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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda JK9 J;c#T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ux b>)36I  
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, 1%Su~Z"W>  
(>M? iB  
("txj[v-/  
KbM1b  
  class filler 56 [+;*  
  { RElIWqgY  
public : .X;D I<K  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c#<p44>U  
} ; (y!V0iy]  
:=e"D;5  
{No Y`j5S  
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: G^&P'*  
Q1^kU0M}  
kH">(f  
:@]%n~x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y41,T&ja  
NGL,j\(~7  
y$`@QRW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7x//4G   
"[`/J?W  
wS @-EcCB  
u=f}t=3  
二. 战前分析 Y@2v/O,\  
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。 wHE1Jqpo  
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 R@A"U[*  
DTo P|P  
SK t&BnW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *RJiHcII  
  /* --------------------------------------------- */ v!6IH  
vector < int *> vp( 10 ); .~7:o.BE`n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Bhg,P.7  
/* --------------------------------------------- */ H C(7,3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G^2%F5@  
/* --------------------------------------------- */ \kEC|O)8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qt`HP3J&  
  /* --------------------------------------------- */ =cWg 39$(I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W_RN@O  
/* --------------------------------------------- */ nNpXkI:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `L7Cf&W\l8  
5KC Zg'h  
&h'NC%"v  
Tu&W7aoX5  
看了之后,我们可以思考一些问题:  ?F/)<r  
1._1, _2是什么? >?|c>HGX  
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。 bu,xIT^  
2._1 = 1是在做什么? i<-a-Z+^  
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。 ^F g!.X_  
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。 `9mc+  
5 [X,?  
h )h%y)1  
三. 动工 (o518fmR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1a_;(T  
a Juv{  
}.N~jx0R  
fR#W#n#m  
template < typename T > Y{g[LG`U  
class assignment o(eh.  
  { ",P?jgs^g5  
T value; GxS!Lk  
public : h.4FY<  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3,)[Q?nKD  
template < typename T2 > =?[:Nj636  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >oL| nwn  
} ; oq[r+E-]$@  
{Lugdf'  
BE)&.}l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,jdTe?[*^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _@! yj  
iiv`ji  
hr`,s!0Y  
z LZ HVvL3  
  class holder Mw|lEctN0  
  { 6 jU ?~  
public : OXS.CFZM  
template < typename T > cS(=wC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'tJxADK  
  {  z uI7Px  
  return assignment < T > (t); : $N43_Wb  
} *3rp g  
} ; 58t~? 2E  
&Y1RPO41J  
#@m6ag.  
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: ;jh.\a_\  
uTNy{RBD+  
  static holder _1; dpcU`$kt  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RmJ|g<  
't+'rG6x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ? kCo/sW  
而不用手动写一个函数对象。 9F7}1cH7g@  
8 @r>`c  
*0Wkz'=U  
MUUhg  
四. 问题分析 s:ojlmPb  
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。 jJAr #|  
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。 |y&vMx~t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?MOjtAG0_~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2]V8-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p~OX1RBI  
\qJ cs'D  
五. 问题1:一致性 W?0u_F  
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?| D0yH2[j+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 USH>`3  
pIY3ft\  
struct holder CJ[e^K{  
  { a> S -50  
  // SDO~g~NTp  
  template < typename T > zKGr(9I  
T &   operator ()( const T & r) const L08" 8\  
  { @'"7[k!y;  
  return (T & )r; Tx(=4ALY  
} <Ys7`e6eY  
} ; \b?O+;5Cj  
A/.z. K  
这样的话assignment也必须相应改动: XQcE  ZJ2  
i8.OM*[f  
template < typename Left, typename Right > BG+X8t8\  
class assignment `3.bux~  
  { a]4|XJ_  
Left l; EHm:&w  
Right r; mWuhXY^Q  
public : E#n: d9WA:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !={QL:  
template < typename T2 > kp*BAQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :U-yO 9!j  
} ; #J%Fi).^)  
[H>/N7v19*  
同时,holder的operator=也需要改动: /_r{7Gq.  
Rr>""  
template < typename T > =A; 79@bY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ; .hTfxE0  
  { sJ|IW0Mr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AmcBu"  
} PAu/iqCH  
Xa[lX8$zL  
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。 i(kr#XsU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~q{QquYV  
v9Ez0 :)  
return l(rhs) = r; _2WIi/6K  
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。 62#8c~ dL  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dZ\T@9+j+  
rE\.[mFI  
template < typename Tp > (rSBzM]H  
class constant_t {1W,-%  
  { }fz;La:b  
  const Tp t; V _pKe~  
public : 5<?/M<i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R= *vPS  
template < typename T > S]biN]+7s  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )> a^%V9  
  { 2LH.If  
  return t; /ee4 v!  
} ys |} ;*  
} ; CB?,[#r5f  
tNCKL. yU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mKBPIQ+ZS  
下面就可以修改holder的operator=了 j~Ubpf  
on0>_-n)  
template < typename T > WG3 .qLH%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wGnFDkCNz  
  { j es[a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )rv<"  
} o^~KAB7  
XJi^gT N  
同时也要修改assignment的operator() 6w^Fee`>]  
ZNG{:5u,  
template < typename T2 > 1\+d 5Q0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uSK<{UT~3  
现在代码看起来就很一致了。 o9uir"=  
z8hAZ?r1`  
六. 问题2:链式操作 {H%1sI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >vY5%%}  
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。 S4BU!  
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。 >D/+04w  
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。 au 5qbP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }N<> z  
:0RfA%  
template < typename T > S?Z"){  
struct result_1 q%A.)1<'_  
  { L5yv}:.U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Vtr5<:eEx  
} ; ~!{y3thZ  
5Mq7l$]h$  
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: w(Hio-l=  
$'>h7].  
template < typename T > H '(Ky  
struct   ref APBe 76'3)  
  {  @Iy&Qo  
typedef T & reference; BTu_$5F  
} ; ,a /<t"  
template < typename T > Z,jK(7D(  
struct   ref < T &> 4w5mn6MxR  
  { u$?t |Ll  
typedef T & reference; R3=]Av46  
} ; Fxr$j\bm  
D27MT/=7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sAz]8(Fi0  
]#VNZ#("  
template < typename T > "~&d= f0m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {)d{:&*K.  
  { k3wAbGp  
  return l(t) = r(t); v}AVIdR  
} >?Ps5n]b  
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。 L4L[@tMPmY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tX#8 G09G+  
.[KXO0Ui6u  
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 {g(-C&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: c={bunnz#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 x:O;Z~ |.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7xmif YC  
最后的布局是: #c:b8rw  
                Add ZBAtRs  
              /   \ 3bW(VvgcL4  
            Divide   5 x#{.mN  
            /   \ R2[-Q"|Ra  
          _1     3 u \zP`Y  
似乎一切都解决了?不。 hqKftk)+  
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。 (\M&Q-xZ  
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。 CgO&z<A!&  
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: M'4$z^@Z  
qJZ5w }  
template < typename Right > 7pY7iR_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const fmhqm"  
Right & rt) const x)<Hr,wd  
  { R~R?0aq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h#>%\Pvt;  
} <) ` ?s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y([YDn  
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。 .oNs8._:  
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。 d]*a:>58  
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。 TE.O@:7Z  
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。 ZOK,P  
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? Dqw?3 KB  
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: Z/S7ei@56  
VTt{ 0 ~  
template < class Action > QP {V  
class picker : public Action +$F_7Hx  
  { WI$MT6  
public : , 9C~%c0Pw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C<.Ny,U  
  // all the operator overloaded "/zIsn7  
} ; =#"ZO  
`bdCom  
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。 Dr!g$,9  
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: ?U`~,oI0  
RN%*3{-  
template < typename Right > ,'m<YTF  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *"pf3x6  
  { #H@rb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  H?(I-vO  
} &7YTz3aj  
C& QT-|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [0(+E2/:2  
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。 o=1M<dL  
6?3f+=e"~!  
template < typename T >   struct picker_maker =V@5W[bV  
  { ~ j`; $o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A#y,B  
} ; ;L gxL Qy;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sr&hQ  
  { J}9 I5O  
typedef picker < T > result; DhAQ|SdCf  
} ; K; +w'/{  
6jKZ.S+s)  
下面总的结构就有了: GuV.7&!x  
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+}0q-Ou  
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。 b5MCOW1+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \NEXtr`Th  
至此链式操作完美实现。 g(i_di  
'w8k*@cQ  
U '#Xwax  
七. 问题3 <&+\X6w[  
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。 ,p,$(V  
J\BTrN7  
template < typename T1, typename T2 > ;e>pu"#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o-))R| ~z  
  { 8 pQx6QE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \C )S3!h  
} QD6in>+B@  
(Mk9##R#  
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: ky`xBO =  
DaV:Slp9  
template < typename T1, typename T2 > W]]@pbG"H\  
struct result_2 NEpomE(>x  
  { ]}wo$7pO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _dgS@n;6  
} ; q;^Q1[Ari  
W_%p'8,  
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? 8+>r!)Q+  
这个差事就留给了holder自己。 5u<F0$qHc  
    [=})^t?8  
;PO{ ips  
template < int Order > 9\_^"5l  
class holder; ne=?'e4  
template <> _NfdJ=[Xh  
class holder < 1 > \lJCBb+k  
  { w&vZ$n-|  
public : m M> L0  
template < typename T > ]5V=kNu i  
  struct result_1 dOm@cs  
  { +ld]P}  
  typedef T & result; yBJf'-K  
} ; g69^D  
template < typename T1, typename T2 > ]Kutuf$t  
  struct result_2 3N(5V;ti  
  { 4@b~)av)  
  typedef T1 & result; yh  
} ; (Q_J{[F  
template < typename T > ; S(KJV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b"lzR[X,e  
  { WRa4g  
  return (T & )r; m44"qp  
} H%LoI)w  
template < typename T1, typename T2 > V__|NVoOm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C#^V<:9  
  { EpX.{B@B_[  
  return (T1 & )r1; ju jhK'\  
} 4=G)j+RCH  
} ; 78=a^gRB  
H{}Nr 4  
template <> 9; \a|8O  
class holder < 2 > @>r3=s.Q  
  { gQ < >S  
public : * LaL('.>  
template < typename T > g[D(]t\#x  
  struct result_1 Y<4%4>a  
  { -x~4@~  
  typedef T & result; 8=GgTpO5  
} ; JE a~avyJ  
template < typename T1, typename T2 > tJ"8"T#6Vr  
  struct result_2 6aw1  
  { zS9HR1  
  typedef T2 & result; `b11,lg  
} ; !mjrI "_  
template < typename T > -`I&hzl6E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B<p-qPR K  
  { b"DV8fdX  
  return (T & )r; 6T?$m7c  
} .T2P%Jn.  
template < typename T1, typename T2 > pR3@loFQ`o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yDuMn<=3  
  { XF6ed  
  return (T2 & )r2; 'n>v}__&|  
} sjZ@}Vk3b  
} ; gB3Tz(!  
4Y2!q$}I+  
8|z@"b l)  
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> >。 lU`}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H%peE9>$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !Ojf9 6is  
0r=KY@D  
return l(i, j) = r(i, j); 'lsG?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !OCb^y  
\CY_nn|&g  
  return ( int & )i; ujLz<5gKuO  
  return ( int & )j; 7f$ hg8  
最后执行i = j; 8wi2&j_  
可见,参数被正确的选择了。 hxB` hu-  
wNfWHaH" m  
W$>AK_Y}  
wN+3OPM  
xJ);P.  
八. 中期总结 7;8#iS/  
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: CDT%/9+-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]8m_+:`=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6T qs6*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;Y^.SR"  
;VS\'#{e  
(lz Z=T  
oMUyP~1  
fz[-pJ5[  
_Nx#)(x  
九. 简化 o^\L41x3  
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。 yP~O C|Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1MPn{#Ff  
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: J"$Y`;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 x1O]@Z{d\  
  +-*/&|^等 M[= #%U3*N  
2. 返回引用。 !eC]=PoY  
  =,各种复合赋值等 +kj d;u#  
3. 返回固定类型。 ?a]1$>r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) OgOs9=cE{  
4. 原样返回。 k-;A9!^h  
  operator, Y) ig:m]#  
5. 返回解引用的类型。 ~ Pm[Ud  
  operator*(单目) KE_GC ;bQ  
6. 返回地址。 -Wt (t2  
  operator&(单目) dfa^5`_  
7. 下表访问返回类型。 sN8)p%'Lg  
  operator[] >T)#KQ1t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ol7^T  
  operator<<和operator>> TwT@_~ IM  
ImG7E w  
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。 jgyXb5GY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: skeXsls  
H!81Pq~  
template < typename Left > V49[XX  
struct value_return c+bOp 05o-  
  { 6a%dq"5 +  
template < typename T > FRR`<do5$,  
  struct result_1 { ML)F]]  
  { }u `~lw(Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;+Mee ^E>!  
} ; % k}+t3aF  
'ZXd |WI  
template < typename T1, typename T2 > )_H>d<di  
  struct result_2 -Z<V? SFOK  
  { q qFN4AO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q$B\)9`v[  
} ; ? JliKFD%  
} ; T:G8xI1 P  
# VAL\Z  
i uGly~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8ED}!;ZU  
Es^=&2 ''  
下面我们来剥离functor中的operator() t91z<Y|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5_yu4{@;y  
Z< 4Du  
return l(t) op r(t) +W}dO#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dSkx*#FEE  
return op l(t) 9N*!C{VW  
return op l(t1, t2) X[;-SXq  
return l(t) op d+iV19#i  
return l(t1, t2) op +)06*"I  
return l(t)[r(t)] #sJL"GB  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~1g)4g~  
/f Ui2[y  
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: Mf_urbp]  
单目: return f(l(t), r(t)); *vS)aRK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Tsc2;I  
双目: return f(l(t)); 5@/hqOiu  
return f(l(t1, t2)); 2$=I+8IL  
下面就是f的实现,以operator/为例 zAA3bgaa  
EA=EcUf'  
struct meta_divide Pgh)+>ON  
  { kWm[Lt  
template < typename T1, typename T2 > |-zefzD|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {@*l,[,5-  
  { rIRkXO)  
  return t1 / t2; '6zk> rN  
} 9'I$8Su  
} ; RkTO5XO  
\*i[m&3;q  
这个工作可以让宏来做: ZhnRsn9  
FrL ;1zt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #_9Jam%M  
template < typename T1, typename T2 > \ %;-r->  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {u@w^ hZ$  
以后可以直接用 (! "+\KY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h5p,BRtu  
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 `ZELw=kLL  
(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。。。) nR#'BBlI  
f`Wces=5  
+|c1G[Jh  
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 eGE[4Z  
b 8~7C4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'joE-{  
class unary_op : public Rettype {+  @M!  
  { /`H{ n$  
    Left l; G}N T[  
public : d.:.f_|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a$2 WL g,  
VcpN PU6  
template < typename T > LP:U6 Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <v+M~"%V  
      { O tD!@GQ6  
      return FuncType::execute(l(t)); F0 ^kUyF|  
    } E As1 =  
$?Z-BD1  
    template < typename T1, typename T2 > ,Jqk0cW2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E*]%@6tH  
      { 2& ZoG%)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?I}0[+)V  
    } Hr/3nq}.  
} ; AiOz1Er  
68YJ@(iS  
ZB5u\NpcW  
同样还可以申明一个binary_op v3Xt<I=4y  
C#@>osC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P%_PG%O2p  
class binary_op : public Rettype yaWHGre  
  { YM4njkI7  
    Left l; >X0c:p Pu  
Right r; T*v@hbJ  
public : b _%W*Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C=!YcJ9  
p({)ZU3  
template < typename T > n.tJ-l5[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O9jpt>:kZ  
      { GJ P\vsaQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); fNNik7  
    } D! $4  
+x:-W0C:  
    template < typename T1, typename T2 > QoTjKck.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >7j(V`i"y  
      { ow@1.5WL+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bc ;(2D  
    } >^(Q4eU7!  
} ; 3E`poE  
|C_sP,W  
a]nyZdt`  
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 rn"}@5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +~cW0z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $kCXp.#k@~  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 x39n7+j4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;VI W/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 I$vM )+v=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 FEq R7  
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) p&<X&D   
下面是修改过的unary_op v.pj PBU1  
}Pf7YuUZZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `|d&ta[{  
class unary_op ?> SH`\  
  { o:C],G_  
Left l; DX)T}V&mP  
  50J"cGs~  
public : 2%oo.?!R  
{nl4(2$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =`y.L5  
RBM(>lU:  
template < typename T > G>H',iOI  
  struct result_1 Kl)PF),  
  { gt= _;KZ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T.R(  
} ; j@b18wZ  
2Y'=~*tV  
template < typename T1, typename T2 > Y/aNrIK7  
  struct result_2 H;nq4;^yK  
  { 6:o?@%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >xa k  
} ; 4zw5?$YWO"  
%U$PcHOo  
template < typename T1, typename T2 > 2gC.Z:}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tE>hj:p  
  { KXy|Si8w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ob3Z I  
} \%ZF<sV W  
|Lz:i +;  
template < typename T > wtL_c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (HZzA7eph  
  { V3]"ROH  
  return OpClass::execute(lt(t)); C)Ez>~Z  
} ?[K \X  
USrg,A  
} ; QA3q9,C"  
3%$nRP X  
0W1=9+c|X  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 5lMm8<v  
好啦,现在才真正完美了。 2rK<UPIq  
现在在picker里面就可以这么添加了: ixFuqPij  
&%/kPF~<  
template < typename Right > ;v?!Pml2k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Y)=89s&t  
  { E'J| p7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I 8 \Ka=w  
} a ykNH>#Po  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 m+J3t @$  
M6+_Mi.  
h) . ([  
oU.LYz_  
!Xbr7:UPN1  
十. bind -r!N; s$t  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 2nFSu9}+r  
先来分析一下一段例子 XdDy0e4{%<  
.CL\``  
6jRUkI-!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1x^(vn#=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -$]Tn#`Fb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k8;  
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。 D%0GXUp  
我们来写个简单的。 )D:I@`*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N}*|*!6hI  
对于函数对象类的版本: n0T'"i[  
W]UGo,  
template < typename Func > HZ1e~IIw  
struct functor_trait @ qfVt  
  { v_gQCS  
typedef typename Func::result_type result_type; 1o;+.]B  
} ; [8VB"{{&  
对于无参数函数的版本: TuBl9 p'6  
]tVU$9D   
template < typename Ret > <E(#;F^y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W:7oGZ>4  
  { Vc! ;O9dP  
typedef Ret result_type; 'j)xryw  
} ; 0.~Pzg  
对于单参数函数的版本: L{)e1p]q  
76\ir<1up  
template < typename Ret, typename V1 > FX FTf2*T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xsx @aF  
  { z~/z>_y$nv  
typedef Ret result_type;  pv=g)  
} ; 8/;q~:v  
对于双参数函数的版本: OgiElA.  
"b!EtlT9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !`k{Ga  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (o1*7_]e  
  { >C`b 4xQ  
typedef Ret result_type; 1A4!zqT;  
} ; XF{ g~M  
等等。。。 ;J~NfL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1Z +3=$P  
[=Y@Ul  
template < typename Func > 1}C|Javkn  
struct func_return /3! KfG  
  { `4RraJj>0~  
template < typename T > @N,EoSb :  
  struct result_1 $#g1Mx{  
  { d7y`AS@q6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Zu\(XN?62  
} ; ;[]{O5TB  
:!M/9D*}0  
template < typename T1, typename T2 > #ra~Yb-F  
  struct result_2 V fJYYR  
  { vs/.'yD/C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )v-sde\  
} ; +-=w`  
} ; +zQ a"Ep*  
X ?/C9  
h&+dIk\[3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $!L'ZO1_r  
] ZGP  
template < typename Func, typename aPicker > bu[v[U4  
class binder_1 kzG m D i  
  { + RX{  
Func fn; TKpka]nJ  
aPicker pk; {H+~4XG  
public : J#7\R':}zl  
(c ?OcwTH  
template < typename T > EX%KfWDr  
  struct result_1 N<1u,[+  
  { c rPEr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `H6-g=C  
} ; 5-M E Oy(  
b-8{bP]n  
template < typename T1, typename T2 > _ji"##K  
  struct result_2 V,<3uQD9a  
  { lC Bb0k2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cF9bSY_Eh  
} ; Xm./XC  
B] dvX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GndU}[0J  
pe>R2<!$  
template < typename T > Vu '3%~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xJtblZ1sr  
  { Z,%^BAJ  
  return fn(pk(t)); 6]yYiz2Xn  
} l2"{uCcA  
template < typename T1, typename T2 > 96UL](l(`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ")MjR1p  
  { > 4>!zZ  
  return fn(pk(t1, t2)); =  *7K_M&  
} {<{ O!  
} ; !63p?Q=  
ct+ ;W  
g5X;]%:  
一目了然不是么? ;uj&j1  
最后实现bind QFMR~6 ?  
C?jk#T  
>58N P1[k  
template < typename Func, typename aPicker > j+He8w-4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <rZ( B>$  
  { K' xN>qc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9P;}P! W  
} S)T]>Ash  
{  O+d7,C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #nV F.  
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。 Gf'qPLK0  
jnfktDV'  
十一. phoenix Atc<xp  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :ulOG{z  
H`#{zt);  
for_each(v.begin(), v.end(), A)9OkLrc  
( o! W 71  
do_ ocCq$%Ka  
[ #@s[!4)_I  
  cout << _1 <<   " , " lXH?*  
] e P]L  
.while_( -- _1), Y ;$wD9W  
cout << var( " \n " ) K.s\xA5`_  
) EXDZehLD<]  
); .)L%ANf  
\c1u$'|v  
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: Z<L|WRe  
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 cPD&xVwq>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 IE7%u 92  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }71a3EUK  
\ng!qN  
`}t<5_  
template < typename Cond, typename Actor > +XV7W=  
class do_while Y+vG ]?D  
  { q<.m@q  
Cond cd; YJdM6   
Actor act; 72uARF  
public : \)KLm  
template < typename T > RCM;k;@8V  
  struct result_1 1vKAJ<4W  
  { FXMrD,qVg  
  typedef int result_type; !C13E lf  
} ; ZfMDyS$.  
MIa#\tJj  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }8 V/Cd9  
j#:IG/)GL  
template < typename T > 7A6Qrfw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1dDK(RBbQ  
  { AA=zDB<N  
  do wq K:=  
    { L=g(w$H  
  act(t); @JB9qT  
  } HRQ3v`P.  
  while (cd(t)); G8bc\]  
  return   0 ; Ruy qB>[o  
} vXA+o)*#/  
} ; >6yA+?[:  
i7rO 5<  
>3aB{[[N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). imb.CYS74  
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。 okwkMd-yW  
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。 i 'bviD  
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。 ckDWY<@v  
下面就是产生这个functor的类: t`F<lOKj  
>|j8j:S[  
i|N%dl+T=  
template < typename Actor > SZ$~zT;c  
class do_while_actor K=Q<G:+&V  
  { Bs?B\k=  
Actor act; eKpWFP 0  
public : -hy`Np  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %=w@c  
o2'^MxKb T  
template < typename Cond > {"rYlN7,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7-#R[8S  
} ; IOL5p*:gz  
79HKfG2+KB  
K/T4T\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dZ6\2ok+  
最后,是那个do_ +K2p2Dw(k  
}N^3P0XjYq  
oGIh:n7 q+  
class do_while_invoker Nqy)jfyex  
  { le7!:4/8  
public : Z [[AmxE'l  
template < typename Actor > T:<mme3v  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }# cFr)4f  
  { 8PRKSJ[@K  
  return do_while_actor < Actor > (act); @m`1Vq?O  
} y)//u:l  
} do_; 77zfRSb+  
3'*}ZDC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $M:Ru@Du2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $u"*n\k>  
最后来说说怎么处理break和continue "pA24Ze  
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。 yb/v?q?Fk  
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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