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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ob:}@jj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (1`z16  
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, KkVFY+/)  
N"X;aVFs_  
?[ n{M  
}bQqln)#  
  class filler ku=o$I8K  
  { J7FCW^-`3  
public : ~)';[Ha  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5l"/lGw  
} ; W`}C0[%VW  
@D<q=:k  
mJBvhK9%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: s68&AB   
%E\&9,  
L0\97AF  
0G-M.s}A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Jx# r  
`Zn2Vx  
9[<,49  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6#egy|("nF  
5^"T `,${  
Ba=P  
`m N*"1p-  
二. 战前分析 =|lw~CW  
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。 |P{K\;-  
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 A^/$ |@  
MO7:ZYq  
{0J TN%e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9,h'cf`F  
  /* --------------------------------------------- */ 8Vcg30_+  
vector < int *> vp( 10 ); n9.` 5BH7/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y6.Q\=  
/* --------------------------------------------- */ *82f {t]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ku6bY|  
/* --------------------------------------------- */ ?.&]4z([  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >Ux5UD  
  /* --------------------------------------------- */ m'|{AjH z6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w Phs1rL  
/* --------------------------------------------- */ ?nWK s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); xHs8']*\  
eGZ{%\PH<  
a@[y)xa$Z  
 EAVB:gE  
看了之后,我们可以思考一些问题: Tv d=EO  
1._1, _2是什么? oz!;sj{,D  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 x1\ a_Kt  
2._1 = 1是在做什么? <S*o}:iB  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Jg I+k Nx  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 pNY+E5  
jOuz-1x,&  
Za+26#g  
三. 动工 !<psK[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -p|@Enn  
`(j}2X'[  
(A.%q1h  
%]/O0#E3Kz  
template < typename T > B(<;]  
class assignment &"vh=Z-  
  { P4vW.|@  
T value; Mz}yf5{f  
public : <VB;J5Rv  
assignment( const T & v) : value(v) {} >L6V!  
template < typename T2 > #q`-"2"|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1:I47/  
} ; Z-(Vfp4  
l`s_Id#  
9Ra_[1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 y99 3uP   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L_Q1:nL-0  
'Wv=mBEfZ  
Do3;-yp>`  
-\mbrbG9H  
  class holder 3c<). aC0f  
  { 2=pVX  
public : )*[3Imq/  
template < typename T > ^MPl wx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Og8:  
  { h#K863  
  return assignment < T > (t); :'-FaGy  
} vas   
} ; ;M '?k8L  
Ip}(!D|  
u@v0I$  
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: PxENLQ3a=  
IaDc hI  
  static holder _1; Q`#Y_N-h+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 D]nVhOg|  
PqMU&H_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \wY? 6#;  
而不用手动写一个函数对象。 2+pLDIIT  
Gq4~9Tm)*  
Fyu CYg \p  
y:Ycn+X.  
四. 问题分析 Z_&6 <1,H  
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。 /p| ]*={  
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。 0m?v@K' l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Vw7NLTE}`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nKn,i$sO/.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '+tU8Pb  
ndRy&[f7  
五. 问题1:一致性 ]<D9Q>  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| RFyeA. N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 't3/< h<  
-P+( =U  
struct holder Yn ZV.&4{  
  { !@E=\Sm8EV  
  // RH+3x7 l  
  template < typename T > 7o?6Pv%HJC  
T &   operator ()( const T & r) const fDo )~t*~  
  { Bor_Kib  
  return (T & )r; ;hsgi|Cy-  
} MrIo.  
} ; |1`|E- S=  
o ~"?K2@T  
这样的话assignment也必须相应改动: 8E`rs)A  
.%>UA|[~:  
template < typename Left, typename Right > kb>:M.  
class assignment Yv!%Is  
  { 6AgevyVG  
Left l; BwO^F^Pr?k  
Right r; f`@$ saFD  
public : ^` N+mlh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BR5r K  
template < typename T2 > )cc:Z7p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :4|W;Lkd!  
} ; gD0O7KO  
d)m +Hc.  
同时,holder的operator=也需要改动: .{as"h-.O  
4}B9y3W:v  
template < typename T > 7_>No*[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const X)iQ){21V  
  { mx  s=<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |eIEqq.Eb  
} 9W$FX  
\`?l6'!  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 a5o&6_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0ts] iQ7  
R[>fT}Lo  
return l(rhs) = r; !K;\{/8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +5(#~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B5"(NJ;  
^]}UyrOn  
template < typename Tp > fw@n[u{~  
class constant_t D_r&B@4w  
  { 9(k5Irv"'h  
  const Tp t; XiE  
public : >YuBi:z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j!9p#JK#u  
template < typename T > 8"R; axeD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F)KUup)gc  
  { 9u";%5 4  
  return t; dM"Suw  
} 4bD^Kc 4\  
} ; Uu xbN-u  
ur^)bp<n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RYzDF+/  
下面就可以修改holder的operator=了 4PUSFZK?  
>$h*1/  
template < typename T > KWIH5* AM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ! 9B| `  
  { q6'3-@%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -?gr3rV@  
} ;pu68N(B  
YnC7e2  
同时也要修改assignment的operator() .ky((  
+grIw# j  
template < typename T2 > !\wdX7%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *x3";%o  
现在代码看起来就很一致了。 cwi HHf>  
kylR)  
六. 问题2:链式操作 37'@,*m`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v2R41*z,  
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。 %O-RhB4q  
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。 X6s6fu;  
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。 "/6<k0.D&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?eD,\G  
>}{'{ Z &  
template < typename T > %/!n]g-  
struct result_1 :|/bEP]p/  
  { ~_v?M%5i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ncS.~F  
} ; 't".~H_V  
*oLAO/)n  
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: sdP% Y<eAT  
MkJ}dncg*  
template < typename T > /MHqt=jP6  
struct   ref csZIBi  
  { j.O7-t%C  
typedef T & reference; [9S\3&yoh  
} ; .`4N#EjP  
template < typename T > _%#Q \ D  
struct   ref < T &> WbZ{) i  
  { \5UwZx\  
typedef T & reference; Z'c{4b`N  
} ; WS6pm6@A*!  
z[:UPPbW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yIC.Jm D*  
4?YhqJ  
template < typename T > |eT?XT<=o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q H&7Q{  
  { {?*3Ou  
  return l(t) = r(t); v w$VR PW  
} l/[0N@r~  
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。 %jEdgD%xV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }5dYmny  
:_v/a+\n  
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 SpbOvY=>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N\b%+vR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [AE-~+m)^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ypE cjVP D  
最后的布局是: AkdONKO8{  
                Add Ijq',@jE  
              /   \ H|>dF)%pj  
            Divide   5 q)R&npP7  
            /   \ `[\*1GpAo  
          _1     3 NyU~8?bp  
似乎一切都解决了?不。 hPtSY'_@_  
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。 w :2@@)pr  
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。 Sd?:+\bS;  
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: :@KU_U)\  
wWm 1G)  
template < typename Right > =mV1jGqX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8XtZF,Du  
Right & rt) const oeKI9p13\  
  { zp[Uh]-dMK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `-!t8BH  
} F`,XB[}2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'c[4-m3bg  
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。 l +RT>jAmK  
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。 J<dr x_gc  
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。 zt{?Nt 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。 _U)BOE0o  
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? d K|6p_  
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: !J ")TP=  
H <1g  
template < class Action > Gy0zh|me  
class picker : public Action 3Gi#WV4$  
  { q:N"mp<%  
public : u )+;(Vd  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >-rDBk ;K  
  // all the operator overloaded )M(;:#le  
} ; c;DWSgIw  
A,-UW+:  
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。 ZY-UQ4_|u  
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: X8l[B{|  
{IEc{y7?gO  
template < typename Right > NN1d?cOn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l1}=>V1  
  { i6wLM-.)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 68 d\s 4  
} HHu|X`tc  
"R@N}q<*v2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #W[/N|~wx  
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。 3~H_UGw  
k&|L"N|w  
template < typename T >   struct picker_maker 2\&uO   
  { K(RG:e~R0i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]~~PD?jh  
} ; UO^"<0u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &UH .e  
  { v-2_#  
typedef picker < T > result; <+D(GH};  
} ; pk2OZ,14Mj  
E/x``,k  
下面总的结构就有了: V 9Bi2\s*  
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。 _?Zg$7VJ  
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。 HJ[@;F|aU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y6L_ _ RT  
至此链式操作完美实现。 |&Gm.[IX;q  
xI?%.Z;*+  
6QVdnXoG/  
七. 问题3 <a%9d<@m  
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。 v <1d3G=G  
bqpy@WiI S  
template < typename T1, typename T2 > x zmg'Br  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eqD|3YX  
  { -g8G47piX:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K!^x+B|  
} $%!'c# F  
-'btKz*9  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: In)8AK(Hw  
~i 'Ib_%h  
template < typename T1, typename T2 > ;w ";s$  
struct result_2 [#S[= %  
  { fT1/@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <A?- *  
} ; ]5W|^%  
+[C(hhk("  
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? &r s+x<  
这个差事就留给了holder自己。 s0,c4y  
    t|q@~B :  
dH"wYMNL  
template < int Order > ?&?gQ#\N_J  
class holder; Hq'mv_}qG  
template <> (0/g)gW  
class holder < 1 > qP? V{N  
  { @{16j# 'R  
public : 9xL8 ];-  
template < typename T > M3- bFIt  
  struct result_1 F|\^O[#R  
  { ?HT+| !4p  
  typedef T & result; RGd@3OjN  
} ;  ! K:  
template < typename T1, typename T2 > e= $p(  
  struct result_2 x=(y  
  { ]hY'A>4Uq  
  typedef T1 & result; ?;NC(Z,  
} ; 297X).  
template < typename T > @jb -u S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pC<~\RR  
  { 1FC'DH!  
  return (T & )r; A/eZnsk  
} 07pASZ;~  
template < typename T1, typename T2 > ( <~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *`.h8gTD,  
  { fLM5L_S}Y  
  return (T1 & )r1; :u$nH9kwv  
} #6O<!{PH6  
} ; 1#rcxUSi  
.bcoH  
template <> Y*0AS|r!  
class holder < 2 > R5PXX&Q  
  { t[$C r;  
public : $80 TRB#  
template < typename T > 8w-2Q  
  struct result_1 c:QZ(8d]L  
  { D; xRgHn  
  typedef T & result; N]gJ( g  
} ; hgt@Mb   
template < typename T1, typename T2 > /SDN7M]m!  
  struct result_2 -Zs.4@GH  
  { Q+L;k R  
  typedef T2 & result; tf?syk+jB7  
} ; N.r8dC  
template < typename T > f.Wip)g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (bpO>4(S  
  { CG@3z@*?.  
  return (T & )r; BPgY_f  
} FKhmg&+>  
template < typename T1, typename T2 > LIzdP,^pc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (I(?oCQ  
  { 6&jW.G8/  
  return (T2 & )r2; FDfLPCQm  
} 2% ],0,o  
} ; +XL^dzN[|$  
p5RnFe l  
Udj!y$?  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 fC6zDTis8A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z?T;2/_7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6T*MKu  
^y" #2Ov  
return l(i, j) = r(i, j); !4"(>Rnw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) QH z3  
wm1`<r^M.  
  return ( int & )i; *`D}voU  
  return ( int & )j; IXjFK  
最后执行i = j; S87E$k  
可见,参数被正确的选择了。 DxuT23. (  
>9-$E?Mt  
l(&3s:Ud  
c lhmpu  
JATW'HWC|I  
八. 中期总结 dJvT2s.t[  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: dJYsn+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "AN*2)e4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o2AfMSt.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6z-ZJ|?  
NUSb7<s,&Y  
D\13fjjHlu  
V\1pn7~V  
dnEIR5%+.  
=@e3I)D#?i  
九. 简化 qr$h51C&  
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。 Sj=x.Tr\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 > nHaMj  
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: !TNp|U!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &TgS$c5k  
  +-*/&|^等 q4y P\B  
2. 返回引用。 *'?aXS -'r  
  =,各种复合赋值等 h7 r *5E  
3. 返回固定类型。 }4Q~<2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3?%?J^/a  
4. 原样返回。 ]1Wh3C  
  operator, <8J_[ S  
5. 返回解引用的类型。 KM-d8^\:  
  operator*(单目) 1>~bzXY#  
6. 返回地址。 0H9UM*O  
  operator&(单目) G4&vrM,f  
7. 下表访问返回类型。 e\8|6< o[  
  operator[] +aY]?]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X RQz~Py  
  operator<<和operator>> H18.)yHX  
LyRbD$m  
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。 \ 8v^ hb  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $U/|+*  
3Q0g4#eP  
template < typename Left > \\R$C  
struct value_return p<Oz"6_/~  
  { ax)>rP,V  
template < typename T > Q9G\T:^ury  
  struct result_1 "26=@Q^Y  
  { R$|"eb5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5&C:&=Y  
} ; m%ec=%L9  
!B*l'OJw  
template < typename T1, typename T2 > +nAbcBJAl  
  struct result_2 o;kxu(>yL'  
  { i!<1&{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !VDNqW  
} ; \rpXG9  
} ; -){aBMOv3  
J@}PBHK+  
iNCT(N~.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f>CJ1 ;][{  
;% <[*T:*'  
下面我们来剥离functor中的operator() K[q{)>,9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |tr^ `Z  
;:PxWm|_  
return l(t) op r(t) Of}dsav   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mu*RXLai  
return op l(t) ljP<WD  
return op l(t1, t2) B?nw([4m  
return l(t) op Fp&tJ]=B.  
return l(t1, t2) op UdOO+Z_K%  
return l(t)[r(t)] |Cm6RH$(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o#K*-jOfiH  
\[9^,Q P  
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: # 4&t09  
单目: return f(l(t), r(t)); 14pyHMOR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vojXo|c  
双目: return f(l(t)); e"(SlR  
return f(l(t1, t2)); c5em*qCw$  
下面就是f的实现,以operator/为例 |Vo{ {)  
VPr`[XPXb  
struct meta_divide FP<mFqy  
  { &cp `? k  
template < typename T1, typename T2 > 0FcG;i+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y@y"bjK \  
  { Gk']Ma2J}  
  return t1 / t2; ucYweXsO3  
} 5 W!#,jz  
} ; & [z<p  
WYN0,rv1:+  
这个工作可以让宏来做: <MyT ;  
B,fVNpqo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5Q/jI$^h0Z  
template < typename T1, typename T2 > \ GIv l|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Sby(?yg  
以后可以直接用 dKQu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) AM0CIRX$  
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 {)n@Rq\=v  
(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。。。) 6z5wFzJv?q  
 X`20=x  
K (,MtY*  
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 ~l8w]R3A  
&n'@L9v81  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |ju+{+  
class unary_op : public Rettype cTBUj  
  { !l-Q.=yw  
    Left l; =o:1Rc7J  
public : hTQ8y10a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x=03 WQ8  
8'ut[  
template < typename T > `x`zv1U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rI OKCL?  
      { xpJ=yxO  
      return FuncType::execute(l(t)); 9tWpxrig%  
    } 9vP#/ -g  
pr[V*C/  
    template < typename T1, typename T2 > JM7FVB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QM'|k6  
      { \fsNI T/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rvacCwI  
    } h0 Xc=nj  
} ; ? q_%  
A%cJ5dF8~  
UX'q64F!  
同样还可以申明一个binary_op ?_B'#,tI  
 Q@!XVQx4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I7\T :Q[  
class binary_op : public Rettype qe5;Pq !G  
  { _^g4/G#13c  
    Left l; IF  cre  
Right r; xn>N/+,  
public : t`Rbn{   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `GSl}A  
qu\U^F  
template < typename T > h$#PboLd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;H3~r^>c  
      { yIC C8M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I Z|EPzS  
    } <KJ|U0/jGd  
^u2x26].  
    template < typename T1, typename T2 > / */"gz%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $:yIe.F  
      { vJ{F)0 K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F1S0C>N?5  
    } 1(pv 3  
} ; rp4{lHw>C/  
aCJ-T8?'  
@ULd~  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 (-],VB (+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 IR{XL\WF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )gD2wk(  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 F|G v  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! k[}WYs+r  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 +s6v!({Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K^h9\< w  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 2r!- zEV  
下面是修改过的unary_op qnb/zr)p  
hE E1i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > oJ tmd}  
class unary_op ;<*%BtD?  
  { j rxq558  
Left l; 1>/ iYf  
  Qp7F3,/#  
public : YCVT0d  
<(_Tanx9Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {6O} E9  
P @J)S ?  
template < typename T > ~xv3R   
  struct result_1 K%W;-W*'  
  { ArjRoXDE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (w#)|9Cxm  
} ; 4 aE{}jp1  
M(yWE0 3  
template < typename T1, typename T2 > &^w "  
  struct result_2 m?gGFxo  
  { >5E1y!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;W|GUmADf  
} ; ;<GK{8  
{>PEl; ,-  
template < typename T1, typename T2 > @FZ_[CYg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~N/a\%`  
  { *&I _fAh]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >K&chg@Hv  
} .'.bokl/  
?p/}eRgi  
template < typename T > l D->1=z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^QjkZ^<dD  
  { 4e?bkC  
  return OpClass::execute(lt(t)); H DD)AM&p  
} &EYoviFp  
>j7]gi(  
} ; t3g+>U_m  
)#GF:.B  
x3( ->?)D  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug <$pv;]n  
好啦,现在才真正完美了。 o~W,VhCP  
现在在picker里面就可以这么添加了: LitdO>%#2  
a@Zolz_Z  
template < typename Right > e2BC2K0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const f`*VNB`  
  { WgG$ r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )#1!%aQ  
} j6};K ~N`  
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。 $RB p!7  
@nMVs6  
2s> BNWTU  
#qUGc`  
uix/O*^  
十. bind kma>'P`G  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,L.V>Ae  
先来分析一下一段例子 ,t;US.s([.  
DajN1}]  
-/0aGqY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n(|n=P:o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ZR-64G=L,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 UCkV ;//.  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \{!,a  
我们来写个简单的。 KK5_;<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3TZ:  
对于函数对象类的版本: !! )W`  
mhOgv\?  
template < typename Func > Rry] 6(  
struct functor_trait -rjQ^ze  
  { AlG5n'  
typedef typename Func::result_type result_type; i~AReJxt7  
} ; Gg]Jp:GF  
对于无参数函数的版本: %rgW}Z5  
=F Y2O`%a  
template < typename Ret > ms!|a_H7 r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ywkRH  
  { m2YsE  j7  
typedef Ret result_type; U* c'xoP  
} ; Fq!_VF^r  
对于单参数函数的版本: C(h Td%  
!*HJBZ]q  
template < typename Ret, typename V1 > [)dIt@Y&j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Pa+_{9  
  { `u R`O9)e  
typedef Ret result_type; 1c429&-  
} ; }%jpqip  
对于双参数函数的版本: 1X`,7B@pz  
=kzp$ i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aJtpaW@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jN'h/\  
  { L, #|W  
typedef Ret result_type; '?Q"[e  
} ; &['x+vL9  
等等。。。 ~ iQBgd@D^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9$U4x|n  
ggitUQ+t;G  
template < typename Func > 6O.kKhk  
struct func_return (9TSH3f?  
  { Z h9D^ I  
template < typename T > LH=^3Gw  
  struct result_1 diVg|Z3T  
  { WHOX<YJs  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Iz-mUD0;  
} ; Q<g>WNb  
/Hq  
template < typename T1, typename T2 > ~tV7yY|zr  
  struct result_2 I{WP:]"Yf  
  { -:"KFc8A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XGbpH<  
} ; 'Ha> >2M  
} ; vdQ#C G$/  
INp:;  
`4X.UPJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <1Sj_HCT  
/988K-5k  
template < typename Func, typename aPicker > '6e4rn{  
class binder_1 *)`PY4zF  
  { q# Q%p+  
Func fn; K/*"U*9Kv  
aPicker pk; GvgTbCxnN  
public : V/#J>-os}W  
Iz j-,a  
template < typename T > e8wPEDN*4  
  struct result_1 SdYb T)y  
  { bu<d>XR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J~om e7L  
} ; {fHY[8su0  
)bL(\~0g~  
template < typename T1, typename T2 > n-],!pL^  
  struct result_2 ? daxb  
  { TF5jTpGq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o|y_j4 9  
} ; H_t0$x(\  
vr{|ubG]d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $w <R".4  
-y|']I^ &  
template < typename T > -sZ'<(3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =3A4.nW  
  { c2,g %(  
  return fn(pk(t)); E8"&gblg  
} 5#N<~  
template < typename T1, typename T2 > +>;Ux1'@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |e+3d3T35  
  { s3nt2$=:t  
  return fn(pk(t1, t2)); 0vX6n6G}  
} -u<F>C  
} ; g-_=$#&{  
oYA"8ei=  
g\8B;  
一目了然不是么? 5}Ge  
最后实现bind ^ <`SUBI  
vV$^`WY4  
TOKt{`2}  
template < typename Func, typename aPicker > _e ;b B?S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *i#N50k*j'  
  { p-)@#hE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pX*E(Q)@!  
} 3D!7,@&>3  
$ta JVVF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4&%H;Q  
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/0UF97  
(Cq 38~mR  
十一. phoenix ?wv3HN  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yufw}Lo-  
+J;b3UE#  
for_each(v.begin(), v.end(), +;,J0,Yn  
( WQ.{Ag?1  
do_ t?)]xS)  
[ 8IWT;%  
  cout << _1 <<   " , " ]3,  
] DO-M0L  
.while_( -- _1), ?E V^H-rr  
cout << var( " \n " ) @lWNSf  
) $IX(a4'  
); ub9[!}r't  
"DGap*=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: C;/ONF   
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 .|g@#XIwe#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Mt`LOdiC_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: eN </H.bm]  
"eOl(TSu/  
^E\n^D-RV  
template < typename Cond, typename Actor > }vOg9/[{  
class do_while N%Y!{k5T7  
  { ohyq/u+y~A  
Cond cd; pO5j-d *  
Actor act; S^|`*%pq  
public : qzA_ ~=g  
template < typename T > $ kHXt]fU  
  struct result_1 7t#Q8u?  
  { V#.pi zb  
  typedef int result_type; MZf?48"f  
} ; 4gev^/^^  
^[}W}j>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} tWzBQx   
7G;1n0m-T  
template < typename T > i<>%y*+@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >eo[)Y  
  { ||TZ[l  
  do ):Z #!O<  
    { oMLs22Do?  
  act(t); p^q/u  
  } +cYDz#3%  
  while (cd(t)); V4}jv7>A  
  return   0 ; 2ib,33 Z  
} &s}sA+w  
} ; WHOy\j},V  
8jL^q;R_(  
P*K"0[\n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A Y<L8  
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。 *,:2O&P  
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。 RFFbS{U*  
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。 5[B)U">]  
下面就是产生这个functor的类: b&4JHyleF  
OvwoU=u  
)CE]s)6+2  
template < typename Actor >  !O`j  
class do_while_actor p< 0=. ~  
  { -EFdP]XO  
Actor act; #6YpV)  
public : Hf1b&8&:K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f_LXp$n  
n/*" 2  
template < typename Cond > qa@;S,lp  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; SDSP4W5  
} ; tq~f9EvC  
GhcH"D%-  
PZ'|)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 TJW8l[M  
最后,是那个do_ *HHL a  
;vPFRiFK  
3kUb cm  
class do_while_invoker T95FoA  
  { NKB["+S<  
public : !ii( 2U  
template < typename Actor > \}kR'l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gpzFY"MS=  
  { .mqMzV  
  return do_while_actor < Actor > (act); NX(+%EBcA  
} %x@bP6d[  
} do_; Eul3 {+]  
s 72yu}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &FOq c  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /y4A?*w6  
最后来说说怎么处理break和continue "SQyy  
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。 NJd4( P  
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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