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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h ;jsH!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 u$\Tg3du2  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, XGL"gD   
aK-N}T  
eZ[#+0J  
iKY-;YK  
  class filler jD<9=B(g  
  { :ECw \_"0$  
public : C>M6&=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6mX:=Q  
} ; 8XgVY9]Qm  
 eMztjN  
=g1D;  
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: 1/!nV  
Qve`k<Cj"  
K:C+/O  
7~:>WMv9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Kgps_tY%  
Gtf1}UJC  
2 e )  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gZ=) qT]Pj  
;wfH^2HxE)  
(]o FB$  
Af$0 o=".  
二. 战前分析 ?! !;XW  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 x>'?IJZ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 /\Jc:v#Q  
#xDDh`  
+38Lojb}   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Sv~PXi^`H  
  /* --------------------------------------------- */ 4D0(Fl  
vector < int *> vp( 10 ); ?|\0)wrRf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); WReYF+Uen  
/* --------------------------------------------- */ 65 NWX8f}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); J*/$ywI  
/* --------------------------------------------- */ E\W;:p,{A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >I{4  
  /* --------------------------------------------- */ P^i6MZ?   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); V>DXV-%&C  
/* --------------------------------------------- */ 9 <y/Wv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Uzy ;#q  
^a: Saq-}  
ikeJDKSG  
X+fu hcn  
看了之后,我们可以思考一些问题: K%o6hBlk_  
1._1, _2是什么? T "ZQPLg  
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。 @DRfNJ}  
2._1 = 1是在做什么? \3,$YlG  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %jYQ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8.6no  
9N`+ O  
yN%3w0v  
三. 动工 }mkA Hmu4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ] `b<"  
[J(@$Qix  
o%y+Y;|?J  
bL6L-S  
template < typename T > ufHuI*  
class assignment 6yV5Yjs  
  { ot&j HS'  
T value; ;))[P_$zB  
public : :T8u?@ .  
assignment( const T & v) : value(v) {} hlY S=cgY=  
template < typename T2 > Ih9ORp7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rcD.P?"  
} ; P*?d6v,r  
T9&,v<f  
zzDNWPzsA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4+Li)A:4.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %`t]FV^#  
3Y.d&Nz  
&VtWSq-)  
<ls i.x\y<  
  class holder Jv '3](  
  { oi%5t)VsS  
public : mH7CgI  
template < typename T > (@N~ j&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7N-CtQnv  
  { *)}Ap4[  
  return assignment < T > (t); =N[V{2}q  
}  (9'G  
} ; o}j_eH l{  
'Kt4O9=p  
%Hh &u .  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: < |]i  
Rz])wBv e  
  static holder _1; S|z(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =X%R*~!#Of  
!/=9VD{U!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =l?"=HF  
而不用手动写一个函数对象。 qW`XA  
.$}Z:,aB  
<Bob#Tf ~  
kOlI?wc  
四. 问题分析 GSUOMy[M-  
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。 @ B}c4,  
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。 [|m>vY!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &})4?5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .yHHogbt  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ID{Pzmt-  
8O;rp(N.n  
五. 问题1:一致性 }SJLBy0  
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?| sbq44L)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wKeSPs{x  
S|=rF<]my  
struct holder (pRy1DH~  
  { 9 up* g  
  // z!t3xFN&/  
  template < typename T > ?L ~=Z\H  
T &   operator ()( const T & r) const A<*tn?M]  
  { I _Mqh4];  
  return (T & )r; k*UR# z(I  
} :BrnRW64  
} ; ^QHMN 7r/  
)oz-<zW  
这样的话assignment也必须相应改动: e5:l6`  
=O}%bZ)Q  
template < typename Left, typename Right > 8zB+%mcF  
class assignment EcS-tE 4%  
  { bW 79<T'+  
Left l; ko7-%+0|]  
Right r; j)lM:vXR  
public : MlcoOi!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %(wsGNd  
template < typename T2 > dA MilTo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7HR%rO?'  
} ; 7=M'n;!Mh  
A)`fD %+  
同时,holder的operator=也需要改动: bQ:3G;  
R~seUW7uv"  
template < typename T > 1PT_1[eAR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const A?{aUQB~|  
  { ;wYwiSVd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .tHv4.ob  
} q}76aa0e  
E)Zd{9A5)  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 m} F Ce  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;H#R{uR_<  
vng8{Mx90*  
return l(rhs) = r; >=q!!'$:  
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。 6[Pr<4J  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %_X[{(  
=w>>7u$4  
template < typename Tp > 4@V<Suw  
class constant_t B #V 4  
  { m#}{"d&J  
  const Tp t; GT`<jzAiQ  
public : 0T{Y_IG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9[]"%6  
template < typename T > gQzJ2LU(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0_xcrM  
  { bU +eJU_%  
  return t; J;]@?(  
} (k HQKQmq  
} ; YI(OrR;V  
H fmMf^c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gu%'M:Xe  
下面就可以修改holder的operator=了 }mS0{rxD4  
x`|tT%q@l  
template < typename T > J$ih|nP  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +`vZg^_c`  
  { qZ]VS/5A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (j8,n<o  
} Q8/0Cb/  
D@vvy6>~s  
同时也要修改assignment的operator() ';L^mxh  
O=?X%m #  
template < typename T2 > y.]]V"'2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (( IBaEq  
现在代码看起来就很一致了。 RlPByG5K  
c o%_~xO  
六. 问题2:链式操作 L" ^366M!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0 Ln5e.&  
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。 1R~WY'Ed  
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。 25@j2K(  
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。 L}S4Zz18  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?kxWj(D  
,ce^"yG  
template < typename T > EF^=3  
struct result_1 Ol5xyj  
  { %_=R&m'n`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; f?I *`~k  
} ; Jt, 4@  
=Bqa <Js  
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: HnY"6gTNK  
aZCT|M1  
template < typename T > `Q^Sm`R  
struct   ref KIl.?_61O  
  { m-FDCiN>  
typedef T & reference; &B,& *Lp  
} ; .E8p-R5)V>  
template < typename T > EuA<{%i  
struct   ref < T &> 7?WBzo!!L  
  { w=>mG-  
typedef T & reference; +rO<'H:umJ  
} ; 4'[ V'c\  
uiEA=*axp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /<pQ!'/G  
9F1stT0G%  
template < typename T > 05LQh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [)0k}  
  { +7OT`e %q  
  return l(t) = r(t); exKmK!FT  
} 4'b]2Mn3   
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。 v!9Imf  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "fJ|DE&@<i  
&+iW:  
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)Rf  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0lh6b3tdP  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yC*BOJS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1)r_h(  
最后的布局是: ^TuEp$Z=  
                Add ]+7c1MB(5  
              /   \ O +}EE^*a  
            Divide   5 ]Wm ?<7H  
            /   \ &nw ~gSe  
          _1     3 Ou,_l  
似乎一切都解决了?不。 ZTC1t_  
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。 z6r/ w  
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。 Z*3}L  
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: 0! %}  
80>!qG  
template < typename Right > 2![W N*N>O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $s!meg@s  
Right & rt) const 7V``f:#d  
  { FQ1oqqr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3(p6ak2lv  
} xmx;tq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wcT6d?*5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ' uw&f;/E  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 WfO$q^'?DP  
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。 ;>Qd )'  
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。 Wy )g449  
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? N\&;R$[9:  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: DK%eFCo<~  
zD-8#H35X"  
template < class Action > XnOl*#P  
class picker : public Action e1Hx"7ew_  
  { Z`t?kXDNoI  
public : 5~0;R`D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @'4D9A  
  // all the operator overloaded giJyMd}x  
} ; Jj:4@p:  
Z+7S,M  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 OG`O i^2  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: z(eAwmuli  
DL_\luh  
template < typename Right > RVnYe='  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const WE]^w3n9  
  { DboqFh#]=h  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KZNyp%q  
} _AHVMsz@  
DBDfB b  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v%[mt` I  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 9Z 4R!Q  
c qp#1oM4M  
template < typename T >   struct picker_maker ZeZwzH)BD  
  { p6)UR~9Rs  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'h6RZKG T  
} ; UtrbkuT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P0=F9`3wb  
  { rg~CF<  
typedef picker < T > result; a=dN.OB}F7  
} ; y"ck;OQD  
p3'+"sFU  
下面总的结构就有了: &EOh}O<  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Ui&$/%Z|  
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。 X;NTz75  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %Z4=3?5B"9  
至此链式操作完美实现。 V^i3:'  
T\>=o]  
,}0pK\Y>$  
七. 问题3 .bGeZwvf:G  
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。 (Q+3aEUE  
9h{G1XL  
template < typename T1, typename T2 > _JH6bvbQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cw\a,>]H  
  { x7?{*w&r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); rGWTpN  
} Xk$lQMwZ  
.w~USJ=X  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: )EoG@:[  
BR'|hG  
template < typename T1, typename T2 > ~7 Tz Ub  
struct result_2 u+_#qk0NfK  
  { *$!LRmp?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '\Ub*m((1O  
} ; Qp ,l>k  
TfPx   
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? MR}\fw$(.  
这个差事就留给了holder自己。 |=POV]K  
    x3Uv&  
:-)[B^0  
template < int Order > EIRf6jL  
class holder; V_* ^2c)  
template <> OBZj-`fqJ  
class holder < 1 > X#yl8k_  
  { @!$NUY8,A#  
public : rxARJ so  
template < typename T > 2wd(0K}b  
  struct result_1 $c-3Q|C  
  { i  *<,@*  
  typedef T & result; ]Gr'Bt/  
} ; MYDSkW  
template < typename T1, typename T2 > dQ[lXV[}v  
  struct result_2 *u }):8=&R  
  { }W<L;yD  
  typedef T1 & result; mI# BQE`p6  
} ; EB#z\  
template < typename T > yl}Hr*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7@FB^[H:y  
  { abND#t  
  return (T & )r; [H6>]&  
} S,H{\c  
template < typename T1, typename T2 > /2:r}O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MD7[}cB  
  { 1 .M?Hp9i  
  return (T1 & )r1; u2t<auE9^  
} R|suBF3  
} ; jhLh~. 8  
D&shrKFx  
template <> m{*l6`dF  
class holder < 2 > CbZ1<r" /  
  { )~`zjVx_  
public : jnTl%aQYc  
template < typename T > NQAnvX;  
  struct result_1 sCUPa-cHF  
  { gJ])A7O  
  typedef T & result; +K?h]v]%  
} ; ')BQ 0sg  
template < typename T1, typename T2 > so7;h$h!H  
  struct result_2 ;VuIQ*@m"  
  { <R2  
  typedef T2 & result; Y'-Lt5SCS  
} ; O v-I2  
template < typename T > 4g 1h:I/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +FiV!nRkZ  
  { n'ro5D  
  return (T & )r; DB0xIP~i,?  
} Z|W=.RdA;  
template < typename T1, typename T2 > z,9qAts?mh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &[YG\8sxWa  
  { gvC2\k{  
  return (T2 & )r2; ^{s)`j'I*  
} *M"wH_cd  
} ; =vFI4)$-  
Cn,jLy  
=8iM,Vl3  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 !rWib` %  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6"DvdJ0MB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U2aE:$oeYi  
BXdT;b"J(  
return l(i, j) = r(i, j); %VMazlM15  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rdb%/@.-  
|3i~?] A  
  return ( int & )i; NB^.$ 3 9n  
  return ( int & )j; &^<94l  
最后执行i = j; ;cO0Y.V9l  
可见,参数被正确的选择了。 {b?)|@)is  
x!< C0N>?z  
zm e:U![  
0h7\zoZ5  
1)r1/0  
八. 中期总结 ,y0kzwPR1  
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: ;#;X@BhS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 gQ?k}D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ESs)|t h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor h*d,AJz &.  
yR`-rJb V  
(~P&$$qfD  
WDZEnauE  
.Ybm27Dk  
F kWJB>  
九. 简化 ^I0SfZ'Y  
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。 {<GsM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 65AOFH  
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: gs!{'=4wT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [J^,_iN[.  
  +-*/&|^等 BAxZR  
2. 返回引用。 >fjf] 6  
  =,各种复合赋值等 M*}o{E;  
3. 返回固定类型。 `jV0;sPd;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) qg>i8V  
4. 原样返回。 _])1P?.  
  operator, +`[$w<I  
5. 返回解引用的类型。 ?XHJCp;f  
  operator*(单目) ?LZ)r^ger  
6. 返回地址。 dWp4|r  
  operator&(单目) i->sw#  
7. 下表访问返回类型。 cZwQ{9>  
  operator[] HsO=%bb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m:h]nm  
  operator<<和operator>> s8tI_h  
sST6_b  
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。 y,%w`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ZK13[_@9  
 hP7nt  
template < typename Left > _|*j8v3  
struct value_return #>233<  
  { eZUK<&0x5  
template < typename T > |sI^_RdBv  
  struct result_1 -Wmpj  
  { 5Zq- |"|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _r ajm J  
} ; o]]Q7S=  
t >8t|t+  
template < typename T1, typename T2 > akNJL\b  
  struct result_2 v.\&gn(  
  { ]$z~;\T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /kn t5  
} ; xUG|@xIwc  
} ; :!3P4?a  
onjTuZ^h  
\,?yj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait o77HRX  
p}j{ <y  
下面我们来剥离functor中的operator() I&^?,Fyy<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5B(|!Xq;I  
NoPM!.RU{  
return l(t) op r(t) ^c=@2#^\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D 0(gEb  
return op l(t) C&"8A\we  
return op l(t1, t2) *EotYT  
return l(t) op  6E  
return l(t1, t2) op )d s(/P5b  
return l(t)[r(t)] R+^/(Ws'<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w("jyvV[C  
#|'8O  
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: 2[W Qq)\  
单目: return f(l(t), r(t)); K[ylyQ1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p,xM7V"O)  
双目: return f(l(t)); 0a(*/u  
return f(l(t1, t2)); {xOu*8J  
下面就是f的实现,以operator/为例 B$7lL  
<1hwXo  
struct meta_divide KKOu":b  
  { GM@TWwG-B  
template < typename T1, typename T2 > oiklRf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K<V(h#(.@  
  { F2XXvxG  
  return t1 / t2; iA%3cpIc(Z  
} ^6Xio6W  
} ; I{M2nQi  
{8t;nsdm!  
这个工作可以让宏来做: 6k ^vF~  
u]zb<)'_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9%)'QDVGLf  
template < typename T1, typename T2 > \ ;T/' CD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~kYF/B2*  
以后可以直接用 RRV&!<l@$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,PY<AI^59  
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 Qi[T!1  
(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。。。) 6_9w1 ,W E  
\ 0:ITz  
AjZT- Q0L  
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 &qo'ge8p  
EkJo.'0@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V,2O `D%  
class unary_op : public Rettype Gk!v-h9cq  
  { ;7qk9rz4  
    Left l; k5<lkC2z  
public : {VI%]n{M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5Lue.U%a  
8l?]UFM>C  
template < typename T > :CH'Bt4<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {Q4=GrS  
      { J,IOp-  
      return FuncType::execute(l(t)); ^up*KQ3u\  
    } N["(ZSS   
DrW]`%Ql  
    template < typename T1, typename T2 > X5)>yM^N`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F@?QVdY1q7  
      { + J_W}G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]ImS@!Ajjx  
    } J@1(2%)|Z  
} ; bk5~t'  
sX@e1*YE_  
dLjT^ 9  
同样还可以申明一个binary_op _I@dt6oF  
+LrW#K;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S~m* t i(  
class binary_op : public Rettype s2v\R~T  
  { ,kLeK{   
    Left l; %zY3,4~  
Right r; ]Q^oc  
public : GTLlQy)'=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )TXn7{M:  
x!G\-2#  
template < typename T > #+r-$N.7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GhQ.}@*  
      { k 9s3@S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {qj>  
    } n NAJ8z}Nt  
}LE.kd&  
    template < typename T1, typename T2 > 7O"T `>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qo'pU/@  
      { 23Eg|Xk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >O~xu^N?  
    } js2?t~E]  
} ; 8lbNw_U  
|/rBR!kPq  
LV9\  
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 tMupX-V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =niU6Q}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D b(a;o   
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。 8whjPn0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7_A(1Lx/l7  
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。。。 t6LTGWs/_o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ab 2 V.S  
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) F[~qgS*;  
下面是修改过的unary_op .llAiv  
rJZ-/]Xf!6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [D /q%  
class unary_op 3`-[95w  
  { t$s)S>  
Left l; Rk`c'WP0*  
  GfVMj7{  
public : <y!6HJ"  
p61"a,Xc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5%+T~ E*  
YMz[je  
template < typename T > _"z#I CT(  
  struct result_1 :Rq@%rL  
  { f61~%@fE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b/E1v,/<  
} ; nEs l  
Vd|/]Zj  
template < typename T1, typename T2 > -BNW\ ]}  
  struct result_2 ox)/*c<  
  { V GM/ed5-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {*tewF)|  
} ; RU[{!E  
I7]45pF  
template < typename T1, typename T2 > mVk:[ }l6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JCE364$$"  
  { ,{YC|uB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P`RM"'Om  
} ;Q-sie(#  
d6~wJMFl  
template < typename T > H2|w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 69rVW~Z  
  { $8X?|fV)  
  return OpClass::execute(lt(t)); vChkSY([  
} #16)7  
vE{QN<6T  
} ; %lEPFp  
YIjBKh  
c9DX  
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 6V!yfps)  
好啦,现在才真正完美了。 /l@7MxE  
现在在picker里面就可以这么添加了: Jg: Uv6eN+  
>uxak2nM-  
template < typename Right > vzy/Rq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const IHf A;&b  
  { Ho*S >Y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }|Cw]GW  
} _es>G'S  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5wr0+Xo  
sp'q=^t  
'(I"54W  
"xYMv"X  
{}vW=  
十. bind iZ)7%R?5  
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。 + ^4"  
先来分析一下一段例子 dqPJ 2j $\  
i_f"?X;D  
*$uKg zv3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^8E/I]-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'X{7b <  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %p^C,B{7w  
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。 trM8 p  
我们来写个简单的。 u{exQ[,E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hnH:G`[F  
对于函数对象类的版本: /C_O/N  
;LthdY()n(  
template < typename Func > NIQa{R/H  
struct functor_trait H=7dp%b"  
  { z_r W1?|  
typedef typename Func::result_type result_type; %k1*&2"1#  
} ; C$M^<z  
对于无参数函数的版本: '$l*FWOEal  
(w@|:0t^y[  
template < typename Ret > @v@'8E Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '}LH,H:%G  
  { 'j>^L  
typedef Ret result_type; dYk)RX`}7!  
} ; sK}Ru?a)  
对于单参数函数的版本: %%kl R{  
;/ >~|@  
template < typename Ret, typename V1 > G2rxr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > SO8Ej)m  
  { Po93&qE  
typedef Ret result_type; :cIE8<\%  
} ; v" y e\ZG  
对于双参数函数的版本: tWL9>7]G  
U#@:"v|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q y$8!(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > > aN@)=h}  
  { eGtIVY/D  
typedef Ret result_type; {ZN{$Ad3/  
} ; 6WI_JbT~  
等等。。。 7A7K:,c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {n #  
$F;$-2  
template < typename Func > R0-ARq#0<  
struct func_return fJC)>doM  
  { Mp"] =  
template < typename T > Ypha{d  
  struct result_1 A]Q4fD1q  
  { hq(3%- 7&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V ;"?='vVe  
} ; <P$b$fh/  
-&@[]/  
template < typename T1, typename T2 > 29x "E$e  
  struct result_2 Q Gn4AW_  
  { oKzV!~{0M;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3l<)|!f]g  
} ; st/Tb/  
} ; f}nGWV%,  
x8tRa0-q  
)<IbQH|_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =:o)+NE  
uh`~K6&*\w  
template < typename Func, typename aPicker > T JLz^%t  
class binder_1 ]-L/Of6F)|  
  { B~yD4^  
Func fn; Qh?q 0VKU^  
aPicker pk; s13Iu#  
public : $?ke "  
6L'cD1pu  
template < typename T > :8yrtbf$  
  struct result_1 K xh)'aal  
  { ,&z_ 2m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,7 >_Lp_v  
} ; _mA[^G=gY  
Tb:n6a@  
template < typename T1, typename T2 > @b-?KH  
  struct result_2 r(%#@?&  
  { ax7u b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ft:/-$&H  
} ; WNlWigwYl  
LPewoAXO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hFylQfd  
"R4~ 8r  
template < typename T > PN+,M50;1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t~,!a?S7  
  { :,]%W $f=  
  return fn(pk(t)); tul5:}x3  
} 9bqfZ"6nXY  
template < typename T1, typename T2 > Zff-Hl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |VaXOdD`&  
  { "2Js[uf  
  return fn(pk(t1, t2)); ]+d.X]   
} /DZKz"N  
} ; kf&id/|  
;)c SdA9  
~A>3k2 N/e  
一目了然不是么? >:KPvq!0  
最后实现bind dRas9g  
}[D[ZLv  
NVJvCs)3f  
template < typename Func, typename aPicker > 0y2iS' t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |p.mA-81  
  { YC*S;q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q^O{LGN  
} %+>I1G  
9~Q.[ A  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k3^S^Bv\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 7QQ1oPV  
~`8`kk8  
十一. phoenix f<0-'fGJd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: l$)pCo  
k NK)mE  
for_each(v.begin(), v.end(), -`f JhQ|  
( l.>QO ;  
do_ \HTXl]  
[ @i6D&e=  
  cout << _1 <<   " , " .CwMxuW  
] vV8 y_  
.while_( -- _1), kmo3<'j{  
cout << var( " \n " ) -L1{0{Z  
) ;Q? Qwda  
); N ?0V0B  
rs 7R5 F  
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: [$-y8`~(  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor zx0{cNPK5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rf^1%Zo:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1 9;\:tN  
b .j\=c  
*gVRMSrx4  
template < typename Cond, typename Actor > u_zp?Nc  
class do_while 0o(/%31]  
  { AR/`]"'  
Cond cd; 6ZCt xs!  
Actor act; YI&^j2  
public : tw\/1wa.  
template < typename T > olQ;XTa01F  
  struct result_1 Y7!,s-v4W  
  { ,v>P05  
  typedef int result_type; =(.HO:#  
} ; 2l8jw:=H  
M)Ogb '@#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0&c12W|B<L  
YadyRUE  
template < typename T > {@B<$g   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3mr9}P9;  
  { >(~; V;  
  do '1/uf;OXIH  
    { NWb,$/7T  
  act(t); 8 :Z3Q  
  } viY _Y.Yjy  
  while (cd(t)); F9-xp7 T  
  return   0 ; 8Qek![3^  
} f>l}y->-Ug  
} ; ,58D=EgFy  
:);GeZ  
c KF 8(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F4Z+)'oDr,  
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。 LUw0MW(Moi  
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。 ~{RXc+  
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。 [fO \1J  
下面就是产生这个functor的类: >`8i=ZpCOS  
$6BXoh!  
H-^>Co_  
template < typename Actor > <Cn-MOoM  
class do_while_actor NfDg=[FN[  
  { p>65(&N,  
Actor act; >k kuw?O@  
public : 0 .t;i4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <EJ}9`t  
y$K!g&lGA  
template < typename Cond > Fag%#jxI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /_aFQ>.4n  
} ; nwHi3ojD:  
OpUC98p?@  
trtI^^/%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z5_U D  
最后,是那个do_ DHgEhf]  
qZCA16  
ZIkXy*<(  
class do_while_invoker |V%Qp5 XJ  
  { $(.[b][S  
public : ZU7,=B=  
template < typename Actor > /&cb`^"U^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r Fdq \BSi  
  { wUW+S5"K  
  return do_while_actor < Actor > (act); \ec,=7S<Zf  
} 7L? ~;;L$  
} do_; {b= ]JPE  
DY0G ;L 3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zF3fpEKe  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?psvhB{O  
最后来说说怎么处理break和continue UR:cBr  
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。 SWPr5h  
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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