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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v>mr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2lBu"R6}  
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, $e![^I]`  
c::Vh  
u|E9X[%  
t8b,@J`R  
  class filler 5nG$6Hw  
  { qL68/7:A  
public : jQ Of+ZE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zDof e*  
} ; NU|T`gP  
`=~d^wKYJ3  
WqRg/  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: U}<;4Px]7v  
\~ h7  
v#`P?B\  
}\!38{&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  fj])  
FA;uu\  
> 9wEx[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 KA$l.6&d  
B^uQv|m  
AW:WDNQh8n  
&/A?*2  
二. 战前分析 %8yX6`lH  
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。 w0^T-O`<  
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 U GJ# "9  
ByPzA\;e  
t^qPQ;"=,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3EKqXXzOB  
  /* --------------------------------------------- */ I 0}+}{M:  
vector < int *> vp( 10 ); }x1*4+Y1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !jxz2Q  
/* --------------------------------------------- */ za20Y?)[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G#;$;  
/* --------------------------------------------- */ )/F1,&/N`e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "b"Q0"w  
  /* --------------------------------------------- */ 0@ 9em~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $=GZ"%ED  
/* --------------------------------------------- */ :kDHwYv$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~h{v^ }  
2*K _RMr~  
v/BMzVi  
tc'` 4O]c8  
看了之后,我们可以思考一些问题: QviH+9  
1._1, _2是什么? cO"7wgg  
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。 .^S#h (A  
2._1 = 1是在做什么? AtN=G"c>_  
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。 `}^_>  
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。 /CAi%UH,F  
D@(Y.&_  
dkC[Jt  
三. 动工 0 ej!!WP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t YmR<^  
b"y][5VE  
 ajayj|h  
~)#JwY  
template < typename T > >g@;`l.Z#  
class assignment X'Dg= |  
  { I"^ `!8<q  
T value; m1X0stFRs"  
public : uJ4RjLM`  
assignment( const T & v) : value(v) {} >uuP@j  
template < typename T2 > BOLG#}sm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Pgs^#(^>  
} ; SR#X\AWM  
;N4b~k)  
}MDuQP]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 gg(^:`+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +%G*)8N3  
K4i#:7r'b  
%Lexu)odW  
\Clz#k8l1  
  class holder m-lUgx7  
  {  '._8  
public : 'g8~539{&  
template < typename T >  s%Q pb{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2P8JLT*Tj  
  { g83!il\  
  return assignment < T > (t); 1%|+yu1  
} 2Av3.u8%u  
} ; inavi5.  
5@"&%8oeq0  
C:g2E[#  
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: lztPexyXZ  
e@s+]a8D-k  
  static holder _1; \Nu(+G?e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F8?&Ql/hdz  
TSmuNCR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o(w1!spA  
而不用手动写一个函数对象。 %O;"Z`I  
}`4o+  
0O?B!Jr]RM  
_d&zHlc_  
四. 问题分析 S5E mLgnRs  
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。 Nhn5 iN1*  
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。 FGBPhH% (8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :k075Zr/#D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {IJV(%E   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T5&jpP`M  
zTBr<:  
五. 问题1:一致性 e|+U7=CK  
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?| _wKFT>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~Rk%M$E9  
M~;mamTP  
struct holder gpsEN(.w  
  { 1b E$x^P  
  // (1%u`#5n-N  
  template < typename T > cUaLv1:HI  
T &   operator ()( const T & r) const "8J$7g@n@  
  { tS8*l2Y`   
  return (T & )r; V{@<Z8sW#  
} x SF#ys4v  
} ; gAC}  
\i}n1Qd  
这样的话assignment也必须相应改动: Wu<  
Xdsd5 UUM  
template < typename Left, typename Right > \CM(  
class assignment |[}YM %e  
  { Byyus[b'A  
Left l; Y<X%'Wd\  
Right r; {7[^L1  
public : Lg[*P8wE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YQ g03i  
template < typename T2 > {f3)!Pei`J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %YM4x!6  
} ; 4\x'$G  
.6+j&{WNo!  
同时,holder的operator=也需要改动: v2G_p |+O  
9 }iEEI  
template < typename T > @>B#2t&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kB_GL>fc  
  { BhLYLlXPY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); F:x" RbbF  
} t8\F7F P  
4K[E3aA  
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。 <s2IC_f<+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +^Eruv+F  
dE^:-t  
return l(rhs) = r; 3_~V(a  
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。 AcyiP   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Yw"o_  
q|b#=Af]g  
template < typename Tp > z J93EtlF  
class constant_t M9HM:  
  { SGre[+m~m  
  const Tp t; 3ox%1x NA  
public : MzL^u8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K>l$Y#x}k  
template < typename T > UX;?~X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7/a[;`i*!  
  { yhJH3<  
  return t; IP7j)SM!  
} ci0)kxUBF  
} ; Xt^ldW  
q.U` mtS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6O bB/*h  
下面就可以修改holder的operator=了 Zy|B~.@<j  
R2vT\ 6xv  
template < typename T > VdjS\VYe,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const P}29wrIZ  
  { F&%@p&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %O B:lAeJ  
} 0_q8t!<xJw  
Y#S<:,/sb?  
同时也要修改assignment的operator() njtz,qt_;G  
y G)xsY V  
template < typename T2 > _v bCC7Bf8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } C-E~z{  
现在代码看起来就很一致了。 r&oR|-2hRk  
4l7TrCB  
六. 问题2:链式操作 -0r 0M )  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Yz]c'M@  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 v_mk{  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 4&X D  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 #V&98 F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Swz{5 J2C  
u^|c_5J(  
template < typename T > a?jUm.  
struct result_1 i)y8MlC{  
  { +Ac.@!X}%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J|,Uu^7`  
} ; \ne1Xu:hM  
5{Q5?M]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: E@ J/_l;  
7]W6\Z  
template < typename T > 2?P H||  
struct   ref 01=nS?  
  { b .I_  
typedef T & reference; v+Eub;m   
} ; [As9&]Bv5  
template < typename T > %"-bG'Yc  
struct   ref < T &> } I>68dS[  
  { !yqe z  
typedef T & reference; ^POHQQ  
} ; "uCO?hv0  
=~zsah6N  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /T _{k.  
 _U.|$pU  
template < typename T > '8%jA$o\g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]1hyvm3  
  { &O +?#3  
  return l(t) = r(t); &1 /OwTI4J  
} S[ch/  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Q^\m@7O :  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "s-3226kj  
+YZ*>ki  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ;~D$ rT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <fHJ9(5$V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U!d|5W.{Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .RNY}bbk  
最后的布局是: U#V&=~-  
                Add Tp46K\}Uf  
              /   \ i<0_sxfUD  
            Divide   5 Ml_Hq>\U  
            /   \ QPX&P{!g  
          _1     3 yPrF2@#XZ/  
似乎一切都解决了?不。 )ifjK6*  
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。 r7)qr%n  
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。 8 Y4mTW  
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: IOA2/ WQu  
@C-03`JWuK  
template < typename Right > f=k_U[b4>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :V3z`}Rl  
Right & rt) const JDJ"D\85  
  { apOXcZ   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \sBXS.  
} C@`rg ILc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /KLkrW  
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。 xi51,y+(5  
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。 l+#J oc<8  
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。 SJB^dI**/d  
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-3.7nJ:  
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?  nU4to  
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: V&*|%,q   
2HUw^ *3  
template < class Action > y\omJx=,  
class picker : public Action 7nm'v'\u+V  
  { NbC2N)L4  
public : 7u{V1_ n1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} q<j9l'dHG  
  // all the operator overloaded A XhP3B]  
} ; }DQTy.d;P  
Ur]/kij  
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。 It7R}0Smg  
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: 2X<%BFsE  
`Of D^Q=  
template < typename Right > QM![tZt%;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const IyI0|&r2A  
  { ?&'Kw>s@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m/Erw"Z  
} qu1+.z=|  
,z<1:st]<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [GPCd@  
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。 HKr}"`I.  
[UXN= 76N  
template < typename T >   struct picker_maker #i .,+Q  
  { O wuc9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r;xy/*%Mtj  
} ; c<,LE@ V  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "={*0P  
  { 8\"Gs z  
typedef picker < T > result; +%v1X&_\  
} ; t7l{^d_L  
<#J5.I 1  
下面总的结构就有了: 5JhvYsf3_  
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。 Y0.'u{J*  
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。 Fsm6gE`|n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^*i0~_  
至此链式操作完美实现。 WQ 2{`'z  
(BFwE@1"  
#bBh. ^  
七. 问题3 76"4Q!  
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。 -uWV( ,|  
.b+ix=:  
template < typename T1, typename T2 > 'B{FRK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i^e8.zgywF  
  { WPkKbF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 70GBf"  
} +}N'Xa/Jt  
5L:-Xr{  
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: FLs$  
a/\{NHs6"5  
template < typename T1, typename T2 > P woiX#vz  
struct result_2 BGBHA"5fz  
  { v+"4YIN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~x!up 9  
} ; n8F~!|lQ0  
bq9w@O  
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? =$Mf:F@  
这个差事就留给了holder自己。 Hc =QSP  
    Vn4wk>b}$2  
h# "$W;(  
template < int Order > 3PGAUQR#"q  
class holder; }a$.ngP  
template <> MNWI%*0LO  
class holder < 1 > {='Bd6_=  
  { z,4mg6gt  
public : l>}f{az-T  
template < typename T > E#!!tH`lgg  
  struct result_1 } 1e4u{  
  { ;5bd<N  
  typedef T & result; ]vlBYAW'  
} ; 6ki2/ Q  
template < typename T1, typename T2 > a3<:F2=~\  
  struct result_2 +ZM,E8  
  { 3}<U'%sd  
  typedef T1 & result; ,JE_aje7  
} ; bO2?DszT5  
template < typename T > }a||@unr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GeTk/tU  
  { ##=$ $1Ki  
  return (T & )r; uy'seJ  
} U_(>eVi7F  
template < typename T1, typename T2 > +ODua@ULFB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y@0'0   
  { u1$6:"2@5k  
  return (T1 & )r1; [|OII!"  
} W~/d2_|/  
} ; <ToBVG X  
Bi:lC5d5?  
template <> Nv7-6C6<  
class holder < 2 > 3T)rJEN A  
  { k0e}`#t  
public : a)JXxst  
template < typename T > MqnUym  
  struct result_1 YpDJ(61+  
  { =EP`,zqn$9  
  typedef T & result; p H  y  
} ; $V(]z`b&  
template < typename T1, typename T2 > :3n@].  
  struct result_2 dT|f<E/P  
  { {R!yw`#^B  
  typedef T2 & result; f1MRmp-f'  
} ; `FMo; ,j  
template < typename T > WR)=VE   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A)&FcMO*z  
  { Mj MDD  
  return (T & )r; etr-\Cp  
} R&Y_  
template < typename T1, typename T2 > JXK\mah  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NUFz'MPv  
  { @f-X/q]P  
  return (T2 & )r2; 'QCIKCn<  
} }csA|cC  
} ; $N=&D_Q  
c* {6T}VZr  
I}4 PB+yu  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 fCr2'+O"b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %#x4wi  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vA/SrX.  
V)^Xz8H_  
return l(i, j) = r(i, j); ^c\O , *:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) JI "/,fK^  
~rb0G*R>  
  return ( int & )i; N(&{~*YE  
  return ( int & )j; kamQZzPe  
最后执行i = j; 0\dmp'j]  
可见,参数被正确的选择了。 J/je/PC  
FU3K?A B  
-tg|y  
Cr5ND\  
ic2 D$`M  
八. 中期总结 BsQ;`2  
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: \;{ ]YX  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b>07t!;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !mNst$-H4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 75# 8P?i  
I=0c\ U}  
Y Zj-%5  
Z=JKBoAY  
T2e-RR  
?xj8a3F  
九. 简化 ")Fd'&58  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Lw>B:3e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6 4_}"fU  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `OfhzOp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .zO^"mXjS  
  +-*/&|^等 AFAg3/  
2. 返回引用。 B7 %,D}  
  =,各种复合赋值等 h.\I tK{)  
3. 返回固定类型。 hfwJZ\_60  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d0aXA+S%  
4. 原样返回。 LqWiw24#  
  operator, 6FB 0g8  
5. 返回解引用的类型。 R]"Zv'M(AM  
  operator*(单目) )d3 09O  
6. 返回地址。 ziM{2Fs>  
  operator&(单目) ytcLx77`:  
7. 下表访问返回类型。 ]\39#  
  operator[] !1$x4 qxS  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 uKJ:)oyaCP  
  operator<<和operator>> B {Cm`f8E  
9)!Ks g(h  
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。 FQWjL>NB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?0Q3F  
+Br<;sW  
template < typename Left > i /X3k&  
struct value_return ,cxqr3 o  
  { Za@\=}Tt  
template < typename T > o]? yyP  
  struct result_1 392V\qtS  
  { 7ZUN;mr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qCI&H7u@  
} ; 8{4'G$6  
2"6L\8hd2  
template < typename T1, typename T2 > D^r g-E[L  
  struct result_2 / 4Q=%n  
  { X_PzK'#m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~A0AB `7  
} ; 2-F7tcya|  
} ; ?O 25k!7  
U N?tn}`!  
dX?j /M-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e{8C0=  
\KV.lG!  
下面我们来剥离functor中的operator() o#FctM'Z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,88B@a  
~D5 -G?%$"  
return l(t) op r(t) Gb^63.}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )QAYjW!Z  
return op l(t) )=)N9CRy  
return op l(t1, t2) DS8HSSD  
return l(t) op ca=MUm=B  
return l(t1, t2) op 8i6iynR  
return l(t)[r(t)] ` k] TOc  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o9sQ!gptw  
+9HU&gQ3  
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: 6F^/k,(k4  
单目: return f(l(t), r(t)); (0`rfYv5.R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B~o3Z  
双目: return f(l(t)); $Y/z+ea  
return f(l(t1, t2)); 1=]#=)+  
下面就是f的实现,以operator/为例 yc0 1\o  
y95  #t  
struct meta_divide 8h ol4'B  
  { 7:~3B-Tb  
template < typename T1, typename T2 > T:j41`g%s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9Zx| L/\  
  { p&}m')  
  return t1 / t2; E.#JCO|(1  
} K81FKV.  
} ; n_sV>$f-u  
;zqxDl_  
这个工作可以让宏来做: UXSwd#I&  
dhLd2WSyH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^C,rN;mX'  
template < typename T1, typename T2 > \ %4VM"C4[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "P5,p"k:)  
以后可以直接用 W&A^.% 2l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +)9=bB  
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 OfLj 4H 6Q  
(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。。。) dsEvpa$?  
JA >&$h  
iLdUus!  
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 "+Ks#  
lyowH{.N"3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,*$Y[UT  
class unary_op : public Rettype wKW.sZ!S1  
  { af'ncZ@U  
    Left l; Na\&}GSf^  
public : iR4"I7J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y]Q/(O  
B \V ;{:  
template < typename T > - 6q7ze{@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rl"yE=  
      { :>y5'q@R  
      return FuncType::execute(l(t)); K/&  
    } 3&X5*-U  
}Ej^"T:H_;  
    template < typename T1, typename T2 > SM}& @cJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2V @ pt  
      { Dmtsu2o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nQw, /L k  
    } BQMo*I>I  
} ; 4YMUkwh  
*@ \LS!N  
3qfQlqJ&3  
同样还可以申明一个binary_op <t*3w  
eET1f8 B=L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5t-(MY  
class binary_op : public Rettype `?N|{kb  
  { ZYl*-i&~?  
    Left l; &>@EfW](  
Right r; 0@!-+}i  
public : 9@(V!G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \p izVt  
(S j?BZjC  
template < typename T > *fDhNmQ `  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =sXk,I;  
      { 6r5<uZ9w_X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^@maF<Jb  
    } +_fxV|}P  
xirZ.wjW  
    template < typename T1, typename T2 > CwzDkr&QC_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }!vJ+  
      { ma2-66M~j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |P=-m-W  
    } {Pi]i?   
} ; /9u12R*<  
= :\o/)+  
a/ Z\h{*  
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 9r,7>#IF  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SnW>`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [)p>pA2GZj  
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。 G Y ]bw  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ytGcigw(P  
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。。。 z/S}z4o/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~d6zpQf7>  
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) >uDE<MUC  
下面是修改过的unary_op n#5%{e>  
(f t$ R?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e/!xyd  
class unary_op ||kUi=5  
  { fnO>v/&B  
Left l; q vGkTE  
  0W >,RR)  
public : S_56!  
;bt%TxuKb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *U^7MU0  
3At%TA:  
template < typename T > /aD3E"Op  
  struct result_1 UgZuEfEGve  
  { aRF}F E,u  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S6Fn(%T+9  
} ; :HQQ8uQfb  
loFApBD=$^  
template < typename T1, typename T2 > le J\  
  struct result_2 .+ g8zbD4  
  { iqP MCOPZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j]' 7"b5  
} ; j UCrj'  
;/g Bjp]H  
template < typename T1, typename T2 > #Z]l4d3{T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R<n'v.~"A  
  { `z{sDe;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o\;cXu h  
} i@p0Jnh|  
NvqIYW  
template < typename T > Pwg?a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VwrHD$  
  { `suEN @^  
  return OpClass::execute(lt(t)); R9`37(c9+  
} NhYce>  
K/Qo~  
} ; Xe7/  
^TF71u o  
%DR8M\d1~H  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug W2F*+M  
好啦,现在才真正完美了。 8\ { 1y:|  
现在在picker里面就可以这么添加了: txp^3dZ`^  
6_wj,7  
template < typename Right > Yy 3g7!K5E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4V9S~^v|  
  { 7)#8p @Q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L6=`x a,  
} U+FI^Xrt#  
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。 BL^\"Xh$|  
LW '3m5  
nWz7$O  
gJC~$/2  
vQ",rP%  
十. bind A4>j4\A[M  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 J70r`   
先来分析一下一段例子 iVe"iH  
Cl>{vS N  
y8arFG  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M!)~h<YL  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a*(,ydF|L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @&xWd{8'  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^ 9`O ^  
我们来写个简单的。 VY|'7in"M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D@ 4sq^|2  
对于函数对象类的版本: J=sj+:GS  
e=u?-8  
template < typename Func > bDADFitSo  
struct functor_trait u]uZc~T  
  { @D@_PA)e(  
typedef typename Func::result_type result_type; 0wnC"2GUX  
} ; p38RgEf  
对于无参数函数的版本: sRK oM  
{ d|lN:B  
template < typename Ret > * ,#SwZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VteMsL/H  
  { >%1mx\y^  
typedef Ret result_type; /JbO$A  
} ; 6s(.u l  
对于单参数函数的版本: jWNF3\  
h= Mmd  
template < typename Ret, typename V1 > i8|0zI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |B~^7RHXo  
  { *pj^d><  
typedef Ret result_type; -ztgirU  
} ; 7+;CA+;  
对于双参数函数的版本: h6~ H5X  
@tzL4hy%^j  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]Mb:zs<r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q)Qg'l^f  
  { !>,XK!)  
typedef Ret result_type; y^[?F>wB  
} ; X]+z:!  
等等。。。 ,0\P r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |!hN!j*)  
BBDt^$  
template < typename Func > <:ptNGR  
struct func_return B x-"<^<  
  { Gc*p%2c  
template < typename T > /v8yE9N_  
  struct result_1 PQvpJFpb~h  
  { v\3$$T)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :F`"CR^,  
} ; KybrSa  
eJ+@<+vr;x  
template < typename T1, typename T2 > *|Bt!  
  struct result_2 MHPh!  
  { xua E\*m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d:3OC&  
} ; y#v<V1b]  
} ; ( 8Q*NZ  
wq:"/2p1  
s_#6^_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V(wANvH  
vM?jm! nd  
template < typename Func, typename aPicker > `EWQ>m+  
class binder_1  LOi/+;>  
  { ?.Lq`~T`  
Func fn; `G "&IQ8.  
aPicker pk; )QAS7w#k  
public : <~ }NxY\5  
{66P-4Ev(  
template < typename T > p(fL' J  
  struct result_1 WPDi)U X  
  { 75W@B}dZd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f^|r*@o  
} ; 6<Txkk  
-)9aY.  
template < typename T1, typename T2 > >)6k)$x%%  
  struct result_2 "U|u-ka8B  
  { 4,.[B7irR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~nRbb;M  
} ; bBY7^k  
]o ($No  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &Y jUoe  
)QW p[bV  
template < typename T > {4>N2mP{M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gt\*9P   
  { ,A[NcFdCB  
  return fn(pk(t)); v,Uu )Z  
} I78Q8W(5  
template < typename T1, typename T2 > #k|f%!-Vo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M a^}7D /  
  { #ba7r ]Xu  
  return fn(pk(t1, t2)); WSqo\]  
} "L+NN|  
} ; ~; vt{pk  
K$c?:?wmo  
P~h 0Ul  
一目了然不是么? \[<8AV"E-'  
最后实现bind Q .g44>  
<Y)Aez  
qlC4&82=Q  
template < typename Func, typename aPicker > t#2szr+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +Uxt xl'  
  { O|0V mm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g 9AA)Ykp  
} 7_`_iymR  
."j=s#OC(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~\u~>mtchu  
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。 [/U5M>#n  
2`A\'SM'4  
十一. phoenix o'=i$Eb  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <~  ?LU^  
)j}v3@EM5  
for_each(v.begin(), v.end(), R'$1,ie  
( ;R7+6  
do_ =\g K<Xh  
[ ~ep^S^V+  
  cout << _1 <<   " , " KouIzWf.  
] $KPf[JvQ  
.while_( -- _1), V(M7d>N5G  
cout << var( " \n " ) ~;@\9oPpz%  
) qRCUkw} fs  
); R<Ct{f!  
Qn \=P*j  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: w_*$w Vl  
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 m6o o-muAr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pt%Y1<9Eh?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: S7B?[SPrN[  
{cmV{ 4Yx  
L RPdA "Z  
template < typename Cond, typename Actor > ;RS^^vDm  
class do_while }@vf=jm>  
  { R:U!HE8j   
Cond cd; t8uaNvUM}e  
Actor act; ]Uul~T  
public : p*|Ct  
template < typename T > ~Hvf"bvK|  
  struct result_1 Ur(<  ]  
  { }8Nr .gY  
  typedef int result_type; }*VRj;ff  
} ; h%]  D[g  
Xbc:Vr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m'U>=<!D  
vY]7oX+  
template < typename T > @VnK/5opS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .F@ 2C  
  { KA elq*  
  do nxs'qX(D  
    { yK w.69.  
  act(t); ]QKKt vN  
  } 8i^d*:R  
  while (cd(t)); V BjA$.  
  return   0 ;  m5lTf  
} w5q'M  
} ; ADB,gap  
 dQI6.$?  
ZX0!BS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y~<_ux,  
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。 hzrS_v  
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。 -fDW>]_  
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。 gNSsT])  
下面就是产生这个functor的类: $`_xP1bUT  
+z+u=)I  
GhW{6.^  
template < typename Actor > h 2C9p2.  
class do_while_actor 4GexYDk'#  
  { $;j{?dvm.  
Actor act; Gy!bPVe  
public : TchByN6oN<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} OGPrjL+  
D3x W?$Z  
template < typename Cond > 8\m[Nuq5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kjj?X|Un  
} ; qKNHhXi  
I1W~;2cK  
E*8 3N@i  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V(OD^GU  
最后,是那个do_ EkEQFd 5g  
hc]5f3Z  
 S=X_7V  
class do_while_invoker 92Rm{n   
  { |],ocAN{  
public : }c'T]h\S  
template < typename Actor > iH)-8Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const p~dj-w  
  { z`Xc] cPi  
  return do_while_actor < Actor > (act); cT# R B7  
} !Z%pdqo`.  
} do_; VevDW }4q*  
c)zwyBz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }N@+bNh~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k Hh0&~ (  
最后来说说怎么处理break和continue :tX,`G  
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。 G/&Wc2k  
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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