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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ].sD#~L_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >v f-,B  
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, f:6F5G  
Xka+1c  
pE%*r@p4&4  
WJ^]mpH9  
  class filler EMpq+LrN  
  { 9W, %[  
public : JeF$ W!!{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h!Y##_&&4  
} ; K_k'#j~*?  
9|Ylv:sR  
 S9^S W3  
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: 3Pp+>{2_?  
x U"g~hT  
4iZg2"[D  
)&Z`SaoP|J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I8c:U2D  
X&i;WI  
PjXiYc&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 OUFy=5(%:  
5z\,]  
F_I!qcEQ  
%Y"pVBc  
二. 战前分析 j<`3xd'  
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。 `VvQems  
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 8(\J~I[^  
7SNdC8GZ~  
lBm`W]3T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h<bhH=6~  
  /* --------------------------------------------- */ ~gHn>]S0  
vector < int *> vp( 10 ); P00%EB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z9|A"[b  
/* --------------------------------------------- */ Vbe@S?u-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j@Pd" Z9  
/* --------------------------------------------- */ n5;@}Rai  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5Ar gM%  
  /* --------------------------------------------- */ $G{j[iLY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y%x:~.  
/* --------------------------------------------- */ (nXnP{yb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,In%r`{i  
C+"c^9[  
HF"TS*  
8aKS=(Z!j  
看了之后,我们可以思考一些问题: o7WAH@g  
1._1, _2是什么? ijvDFyN>  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 bC98<if  
2._1 = 1是在做什么? =qpGAv_#  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 k+*pg4 '  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |QMmF"0  
6 EfBz  
:RxMZwa=  
三. 动工 iX<" \pV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wwQ2\2w>Hm  
H=w):kL|  
vVIN D  
J*Ie# :J]  
template < typename T > Q1ayd$W@<  
class assignment cvE)  
  { QgQclML1|  
T value; u;!h   
public : bsr]Z&9rrk  
assignment( const T & v) : value(v) {} :I7mM y*  
template < typename T2 > `& h-+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #sBL E  
} ; 6 eu7&Kj'  
G 9 (*F  
JtsXMZz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l'@!'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B3D}'<  
Yl lZ5<}  
MkjB4:"  
"'@D\e}  
  class holder <SQR";  
  {  "\T-r2  
public : RgJbM\`} ?  
template < typename T > h::(b,|f7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z^jmf_  
  { Q672iR\#)  
  return assignment < T > (t); "I:*  
} ^IyQzBOj  
} ; H V-;? 5  
I8% -ii  
qY'+@^<U;  
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: Pk;yn;  
1]5k l J  
  static holder _1; J/E''*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ea][:3  
pL} F{G.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g|->W]q@;  
而不用手动写一个函数对象。  8y  
*o\AP([@  
>~]|o   
a5saN5)H  
四. 问题分析 :T?WN+3  
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。 C22h*QM*  
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。 &4sz:y4T>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CTKw2`5u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'q_Z dw%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nTGZ2C)c<'  
oXqJypR 2  
五. 问题1:一致性 y N9~/g  
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?| MRK=\qjD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1 gcWw, /  
::'Y07  
struct holder ~piE$"]&  
  { !bCL/[  
  // =nc;~u|]  
  template < typename T > <#57q%  
T &   operator ()( const T & r) const X%znNx  
  { 4lpcJ+:o  
  return (T & )r;  s!  
} &A.0(s  
} ; wB' !@>db  
,H,[ )8  
这样的话assignment也必须相应改动:  f+ !J1  
"crp/Bj?  
template < typename Left, typename Right > OFmHj]I7=  
class assignment r|*_KQq  
  { 9` UbsxFl  
Left l; Z<^EZX3N  
Right r; [7~AWZU3  
public : J$5 G8<d>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +se OoTKR  
template < typename T2 > MBw;+'93qf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3**t'iWQ  
} ; G 4~@  
VF";p^  
同时,holder的operator=也需要改动: >i  >|]  
8#tuB8>  
template < typename T > KS$"Re$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _yR_u+5  
  { )g^qgxnnV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); oqysfLJ  
} mD ZA\P_  
qm_m8   
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。 6__!M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *QWOW g4w  
:[(%4se  
return l(rhs) = r; v0! 1W  
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。 .{ljhE:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cF=WhP*f  
2gkN\w6zQ  
template < typename Tp > r-!Qw1  
class constant_t ^2 H-_  
  { !9YCuHj!p  
  const Tp t; $ (xdF  
public : #qF 1z}L(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =Hn--DEMg  
template < typename T > r)Lm| S  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .I_<\h7  
  { i^iu #WC  
  return t; 4k3pm&  
} eD2eDxN2  
} ;  <)~-]  
U9^1 A*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g] }!  
下面就可以修改holder的operator=了 0%[IG$u)|  
tJ6Q7 J;n  
template < typename T > {47l1wV]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const EK[J!~  
  { `[#id@Z1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %`T}%B  
} P7,g^:$  
Br}@Vvq@  
同时也要修改assignment的operator() ENr#3+m$;  
M&29J  
template < typename T2 > o3|4PAA/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X<Cf y  
现在代码看起来就很一致了。 s !2Iui @  
SJh~4R\  
六. 问题2:链式操作 Hd\oV^ >  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _6,\;"it?8  
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。 w|S b`eR  
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。 3<M yb  
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。 (7b9irL&cn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {'h&[f>zcQ  
dL'oKh,  
template < typename T > |?{V-L  
struct result_1 d_pIB@J  
  { X"q[rsB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /ILd|j(e  
} ; eIF6f& F  
Gds(.]_  
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: [?9 `x-Q  
,lvG5B\0  
template < typename T > :2==7u7v?  
struct   ref uQx/o ^  
  { B|"i`{>  
typedef T & reference; Keo<#Cc?  
} ; hF@%k ;I  
template < typename T > o_mjI:  
struct   ref < T &> n~\; +U  
  { 5XHejHn>  
typedef T & reference; =j- ,yxBvJ  
} ; u<fZ.1  
> K,QP<B  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^W:a7cMw  
M@h"FuX:  
template < typename T > :n{{\SSIgX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D^m2iW;  
  { 0?/gEr  
  return l(t) = r(t); ^zO{Aks  
} s K+uwt  
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。 9U.Ctx:F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !i (V.A  
2AhfQ%Y=  
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 $6*Yh-"g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "p;tj74O9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u*=^>LD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e CN:  
最后的布局是: M$@~|pQ<  
                Add )LKJfoo PY  
              /   \ cf"&22TQ+Z  
            Divide   5 a$Ud"  
            /   \ ?K:\WW  
          _1     3 0ElEaH1z  
似乎一切都解决了?不。 yUo8-OaL7  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 G93V=Bk=  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 YQHpW>z  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ^c}3o|1m(  
N1c 0>{  
template < typename Right > H.;}%id  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3ddw'b'aQ  
Right & rt) const Wj|W B*B  
  { bK0(c1*a[e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9,_~qWw  
} &a=rJvnIO&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8+gp"!E  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 (T pnJq  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 w8Z#]kRv  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 `3VI9GmQ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 >}~[ew  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Q0jg(=9wP  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ]nRf%Vi8g  
57;0,k5Gy  
template < class Action > M_%KhK  
class picker : public Action hLZf A rq}  
  { H3R{+7  
public : 59j`Z^e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `Rt w'Uz  
  // all the operator overloaded ><"|>(y  
} ; N]/cBGy  
Km= Y^x0  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 )b]wpEFl  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 8g_kZ^<[  
g.`Ntsi$wI  
template < typename Right > %au>D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const O-UA2?N@j  
  { y_n4Y[4g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vI(LIfe;  
} dz/@]a  
E+XS7':I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LB]3-FsU+  
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。 N.z2eo  
l"dXL"h  
template < typename T >   struct picker_maker mCg^Y)Q  
  { ,@;|+C  
typedef picker < constant_t < T >   > result; aLm~.@Q  
} ; kBC$dW-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ySiZ@i4  
  { Y(1?uVYW\d  
typedef picker < T > result; &)tv4L&  
} ; C)yw b6  
ZLKbF9lo  
下面总的结构就有了: __tA(uA  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 0Mn |Yb4p  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !^MwE]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ue7D' UZL>  
至此链式操作完美实现。 \Q}Y"oq  
(#>X*~6  
Fyw X  
七. 问题3 O-p`9(_m  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 DN=W2MEfc  
#P}n+w_@  
template < typename T1, typename T2 > w$iPFZC'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tF/Ni*\^rV  
  { #=y)Wuo=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7w9'x Y  
} /2=9i84  
PD S( /x&  
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: w<!,mL5 N  
\ Qx%7 6  
template < typename T1, typename T2 > <Bn0wr8)\  
struct result_2 n>eDN\5  
  { Y{dX[^[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xqg4b{  
} ; 4,:I{P_>6B  
kGnT4R*E  
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? 1CZO+MB&"$  
这个差事就留给了holder自己。 d42Y `Wu  
    zq$L[ X  
uc"%uc'  
template < int Order > Ue;Z)}  
class holder; }L|B@fW  
template <> G+2fmVB*X  
class holder < 1 > lAo~w  
  { 85dC6wI4K  
public : Q -$) H;,  
template < typename T > ^.@%n1I"5y  
  struct result_1 MRo_An+  
  { ~cO iv  
  typedef T & result; b1'849i'y=  
} ; `IBNBJy  
template < typename T1, typename T2 > _0^>^he  
  struct result_2 `q^qe>'  
  { -"H$ &p~  
  typedef T1 & result; k&5T-\q  
} ; t%^&b'/Z  
template < typename T > K^"l.V#J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ( 6zu*H)  
  { DEkv,e  
  return (T & )r; havmhS)O  
} =w!9:I&a0  
template < typename T1, typename T2 > "v0bdaQH3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,m0 M:!hK  
  { mc2uI-W  
  return (T1 & )r1; wS,fj gX  
} ]57Ef'N  
} ; ~$^ >Vo  
c}S<<LR  
template <> dJrUcZBr  
class holder < 2 > Qp:m=f6@  
  { / s Apj  
public : rrgOp5aV"  
template < typename T > fXnewPr=#  
  struct result_1 *a|575e< z  
  { se>\5k  
  typedef T & result; pd,d"+  
} ; /TB{|_HbW  
template < typename T1, typename T2 > =Sr<d|\O  
  struct result_2 ] FvGAG.*  
  { "B +F6  
  typedef T2 & result; Pz D30VA  
} ; QAo/d4  
template < typename T > ]3 GO_tL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?9eiT:2  
  { zNo"P[J8  
  return (T & )r; %{V7 |Azt  
} #Q=c.AL{  
template < typename T1, typename T2 > Qof%j@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RSB+Saf.8  
  { bxO/FrwTj{  
  return (T2 & )r2; hCgk78O?  
} H*N{4zBB  
} ; iC!6g|]X  
'ks  .TS&  
@aFk|.6  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 WO!OaC?+B,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _ 3>E+9TQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Qqj9o2  
rqBoUS4  
return l(i, j) = r(i, j); w3b?i89  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y}={S,z%22  
ZO<\rX (  
  return ( int & )i; OA}; pQ9QN  
  return ( int & )j; g__s(  IJ  
最后执行i = j; dOaCdnd~  
可见,参数被正确的选择了。 sL\ {.ad5  
5"1wz  
]^wr+9zd  
If&y 5C  
x2HISxg  
八. 中期总结 mv,a>Cvs[  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: T <k;^iqR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D-i, C~W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6'uCwAQU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X$Q.A^9  
Vep 41\g^  
a\,V>}e  
3PLA*n+%  
Ie _{P&J  
;;CNr_  
九. 简化 (OwGp3g  
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。 w<]-~`K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1!U:M8T|  
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: jyyig%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b9T6JS j  
  +-*/&|^等 DYIp2-K  
2. 返回引用。 hz<TjWXv'  
  =,各种复合赋值等 : #n>Q1}x  
3. 返回固定类型。 Tw*p^rU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *$;Zk!sEF  
4. 原样返回。 %2\Pe 2Z  
  operator, {(Mmv[y  
5. 返回解引用的类型。 `Z{s,!z  
  operator*(单目) z_KCG2=5  
6. 返回地址。 -h ^MX  
  operator&(单目) \4<|QE  
7. 下表访问返回类型。 rp1+K4]P  
  operator[] >X iT[Ru  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #bG6+"g{=L  
  operator<<和operator>> {0/2Hw n  
8gt*`]I  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Bzt:9hr6BO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qJonzFp7  
\x4:i\Fx@  
template < typename Left > DVg$rm`  
struct value_return }[@Q**j(  
  { W 9}xfy09  
template < typename T > cud9oJ-=;  
  struct result_1 7D 3-/_v  
  { TOa6sB!H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {=gJGP/}_  
} ; ./'d^9{  
5X5UUdTM  
template < typename T1, typename T2 > @y * TVy  
  struct result_2 rHOhi|+  
  { `e3$jy@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N6+^}2' *)  
} ; Y8lZ]IB  
} ; SH8zkAA7u}  
B#5[PX  
-lv(@7o~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $XkO\6kh  
gyh8  
下面我们来剥离functor中的operator() V=1zk-XC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |:2B)X  
E&@#*~   
return l(t) op r(t) <_=O0 t| 6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c1y+k vv  
return op l(t) x7i<dg&  
return op l(t1, t2) WMWMb3  
return l(t) op QSM3qke  
return l(t1, t2) op R(P(G;#j  
return l(t)[r(t)] 0sme0"Sl  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9pS:#hg  
i -@V  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: @k'V`ZQF  
单目: return f(l(t), r(t)); ^f"|<r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kG}F/GN?  
双目: return f(l(t)); `2x.-  
return f(l(t1, t2)); ^rjUye%EK  
下面就是f的实现,以operator/为例 gnxD'1_  
XsFzSm  
struct meta_divide .J+F H G'  
  { kFyp;=d:K  
template < typename T1, typename T2 > Lg#(?tMp,'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {7%HK2='  
  { >@4AxV\  
  return t1 / t2; 3kF+wifsz  
} R1%J6wZq  
} ; Q%J,: J  
A9"!=/~  
这个工作可以让宏来做: ^\J-LU|"B  
GY0OVAW6'c  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R2 J A(Hn  
template < typename T1, typename T2 > \ = 8y,7u)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G^dzE/ :  
以后可以直接用 Z d@B6R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [EZ=tk  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Y(?SE< 4R  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) |68/FJZ,5  
m^TN6/])  
ObS#aRq  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 &uBf sa$  
B8.}9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W5:fY>7  
class unary_op : public Rettype ,7k1n{C)  
  { .4$F~!aj9  
    Left l; [*0M$4  
public : '#,C5*`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} bs16G3- p  
'Yc^9;C(  
template < typename T > Z*h}E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fZ;}_wR-H  
      { >dD$GD{  
      return FuncType::execute(l(t)); n'JS-  
    } FS!)KxC/-  
.j**>&7L  
    template < typename T1, typename T2 > elpTak@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /_Ku:?{  
      { }Ujgd2(U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); asLrXGGyT  
    } `s Pk:cNz~  
} ; b7T;6\[m  
du#f_|xG  
Rr[Wka9[  
同样还可以申明一个binary_op <63TN`B  
aD_7^8>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Yw5-:w0f  
class binary_op : public Rettype wrXn|aV  
  { } _^ vvu  
    Left l; I'p+9H$  
Right r; }4h0 {H  
public : :2C <;o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >Q[ Z{  
|k%1mE(+=s  
template < typename T > 5 ddfdIp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ld/6{w4ir  
      { imAOYEH7}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &}pF6eIar  
    } UK*v\TMv  
4*5e0:O  
    template < typename T1, typename T2 > WXDo`_{R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "Ehh9 m1&  
      { KtH^k&z.f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qK9A /Mc  
    } d~h;|Bl[  
} ; pLV %g#h  
|3Oyg?2  
t imY0fx #  
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 a) P r&9I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;Bzx}7A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7n+,!oJ  
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。 oayu*a.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W|uRQA`  
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。。。 u4m8^fj+ T  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 YG8)`X qC  
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) 3G2iRr.o  
下面是修改过的unary_op Oe :S1f  
!"Q%I#8uh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %.l={B,i  
class unary_op t*A[v  
  { UX<-jY#'V  
Left l; NJ-Ji> w  
  J2! Q09 }5  
public : 9&`";dg  
>7~*j4g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4 m"0R\  
a l6y=;\jZ  
template < typename T > [C<K~  
  struct result_1 M*Ej*#  
  { l(}L-:@A  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _2{_W9k  
} ; / #rH18  
h{$k%YJ?  
template < typename T1, typename T2 > 6-)WXJ@V  
  struct result_2 T JZ~Rpq  
  { ]*lZFP~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [6_.Y*}N  
} ; Md~._@`|K  
Yh fQ pe  
template < typename T1, typename T2 > 4dLnX3 v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q5'G]j{,Z  
  { 37Q8Yf_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); llWY7u"  
} 1EC;t1.7  
HuU$x;~  
template < typename T > \0_jmX]p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;Oqf{em];  
  { ' ]+!i a  
  return OpClass::execute(lt(t)); J[hmY=,  
} >P\eHR,{-  
c_M[>#`  
} ; jWi~Q o+  
gTOx|bx  
m6$&yKQ-=h  
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 "e8EA!Ipte  
好啦,现在才真正完美了。 ?CC.xE  
现在在picker里面就可以这么添加了: V+@}dJS  
QJrXn6`  
template < typename Right > y"'p#j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const KF1iYo>p  
  { [)GRP  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -$0}rfX  
} ?~t5>PEonv  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 !k*B-@F  
e!gNd>b {  
_X;,,VEV!  
ZeU){CB  
bn8maYUZ  
十. bind ytjZ7J['{  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 /Wjc\n$'  
先来分析一下一段例子 KB :JVK^<  
Dr V[1Z  
?Fn y_{&^H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L8f+uI   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?YZgH>7"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "RK"Pn+  
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。 -Fn/=  
我们来写个简单的。 '/9j"mIA9$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: U:n~S  
对于函数对象类的版本: CLVT5pj='  
_|0#  
template < typename Func > &dmIv[LU  
struct functor_trait rOt{bh6r  
  { %7aJSuQN%  
typedef typename Func::result_type result_type; *GBV[D[G,  
} ; (@xC-*  
对于无参数函数的版本: ?hc=w2Ci  
vfv?QjR  
template < typename Ret > )e`9U.C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A^X\  
  { ('C)S)98C  
typedef Ret result_type; ecz-jZ! `  
} ; Y,Z$U| U  
对于单参数函数的版本: stUv!   
hLgX0QV  
template < typename Ret, typename V1 > m?B=?;B9#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `^hA&/1  
  { :.XlAQR~b  
typedef Ret result_type;  ~,&8)1  
} ; o4EY2  
对于双参数函数的版本: S|k@D2k=  
9ck"JMla  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Dbj?l;'1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -bOtF%  
  { CkNR{?S  
typedef Ret result_type; yx-"&K=`  
} ; :LNZC,-f}5  
等等。。。 U2<q dknB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cyB+(jLHDs  
XIbxi  
template < typename Func > #TR!x,Hc  
struct func_return *K$a;2WjzG  
  { qg`ae  
template < typename T > bF_0',W  
  struct result_1 $poIWJMc  
  { gAsmPI.K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Qu=b-9  
} ; }(Fmr7%m  
!]g[u3O  
template < typename T1, typename T2 > U+B"$yBR  
  struct result_2 *k,3@_5  
  { !J#P 'x0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^$O(oE(D  
} ; 9D=X3{be#  
} ; |mn} wNUN]  
ri59LYy=  
">t^jt{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l9eTghLi  
.U|'KCM9m  
template < typename Func, typename aPicker > !w%c= V]tV  
class binder_1 8gE p5  
  { .txtt?ZF2  
Func fn; yy8BkG(  
aPicker pk; K\xM%O?  
public : XBCHJj]k  
T$2A2gb `  
template < typename T > y< dBF[  
  struct result_1 x  zF  
  { ;0oL*d[1Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; h'h8Mm  
} ; H#hpaP;  
Hkia&nz'3  
template < typename T1, typename T2 > UF5_be,D  
  struct result_2 5p!{#r6m  
  { r5hkxk'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DeF`#a0E  
} ; Mpw]dYM  
WK*tXc_[b  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y1sK sdV  
i7h^L)M  
template < typename T > sB *dv06b0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v*GS>S  
  { @aUNyyVP  
  return fn(pk(t)); )hO%W|  
} k}<H  
template < typename T1, typename T2 > l }^ziY!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =#9#unvE!  
  { qG 20  
  return fn(pk(t1, t2)); } #e=*8F7  
} j1{`}\e  
} ; }6%\/d1~ 6  
t-C|x)J+  
zsQkI@)sO  
一目了然不是么? r-EIoZ"P  
最后实现bind Y)]VlV!`  
L9Zz-Dr s  
=GP L>a&  
template < typename Func, typename aPicker > k CGb~+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ATc!c +  
  { Z|a*"@5_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]SU)L5Dt;  
} }\8-&VoY#X  
^C^I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |/l] ]+  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 By7lSbj  
p.(+L^-=  
十一. phoenix (oy@j{G)c6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ojBdUG\  
i.On{nB"k  
for_each(v.begin(), v.end(), 2&:z[d}~H  
( )3e_H s+  
do_ oupWzjo  
[ ;rL1[qwk  
  cout << _1 <<   " , " ceks~[rP  
] o!+'< IQ'  
.while_( -- _1), !f AvxR  
cout << var( " \n " ) xV14Y9  
) .bp#YU,m  
); 58#nYt  
[W$Mn.5<s  
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: LHZsmUM(dg  
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 o?M;f\Fy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [Pp#r&4H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M8 Bp-_  
A~>B?Wijqg  
=<9Mv+Ry8  
template < typename Cond, typename Actor > WixEnsJ  
class do_while \+U;$.)3  
  { #Cs/.(<  
Cond cd; RJDk7{(  
Actor act; _hJ+8B^`  
public : OC,yLQ  
template < typename T > 4n(w{W>  
  struct result_1 .%W.uF^  
  { _M7|:*  
  typedef int result_type; 9CwtBil<#g  
} ; ESIJ QM-[+  
H[pvC=O=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NzhWGr_x'  
TZ n2,N  
template < typename T > #>~A-k)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bY,dWNS:  
  { `]19}GK~xo  
  do [Ax :gj  
    { #] Do_Z  
  act(t); ;cL+= !  
  } Jk|DWZ  
  while (cd(t)); o(v7&m;  
  return   0 ; 4UW)XLu6T7  
} 6=Q6J  
} ; !]mo.zDSW5  
Q9p2.!/C1  
<]oPr1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4V]xVma  
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。 5?(dI9A"K  
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。 <H<Aba9\  
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。 WyQ8}]1b  
下面就是产生这个functor的类: ,_7m<(/f  
X>yE<ni  
TOP,]N/F H  
template < typename Actor > dR,a0+!  
class do_while_actor g?j^d:  
  { "<&o ;x<  
Actor act; #sv}%oV,F  
public : l_2l/ff9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m\ qR myO  
Q>w)b]d~c  
template < typename Cond > wax^iL!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b=WkRj  
} ; kwS[,Qy\  
[CV0sYEA  
|D'!.$7%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vu*{+YpH  
最后,是那个do_ 7n;a_Z0s$  
wc}x [cS  
=''*'a-P  
class do_while_invoker Y<@_d  
  { l:#'i`;   
public : slr>6o%W`  
template < typename Actor > U&$I!80.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <A\g*ld  
  { P6v@ Sn  
  return do_while_actor < Actor > (act); b*nI0/cbR.  
} kY4h-oZ  
} do_; l`j@QP  
>E,/|K*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? n|QA\,=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Cf<TDjU`|  
最后来说说怎么处理break和continue xw1,Wbu]  
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。 EW)r/Av:,  
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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