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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'eoI~*}3WQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 RHq r-%  
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, 87nsWBe  
CzT_$v_  
[oH,FSuO!2  
z<BwV /fH}  
  class filler T f^O(  
  { J1Y3>40  
public : ,0$b8lb;x/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q5w)i  
} ; q{.~=~  
%;G!gJeE  
2K'}Vm+  
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: ^[zF IO  
l1RFn,Tzr  
{K2F(kz?T  
"2@Ys* e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Vs[!WJ 7  
POQ1K O  
JDC,]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5TdI  
W&^2Fb  
F^');8~L  
@yjui  
二. 战前分析 # /pZ#ny  
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。 Q&9& )8-  
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 @aGS~^U h  
j! cB  
s[@@INU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *-9b!>5eD  
  /* --------------------------------------------- */ n1c Q#u  
vector < int *> vp( 10 ); \'N|1!EO|t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Bb/aeLv  
/* --------------------------------------------- */ k4nA+k<WI`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #kGxX@0  
/* --------------------------------------------- */ 8%9OB5?F6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |zL.PS  
  /* --------------------------------------------- */ Xq%!(YD|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); KBGJB`D*  
/* --------------------------------------------- */ ~ .Eln+N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |m7`:~ow  
v6?<)M%  
,K[B/tD{j  
}~5xlg$B<<  
看了之后,我们可以思考一些问题: QfM*K.7Sl  
1._1, _2是什么? %x7l`.) N  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 8JAT2a61ur  
2._1 = 1是在做什么? `24:Eg6r  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 N,_ej@L8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 yc5n   
'lNl><e-  
7f td2lv  
三. 动工 X]*W +  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: k .l,>s`!  
@.iOFY  
>heih%Ar0J  
rQ$A|GJL  
template < typename T > JGD{cr[S  
class assignment f1>^kl3@P  
  { XsHl%o8,z  
T value; w02HSQ  
public : (;h]'I@  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^ihXM]1{G  
template < typename T2 > 9tC8|~Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } UwQ3q  
} ; ?-'Q-\j  
tg5jS]O  
YKvFZH)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I_ .;nU1xA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w } 2|Do$5  
T}]Ao  
U>x2'B v  
.]H]H*wC  
  class holder uf)W? `e~  
  { Lou4M  
public : JnY3]  
template < typename T > AQ 7e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1y"37;x  
  { cuk2\> Xl  
  return assignment < T > (t); 7<^D7  
} KwQO,($,]  
} ; )SUN+YV^  
nZ7v9o9  
M7Hk54U +t  
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: 5\Y/so=  
0_D~n0rq,v  
  static holder _1; 6l vx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @7^#_772  
[Iihk5TT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L kq>>?T=  
而不用手动写一个函数对象。 (Fgt#H(B  
Nyqm0C6m^  
X)f"`$  
kdYl>M  
四. 问题分析 #1bgV  
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。 Em"X5>;4  
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。 '/ &"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :M[E-j;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4l`gAE$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \]ODpi 2  
Gj_b GqF8}  
五. 问题1:一致性 ia_8$>xW+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Xp?Z;$r$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 YKc{P"'/ |  
\!V6` @0KC  
struct holder }\*Sf[EMD  
  { dw4)4_  
  // +tN-X'u##  
  template < typename T > "&+0jfLY+  
T &   operator ()( const T & r) const (P>vI'  
  { d<3"$%C  
  return (T & )r; z"O-d<U5  
} e#OU {2X  
} ; BVNh>^W5B  
Nb9pdkf0  
这样的话assignment也必须相应改动: )w` Nkx  
3z#;0n}  
template < typename Left, typename Right > %ej"ZeM  
class assignment BmJ?VJ}Y  
  { r#}Sy \  
Left l; 8say"Qz  
Right r; 4QVd{  
public : M1M]]fT0ME  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8Z!ea3kAT  
template < typename T2 > K/,lw~>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mDmWTq\  
} ; j&mL]'Zy  
,RHHNTB("  
同时,holder的operator=也需要改动: A{o{o++  
v: 0i5h&M  
template < typename T > Ji[w; [qL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O9yQ9sl  
  { *Sf^()5C,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); V V4_  
} k1H0hDE  
Vi|jkyC8  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 m#eD v*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  ~EM];i  
e4b~s  
return l(rhs) = r; Mww]l[1'EL  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 D?'y)](  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h5gXYmk  
J?<L8;$s7  
template < typename Tp > u~kwNN9t3  
class constant_t 4dK@UN\  
  { K]oPh:E  
  const Tp t; ?f`-&c;  
public : F1=+<]!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HW G~m:km  
template < typename T > S_CtE M  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vSA%A47G  
  { FTfA\/tl(;  
  return t; / fq6-;co+  
} {EUH#':  
} ; IXN4?=)I  
xVyUUzXs  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 | <*(`\ 'w  
下面就可以修改holder的operator=了 !%X`c94  
.'1j5Y-l`N  
template < typename T > B# fzMaC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1X*T219o  
  { K?je(t^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l}2WW1b(  
} a=FRJQ8S  
`Vi:r9|P  
同时也要修改assignment的operator() NHF?73:  
ka3 Z5  
template < typename T2 > lRr-S%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } KIFx &A  
现在代码看起来就很一致了。 ]EnaZWyO]  
`[&2K@u  
六. 问题2:链式操作 N96BWgT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dE]"^O#Mc  
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。 >nDnb4 'C  
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。 ,]mwk~HeF  
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。 =R.9"7~2x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct QO.gt*"  
$rEd5W&d!  
template < typename T > }$1 ;<  
struct result_1 Ag6 (  
  { 03o3[g?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0?xiGSZV  
} ; vWH>k+9&X  
^BX@0"&-  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: `yZZP   
61/zrMPn  
template < typename T > d 6EY'*0  
struct   ref \2xBOe-a]  
  { I uj=d~|>  
typedef T & reference; 77d`N  
} ; `Qf :PX3  
template < typename T > \cP'#jZz  
struct   ref < T &> }GDG$QI]K&  
  { !nq\x8nU  
typedef T & reference; rcmAVl:$>  
} ; ; ,<J:%s  
~UC/|t$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &2=KQ\HO  
d %W}w.  
template < typename T > !u}3H|6~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J*!:ar  
  { ;-GzGDc~0  
  return l(t) = r(t); bTGK@~  
} FraW6T}_  
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。 d$rUxqB.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o}+Uy  
_-J@$d%  
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 sC_UalOC_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4E\ntufo  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V55J[s*6!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [=6~"!P}  
最后的布局是: q)ql]iH  
                Add MW~B[%/  
              /   \ 9[{>JRm.  
            Divide   5 ai jGz<  
            /   \ LIC~Kehi  
          _1     3 l\;mP.!  
似乎一切都解决了?不。 G5#}Ed4  
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。 )?&kQ^@v  
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。 Y;F R"~^  
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: ?s)sPM?  
1`]IU_)1B  
template < typename Right > <-:@} |br  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  7EP|X.  
Right & rt) const rHgdvDc  
  { `]P5,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $>ZP%~O  
} s.^9HuM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 hdtnC29$  
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。 \41)0,sEy  
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。 1DLG]-j}  
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。 Z#6~N/b  
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。 C%_  
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? (}1v^~FXj  
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: - (_e=3$  
p?$G>nkdq  
template < class Action > )YMlF zYr  
class picker : public Action NJ)2+  
  { j'Y"/<  
public : 04PoBv~g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E< CxKY9  
  // all the operator overloaded mzE$aFu8  
} ; @" 0tW:  
:~3{oZGX&  
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。 ~8xh0TSi  
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: )d(0Y<e @  
gMBQtPNM  
template < typename Right > 2K rqY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L;M^>{>  
  { 4:Xj-l^D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); " Z2Tc)  
} PIEW\i  
rW~?0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [j}7@Mr`\  
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。 xR|eyeR  
. z$Sm  
template < typename T >   struct picker_maker noh|/sPMD  
  { :#w+?LA*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hK39_A-  
} ; |5~wwL@LW7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f']sU/c=  
  { ri<'-wi  
typedef picker < T > result; XK%W^a*x  
} ; }or2 $\>m  
e-iYJ?  
下面总的结构就有了: ,V33v<|wc  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 7mn,{2  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 #5-A&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L)/6kt=  
至此链式操作完美实现。 S*CLt  
x\`RW 3 K  
'EL ||  
七. 问题3 dF{6>8D=5B  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 tCbr<Ug  
0ck&kpL:9  
template < typename T1, typename T2 > eMN+qkvH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bzu(XQ  
  { ~TG39*m  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gj[ >p=Wn  
} WbQhl sc:  
mX@j  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: mNx,L+ 3  
*9dV/TT~f[  
template < typename T1, typename T2 > Eg`R|CF  
struct result_2 }$|%/Y  
  { 3q#"i&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z[qdmx^  
} ; ?-8y4 Ex  
"J P{Q  
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? >HcYVp~G  
这个差事就留给了holder自己。 TwM1M["3  
    ,b6kTQq  
tg7C;rJ  
template < int Order > n5egKAgA  
class holder;  Iys6R?~  
template <> HZDk <aU/!  
class holder < 1 > { r6]MS#l1  
  { O1?B{F/ e  
public : 1 [fo'M  
template < typename T > FgOUe  
  struct result_1 *MYt:ms  
  { (|g").L  
  typedef T & result; >`hSye{  
} ; Gva}J 6{  
template < typename T1, typename T2 > ?eL='>Ne  
  struct result_2 pXPqDA  
  { j6tP)f^tD  
  typedef T1 & result; m\6SG' X  
} ; =$b-xsmeG  
template < typename T > 09  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H\)gE>  
  { _kn]#^ucCe  
  return (T & )r; /rIm7FW)  
} yy1>r }L  
template < typename T1, typename T2 > <G\ <QV8W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3TU'*w &  
  { m !#_CQ:  
  return (T1 & )r1; F~z_>1lpP&  
} ulH0%`Fi  
} ; V.;:u#{@-Q  
M4TrnZ1D}  
template <> qs!>tw  
class holder < 2 > kF+ZW%6N  
  { ra]!4Kd'  
public : Q&u>7_, Du  
template < typename T > Az U|p  
  struct result_1 MxY50 ^}(  
  { tCZpfZ@+=  
  typedef T & result; 4)c+t"h  
} ; IIq"e~"Vs  
template < typename T1, typename T2 > ')C|`(hs   
  struct result_2 ,3:QB_  
  { cJP'ShnCh  
  typedef T2 & result; `aO.=:O_  
} ; >65 TkAp  
template < typename T > X$BXT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m9#}X_&x  
  { X,>(Y8  
  return (T & )r; U:qF/%w  
} ?N4A9W9  
template < typename T1, typename T2 > {B@*DQv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .=Pm>o/,  
  { UUl*f!& o  
  return (T2 & )r2; jEZ "  
} &nQRa?3,   
} ; M} O[`Fx{W  
s,84*6u  
4$%`Qh>yA  
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> >。 65lOX$*{-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q z=yMIy=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m +Y@UgB  
hgj CXl  
return l(i, j) = r(i, j); HKpD 2M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [FB&4>V/  
+d=~LQ}*  
  return ( int & )i; Y.E?;iS  
  return ( int & )j; wOjv[@d  
最后执行i = j; DWuRJ  
可见,参数被正确的选择了。 ?#4+r_dP  
bKYY{V55  
AvZXRN1:'  
N].4"0Jv-D  
KZECo1  
八. 中期总结 /a%*u6z@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: l#Yx TY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7k>zuzRyF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q5g,7ac8L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bpGzTU  
HP;|'b  
V R"8Di&)  
MM7"a?y)  
=Qyqfy*@D?  
6mwvI4)  
九. 简化 # 2d,U\_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 PDhWFF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r9?o$=T  
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: Bgf=\7;5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mLJDxh'B  
  +-*/&|^等 $>;a 'f~  
2. 返回引用。 $;y1Q iel  
  =,各种复合赋值等 Cgo9rC~]  
3. 返回固定类型。 3Mw}R6g@#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .M8=^,h^K  
4. 原样返回。 B0v|{C   
  operator, fO #?k<p  
5. 返回解引用的类型。 ,pn ) >  
  operator*(单目) 9MT3T?IS  
6. 返回地址。 rmoJ =.'  
  operator&(单目) #7+]%;h  
7. 下表访问返回类型。 ^=k {~  
  operator[] A&NqQ V,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6>s=Ci ZB  
  operator<<和operator>> pOKeEW<q  
1ADv?+j)A/  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ^L ]B5,} -  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N^lAG"Jao[  
wajZqC2yg  
template < typename Left > M</Wd{.g"  
struct value_return p/N62G  
  { +SyUWoM  
template < typename T > b]w[*<f?  
  struct result_1 )XpV u  
  { /V#7=,,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #J\s%60pt  
} ; dKb ^x^  
~zMDY F"&  
template < typename T1, typename T2 > n%*tMr9s  
  struct result_2 Mo_$b8i  
  { q4+Yv2e <r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w?_`/oqd|  
} ; J)#S-ZB+'k  
} ; ac|/Y$\w  
.wD>Gs{sH[  
4j^bpfb,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l:)S 3  
bfhz?,b  
下面我们来剥离functor中的operator() x df?nt  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7x(v?  
"ct58Y@   
return l(t) op r(t) pUGN!3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dkpQ ZXi9%  
return op l(t) 6(>WGR  
return op l(t1, t2) k&!6fZ)  
return l(t) op -qfnUh  
return l(t1, t2) op $,@JYLC2  
return l(t)[r(t)] y`6\L$c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Gp8psH  
fQO ""qh  
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: U:\p$hL9  
单目: return f(l(t), r(t)); c`ftd>]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Sj@15 W  
双目: return f(l(t)); jccOsG9;_  
return f(l(t1, t2)); %7 /,m  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]=|P<F   
[8TS"ph>  
struct meta_divide :mP9^Do2;  
  { <n\i>A3`,S  
template < typename T1, typename T2 > qEZ!2R^`G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1LX)4TCC  
  { ~XKZXGw  
  return t1 / t2; R B%:h-t4  
} 4dD2{M  
} ; kf'=%]9#_T  
@+E7w6>%  
这个工作可以让宏来做: 6^ab@GrN\  
83Uw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y0}4WWV  
template < typename T1, typename T2 > \ i(Vm!Y82  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7VY8CcL  
以后可以直接用 x%pRDytA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8+ hhdy*b  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ` jyKCm.$#  
(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。。。) &//2eL  
TA|s@T{  
?9Ma^C;}  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  E>"8 /  
($'V& x8T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .lr5!Stb  
class unary_op : public Rettype ~?d>fR:X  
  { ;Yv14{T!  
    Left l; hJLT!33:  
public : Qh8C,"a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _ ~[M+IO   
1fRP1  
template < typename T > )(]Envb?A0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `,P >mp)uU  
      { N8QH*FX/F1  
      return FuncType::execute(l(t)); TaWaHf  
    } -x5F;d}  
.:N:pWe  
    template < typename T1, typename T2 > FB_NkXR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -"tY{}z  
      { kT2Wm/L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {Xv3:"E"O  
    } ]=Pu\eE  
} ; ]'g:B p  
x 'mF&^  
gH'3 dS!{  
同样还可以申明一个binary_op Sc{Tq\t;%  
(0}j]p'w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #D0 ~{H  
class binary_op : public Rettype `O n(v  
  { G1[(F`t>  
    Left l; B!uxs  
Right r; He<;4?:  
public : &`@lB (m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U=DEV7E  
LQ>$ >A(  
template < typename T > 6n,xH!7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yv=g^tw  
      { T%~SM5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A2 BRbwr>  
    } t}~UYG( h~  
GXYj+ qJ  
    template < typename T1, typename T2 > _r5wF(Y?7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7>mhK7l  
      { Wc\+x1:8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZB0+GG\  
    } S<pk c8  
} ; 2vvh|?M  
z7k$0&  
P5P< "  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 t R ;{.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 q5?{ 1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gwq`_/d}  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 D )gD<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #g{Mne  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 v2=/[E@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;W6-i2?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) & g$rrpTzv  
下面是修改过的unary_op 73)Ll"(  
ZPvf-Pq Jl  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CW;m  
class unary_op u# 3)p  
  { ,5w]\z  
Left l; :q;R6-|.  
  }DHUTP2;yz  
public : y@aKNWy}$  
O4!9{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xEC 2@J  
$P;UoqG<&  
template < typename T > Man^<T%F  
  struct result_1 Xb0!( (A  
  { 8t=3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l=NAq_?N\  
} ; bQj`g2eyM  
B j=@&;  
template < typename T1, typename T2 > =]d^3bqN  
  struct result_2 5W{hH\E _5  
  { :*cHA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ThiN9! Y  
} ; xU:4Y0y8  
`0z/BCNB  
template < typename T1, typename T2 > B.RRdK+:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y;r"+bS8  
  { Ko+al{2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q0WY$w1 <  
} x G^f  
zQ<88E&&Xs  
template < typename T > 0$QIfT)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V]m^7^m3  
  { E|{m"RUOy  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0-GKu d  
} -!~vA+jw1  
kF?S 2(vH  
} ; 3>M.]w6{  
}7Jp :.qk  
5;(0 $4I  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug #4N >d~  
好啦,现在才真正完美了。 p {?}g'  
现在在picker里面就可以这么添加了: (V)9s\Le_  
7IQqN&J  
template < typename Right > # \<P]<C  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const u uSHCp  
  { F3 Y<ZbxT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {6:& %V  
} 3; A$<s  
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。 nd;O(s;  
kU1 %f o  
*W%'Di  
y qkX:jt  
7PA=)a\  
十. bind Pj._/$R[/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 W8VO)3nmD  
先来分析一下一段例子 KX=/B=3~  
*#6|!%?g  
2^J/6R$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7N6zqjIB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^Eu_NUFe  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5!8-)J-H  
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。 r_q~'r35_  
我们来写个简单的。 F  "!`X#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: RPY 6Wh| 4  
对于函数对象类的版本: %]!?{U\*k  
ExQ--!AC=  
template < typename Func > w~]} acP  
struct functor_trait aoK4Du{  
  { Txu>/1N,  
typedef typename Func::result_type result_type; aX]y`  
} ; Lg b  
对于无参数函数的版本: |veBq0U  
t"tNtLI  
template < typename Ret > C`pan /t  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =O,e97  
  { [d\#[l_  
typedef Ret result_type; E}t-N  
} ; t:disL& !E  
对于单参数函数的版本: 6kC)\ uy  
gsi<S6DQ8  
template < typename Ret, typename V1 > A>5S]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > F=V oFmF@  
  { a0 qj[+  
typedef Ret result_type; 0O_E\- =  
} ; Q6xgLx[  
对于双参数函数的版本: ;=#qHo9k1%  
[|jIC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .N&QW `  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^,>}%1\  
  { _4O[[~  
typedef Ret result_type; ID&zY;f  
} ;  r^e-.,+  
等等。。。 N4tc V\O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy pc^E'h:  
7@3M]5:3g  
template < typename Func > !SN6 ?Xy  
struct func_return r!>es;R8  
  { lf}?!*V`+  
template < typename T > 3EAX]  
  struct result_1 N#mK7|\c?:  
  { dfnX!C~6\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L{zamVQG  
} ; e_\SSH @tw  
N%: D8\qx  
template < typename T1, typename T2 > -g~iE]x6Y  
  struct result_2 VB}PNg  
  { YK7gd|LR]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ogn,1nm%  
} ; oK%K+h  
} ; #xDDh`  
+38Lojb}   
Sv~PXi^`H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4D0(Fl  
(gFQ K[  
template < typename Func, typename aPicker > m21QN9(i%  
class binder_1 TZ)(ZKX*R  
  { l@ (t^68OD  
Func fn; Z(#XFXd  
aPicker pk; 34HFrMi  
public : X}kVBT1w+x  
s#M? tyhj  
template < typename T > 'Wd3`4V$  
  struct result_1 ikeJDKSG  
  { @?(nwj~ s`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; + ?[ ACZF  
} ; QJb7U5:B+  
`1}HWLBX.  
template < typename T1, typename T2 > # r2$ZCo3o  
  struct result_2 m/SJ4op$  
  { ,%& LG],6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9N`+ O  
} ; yN%3w0v  
}mkA Hmu4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q=(M!9cE  
[J(@$Qix  
template < typename T > o%y+Y;|?J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uMljH@xBc  
  { RI7qsm6RN  
  return fn(pk(t)); :5q^\xmmq  
} }?\#_BCjx(  
template < typename T1, typename T2 > sASAsGk<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  dfYYyE  
  { AycA :<  
  return fn(pk(t1, t2)); Y0R\u\b  
} 1)nM#@%](h  
} ; k 2 mkOb  
'` BjRg57]  
E,"b*l.  
一目了然不是么? :..E:HdYO  
最后实现bind ljaAB+  
UtHmM,*I  
hnM9-hqm  
template < typename Func, typename aPicker > !xJLeQFJI]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !;BZ#tF&  
  { |:J*>"sq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <ls i.x\y<  
} rF <iWM=  
6z%&A]6k:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N?Z+zN&P  
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。 U~JG1#z6  
%FXIlH5  
十一. phoenix 2 `q^Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7N-CtQnv  
*)}Ap4[  
for_each(v.begin(), v.end(), =N[V{2}q  
( 8 RzF].)  
do_ k}+MvGq  
[ HZ[68T[8b  
  cout << _1 <<   " , " %Hh &u .  
] Gx~"iM  
.while_( -- _1), @eAGN|C5  
cout << var( " \n " ) Ynk><0g6  
) ,& \&::R  
); ?trt4Tbe/  
z[$9B#P  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4q@9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Z IGbwL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^HOwN<}`#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sk%:Sp  
!$ J)  
wAj(v6  
template < typename Cond, typename Actor > Y;%R/OyWY  
class do_while ajcPt]f  
  { t6H2tP\AS  
Cond cd; ^| a&%wxA  
Actor act; _z_3%N  
public : lhW#IiX  
template < typename T > R+@sHsZ@  
  struct result_1 qU /Wg  
  { O #p)~V8~  
  typedef int result_type; %yS`C"ZQ)  
} ; [h2p8i 'o  
" N`V*0h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %3@RZe  
>k&lGF<nl  
template < typename T > eW }jS/g`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JXI+k.fi  
  { ~$TE  
  do gw}7%U`T9  
    { zN 729wK  
  act(t); iA{chQBr  
  } [K|>s(Sf*  
  while (cd(t)); E}CqVuU$  
  return   0 ; >> 8KL`l  
} .ON$vn7  
} ; ;MdK3c  
q}7Df!<|  
e4NX\tCpw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). a_#eGe>  
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。 w!GU~0~3[  
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。 [b)K@Ha  
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。 5jCEy*%P@  
下面就是产生这个functor的类: RE*S7[ge  
Ms$7E  
R~seUW7uv"  
template < typename Actor > UdM5R [  
class do_while_actor H&>>]DD  
  { ;wYwiSVd  
Actor act; .tHv4.ob  
public : q}76aa0e  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *7D$;?"  
uvK%d\d  
template < typename Cond > ]P ?#lO6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {u[K ^G  
} ; _R!!4Hp<Q  
. AQ3zpy5B  
y[7xK}`_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `'k's]Y  
最后,是那个do_ 5F_:[H =   
iJp!ROI  
t BXsWY{  
class do_while_invoker YaE['a  
  { @SMy0:c:  
public : {TN@KB  
template < typename Actor > HDXjH|of  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gV.Pg[[1  
  { ]V]@Zna@g  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~6kA<(x   
} pQm!Bt L  
} do_; ]C:Ifh~  
%cjGeS6}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? KL_}:O68  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /n3&e  
最后来说说怎么处理break和continue 0o'ML""j  
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。 Jtk.v49Ad>  
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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