]H  
} ; KLG29G  
} ; YOUB%N9+  
}(,{^".[}  
h\Q@zR*0a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e3?z^AUXm  
wuM'M<J@  
下面我们来剥离functor中的operator() RE4WD9n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: HJP~ lg  
|dDKO  
return l(t) op r(t) ZT8LMPC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T|0d2aa  
return op l(t) f>|<5zm#<  
return op l(t1, t2) t0Jqr)9}6  
return l(t) op Vhr6bu]  
return l(t1, t2) op  ) TRUx  
return l(t)[r(t)] \ FJ ae  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] c _!!DEe7  
;--D?Gs]Qr  
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: y~su1wUp  
单目: return f(l(t), r(t)); G6+6u Wvl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *z.rOY= 8  
双目: return f(l(t)); }D.\2x(J  
return f(l(t1, t2)); X5)(,036  
下面就是f的实现,以operator/为例 Kr;=4xg=  
G*jq5_6  
struct meta_divide ;cZp$ xb3  
  { cBv"d ~  
template < typename T1, typename T2 > _"*s x-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ).A9>^6?{  
  { y,bD i9*|  
  return t1 / t2; _O ;4>  
} CGkx_E]  
} ; B^/k`h6J  
o\; hF3   
这个工作可以让宏来做: U<E]c 4*  
Dwr 9}Z-]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Bf6i{`!G  
template < typename T1, typename T2 > \ E+LQyvF[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cOZBl;}  
以后可以直接用 +S`cUn7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !IA\c(c^  
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 g-1j#V`5  
(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。。。) X$6QQnyR  
[J(b"c6  
YD0hDp  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 VR\}*@pNp  
M"bG(a(6:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |I29m`  
class unary_op : public Rettype 7(a1@VH  
  { WW>m`RU`  
    Left l; y.6/x?Qc  
public : |lZp5MOc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !2^~ar{2  
WuFBt=%  
template < typename T > TdT`V f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =LKM)d=1  
      { _zi| GD  
      return FuncType::execute(l(t)); 8R:Glif  
    } O0s!3hKu  
08D:2 z1z  
    template < typename T1, typename T2 > FSAX , Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C"%B >e  
      { Wq"-T.i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]f&f_"D  
    } e+D]9wM8  
} ; >d *`K  
8S8UV(K0  
TbN{ex*  
同样还可以申明一个binary_op .\&k]}0qA?  
3HW&\:q5'M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DHv86TvJt  
class binary_op : public Rettype 9+xO2n  
  { I|qhj*_C  
    Left l; z Tz_"N I  
Right r; }/,Rp/+7]  
public : R!lug;u#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jzGK(%sw"  
xI~A Z:m  
template < typename T > W&&|T;P<J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8lGM>(:o  
      { ';My"/ Z-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +6 =lN[b  
    } mfS}+_ C  
KfYU.Q  
    template < typename T1, typename T2 > K"&^/[vMB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c:&8B/  
      { \7>*ULP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S'kgpF"bm  
    } kS=nH9  
} ; +!E9$U>6%  
F",TP,X  
",J&UTUh  
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 `b]wyP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &R?to>xr \  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6H5o/)Q~  
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。 D~URY_[A  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ey,f igjd.  
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。。。 XWQ `]m)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tHHJ|4C  
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) @"1Z;.S8V  
下面是修改过的unary_op 0I<L<^s3^U  
R=<::2_Y96  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s2wDJ|  
class unary_op F:q8.^HTJ  
  { bt_c$TN  
Left l; :]]x^wony~  
  )S 4RR2Q>  
public : (V\N1T,f  
5u;//Cm  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,(zV~-:9  
,aGIq. *v  
template < typename T > m- ibS:  
  struct result_1 N6\rjYx+7  
  { 5pe)CjE:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mH0OW  
} ; dcD#!v\0  
EU%v |]  
template < typename T1, typename T2 > ]+3M\ ib  
  struct result_2 {i?G:K  
  { ,Xfu?Yan  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6$=>ckP  
} ; g?Nk-cg  
L 6fbR-&Lt  
template < typename T1, typename T2 > 8.N`^Nj 1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8Q$WwiS  
  { EPH" 5$8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .m l\z5  
} !rAH@y.l  
;-@: }/  
template < typename T > ;nQ=! .#Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s(5hFuyg  
  { jll:Rh(b  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4K~=l%l  
} R6o  D  
f_[dFKoX  
} ; *AW v  
2w8cJadT'p  
9X=<uS  
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 S`zu.8%5  
好啦,现在才真正完美了。 y*{zX=]l<  
现在在picker里面就可以这么添加了: fuv{2[N V  
Y z&!0Hfd  
template < typename Right > '@hUmrl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [r8[lkR  
  { XX%K_p`&Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /KF@Un_Ow  
} BlU&=;#r5>  
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。 e1h7~ j  
DC*MB:c#U  
JfSe; v  
%sOY:>  
RH<2f5-sC!  
十. bind Uoe;=P@  
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。 .\ fpjQW  
先来分析一下一段例子 ?{aJ#w   
rC_1f3A  
pgh(~ [  
int foo( int x, int y) { return x - y;} yTg|L9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U\:Y*Ai  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  @9_mk@  
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。 {G x=QNd  
我们来写个简单的。 I AwS39B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |TM n  
对于函数对象类的版本: R@jMFh;  
L{&2 P  
template < typename Func > Q~Mkf&s  
struct functor_trait [O&}Qk  
  { 2p](`Y`  
typedef typename Func::result_type result_type; S%}G 8Ty  
} ; 1_q!E~)  
对于无参数函数的版本: n:/!{.  
NWFh<  
template < typename Ret > =KOi#;1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hIV]ZYbH  
  { 6JZ>&HA  
typedef Ret result_type; SN ?Z7  
} ; 2DFsMT>X  
对于单参数函数的版本: 'vVWUK956  
5Ex[}y9L`  
template < typename Ret, typename V1 > JFX}))7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~^a>C  
  { T[1iZ  
typedef Ret result_type; ydO+=R0M  
} ; EF\OM?R  
对于双参数函数的版本: WXmfh  
T\.(e*hC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > QCZ88 \jX[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P8By~f32_  
  { ;xz_H$g  
typedef Ret result_type; 1-? i*C  
} ; "J+L]IC?AD  
等等。。。 "0jwCX Cu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q%d%Io\-t  
erUK; +2g  
template < typename Func > 3c6e$/  
struct func_return n5UUoBv  
  { /fb}]e]N  
template < typename T > J+IItO4%  
  struct result_1 f<wYJGI  
  { -+1O*L!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )SJM:E  
} ; 3 5.&!4}  
G-9i   
template < typename T1, typename T2 > 1] =X  
  struct result_2 LJPJENtFIs  
  { "z Y~*3d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (BPp2^  
} ; 8=L"rekV_  
} ; {v]L|e%{  
a5t&{ajJ  
8j70X <R  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o"BED! /  
:s_.K'4?a  
template < typename Func, typename aPicker > : H;S"D  
class binder_1 iE"]S )  
  { ;y\/7E  
Func fn; ) u{ ]rb[  
aPicker pk; |=YK2};  
public : vi^YtA  
_";w*lg}  
template < typename T > rrRv 7J&Q  
  struct result_1 )e3w-es~4  
  { DmuQE~DV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p P@q `  
} ; !q,'k2= b,  
JRz) A4P  
template < typename T1, typename T2 > N9G xJ6  
  struct result_2 .lb]Xa*n  
  { oH0g>E;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jnOnV1I"  
} ; Lw[=pe0e  
Pv2uZH(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >qNpY(Ql  
XV%R Mr6  
template < typename T > SzB<PP2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EoPvF`T  
  { ^$'z#ZN1  
  return fn(pk(t)); z4BU}`;b3t  
} MnFrQC  
template < typename T1, typename T2 > 2#5Q~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )cizd^{  
  { +d=f_@i  
  return fn(pk(t1, t2)); ,5W u  
} h?/E/>  
} ; P ah@d!%A  
](R /4  
5<*E S[S  
一目了然不是么? "t^RZ45  
最后实现bind f4.jWBF  
"$(D7yFO  
tL;.vRx  
template < typename Func, typename aPicker > ;yN Y/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |%5Aku0`s  
  { ({Md({|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \jk* Nm8;  
} l2 n`fZL  
vS~tr sI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =dNE1rdzNa  
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。 D>{`I'  
J#Y0R"fo  
十一. phoenix $*X?]?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DjK7_'7(L  
wX2U   
for_each(v.begin(), v.end(), "!P h  
( Ewkx4,`Ff  
do_ "AjC2P],  
[ h@O\j&#  
  cout << _1 <<   " , " o?/H<k\5  
] {jYVA~.|Z  
.while_( -- _1), P^F3,'N  
cout << var( " \n " ) =PA?6Bm  
) t|oIzjKE/  
); hzqgsmT)  
m,kYE9 {  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: @Hp%4$=  
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 x[TLlV:{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 WxYEu +_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: YJ ,"@n_  
iNkN'("  
bnkZWw'9  
template < typename Cond, typename Actor > * FEJ5x  
class do_while FXT^r3  
  { +p>h` fc  
Cond cd; BhAT@%  
Actor act; 2 ^"j]g>mj  
public : ,(h -  
template < typename T > -?#iPvk6  
  struct result_1 o9| OL  
  { |(W04Wp"@  
  typedef int result_type; egA* x*8  
} ; l*hWws[  
2>X yrG  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `,~'T [  
\(Nx)F  
template < typename T > j<!dpt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a Tm R~k  
  { ML|?H1m>  
  do UZFs ]z!,k  
    { AEj%8jh  
  act(t); RrBG=V  
  } 5!'1;GLs  
  while (cd(t)); "[]oWPOj  
  return   0 ; Ms5qQ<0v_  
} $ s1/Rmw  
} ; Q}\\0ajS)  
Zbr e5&aU  
`'iO+/;GY  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;lE=7[UJ3X  
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。 #E Bd g  
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。 u!~kmIa4  
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。 dKEy6C"@  
下面就是产生这个functor的类: w2b(,w  
R73@!5N%  
a(yWIgD\\  
template < typename Actor > *iru>F8r:  
class do_while_actor 2Jiy`(P  
  { tR9iFv_  
Actor act; ?m 5"|f\  
public : ;TDvk ]:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Jo[ &y,  
!jB}}&Ii  
template < typename Cond > 8q]"CFpa  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +<@1)qZ(E  
} ; O\cc=7  
`2+TN  
32 j){[PL3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U:7w8$_  
最后,是那个do_ F> Ika=z,  
8VU(+%X  
WQCnkP  
class do_while_invoker JDa_;bqL  
  { POl-S<QV  
public : E[ -yfP~[  
template < typename Actor > C%<Dq0j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aLLI\3  
  { uIO?4\s&G  
  return do_while_actor < Actor > (act); .EWjeVq  
} \rh+\9(  
} do_; tkptm%I _  
C[TjcHoA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c^H#[<6p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f:P;_/cJc  
最后来说说怎么处理break和continue lz>.mXdx  
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。 .1^ Kk3  
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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