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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7!1S)dup  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z/-=%g >HA  
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, d]9z@Pd   
2/?|&[  
ch]IzdD  
Q &8-\  
  class filler }j Xfb@`K  
  { O- wzz  
public : x2xRBkRg=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} sJZ iI}Xc  
} ; [agMfn  
,tFg4k[  
YK_ 7ip.a[  
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: )~>YH*g  
L(-4w+  
dtDFoETz  
/ZX }Nc g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '1[Ft03  
cAw/I@jG  
=;L|gtH"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4W75T2q#  
2 ?C)&  
j 7B!h|  
)%TmAaj9d  
二. 战前分析 F,kZU$  
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。 8*X4\3:*N  
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 &=[WIG+rk  
}MySaL>  
w0. u\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ".%k6W<n  
  /* --------------------------------------------- */ g)-te+?6  
vector < int *> vp( 10 ); 5P bW[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); PCA4k.,T  
/* --------------------------------------------- */ HS$r8`S?)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3]hWfj1m2  
/* --------------------------------------------- */ :FF=a3/"6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4eu O1=  
  /* --------------------------------------------- */ %#+Hl0,Tt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u8^lB7!e/  
/* --------------------------------------------- */  7GGUV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  *CMx-_  
BT$_@%ea&  
t20K!}D_  
TeQV?ZQ#}  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7zMr:JmV  
1._1, _2是什么? %T[]zJ(  
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。 SbZ6t$"  
2._1 = 1是在做什么? /v}`l  
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。 *8q.YuZ  
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。 +ZYn? #IQ  
!D6]JPX  
!-bB559Nv  
三. 动工 2wn2.\v M  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: KvS G;  
4i bc  
xw%0>K[  
$b\P|#A  
template < typename T > x-c"%Z|  
class assignment bt *k.=p  
  { -j(6;9"7]|  
T value;  _F{C\}  
public : ~&O%N  
assignment( const T & v) : value(v) {} =N@t'fOr  
template < typename T2 > PF2nLb2-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G$PE}%X  
} ; k)u[0}   
=Qq+4F)MD  
BUFv|z+H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =a!=2VN9y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment & kIFcd@  
}u|q0>^8  
9mgIUjz  
^Cmyx3O^  
  class holder 9Flb|G%  
  { H]s.=.Ki  
public : )jj0^f1!j  
template < typename T > J,G lIv.A  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const QJNFA}*>  
  { \v{=gK  
  return assignment < T > (t); V~bD)?M  
} X]=t>   
} ; $e\M_hp*J  
(hsl~Jf  
)"LJ hLg  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: g}i61(  
]_Xlq_[/r  
  static holder _1; V)^+?B)T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +p^u^a  
v=k$A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $M#>9QHhc  
而不用手动写一个函数对象。 b -y  
!wNO8;(  
l2d{ 73h  
 -M2yw  
四. 问题分析 4 :=]<sc,  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 a?.=V  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 @;kSx":b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q?T]MUY(L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hph4`{T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h![#;>(  
8fb'yjIC  
五. 问题1:一致性 >7r!~+B"9'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zX~MC?,W1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l,: F  
Q&&@v4L   
struct holder m* ;ERK  
  { )+M0Y_r  
  // hSMH,^Io$  
  template < typename T > z2c6T.1M  
T &   operator ()( const T & r) const z~Q)/d,Ac  
  { *A< 5*Db:F  
  return (T & )r; 07)yG:q*x  
} mq[ug>  
} ; BHw, 4#F1;  
. .-hAH  
这样的话assignment也必须相应改动: 5r_|yu  
} %z   
template < typename Left, typename Right > aT<q=DO  
class assignment t Pf40`@  
  { R3! t$5HG  
Left l; jal-9NV)!  
Right r; HThcn1u~^b  
public : J;%Xfx]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q=G+Tocv  
template < typename T2 > G`zm@QL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .2pK.$.  
} ; 2%> FR4a  
oE~RyS X  
同时,holder的operator=也需要改动: OTp]Xe/  
6#yUc_5 \  
template < typename T > j4b4!^fV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const AEuG v}#  
  { Y~Ifj,\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H[UlY?&+  
} w*!aZ,P  
fatf*}eln  
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。 >MK98(F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &?vgP!d&M  
i&k7-<  
return l(rhs) = r; s7EinI{^  
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。 L(o15  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e*!kZAf  
V,9cl,z+  
template < typename Tp > <X5 fUU"+U  
class constant_t 4sM.C9W  
  { h1{3njdr  
  const Tp t; aP`P)3O6)1  
public : ]HdCt3X  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <| &Npd'  
template < typename T > , dp0;nkr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5coZ|O&f8  
  { _rYkis^ u  
  return t; v}(WaO#S  
} s79r@])=  
} ; Il.K"ll  
>f'g0g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ve=b16H  
下面就可以修改holder的operator=了 %bfZn9_m  
'n|5ZhXPB  
template < typename T > &[SC|=U'M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const kN>!2UfNS  
  { Wl Sm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Sc   
} ZC}QId  
FC*[*  
同时也要修改assignment的operator() "] iB6  
B?qjkP  
template < typename T2 > 5-G@L?~Vw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } D6^6}1WI  
现在代码看起来就很一致了。 H|D.6^  
pmilrZmm]  
六. 问题2:链式操作 \;-|-8Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :Yks|VJ1  
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。 N&pCx&  
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。 BB'OCN  
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。 +MLVbK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Dxxm="FQZ  
D0q ":WvE  
template < typename T > |I|fMF2K  
struct result_1  *,m;  
  { XrPfotj1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F>cv<l =6l  
} ; @K]|K]cby  
]fD} ^s3G  
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: 8*fv'  
:eg4z )  
template < typename T > )WoxMmz  
struct   ref Z<4AL\l 98  
  { ^I)N. 5  
typedef T & reference; _~ &iq1  
} ; <9%R\_@$H  
template < typename T > j)GtEP<n#  
struct   ref < T &> BSMwdr  
  { Yuc> fFA  
typedef T & reference; c=+!>Z&i$G  
} ; )0R'(#  
\G3rX9xG  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QwJyY{O`  
d M-%{  
template < typename T > -GgA&dh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y DFyX){  
  { (khL-F  
  return l(t) = r(t); &f;K}W O  
} 5^KWCS7@  
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。 OC:T O|S:4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3Hm/(C  
4g7)iL^#~  
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 Y#3c }qb  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,u g@f-T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 AFfAtu  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0AV c  
最后的布局是: 2dzrRH  
                Add A={UL  
              /   \ p6WX9\qS(  
            Divide   5 ,=mS,r7  
            /   \ (3&?wy_l  
          _1     3 -)/$M(Pu"  
似乎一切都解决了?不。 h65-s  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -Vhw^T1iV  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 &=k,?TJO>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =kqt   
4NIRmDEd  
template < typename Right > i2^>vYCsl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vA.MRu#  
Right & rt) const 0<B$#8  
  { tdaL/rRe  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y#$CMf -q^  
} /^|Dbx!u  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R^e.s -  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 s|B3~Q]  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 HX{`Vah E  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 =6#Eh=7N  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 IyPnp&_  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 2,P^n4~A?w  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: -7(@1@1  
I,'k>@w{s  
template < class Action > jMDY(mwt  
class picker : public Action <1COZ)   
  { 9RI-Lq`  
public : HOh!Xcu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CWP2{  
  // all the operator overloaded .k \@zQ|Ta  
} ; u=_mvN  
g|Fn7]G  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Dl8;$~  
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: ,<p}o\6  
u4|$bbig  
template < typename Right > U!Z,xx[]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A$xF$l  
  { (/*]?Ehd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %-e 82J1  
} ~**.|%Kc  
AjgF6[B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -8rjgB~."/  
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。 t3Y:}%M  
}I6vqG  
template < typename T >   struct picker_maker R n*L  
  { f:.I0 ST  
typedef picker < constant_t < T >   > result; X/M4!L}\  
} ; QS]1daMIK<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }<y7bqA  
  { @[i4^  
typedef picker < T > result; *``JamnSO  
} ; 3gj+%%!G\  
;?g6QIN9  
下面总的结构就有了: 0tB0@Wj  
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。  y%b F&  
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。 h.s+)fl\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Vr1<^Ib  
至此链式操作完美实现。 e2W".+B1  
r!a3\ep  
H_<C!OgR  
七. 问题3 gH3vk $WS  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 {LQ#y/H?  
@<]Ekkg  
template < typename T1, typename T2 > h@WhNk7"xa  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?r+-  
  { {Wu$YWE*sx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); yw3$2EW  
} y e? 'Ze  
;x1 PS  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ; XN{x  
:7?FF'u  
template < typename T1, typename T2 > X=8{$:  
struct result_2 M b1s F  
  { j;iAD:nf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o"BoZsMk  
} ; WYYa /,{9.  
"E?2xf|.  
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? Hi`//y*92H  
这个差事就留给了holder自己。 <)-Sj,  
    ,47Y9Kz9  
;<2 G  
template < int Order > 4G>H  
class holder; e?ly H  
template <> cFnDmt I:  
class holder < 1 > l.bYE/F0&  
  { pW sDzb6?%  
public : Gvqxi|  
template < typename T > T+K):u g  
  struct result_1 YgV817OV  
  { zXxT%ZcCj  
  typedef T & result; 4l45N6"  
} ; 6Yxh9*N~]  
template < typename T1, typename T2 > z}ddqZ27G$  
  struct result_2 zEyN)  
  { 8j % Tf;  
  typedef T1 & result; Gc;{\VU  
} ; 6N S201o  
template < typename T > s^uS1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K]" #C  
  { C"T;Qp~B  
  return (T & )r; aL&7 1^R,  
} qd)/9*|Jl  
template < typename T1, typename T2 > krvp&+uX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .KUv( -  
  { Z%/=|[9i  
  return (T1 & )r1; }YNR"X9*)/  
} NI [ pp`  
} ; hPePB=  
zvH8^1yzG  
template <> :Ab%g-  
class holder < 2 > T7u%^xm  
  { M`i\VG  
public : m~d]a$KQ5-  
template < typename T > D(RTVef  
  struct result_1 m6CI{Sa](l  
  { aV|hCN~  
  typedef T & result; YLv'43PL  
} ; L(-b@Joh  
template < typename T1, typename T2 > m?fy^>1  
  struct result_2 '*w00  
  { sN2p76KN  
  typedef T2 & result; DBD%6o>]K  
} ; pd;br8yE$@  
template < typename T > zhRB,1iG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {~s DYRX  
  { giIWGa.a+  
  return (T & )r; d>fkA0G/9!  
} P} SCF  
template < typename T1, typename T2 > 72y0/FJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z>Hgkp8D"  
  { $gy*D7  
  return (T2 & )r2; X4E%2-m@'  
} a8iQ4   
} ; f@DYN!Z_m  
h=kh@},  
`A^"% @j  
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:C}5<fk x  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: DB:+E|vSD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /.MN  
!0@Yplj  
return l(i, j) = r(i, j); U4-g^S[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ZUR6n>r  
D.Q=]jOs  
  return ( int & )i; M#VE]J  
  return ( int & )j; /ZPyN<@  
最后执行i = j; o .G!7  
可见,参数被正确的选择了。 <55 g3>X  
C/kW0V7  
"C19b:4H  
|J} Mgb-4  
 L0@SCt  
八. 中期总结 s4SG[w!d  
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: -Sx\Xi"<o=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7~aM=8r  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #Xb+`'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor & <J[Q%2  
2.zsCu4lj.  
+W\f(/q0  
Vle@4 ]M\  
sq[iY  
x`mN U  
九. 简化 {{MRELipW  
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。 DRgTe&+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ul2")HL];  
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: &twf,8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 PGBQn#c<  
  +-*/&|^等 ^Z# W_R\l  
2. 返回引用。 V<@ o<R  
  =,各种复合赋值等 k"]dK,,  
3. 返回固定类型。 _/!y)&4"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;z:UN}  
4. 原样返回。 vIwCJN1C  
  operator, :1^R9yWA4  
5. 返回解引用的类型。 A"D,Kg S  
  operator*(单目) b7tOo7aH)  
6. 返回地址。 :Q_<Z@2Y{  
  operator&(单目) M9@ri^x  
7. 下表访问返回类型。 ;b(p=\i  
  operator[] ,%Up0Rr,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &PK\|\\2  
  operator<<和operator>> Q|L9g z[?  
rJ{O(n]j  
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。 ,JN8f]a^"g  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;R?I4}O#R8  
%V{7DA&C  
template < typename Left > uYil ?H{kH  
struct value_return nwaxz>;  
  { ]=";IN:SU  
template < typename T > GBFtr   
  struct result_1 [7S} g  
  { dW~*e2nq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; glXZZ=j  
} ; iN0nw]_*  
"D=P8X&vs  
template < typename T1, typename T2 > '-b*EZU8t  
  struct result_2 zs*L~_K  
  { (RZD'U/B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,gOOiB }  
} ; sWblFvHqrU  
} ; Ej>g.vp8I  
x,S P'fcP  
k]HEhY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g[7#w,o  
Za8#$`zq  
下面我们来剥离functor中的operator() -3lb@ 6I6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <xC#@OZ  
z;wELz1L{  
return l(t) op r(t) e=;AfK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) % v7[[U{T  
return op l(t) Zg`Mz _?  
return op l(t1, t2) S"k *6 U  
return l(t) op 'hv k  
return l(t1, t2) op qt^T6+faaQ  
return l(t)[r(t)] ZMLg;-T.&4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3UQ;X**F  
d[^~'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: -s$F&\5by  
单目: return f(l(t), r(t)); QtqfG{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0,rTdjH7  
双目: return f(l(t)); 'X !?vK^]p  
return f(l(t1, t2)); ;~u{56  
下面就是f的实现,以operator/为例 9>rPe1iv  
%T9  sz4V  
struct meta_divide D HT&,=  
  { TdGnf   
template < typename T1, typename T2 > NDAw{[.%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #\ n8M  
  { 0#*#a13  
  return t1 / t2; ] 0m&(9  
} 3lq Mucr  
} ; TkO[rAC  
7ei|XfR  
这个工作可以让宏来做: 3^ ~KB'RZ  
V{&rQ@{W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lmSo8/%T  
template < typename T1, typename T2 > \ =)` p_W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; t2iv(swTe  
以后可以直接用 ~~,rp) )  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yxq}QSb \3  
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 `VL}.h  
(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。。。) #I3$3^0i#  
S#Sb]  
MqA`yvQm  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 P7f,OY<@%o  
f5==";eP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  ?k|H3;\  
class unary_op : public Rettype =.`qixN  
  { %-AE]-/HI  
    Left l; t"YNgC ^  
public : |xvy')(b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0% #<c p  
<ExZ:ip  
template < typename T > tpTAeQ*:d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I]y.8~xs  
      { %9#gB  
      return FuncType::execute(l(t)); D'hW|  
    } N#_GJSG_|  
V)i5=bHC  
    template < typename T1, typename T2 > O8W7<Wc |z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7 +@qB]Bi<  
      { 4~OQhiJ   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); R?EASc!b  
    } }AvcoD/b  
} ; ^@_m "^C  
z]bwnJfd  
{gaai  
同样还可以申明一个binary_op 'iY*6<xS<  
X*7\lf2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @AYo-gf  
class binary_op : public Rettype FHPXu59u  
  { !HJ$UG/\  
    Left l; )I-fU4?  
Right r; 7 #=}:3c  
public : A=-F,=k(!/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ')$NfarQ.  
lw(e3j  
template < typename T > U70]!EaT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PSmfiaThwo  
      { 0G2g4DSKD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Zf>^4_x3P  
    } (?b@b[D~4  
A;u"<KG?  
    template < typename T1, typename T2 > }Y17*zp%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xyE1Gw`V  
      { L~^*u_U]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M-uMZQ e  
    } lRP1&FH0  
} ; B,(Heg  
0J8K9rP;z  
x4#T G  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 1Fi86  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qJ_1*!!91  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Sm2>'C  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8Z2.`(3c[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l**;k+hw  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 *}):<nB$^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 TjBY 4  
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) <[/%{sUNC  
下面是修改过的unary_op ozr9>b>M  
2`= 6%s  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :;!\vfZbU  
class unary_op 'iLH `WE  
  { {hO`6mr&t  
Left l; t=#Pya  
  \ U-vI:J_  
public : il:nXpM!  
@oG)LT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :Ld!mRZF  
VZIR4J[\.  
template < typename T > www`=)A;  
  struct result_1 )Os Lrq/  
  { 7CB#YP?E  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #m8sK(#lo  
} ; p '{xoV  
})IO#,  
template < typename T1, typename T2 > W:QwHZ2O  
  struct result_2 C+MSVc  
  { XDD<oo  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wp.TfKxw  
} ; )J3kxmlzQ  
".~{:=  
template < typename T1, typename T2 > uC]Z8&+obb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7=*VpX1  
  { | H ;+1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7XyOB+aQO  
} p11G#.0  
aP>37s  
template < typename T > 1{2eY%+C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !|m9|  
  { ! ]Mc4!E  
  return OpClass::execute(lt(t)); \`,xgC9K  
} yD)"c .  
" B@jfa%  
} ; pyW u9  
=<<3Pkv7@  
e"+dTq8W  
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 r[Zq3  
好啦,现在才真正完美了。 q?~Rnv  
现在在picker里面就可以这么添加了: ZcryAm:I  
$~'Tf>e  
template < typename Right > ?Cci:Lin  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const O(OmGu4%  
  { n!N\zx8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (3EUy"z-  
} M'1HA  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 :nQp.N*p  
RFG$X-.e  
"6I[4U"@  
&(&  
g*]E>SQ=  
十. bind mT_GrIl[  
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。 U 0ZB^`  
先来分析一下一段例子 Ls: =A6AGM  
->yeJTsE9  
<4D%v"zRP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hr U :Wr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X_70]^XL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 mPmB6q%)]  
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。 \].J-^=  
我们来写个简单的。 WSI Xj5R  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (Imp $  
对于函数对象类的版本: IG / $!* E  
=wA5P@  
template < typename Func > Rk<%r k  
struct functor_trait DA LQ<iF  
  { EE%s<_k`  
typedef typename Func::result_type result_type; M g!ra"  
} ; Y5jYmP<  
对于无参数函数的版本: M@^U 0 ?  
V8'`nuC+  
template < typename Ret > U4wpjHg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i;lE5  
  { _9h.Gt  
typedef Ret result_type; [b5(XIGUN}  
} ; t]TyXAr~  
对于单参数函数的版本: )DZTB  
pVOI5>f\  
template < typename Ret, typename V1 > ?*K<*wBw#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,ZK]i CGk  
  { b]`^KTYK  
typedef Ret result_type; Jqg3.2q  
} ; d1NE%hg3  
对于双参数函数的版本: z`'P>.x   
A ^B@VuK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > s-Y+x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > HP$K.a7H  
  { {Nq?#%vdT  
typedef Ret result_type; Jf+7"![|  
} ; UpeQOC  
等等。。。 /`R dQ<($  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D_aR\  
"3t\em!  
template < typename Func > ;? 8Iys#  
struct func_return {aJz. `u\  
  { ~N[|bPRmhE  
template < typename T > mG}k 3e-  
  struct result_1 KF$%q((  
  { @9_)On9hZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]7F)bIG[  
} ; ZW* fOaj  
\Ut S>4w\  
template < typename T1, typename T2 > l%bq2,-%  
  struct result_2 ;xW{Ehq-h  
  { eG^z*`**  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /'Bdq?!B&  
} ; /\~W$.c  
} ; M,L@k  
+UaO<L  
dP3VJ3+ %  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t~~r-V":  
kGj]i@(PA4  
template < typename Func, typename aPicker > o*)@oU  
class binder_1 g*r/u;  
  { STp!8mL  
Func fn; 5V rcR=?O  
aPicker pk; u-M] A z-  
public : `1_FQnm)  
*(VbPp_H_  
template < typename T > ^8\Y`Z0%  
  struct result_1 D JJZJ}7  
  { YlB["@\[B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5@.zz"o.`  
} ; 0hZxN2r  
>%i9oI<)  
template < typename T1, typename T2 > Dtt\~m;AR  
  struct result_2 j@V $Mbv  
  { \#_@qHAG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hc /w ta  
} ; ;.r2$/E  
k7b(QADqUU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7C YH'DL  
Rh yegD  
template < typename T > bN4d:0Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *<CxFy;|  
  { Obg@YIwn  
  return fn(pk(t)); K5+!(5V~  
} :X|AW?*  
template < typename T1, typename T2 > -|$*l Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e Ri!\Fx  
  { _AAx )  
  return fn(pk(t1, t2)); 3v G  
} 5A;"jp^ Z  
} ; K9LEIby  
M;> ha,x  
cnC_#kp  
一目了然不是么? *\C}Ok=  
最后实现bind }RH lYN  
dgm+U%E  
&F86SrsI  
template < typename Func, typename aPicker > % M+s{ l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pV_}Or_  
  { x1:vUHwC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zAu}hVcW  
} S{Rh'x\B  
h FDze  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fyGCfM  
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。 *;Ak5.du  
[gTQ-  
十一. phoenix }3Df]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^]KIgGv\  
IZ|c <#r6  
for_each(v.begin(), v.end(), dV$3u"9  
( E]1\iV  
do_ $To 4dJb  
[ :Q8g?TZ  
  cout << _1 <<   " , " Ml8E50t>;  
] F: f2s:<  
.while_( -- _1), ?UU5hek+m  
cout << var( " \n " ) ?i/73H+;D3  
) uFMs ^^#  
); fHW-Je7mG  
%!>k#F^S  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: fdg[{T4:  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor XlE$.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nz}]C04:-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J: L-15  
l85O-g}M  
mMn2(  
template < typename Cond, typename Actor > yo'q[YtP'  
class do_while gt#MeU  
  { DIL)7K4  
Cond cd; D[+|^,^>  
Actor act; =lYvj  
public : UU*0dSWr  
template < typename T > A!n~8zcmp}  
  struct result_1 X9p+a,  
  { axHxqhO7zp  
  typedef int result_type; N=hSqw[  
} ; 3`mC"a b /  
3AX?B~s  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N+ak[axN  
=mDy@%yx!  
template < typename T > IJ+O),'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kOo>Iy  
  { -t;?P2  
  do Q1]V|S;)X  
    { ]Fb8.q5(Y  
  act(t); W,0KBkkp  
  } 8/Lu'rI  
  while (cd(t)); R:SIs\%o  
  return   0 ; wn&[1gBxM  
} DX]z=d)tc  
} ; H0 {Mlu9  
bWhJ^L D  
s{b0#[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >1_Dk7E0D  
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。 2l]C55p)s  
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。 :-W$PIBe  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 JDIz28Ww  
下面就是产生这个functor的类: F Bd+=bx,Z  
FjK Ke7  
*Cc$eR]-  
template < typename Actor > O e0KAn  
class do_while_actor [YL sEo=  
  { WBIQ%XB'  
Actor act; @^w!% ?J  
public : Pcd i  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} c80"8r  
D N2hv2  
template < typename Cond > C@l +\M(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Zw3hp,P]  
} ; s|Imz<IE  
p\4h$."  
3<V.6'*k  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G <}7vF  
最后,是那个do_ XRX7qo(0g  
/v<e$0~s<  
h8Dtq5t4  
class do_while_invoker ?h>(&H jWV  
  { BxW||O|_N"  
public : =|DkD- O  
template < typename Actor > $i5G7b  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s.k`];wo  
  { S^_JC  
  return do_while_actor < Actor > (act); x`j_d:C~G  
} AmUe0CQ:k'  
} do_; K6 PC&+x  
8trm`?>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bCe[nmE2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oW\Q>c7 =  
最后来说说怎么处理break和continue r zc 3k~@  
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。 % B7?l  
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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