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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda aw0xi,Jz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \3z^/F~  
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, \hZ9in`YlR  
W;wu2'  
((_v>{  
TqMy">>  
  class filler (KG>lTdN  
  { DfP vi1  
public : P1QGfp0-J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^`!EpO>k9  
} ; i+.bR.WO  
;0\  
'^M3g-C[Jg  
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: 5fa_L'L#  
T k>N4yq  
\LW '6 pQ_  
30/(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;tLu  
C{):jH,Rf  
Q1@V?`rkS{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $f<Rj/`&  
F%QVn .  
$X;fz)u  
Ib8xvzR6I&  
二. 战前分析 <%rG*vzi  
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。 )<jT;cT!&  
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 Ow]c,F}^  
Z$5@r2d)  
M0%):P?x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x:Kca3pv_  
  /* --------------------------------------------- */ C_Z[ul  
vector < int *> vp( 10 ); n.Q?@\}2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O ijG@bI8  
/* --------------------------------------------- */ bKH8/*Yk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j^~WAWbFh  
/* --------------------------------------------- */ N5[fw z w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); v ~%6!Tr  
  /* --------------------------------------------- */ "VcG3.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l2!4}zI2  
/* --------------------------------------------- */ <%Re!y@OL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Hv1d4U"qM  
-3c?Yaf"  
b9([)8  
u37@9  
看了之后,我们可以思考一些问题: b-+iL  
1._1, _2是什么? +x0-hRD  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Y&5h_3K;<  
2._1 = 1是在做什么? u]ZCYJ>  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 !g~xn2m$R  
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。 A{hWFSv  
_dq.hW7  
!W8'apG&[  
三. 动工 T{j&w%(z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: iffRGnN^e  
~>ACMO  
PZ;O pp  
/\_ s  
template < typename T > dYJW`Q;j.|  
class assignment @Tzh3,F2  
  { h^bbU.  
T value; ]ba O{pJi  
public : jfHVXu^M  
assignment( const T & v) : value(v) {} W6~B~L  
template < typename T2 > @&d/}Mx"t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pUr.<yc&u  
} ; u*&wMR>Crf  
C sn"sf  
6kKIDEX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 BaTE59W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e?G] fz  
hM(|d@)  
dd>stp   
dM7-,9Vc  
  class holder [>4Ou^=1  
  { ?E2/ CM  
public : +B%ZB9  
template < typename T > T.aY {Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -pc*$oe  
  { %Sfew/"R0  
  return assignment < T > (t); X'WbS  
} icHc!m?  
} ; SUfl`\O  
i}+K;,Da:8  
2rf-pdOvG  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: }0|,*BkI m  
C jsy1gA  
  static holder _1; b4s.`%U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V\WqA8  
QkwBw^'_5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PSNrY e  
而不用手动写一个函数对象。 aDTNr/I  
/WB^h6qg  
Ylll4w62N  
W :jC2,s!m  
四. 问题分析 -D0kp~AO4N  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {o4m3[C7=}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ZPY#<^WOzr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8AVM(d@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ; 7[5%xM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4E}/{1  
}i ./,  
五. 问题1:一致性 kA{[k  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;dNKe.`Dg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;zIAh[z  
o4,W!^ n2  
struct holder B{lBUv(B  
  { ~%B^`s  
  // ! &Vp5]c  
  template < typename T > )VID ;l;4  
T &   operator ()( const T & r) const N)03{$WM  
  { yNP M-  
  return (T & )r; ,n}X,#]  
} Lk6UT)C  
} ; Mk7,:S  
x-+Hy\^@|  
这样的话assignment也必须相应改动: g>A*kY  
p@y?xZS  
template < typename Left, typename Right > (hS j4Cp  
class assignment Dx/BxqG6}_  
  { 7 /w)^&8  
Left l; 9"K EHf!  
Right r; r'#5ncB  
public : kqYWa`eE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %Iw6oG  
template < typename T2 > _$]3&P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #HpF\{{v  
} ; 9o"k 7$  
K2<"O qp_W  
同时,holder的operator=也需要改动: +1~Y2   
0qqk:h  
template < typename T > +hI:5(_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w xKlBx7  
  { A'HFpsa  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h5e(Avk  
} \3LP@;Phn  
{b6| wQ\  
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。 z^j7wMQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1%68Pnqk  
:3J, t//c  
return l(rhs) = r; lk]q\yO_%  
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。 W+d=BnOa8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]KdSwIbi  
S<H 2e{~  
template < typename Tp > mN?y\GB  
class constant_t D^8]+2r  
  { >M=_:52.+  
  const Tp t; 3DRJl, v  
public : $L7Z_JD5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \ :To\6\Ri  
template < typename T > }W^%5o87{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ],#Xa.r  
  { \9j +ejGf  
  return t; ^S:S[0\,  
} 'c7C*6;a  
} ; ICA p  
4zyN>f|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vqO d`_)  
下面就可以修改holder的operator=了 LK\L}<;1V  
3m%oXT  
template < typename T > pURtk-Fr2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0z&]imU  
  { )#S;H$@$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >-U'mkIH  
} LtIp,2GP&_  
Rp.42v#ck  
同时也要修改assignment的operator() UMtnb:ek  
}C-K0ba7  
template < typename T2 > E2dl}S zp  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JBqL0H  
现在代码看起来就很一致了。 #uTNf78X  
<@:RS$" i  
六. 问题2:链式操作 o%3i(H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @^P<(%p  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8/W(jVO(-  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Ckd j|  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 WH|TdU$V  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u}I-#j)wap  
tofX.oi+C$  
template < typename T > |wbXu:  
struct result_1 3yGo{uW  
  { +;r1AR1)x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #aI(fQZe  
} ; 2{U5*\FhVX  
lw+54lZX|  
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: YV%y KD  
Fnqj^5  
template < typename T > To/6=$wto  
struct   ref wrP3:!=  
  { arK(dg~S  
typedef T & reference; |L9p.q  
} ; K HyVI6N[  
template < typename T > l,fwF ua  
struct   ref < T &> t@X{qm:%Z  
  { :m]KVcF.  
typedef T & reference; 88x2Hf5I  
} ; fQm3D%  
--OAsbr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h2jrO9  
+{~ cX] |  
template < typename T > ;t~Y>,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const GG &J  
  { -HwqR Y s  
  return l(t) = r(t); d+qeZGg^A  
} E!A+J63zsw  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 C6"{-{H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @\U;?N~k  
L;\f^v(  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 xs 1V?0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !w1 acmo<_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hKVb#|$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 jXPf}{^  
最后的布局是: /np05XhEa  
                Add OYyF*F&S[  
              /   \ [L>mrHqG  
            Divide   5 /9b+I/xY"  
            /   \ f_|pl^  
          _1     3 wY]ejK$0R  
似乎一切都解决了?不。 A&N$=9.N1  
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。 B#]:1:Qn  
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 N7Y"AI  
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: Skl:~'W.&|  
uK%0,!q  
template < typename Right > I*z|_}$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,UYe OM2Ao  
Right & rt) const 42f\]R,  
  { (I/ZI'Ydy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -G[TlH06  
} {3T&6LA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r}:D g fn  
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。 ! FVD_8  
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。 EG8%X"p  
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。 <S^Hy&MD>  
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。 v4qpE!W27~  
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? TH"<6*f2L  
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: L)i6UAo  
),>whCtsI  
template < class Action > :*M2@  
class picker : public Action naiQ$uq0  
  { ~ #jnkD  
public : fh*7VuAc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s"`Oj5  
  // all the operator overloaded d};[^q6X  
} ; ~\*wt(o  
ki'<qa  
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。 DaBy<pGb?  
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: #Vhr 1;j  
$azK M,<q  
template < typename Right > vA{DF{S 4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const QFB2,k6jN  
  { >}bkX 6c5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0h kZ  
} l\"CHwN?Y  
bw)E;1zo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2eRv{_  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Xyu0n p;@  
SBaTbY0  
template < typename T >   struct picker_maker y(*5qa<>  
  { IrIW>r} -  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F=?GV\Tw  
} ; BI<(]`FP;s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k$.l^H u  
  { 4}Y? :R  
typedef picker < T > result; |kF"p~s  
} ; - i{1h"  
&p+2Vz{  
下面总的结构就有了: sY[!=`@  
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。 rM4Ri}bS  
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。 xouBBb=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 VVEJE$  
至此链式操作完美实现。 YkQ=rurE  
>CqZ75>  
/IG3>|R  
七. 问题3 #sv:)p  
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。 1wE`kbC<  
mqBX1D`e2  
template < typename T1, typename T2 > e +jp,>(v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Odm1;\=Eg+  
  { kaRjv   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {qm5H7sL  
} djn<Oc`  
7H)tF&  
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: ivSpi?   
Snq0OxS[v  
template < typename T1, typename T2 > V0bKtg1f?-  
struct result_2 iA4VT,  
  { R0yp9icS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <899r \  
} ; ]>0$l _V  
lrgvY>E0  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? t4p-pH'9b  
这个差事就留给了holder自己。 BOl*. t  
    M2A3]wd2a  
ZC&~InN  
template < int Order > 9S?b &]  
class holder; i7?OZh*f  
template <> D7v.Xq|  
class holder < 1 > :io~{a#.2\  
  { j[=P3Z0q  
public : (#Xgfb"S3  
template < typename T > RRtOBrIedI  
  struct result_1 1 y7$"N8Xo  
  { S+pm@~xe  
  typedef T & result; rD>q/,X=\  
} ; ` kZ"5}li  
template < typename T1, typename T2 > Z"G?+gM@  
  struct result_2 ]2z Gb5s"  
  { UFE~6"t(  
  typedef T1 & result; S3dcE"hg  
} ; OQ<NB7'n0A  
template < typename T > pS!N<;OWr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YY$O"!."  
  { } d7o-  
  return (T & )r; ~gEd (  
} qjRp5  
template < typename T1, typename T2 > af/;Dr@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H"rIOoxf  
  { <h~_7Dn  
  return (T1 & )r1; z\<gm$1CB  
} !M k]%  
} ; XOzZtt  
c+u) C%g  
template <> -:V2Dsr6;  
class holder < 2 > %U$%x  
  { 3UGdXufw  
public : W0Q;1${  
template < typename T > ulXe;2  
  struct result_1 U&6f:IV  
  { 3]/Y= A  
  typedef T & result; YifTC-Q;  
} ; ?tYc2R9x6"  
template < typename T1, typename T2 > jhE3@c@pT  
  struct result_2 ACH!Gw~  
  { -KCQ!0\F  
  typedef T2 & result; gd;e-.  
} ; n 4EZy<~m  
template < typename T > ?E7.x%n7X5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .w~zW*M0  
  { Jz)c|8U  
  return (T & )r; G6j9,#2@  
} nB , &m&  
template < typename T1, typename T2 > mr`EcO0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qo0]7m7|  
  { ZSW`/}Dp;  
  return (T2 & )r2; CA ,0Fe3  
} tJ9`Ys  
} ; E9S&UU,K  
4Yl:1rz  
Edav }z  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 w77"?kJ9X  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: C AF{7 `{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3.I:`>;EO  
iLG~_Ob:  
return l(i, j) = r(i, j); )V*V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ' |K408i   
v]BMET[w  
  return ( int & )i; MQGR-WV=5  
  return ( int & )j; sMAu*  
最后执行i = j; NpYzN|W:  
可见,参数被正确的选择了。 . vQCX1V(  
6}e"$Ee}9  
SgPvQ'\  
626 !6E;T  
qQ UCK  
八. 中期总结 s:#\U!>0`  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: v/WvT!6V`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ].<B:]:,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G2}e@L0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor / L/hR4  
RgT|^|ZA  
 uvf}7  
:*/`"M)'  
V3$Yr"rZ;  
Q{+&3KXH  
九. 简化 }e*OprF  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 l>O~^41[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 X,8 ]g.<  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: V}kQXz"9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  mVuZ} `  
  +-*/&|^等 vmZyvJSE  
2. 返回引用。 &udlt//^%  
  =,各种复合赋值等 b$:<T7vei  
3. 返回固定类型。 `aW>h8$I)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G\1\L*+0  
4. 原样返回。 ("B[P/  
  operator, /2e&fxxD  
5. 返回解引用的类型。 yk| < P\  
  operator*(单目) gK8{=A0c  
6. 返回地址。 Q-}yZ  
  operator&(单目) Akbt%&  
7. 下表访问返回类型。 69$[yt>KYz  
  operator[] GF-\WD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d}t7bgk'j  
  operator<<和operator>> e$3{URg  
+bw>9VmG  
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。 Bqd'2HQd  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $ RDwy)9  
M &g1'zv?/  
template < typename Left > 0qj:v"~Q  
struct value_return Ej]:j8^W  
  { RHc-kggk!  
template < typename T > *Jy'3o  
  struct result_1 k_hV.CV  
  { ? 2#MU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; LzW8)<N  
} ; z_^Vgb]  
:d ts>  
template < typename T1, typename T2 > bZ$;`F5})  
  struct result_2 n@)Kf A)&  
  { V9 dRn2- [  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?B"k9+%5ej  
} ; N%k6*FBp~  
} ; #ONad0T;  
<n)J~B^  
[%alnY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,X05&'@Z  
U$fh ~w<[  
下面我们来剥离functor中的operator() ([r4N#lx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +; P8QZK6  
;p !|E3o.  
return l(t) op r(t) +M"Fv9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) PYYK R  
return op l(t) vjcG F'-  
return op l(t1, t2) *,:>EcDr  
return l(t) op wsnR$FhQ`  
return l(t1, t2) op 3:Mq4 0]x  
return l(t)[r(t)] kf8-#Q/B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n\v;4ly^  
ZPieL&uV`  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: pu:Ie#xTDf  
单目: return f(l(t), r(t)); ?+]prbt)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !y&uK&1  
双目: return f(l(t)); K/,y"DUN&  
return f(l(t1, t2)); gkJL=,  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZH:-.2*cj  
ETw7/S${  
struct meta_divide 3++}4%w  
  { i|]Kw9  
template < typename T1, typename T2 > 7hs1S|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) KxZO.>,  
  { llCBqWn  
  return t1 / t2; vdn`PS'#  
} xpJ6M<O{8  
} ; yMU>vr  
9w^lRbn  
这个工作可以让宏来做: g>m)|o'  
cjf 8N:4N0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )U?Tmh  
template < typename T1, typename T2 > \ \(ygdZ{R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,cgFdOM.  
以后可以直接用 t<)Cbple\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,N[N;Uoj  
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 77FI&*q  
(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。。。) #JmVq-)  
KT3W>/#E  
>Mu I-^ 3  
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 S>-x<'Os  
VH.m H<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a'T8U1  
class unary_op : public Rettype TzaR{0 1  
  { XX85]49`%  
    Left l; qc(R /[  
public : y$ L@!r/s  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g[oa'.*OB  
zTgY=fuz  
template < typename T > f<14-R=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !cLdoX  
      { n~1F[ *  
      return FuncType::execute(l(t)); Q]JWWKt6rV  
    } DzfgPY_Py  
pyvH [  
    template < typename T1, typename T2 > WH>=*\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BBV"nm_(/  
      {  ;Y6XX_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ''bh{ .x  
    } bW]7$?acv  
} ; ~[_u@8l!mN  
ans(^Up$  
XniPNU  
同样还可以申明一个binary_op v qt#JdPp9  
7U9*-9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CIxa" MW  
class binary_op : public Rettype Qm-I=Rh+  
  { RP@U0o  
    Left l; )8cb @N  
Right r; 86*9GS?U(  
public : jmp0 %:+L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eD|p1+76  
CPW^pGT+i  
template < typename T > Tvd}5~ 5?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TpAE9S  
      { ww}4   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `D%U5Jb  
    } Wc*jTip  
&RJ*DAmL  
    template < typename T1, typename T2 > wtl3Ex,DO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5NR@<FE  
      { ]9 JLu8GO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \aN*x  
    } NmuzAZr  
} ; H;h$k]T  
3s]aXz:  
qa\e`LD%Y  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 L">\c5ca  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9{GEq@`7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4'+g/i1S F  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 7C&J88|\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V0l"tr@  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0.aIcc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O"M2*qiH  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 1dhuLN%Ce  
下面是修改过的unary_op gW5yLb_Vz$  
t/wo G9N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > S8j!?$`  
class unary_op :>|dE%/e$  
  { /E39Z*  
Left l; :`>$B?x+  
  z/I\hC9i  
public : e7Sp?>-d  
4,P(w+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8.!+Hm4  
\ xJ_ )r  
template < typename T > YMU2^,3  
  struct result_1 qs%UJ0tR  
  { -O^R~Q_`w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /V {1Zw=  
} ; ,Y4>$:#n/  
{E;oirv&  
template < typename T1, typename T2 > FN w0x6,~R  
  struct result_2 U*:ju+)k  
  { 7>E>`Nc6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  :I{9k~  
} ; 4J1_rMfh  
9Tg k=  
template < typename T1, typename T2 > _-T^YeQ/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UQg_y3 #V  
  { FVxORQI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .k-t5d  
} x[y}{T  
G=F_{z\}  
template < typename T > 9/`3=r@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8RI'Fk{  
  { ;:,U]@  
  return OpClass::execute(lt(t)); \ iA'^69  
} Bp_8PjQ  
p/qu4[Mm  
} ; v:P=t2q  
/^L <q  
1=h5Z3/fj  
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 !Ln 'Mi_B  
好啦,现在才真正完美了。 PfsUe,*  
现在在picker里面就可以这么添加了: BM{*5Lf  
t#VX#dJ  
template < typename Right > 25Ro )5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const FHSFH>  
  { .Y0O.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); kTcW=AXu  
} c*y*UG  
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。 H _JE)a:+  
(5;nA'  
(hBph+  
1% C EUE  
qj/Zk [  
十. bind AmZW=n2^  
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。 `fOp>S^Q4  
先来分析一下一段例子 %^d<go^  
2acT w#  
C+t0Zen  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JeN]sK)8x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |@~_&g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P+Gz'  
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。 }Q*J!OH  
我们来写个简单的。 U)M&AYb  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nLOK1@,4  
对于函数对象类的版本:  ^We}i  
kl[(!"p  
template < typename Func > 3:G$Y: #P  
struct functor_trait ($!uBF-b  
  { lQiw8qD  
typedef typename Func::result_type result_type; (?g+.]Dt,  
} ; +p`BoF9~  
对于无参数函数的版本: d >NO}MR  
6"o=`Sq  
template < typename Ret > TFm[sO0RZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5JEOLPS  
  { 2 6DX4  
typedef Ret result_type; k<P`  
} ; lo1bj*Y2  
对于单参数函数的版本: t%G.i@{pkp  
9Zj3"v+b  
template < typename Ret, typename V1 > 71>,tq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Sa%%3_&  
  { .jg@UAK  
typedef Ret result_type; xY/F)JOeG  
} ; U?d  I  
对于双参数函数的版本: +$#<gp"  
B'Jf&v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |x.^rx`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .p.( \5Fo  
  { 8V}|(b#  
typedef Ret result_type; $U. |  
} ; :4-,Ru1C"  
等等。。。 ';Q8x?BS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +ue1+#  
=PQ4S2Q  
template < typename Func > 7y3WV95Z\  
struct func_return \+nV~Pi"A  
  { N*hV/"joZ  
template < typename T > z?Ok'LX  
  struct result_1 [|YvVA  
  { 1x=x,lcL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `"[qb ?z  
} ; -b{<VrZ  
}:{9!RMO  
template < typename T1, typename T2 > c_S~{a44Ud  
  struct result_2 )XavhS~Ff  
  { 99`w'Nlk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }eW<P079  
} ; 54Rp0o tv  
} ; q^<HG]  
GS=E6  
hSw=Oq82  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~##FW|N)  
1KrJS(.  
template < typename Func, typename aPicker > ,mHUo4h1O  
class binder_1 g)^s+Y  
  { P`{$7ST'Hh  
Func fn; Ex zB{ "  
aPicker pk; .#bf9JOE  
public : lq"X_M$  
Ky"F L   
template < typename T > Z#Kf%x.  
  struct result_1 h'};spv  
  { p&x!m}!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _J!&R:]$  
} ; ^~-YS-.J#,  
z`t~N  
template < typename T1, typename T2 > {pH#zs4Y  
  struct result_2 YPI,u7-  
  { xx>h J!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _qf39fM;\  
} ; Sx QA*}N  
*!$Z5Im  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5N $XY@  
X*@ tp,t  
template < typename T > Pb>/b\&JS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?R#$ c]  
  { 0y,w\'j  
  return fn(pk(t)); 3sdL\  
} P9'` 2c   
template < typename T1, typename T2 > O 7 aLW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s$>n U  
  { }}$@Tij19[  
  return fn(pk(t1, t2)); h#O9TB  
} $'3xl2T  
} ; 9/29>K_  
pg4pfi^__V  
zaHZ5%{LQD  
一目了然不是么? RYEZ'<  
最后实现bind ]}N01yw|s  
').) 0;  
#DFi-o&-  
template < typename Func, typename aPicker > iBAP,cR?`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9;U?_   
  { ;\2Z?Kq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x+Xd7N1  
} zq{UkoME  
RSym9t90t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Cn3 _D  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 N7J?S~x  
i^%$ydg  
十一. phoenix zVw5(Tc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;C$+8%P4  
g) oOravV  
for_each(v.begin(), v.end(), tj@(0}pi4  
( 0dC5 -/+  
do_ Yw3'9m^  
[ X%5eZ"1{x  
  cout << _1 <<   " , " G$i)ELs  
] l(sVnhL6h  
.while_( -- _1), _=s9o/Cn]  
cout << var( " \n " ) +_i{4Iz~p  
) "g ^i%  
); 6I@j$edZ  
P{n#^4  
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: Om0$6O  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor pVy=rS-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 WZNq!K H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Cr7Zi>sd<!  
+`Z1L\gmA  
VjM3M<!g>M  
template < typename Cond, typename Actor > . |T=T0^  
class do_while A%.mIc.  
  { o2ggHZe/=@  
Cond cd; #%p44%W  
Actor act; ^b+>r  
public : NVv <vu  
template < typename T > @=VxW U  
  struct result_1 Kk8} m;  
  { +r8bGS]ki  
  typedef int result_type; #_ |B6!D!  
} ; MJ)lZ!KZ  
aDNB~CwZZ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} TBBnsj6e  
yv[j Pbe  
template < typename T > QPx5`{nN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >s{I@#9  
  { j HHWq>=d  
  do )Fv.eIBY  
    { |q77  
  act(t); !'jq.RawP  
  } X=$Jp.  
  while (cd(t)); .c"nDCFVR  
  return   0 ; Wm}c-GD  
} Q4"\k. ?  
} ; w== BSH[  
FbE/x$;~O  
.zO2g8(VR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l/X_CM8y~  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 o{s2T)2  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 wGArR7r  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |RiJ>/ MK\  
下面就是产生这个functor的类: ;?2)[a  
6ZQ |L=Ytp  
=:WZV8@%  
template < typename Actor > te+}j7SU  
class do_while_actor n N<N~  
  { At(88(y-W  
Actor act; qk(Eyp  
public : Uk?G1]$mL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dDaV2:4E  
;}46Uc#WS  
template < typename Cond > ]ZY2\'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2zBk#c+  
} ; U6]#RxH  
DK4yAR,g  
v/`D0g-uX)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 } e[ E  
最后,是那个do_ 0WUBj:@g  
_gT65G~z  
a('0l2e<u9  
class do_while_invoker *d 1Bp R%  
  { ;'"'|} xn  
public : \H] |5fp*  
template < typename Actor > gmL~n7m:K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .<hHK|HF  
  { Q]k< Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); t%=7v)IOE  
} ,MY7h 8V/  
} do_; zKQ<Zr  
!vSI"$xd  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !m@cTB7i   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8 1,N92T5  
最后来说说怎么处理break和continue boo361L  
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。 e HphM;C  
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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