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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K>U &jH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 G5Nub9_*X  
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, J=Z"sU=  
=>Efrma  
92R{V%)G  
7UiU3SUcg  
  class filler K} @q+  
  { {1 mD(+pJ{  
public : n%}0hVu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7>TG ]&  
} ; NUseYU``  
{[eY/)6H  
6/ )A6Tt  
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: Cq=c'(cX  
Yi3DoaS;"  
kBkhuKd)V  
)Lq FZ~B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yWy9IWI["  
}_S]!AWz  
E^G=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BRT2=}A  
(pl OV)  
5 X rn]  
DuaOi1Gw  
二. 战前分析 ,k4 (b  
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。 )!Bv8&;e  
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 O-RiDYej  
]dH; +3 }  
6[i-Tl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ogb !YF#e  
  /* --------------------------------------------- */  .*+ &>m7  
vector < int *> vp( 10 ); $t^`Pt*:u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); '-et:Lv7  
/* --------------------------------------------- */ Ag-*DH0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); BQ(`MM@  
/* --------------------------------------------- */ v "07H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #F kdcY  
  /* --------------------------------------------- */ y}8j_r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >A6lX)  
/* --------------------------------------------- */ tO#y4<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0< !BzG  
fa)G$Q  
Xg"=,j2  
dCBJV  
看了之后,我们可以思考一些问题: JyV"jL   
1._1, _2是什么? 1]"b.[P>  
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。 rTcH~s D`  
2._1 = 1是在做什么? 4r %NtXAa  
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。 p ^Ruf?>  
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。  z>!b  
?6|EAKJ`lK  
SI\zW[IL  
三. 动工 9 HuE'(wQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MQAb8 K:e  
0 @>3fR  
Oo,<zS=ICk  
u(P D+Gz  
template < typename T > N. uw2Y%  
class assignment [b`k\~N4r  
  { 2`x[y?Tn  
T value; 3a =KgOvp  
public : ^z_~e@U  
assignment( const T & v) : value(v) {} {epsiHK@tK  
template < typename T2 > 3AWg43L7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &BP%~  
} ; M!,WU[mP  
 {sbQf7)  
V7.EDE2A3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NcdOzx>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment mZmwCS8  
'/mwXvl  
4e* rBTl  
8{'L:yzMY  
  class holder }I !D65-#'  
  { J?V8uEly  
public : k#U?Xs>  
template < typename T > m)&2zV/Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wj5{f5 RWV  
  { r'"H8>UZ%  
  return assignment < T > (t); uSH.c>  
} (JOge~U  
} ; 1aKY+4/G  
-(dc1?COi  
&GX pRo  
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: ^+I{*0{/[  
26j ; RV  
  static holder _1; C"K(-/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z{|wjZb(  
y<MXd,eE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W2s6!_AN  
而不用手动写一个函数对象。 "4Cb dD//  
Y}QtgZEt  
YjAwt;%-D  
re:=fC:t5A  
四. 问题分析 y]+q mNw"+  
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。 YFeF(k!!n  
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。 w\!aKeP'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cE'MSB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pwr,rAJ}$j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z^bv)u  
*Mk5*_  
五. 问题1:一致性 It&$R`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?| mGb,oj7l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ny\p$v "p  
G[GSt`LVS`  
struct holder X)P9f N~7  
  { q &#f#Ou  
  // pKMy:j  
  template < typename T > f!AcBfaLr  
T &   operator ()( const T & r) const @uXF(KDX  
  { Yv\>\?865  
  return (T & )r; N$i!25F`  
} yP. ,Dh s  
} ; !/2u O5  
d?)k<!fJk  
这样的话assignment也必须相应改动: _XvSe]`f`  
5=(fuY3  
template < typename Left, typename Right > Y {a#2(xn  
class assignment u[k0z!p_ c  
  { yL{X}:;}  
Left l;  *Yj!f68  
Right r; 9l<f?OzAO  
public : ~qekM>z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P :zZ  
template < typename T2 > nB>C3e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } TL'^@Y7X5  
} ; 9}G.Fr  
<2{g[le  
同时,holder的operator=也需要改动: 3 vr T`  
cHP~J%&L  
template < typename T > @M=xdZNyJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const xO3-I@  
  { {{N*/ E^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); re[v}cB  
} *7cc4 wGQ  
w`ebZa/j  
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。 .Aj4?AXWc  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rs`"Kz`(  
(m:ktd=x  
return l(rhs) = r; B bP&-c  
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。 pQ2'0u5w5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: n;QMiz:yY  
S3fyt]pp  
template < typename Tp > O S?S$y  
class constant_t 'qoDFR\v  
  { 4+?d0  
  const Tp t; 8p"R4  
public : ~IQ3B $4H&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {XR 3L'X  
template < typename T > NW?.Ge.!P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xQA6!j  
  { zw ,( kv  
  return t; N./l\NtZ  
} :^bjn3b  
} ; 3IB||oN$T  
ZF@T,i9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C[c^zn  
下面就可以修改holder的operator=了 8>4@g!9E  
)b\89 F  
template < typename T > e:`d)GE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #"&<^  
  { %0&c0vT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u /6b.hDO  
} ^VL",Nt  
k z{_H`5.  
同时也要修改assignment的operator() MeCHn2zwB  
3+~m9:9  
template < typename T2 > VelR8tjP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ais@|s;  
现在代码看起来就很一致了。 .^hk^r  
"1I\~]]  
六. 问题2:链式操作 @ vHj>N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]'q"Kw/10  
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。 Fm-D>PR  
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。 p#A{.6Pa:  
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。 OUM^ u*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b_v{QE<  
J!+)v  
template < typename T > 'cgB$:T}.,  
struct result_1 "Qci+Qq  
  { iCX Ki7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x%]5Q/|Ur  
} ; vHmsS\\~9  
md S`nhb  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: J n~t>?  
"~+? xke5z  
template < typename T > )Up'W  
struct   ref u*"mdL2  
  { J}?:\y<  
typedef T & reference; QJ%[6S  
} ; -h%!#g  
template < typename T > a Byetc88/  
struct   ref < T &> 9fhgCu]$  
  { 8 o^ h\9I  
typedef T & reference; | > t,1T.  
} ; ]:g;S,{  
09_5niaz[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x )w6  
~[*\YN);  
template < typename T > $C.;GUEQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6R=dg2tKT  
  { G_cWp D/  
  return l(t) = r(t); Or:a\qQ1  
} n-)Xs;`2  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 31*0b|Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 DMXm$PU4V  
V7}3H2]^  
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 d(t$riFX}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lk(.zYaaN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 f#>ubmuI^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5,~Ju>y*  
最后的布局是: {];8jdg/?  
                Add r5wy]z^  
              /   \ =k0qj_  
            Divide   5 'n$TJp|s  
            /   \ QA"mWw-Ds  
          _1     3 azKiXr#_(  
似乎一切都解决了?不。 $C^tZFq  
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。 &i{>Li  
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。 ZIr&_x#e  
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: 5vSJjhS  
|%HTBF  
template < typename Right > aM6qYO!jA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ba`V`0p-(  
Right & rt) const ~9Jlb-*I5  
  { |XV@/ZGl~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V/,@hv`+  
} Nk ~"f5q7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 MpCK/eiC  
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。 /&jh10}H  
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。 ~k[mowz0  
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。 40i]I@:JK  
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。 D *Hy 2eZ.  
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? 9*b(\Z)N  
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: p*ic@n*G  
<n|ayxA)  
template < class Action > ==XO:P  
class picker : public Action hT DFIYV  
  { Lbwc2Q,.-  
public : TDY2 M  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H="E#AC%8/  
  // all the operator overloaded *Y\C5L ]  
} ; 93]67PL#+  
]hHL[hoFC  
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。 }:zTz% _K  
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: a?K3/0G  
ZOIx+%/Vd#  
template < typename Right > X8uAwHa6F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =_)yV0  
  { 81jVjf?`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .KeZZLH  
} A^3M~  
x(r~<a[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > PYhRP00}M  
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。 zu52]$Vj  
H5J1j*P<d  
template < typename T >   struct picker_maker YQ _]Jv k  
  { W[4 V#&Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "MX9h }7  
} ; tA{B~>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [!'fE #"a  
  { 58>C,+  
typedef picker < T > result; 4apy{W  
} ; Yn+d!w<3:  
/t=Fx94  
下面总的结构就有了: /Y_)dz^@  
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。 /UP1*L  
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。 2}<_l 2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 kl+^0i  
至此链式操作完美实现。 !=SBeq  
(_.0g}2  
cy{ ado2  
七. 问题3 U9/6F8D1Y1  
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。 q:a-tdv2  
Mep ct  
template < typename T1, typename T2 > i[7<l&K]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2M$^|j:[  
  { n=1_-)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8{)j"rghah  
} l1#F1q`^t  
f:u3fL  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 29tih{ xx  
|g1~-  
template < typename T1, typename T2 > .tQeOZW'  
struct result_2 T@P[jtH<d  
  { k,GAHM"'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q*K31Ln  
} ; !U[/P6 +0  
nd3n'b  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ^=.QQo||B  
这个差事就留给了holder自己。 8%Eemk>G{  
    Ax{C ^u  
7%)KB4(\_  
template < int Order > BH3%dh :9  
class holder; ;'i>^zX`  
template <> <yg! D21Y  
class holder < 1 > J)n^b  
  { n~Qo@%Jr  
public : T6^ H%;G  
template < typename T > "f N=Y$G  
  struct result_1 qS?uMms7w  
  { `E:&a]ul  
  typedef T & result; /kH 7I  
} ; e?yrx6  
template < typename T1, typename T2 > LE]mguvs  
  struct result_2 I;GbS`  
  { E=$li  
  typedef T1 & result; Mo4k6@ht_  
} ; D@?Tq,= [  
template < typename T > >p?Vv0*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^jB17z[  
  { +.pri  
  return (T & )r; j[Z<|Da  
} [$e\?c  
template < typename T1, typename T2 > <; P40jDL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PHU$<>  
  { 0 qp Pz|h  
  return (T1 & )r1; :c}"a(|  
} u6MHdCJ0y  
} ; ]9hXiY  
GJj}|+|  
template <> k\<8h%  
class holder < 2 > :/XWk %  
  { ]@wKm1%v  
public : c\DMeYrg  
template < typename T > }-N4D"d4o  
  struct result_1 5=hMTztf!!  
  { n"g)hu^B  
  typedef T & result; 3](At%ss  
} ; aNDpCpy  
template < typename T1, typename T2 > M'5PPBSR  
  struct result_2 6.6;oa4j  
  { E x )fXQ+  
  typedef T2 & result; WWgJ !Uz  
} ; @Pb%dS  
template < typename T >  `;HZO8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {'NXJ!I;t  
  { $i;m9_16  
  return (T & )r; TW~%1G_v  
} /H~]5JZ3-E  
template < typename T1, typename T2 > }F4%5go  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;|r<mT/,  
  { =HHtLW.|,  
  return (T2 & )r2; (;cKv  
} c0f8*O4i  
} ; rk8Cea  
Dj9ecV`  
EV[ BB;eb  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %v)+]Ds{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {&uN q^Ch  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ap wA  
~@d4p|K  
return l(i, j) = r(i, j); `b*x}HP$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M~l\rg8  
0WQd#l  
  return ( int & )i; 7 0Wy]8<P  
  return ( int & )j; ?%ei+  
最后执行i = j; Y. KJP ?  
可见,参数被正确的选择了。 AYsiaSTRqW  
%(A@=0r#  
MmH(dp+  
Y$0K}`{  
[oG Sy5bB  
八. 中期总结 "?S> }G\  
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: ~u-_DOA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :V~ AjV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W(o#2;{ ln  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor jZR2Nx}16  
*0/%R{+S  
[PH56f  
`N;O6 wZ  
CF]#0*MI  
PwC^ ]e  
九. 简化 Jix;!("  
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。 ODCv^4}9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 lS |:4U.  
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: F0KNkL>&g  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (V<pz2\  
  +-*/&|^等 @r]1;KG  
2. 返回引用。 1xjw=  
  =,各种复合赋值等 nJR(lXWO  
3. 返回固定类型。 GsiT!OP]y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U.c~l,5%"  
4. 原样返回。 6ANA oWg*  
  operator, A \-r%&.  
5. 返回解引用的类型。 9)J)r \  
  operator*(单目) C *]XQ1F4  
6. 返回地址。 GzjC;+W  
  operator&(单目) !laOiH  
7. 下表访问返回类型。 T)mh  
  operator[] |vY|jaV}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :u|F>e  
  operator<<和operator>> q8H9au&/  
'tY y_  
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。 C^ZD Uj`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: DAQozhP8  
[E;~Y_l  
template < typename Left > ;Swj`'7  
struct value_return Voo_ ?  
  { N{?Qkkgx  
template < typename T > ,U=7#Cf!  
  struct result_1 1?{w~cF}  
  { !yu-MpeG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zTg&W7oz  
} ; %B(E;t63W  
V"5LNtf  
template < typename T1, typename T2 > t'*2)U  
  struct result_2 /_i]bM7W  
  { $!K,5^+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k(dNHT  
} ; $j&2bO 5M  
} ; Oee>d<  
@!::_E+F]  
!Q{~f;L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Nrzg>WQa  
e!P]$em|1E  
下面我们来剥离functor中的operator() \4n9m  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lFD/hz7lc  
[cT7Iqip  
return l(t) op r(t) LEA^o"NW.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Y*YV/E.  
return op l(t) Z[9f8/6<b  
return op l(t1, t2) seA=7c5E  
return l(t) op /OeOL3Y  
return l(t1, t2) op tx]!|x" F  
return l(t)[r(t)] M [6WcH0/T  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]?V2L`/  
PjkjUP  
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: cWp5pGIzfp  
单目: return f(l(t), r(t)); Y 016Xg5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >/7[HhBT  
双目: return f(l(t)); /,3:<I  
return f(l(t1, t2)); !L@^Zgs|@?  
下面就是f的实现,以operator/为例 A2"$B\j1  
2fG[q3`  
struct meta_divide K!;>/3Y2-  
  { Kbcr-89Gv~  
template < typename T1, typename T2 > O>>%lr|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vf?m-wh  
  { XT\Q"=FD  
  return t1 / t2; \"l/D?+Q  
} 2$1D+(5;  
} ; 0]2@T=*kTY  
*7K)J8kq  
这个工作可以让宏来做: gF&HJF 0x  
ZCDcf   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AUPTtc`#Y  
template < typename T1, typename T2 > \ 5<Y-?23  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; E7j9A`  
以后可以直接用 -_fh=}.n+"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v}&J*}_XZ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ]t;bCD6*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Te@=8-u-  
rNeSg=j  
zwdi$rM5  
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 Q9sxI}D )R  
\O+Hmi^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ux1SQ8C*  
class unary_op : public Rettype OB\jq!"  
  { JV;-P=o1B  
    Left l; ~%u;lr  
public : *Zz hN]1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dwmZ_m.  
|"k+j_/+  
template < typename T > 8&++S> <  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const we2D!Ywr  
      { 9pq-"?vHY0  
      return FuncType::execute(l(t)); TbR!u:J  
    }  ui1h M  
fC!+"g55  
    template < typename T1, typename T2 > R2dCp|6A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -+&sPrQ  
      { Xv?'*2J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |Whkq/Zg  
    } !T1)tGrH  
} ; I 2*\J)|f  
Ui05o7xg~p  
I] 0 D*z  
同样还可以申明一个binary_op Ugv"A;l  
Lb%:u5X\D@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W3Dtt-)E  
class binary_op : public Rettype /Pgc W  
  { ^:,I #]  
    Left l; "[wP1n!G  
Right r; T |ZJ$E0  
public : o7t#yw3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uDsof?z  
lwp(Pq  
template < typename T > 8eZ^)9m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c~{)vL0K  
      { 992cy2,Fb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); WcKL=Z?(  
    } ys Td'J  
t^(wbC  
    template < typename T1, typename T2 > ^.(i!BG'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^y3snuLtE  
      { ^RE("'+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'U'Y[*m@  
    } }?=4pGsI  
} ; ~{f[X3m^  
D7OPFN 7`  
!F~*Q2PZ9  
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 7N I~47s|v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 B&4NdL/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wd0*"c@  
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。 A<P rsk!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! VXIB9 /*i  
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。。。 I9E]zoj8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 SZm&2~|J  
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) 8@d,TjJDo  
下面是修改过的unary_op /Q2{w >^DK  
H<bB@(i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > tU, >EbwO  
class unary_op 7W `gN[*  
  { .lIkJQ3d  
Left l; q5u"v  
  ahqsbNu1  
public : @#KZ2^  
%Astfn(U{4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [+z*&~'  
XonI   
template < typename T > B3-;]6  
  struct result_1 DXc3u^ L  
  { dMjAG7U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &kNJ s{  
} ; :/941?%M  
E6mwvrm8  
template < typename T1, typename T2 > 1 8kzR6(W  
  struct result_2 R[_UbN 28  
  { pZO`18z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qlgii_?#@  
} ; =RH7j  
fKjUEMRK  
template < typename T1, typename T2 > 8sGaq [  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9|9Hk1  
  { {8Uk]   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zTQTmO  
} c&n.JV   
%W:]OPURK  
template < typename T > 8^ezqd`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \oc*  
  { lgaE2`0 [3  
  return OpClass::execute(lt(t)); y{]iwO;  
} V [KFZSA  
j1U,X  
} ; 6 s1lf!  
pv9Z-WCix$  
Hj^_Cp]@*  
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 y7WO:X&  
好啦,现在才真正完美了。 Aq:1  
现在在picker里面就可以这么添加了: `UDB9Ca  
D4e!A@LJ  
template < typename Right > <u%&@G$F>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5 Yf T  
  { _"R /k`8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A6# 5 z  
} 1Xj>kE:  
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。 ^ ;XJG9a0\  
?7"6d p_K  
=w <;tb  
sGs_w:Hn  
Y}Gf%Xi,  
十. bind YdNmnB %J  
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。 |Xv]s61  
先来分析一下一段例子 ,2?Sua/LD  
)S 2GPn7  
7U_OUUg  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `X ;2lgL  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9et%Hn.K'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N5\]VCX  
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。 eQQ*ZNG  
我们来写个简单的。 NwPC9!*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p&|:,|jo5  
对于函数对象类的版本: hxQx$  
JXA!l ?%  
template < typename Func > >p;cbp[ht  
struct functor_trait #)hJ.0~3  
  { Bp>Z?"hTe  
typedef typename Func::result_type result_type; ROc)LCA  
} ; z.%K5vrO>  
对于无参数函数的版本: ^a+H`RD  
sj& j\<(  
template < typename Ret > C`LHFqv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F.[E;gOTo  
  { q"O4}4`  
typedef Ret result_type; zEYT,l  
} ; mxQPOu  
对于单参数函数的版本: >^5U XQr  
r[ }5<S Q  
template < typename Ret, typename V1 > ,8^QV3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y m~  
  { f7_EqS=(  
typedef Ret result_type; E+$%88  
} ; M!j: 2dT"  
对于双参数函数的版本: _cw~N p  
/3mt=1/~{B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aH!2zC\:T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Kk?C   
  { ;('(Yn7~  
typedef Ret result_type; \sZT[42  
} ; +M^+qt;]V  
等等。。。 3+>;$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +P5\N,,7R  
%SHgXd#X  
template < typename Func > v62M8r,Y  
struct func_return {InD/l'v6n  
  { ?@uyqi~:U  
template < typename T > C0> Z<z  
  struct result_1 'l7ey3B%  
  { zF-R$_]av  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y)oF;ko:  
} ; ^vA"3Ixb!  
$>csm  
template < typename T1, typename T2 > -mur` tC  
  struct result_2 oFC]L1HN&  
  { :,'yHVG\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H;.${u^lhd  
} ; n 9X:s?B/  
} ; HJ]9e  
U6/$CH<pe  
#o/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #D2.RN  
-m"9v%>Y  
template < typename Func, typename aPicker > 2:4:Q[{A  
class binder_1 JsZLBq*lP  
  { 9\J.AAk~/  
Func fn; P/e6b .M  
aPicker pk; gXP)YN  
public : aR0'$*3E  
M8p6f)l3  
template < typename T > 7i@vj7K  
  struct result_1 Z| f~   
  { '1r<g\ l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +IkL=/';#  
} ; )] C"r_  
io1hUZ  
template < typename T1, typename T2 > AwQ7Oz|(  
  struct result_2 QRL+-)DMc  
  { zY^QZceq"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X]T&kdQ6q  
} ; s`63 y&Z[  
|h6u%t2AY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {)L*\r  
8v V<A*`  
template < typename T >  3 UX/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ["65\GI?  
  { zHu w[  
  return fn(pk(t)); '] $mt  
} 5dXDL~/2p  
template < typename T1, typename T2 > j : $Ruy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4!k 0  
  { .s8u?1b  
  return fn(pk(t1, t2)); &o]ic(74c?  
} &s>E~M0+J  
} ; ?Tr\r1s]  
pHKGK7 S-  
(S)jV 0  
一目了然不是么? &RL j^A!  
最后实现bind NB=!1;^J  
6 #m:=  
T_NN.Ol   
template < typename Func, typename aPicker > qvN`46c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  aWTvowA  
  { Hph$Z 1{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7LrWS83  
} )r|Pm-:A{  
cf{rK`Ff^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |J:kL3g  
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。 @||GMA+|  
UJ^MS4;I3  
十一. phoenix 8^2E77s4U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3:ELYn  
V|`w/P9g4  
for_each(v.begin(), v.end(), g3Z"ri~!G  
( eX3|<Bf  
do_ 3@8Zy:[8<  
[ (\o &Gl  
  cout << _1 <<   " , " <#%kmYSL  
] 4E 0 Y=  
.while_( -- _1), l37) Q  
cout << var( " \n " ) RJa1p YK  
) qw35LyL  
); tuIQiWHbM  
25wvB@0&  
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: -?Kd[Ma  
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 K^f&+`v6_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]rM HO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: S>nf]J`  
B +<i=w  
$dkkgsw 7  
template < typename Cond, typename Actor > ^w6~?'}  
class do_while GEbm$\  
  { m&{%6  
Cond cd; v~`'!N8  
Actor act; Qt(4N!j  
public : =Eb4Iyz  
template < typename T > & T&>4I!'M  
  struct result_1 kB3@;z:  
  { O&@pi-=o  
  typedef int result_type; ay`A Gr  
} ; qx2M"uFJ  
R Y ";SfYb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8;GuJP\  
MG(qQ#;j/  
template < typename T > cj@ar^=`K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /&!4oBna  
  { 8h'*[-]70u  
  do Q8?:L<A  
    { dSPye z  
  act(t); )7;E,m<:tO  
  } |Q*OA  
  while (cd(t)); 4KnrQ-D  
  return   0 ; JS#AoPWA  
} TJ+,G4z  
} ; >^ TcO  
6 H' W]T&  
.F^372hH3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). JGG(mrvR  
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。 7L !$hk  
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。 ;+(EmD: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。 .g8db d  
下面就是产生这个functor的类: r";;Fk#5  
mr<camL5  
s MNhD/bb  
template < typename Actor > G-Dc(QhU&  
class do_while_actor b 67l\L  
  { cu )w6!f  
Actor act; wq = Ef  
public : .ovG_O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "?r_A*U  
;:Q&Rf"@%  
template < typename Cond > (Y:?qy  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; mT&?DZ9<  
} ; 5"mH6%d :8  
Un^3%=;  
qi=v}bp&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 eYD-8*  
最后,是那个do_ ^j *H  
wS @-EcCB  
Cu`ty] -'  
class do_while_invoker [I2vg<my  
  { YLehY  
public : T))F r:  
template < typename Actor > 2P2/]-6s#r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Qa@] sWcM  
  { m ^ '!  
  return do_while_actor < Actor > (act); B*&HQW *u  
} ihBIE  
} do_; RZbiiMC>  
*RJiHcII  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #iVr @|,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ePscSMx&  
最后来说说怎么处理break和continue .~7:o.BE`n  
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。 Rg\D-F6:  
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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