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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +68+PhHF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l% rx#;=u  
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, uz]E_&2  
@@'nit  
6exRS]BI  
RXGHD19]  
  class filler S3SV.C:z>  
  { /nc~T3j  
public : =kd YN 5R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #2h+dk$1  
} ; o:_^gJ+|  
J#0GlK@"  
Xc\* 9XV:  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Ee&hG[sx  
Iph3%RaE  
o>2e !7  
CE{z-_{ ^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5d+<EF+N  
4_tR9w"  
g]za"U|g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0Qm"n6NQ  
K>kLUcC7Z  
_WKJ<dB<  
!/947Rn  
二. 战前分析 [#0Yt/G  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 *9J1$Wa  
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 7U,k 2LS  
8 4z6zFv?Q  
;;@IfZ ?j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )%s +?  
  /* --------------------------------------------- */ tVunh3-  
vector < int *> vp( 10 ); k_!+V`Ro#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wy''tqg6  
/* --------------------------------------------- */ ` K w7"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y~az!8j;Z  
/* --------------------------------------------- */ Id %_{),HX  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }&1Iyb  
  /* --------------------------------------------- */ z!:'V]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y?>#t^  
/* --------------------------------------------- */ sMH#BCC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); co/7lsW  
p'&*r2_ram  
ob'n{T+lZ  
h4Ia>^@  
看了之后,我们可以思考一些问题: B20_ig:  
1._1, _2是什么? PPa^o8jd  
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。 +e'X;  
2._1 = 1是在做什么? 7IW> >RBF  
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。 I_?He'=0oU  
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。 J='W+=N  
"<*awWNI  
 QsOhz  
三. 动工 . |uLt J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  5@ foxI  
X2gz6|WJ  
^Gq5ig1rxy  
snYr9O[E6  
template < typename T > Q2eXK[?*  
class assignment kJkxx*:u  
  { t8& q9$  
T value; Jf)3< ~G  
public : :tM?%=Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} t+Z`n(>  
template < typename T2 > ?U_9{}r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1TjZ#yP%1  
} ; <*u C  
bD<qNqX$  
Zhzy.u/>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,-'4L9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cx^{/U?9}  
`U{mbw,  
Pr+~Kif  
C c*( {  
  class holder )47MFNr~>  
  { M^6$ MMx  
public : W&(f&{A  
template < typename T > <C<`J{X0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iq6a|XGi  
  { xMI+5b8  
  return assignment < T > (t); ~O: U|&  
} |)o#|Qo  
} ; EvE,Dm?h  
W J+> e+  
SMoz:J*Q(  
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: f-g1[!"F  
6GYtY>  
  static holder _1; ([ dT!B#aH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %6ub3PLw8  
\ZD[ !w7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \DA$6w\\  
而不用手动写一个函数对象。 \Hwg) Uc{  
F98i*K`"  
?t rV72D  
"&lN\&:  
四. 问题分析 Z0ReWrl;`  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 )ofm_R'q*  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 #tjmWGo,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 * OsU Y=;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 o>c ^aRZ{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #SkX@sl@  
TfRGA (+#  
五. 问题1:一致性 47UO*oLS  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +a|/l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }Qrab#v  
'#Dg8/r!  
struct holder {J]-<:XD  
  { PuXUuJx(  
  // :Q@)*kQH  
  template < typename T > aMK~1]Cx  
T &   operator ()( const T & r) const 5HlWfD  
  { dqe7sZl!  
  return (T & )r; X=~V6m  
} Ct]A%=cZW  
} ; Y)b@0'  
ZPO|<uR  
这样的话assignment也必须相应改动: DjHp+TyT  
8)xt(~qF  
template < typename Left, typename Right > 'iUg[{'+  
class assignment feEMg  
  { GXX+}=b7qO  
Left l; SwH2$:f  
Right r; f9TV%fG?  
public : & ,L9OU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8o-bd_  
template < typename T2 > _:J*Cm[q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?Zz'|.l@  
} ; [@"wd_f{l  
cxP6-tV%  
同时,holder的operator=也需要改动: c ~F dx  
u&]vd /  
template < typename T > |n6Eg9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x &=9P e(  
  { A0xC,V~z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~kKrDLW+  
} &L4 q10-N  
J]pa4C`  
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。 lKV"Mh+6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ULBg {e?l8  
hu5!ev2  
return l(rhs) = r; .ve *Vp  
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。 +MUwP(U=w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xxa} YIe8  
O}Le]2'  
template < typename Tp > w'ybbv{c  
class constant_t =AOWeLk*G  
  { Xl%0/ o  
  const Tp t; Cg!^S(U4  
public : Z1,gtl ?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >SCGK_Cr2  
template < typename T > 9=+-QdX+0]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z?ucIsbR  
  { 5/I_w0  
  return t; uS5o?fg\e  
} j"7 JLe*  
} ; \4bWWy  
v[S-Pi1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 JlZ0n;  
下面就可以修改holder的operator=了 jO'|mGUM  
]tt} #  
template < typename T > 6*XM7'n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const svhrf;3:  
  { hW 2.8f$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &M"ouy Zo9  
} py<_HyJ  
\2X$C#8E  
同时也要修改assignment的operator() F 3RB  
F0dI/+  
template < typename T2 > /"#4T^7&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [Ot,q/hBJ  
现在代码看起来就很一致了。 3]LN;s]ac  
JW+*d`8Z[  
六. 问题2:链式操作 ($!KzxF3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rVryt<2:@r  
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。 ZX.TqvK/r  
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。 {aj/HFLNY  
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。 %c/^_.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %:u[MBe,  
)]Ti>RO7  
template < typename T > s#-eN)1R  
struct result_1 HW_& !ye  
  { R>)MiHcCg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3 <SqoJSp  
} ; d'HOpJE  
|. C1|J'Z  
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: %|"Qi]c d  
5cfA;(H  
template < typename T > ,4@|1z{bfm  
struct   ref XGs^rIf  
  { &Cro2|KZhG  
typedef T & reference; 6rDfQ`f\p  
} ; 6Wf^0ok  
template < typename T > t#b0H)  
struct   ref < T &> .p@N:)W6  
  { UTk r.T+2X  
typedef T & reference; :jem~6i  
} ; *^XbDg9  
(GU9p>2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lAASV{s{  
%w"nDu2Gcv  
template < typename T > Fi;VDK(V9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g`,AaWlF  
  { ;Ss$2V'a  
  return l(t) = r(t); >1|g5  
} -q>^ALf|@>  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 /g.]RY+u|x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Tj/GClD:%  
!,&yyx.  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 EESN\_{~.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G*n2Ii  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j$@tK0P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %5B%KCCN  
最后的布局是: j4.&l3  
                Add wD9a#AgEd  
              /   \ H7&xLYQ2  
            Divide   5 >)4YP*qIPb  
            /   \ zICI_*~  
          _1     3 8k!6b\Imz  
似乎一切都解决了?不。 *i%quMv  
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。 Jh@_9/?  
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。 g1[&c+=U`P  
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: 5vOCCW  
}STYG`  
template < typename Right > ST',4 Oph5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $& {IKP)u  
Right & rt) const 80hme+e  
  { Y94MI1O5$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z'MS#6|}  
} ?b:_AO&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -T_\f?V88  
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。 _j ;3-m  
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。 t&RruwN_;  
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。 +"!aM?o  
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。 B;t=B_oK  
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? zK5bO= 0j  
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: .{so  
}C#3O{5  
template < class Action > oyeG$mpg  
class picker : public Action 8tc*.H{^+  
  { %'ZN`XftG  
public : y\PxR708  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;A#~` P  
  // all the operator overloaded :)c80`-E  
} ; Ot9V< D6h  
f(:1yl\a  
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。 bXdY\&fE  
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: Y E1Hpeb  
9){  
template < typename Right > $kz!zjC'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _<Dt z  
  { e3(<8]`b[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v 81rfB5  
} ~"dhu]^  
 ?J&)W,~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t_c?Wp~tH  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 J=}F2C   
v Xcy#  
template < typename T >   struct picker_maker IgX4.]W5  
  { At9X]t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bLS&H[f K  
} ; Wmz`&nsn[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v'ay.oVzw  
  { =>LZm+P  
typedef picker < T > result; RU_L<Lpi  
} ; ME+em1ZH  
TQ'E5^  
下面总的结构就有了: S@}4-\  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 r6Nm!Bq7  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 r"_Y3SxxL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 32>x^>G=>  
至此链式操作完美实现。 _l&ucA  
la, h  
9([6d.`~  
七. 问题3 vDE |sT  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 P Jo  
%e=!nRc  
template < typename T1, typename T2 > T\sNtdF`:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t4K56H.L?  
  { ti_u!kNv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); bkv/I{C>?  
} +zO]N&  
.Ff_s  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ZBM!MSf:  
->oz#  
template < typename T1, typename T2 > q627<  
struct result_2 e}"wL g]  
  { J r*"V`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A 7Y_HIo  
} ; P. V\ov7m2  
.6T4z7I  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8pe0$r`b  
这个差事就留给了holder自己。 uxDLDA$;  
    ;Bs^iL  
"tR}j,=S:D  
template < int Order > X;EJ&g/  
class holder; |]ucHV  
template <> KwFXB  
class holder < 1 > h~UJCn zS  
  { u,9q<&,  
public : =cp;Q,t'9L  
template < typename T > lB:l)!]||=  
  struct result_1 Y5%;p33uFG  
  { p_6P`Yx^e  
  typedef T & result; A*0*sZ0  
} ; p24.bLr  
template < typename T1, typename T2 > r{ @ `o@q  
  struct result_2 (%DRt4u <H  
  { =K'L|QKF  
  typedef T1 & result; O),I[kb  
} ; vLn> 4SK  
template < typename T > >q9{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0k1MKzi Q  
  { z,+m[x=/N  
  return (T & )r; r)B3es&&  
}  1N.tQ^  
template < typename T1, typename T2 > e_.~n<=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C*pLq5s  
  { t)(v4^T  
  return (T1 & )r1; V9{B}5KC  
} \=g!$  
} ; %ck`0JZAP  
NG)7G   
template <> k?-S`o%Q  
class holder < 2 > @:gl:mc  
  { _85E=  
public : viV-e$s`.  
template < typename T > P^4'|#~2T  
  struct result_1 SALCuo"L  
  { .tp=T  
  typedef T & result; "1%*'B^}bw  
} ; t>oM%/H  
template < typename T1, typename T2 > _IKQ36=  
  struct result_2 :SeLkQC  
  { T&*eOr  
  typedef T2 & result; UJwq n"Q^  
} ; 6jtTT%>y  
template < typename T > V=9Bto00  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }wL3mVz  
  { !F,s"  
  return (T & )r; opnkmM&[  
} MM*-i=  
template < typename T1, typename T2 > ,O9`X6rh'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 05g?jV  
  { my=~"bw4  
  return (T2 & )r2; -faw:  
} ~ i'C/[P  
} ; .-%oDuB5zF  
44|03Ty  
6\mC$:F  
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> >。 2w7@u/OC'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9BurjG1k?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _!;\R7]  
%\_h7:  
return l(i, j) = r(i, j); gyg|Tno  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) cuNq9y;[  
>rRjm+vg  
  return ( int & )i; )#mW7m9M#  
  return ( int & )j; !$XO U'n  
最后执行i = j; N N*Sb J0  
可见,参数被正确的选择了。 >oB ?  
yEnKUo[  
b@F_7P%  
<H_LFrB$W  
WMA*.$Zi  
八. 中期总结 `|NevpXY1  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: LA>dkPB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A1 b6Zt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X)Ocn`|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~Gwas0e Na  
rcW#6VZ=  
.Btv}b  
"rf\' 9=  
GMyoSe%1/  
{AtfK>D  
九. 简化 m(h/:JZ\  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 B=^2g}mgK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z#[>N,P  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: v@]6<e$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ),)Q{~&`  
  +-*/&|^等 { <~s&EPd  
2. 返回引用。 W *|OOa'  
  =,各种复合赋值等 Je@p5(f  
3. 返回固定类型。 s}<)B RZi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J$<:/^t  
4. 原样返回。 ,at-ci\'  
  operator, <"{+  
5. 返回解引用的类型。 5auL<Pq   
  operator*(单目) }]Qmt5'NI  
6. 返回地址。 }% FDm@+  
  operator&(单目) bmSpbX\  
7. 下表访问返回类型。 <w%Yq?^  
  operator[] sCL/pb]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 FC~|&  
  operator<<和operator>> 18J.vcP  
JJ*0M(GG  
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。 XC 57];-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1h& )I%`?  
P=}H1 #  
template < typename Left > zl,bMtQ  
struct value_return M55e=  
  { %y!   
template < typename T > U3(L.8(sA  
  struct result_1 8rnb  
  { lS>=y#i3Xv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; AW]("pt  
} ; IZzhJK M1V  
/0X0#+kn  
template < typename T1, typename T2 > dawVE O  
  struct result_2 5Q2TT $P  
  { <7@mg/T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x Q@&W;  
} ; p]X!g  
} ; xuw//F  
<x.]OZgO  
EXv\FUzo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $#g#[ /  
qYQUr8{  
下面我们来剥离functor中的operator() xF2f/y   
首先operator里面的代码全是下面的形式: N}eU.#L  
Z^jGT+ 2  
return l(t) op r(t) c4FOfH|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) oC ^z_AtZ  
return op l(t) :XNK-A W  
return op l(t1, t2) 4'd;'SvF  
return l(t) op }A)^XZ/  
return l(t1, t2) op +5N^TnBtBL  
return l(t)[r(t)] 0Ax>gj-`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Hz8Jgp  
rjhs ?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 'Y,+D`&i)  
单目: return f(l(t), r(t)); )< X=z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dw=Xjyk?h  
双目: return f(l(t)); ?w c3 +?\J  
return f(l(t1, t2)); rPrEEWS0)  
下面就是f的实现,以operator/为例 iT)2 ?I6!  
mmh nw (/  
struct meta_divide \" 5F;J  
  { !nZI? z;  
template < typename T1, typename T2 > a3DoLq"/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W]C_oh  
  { GN}9$:  
  return t1 / t2; 6x`\ J2x  
} od|N-R  
} ; _Ct@1}aa4x  
Q&:92f\y  
这个工作可以让宏来做: =rs=8Ty?S  
@k#z &@b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H >@JfYZ0  
template < typename T1, typename T2 > \ "!w[U{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :7 s#5b  
以后可以直接用 * wQZ '  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q/aL8V<"z  
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 {HE.mHy  
(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。。。) _KT]l./  
>G w%r1)  
 A[wxa  
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 noB}p4  
K!$\REs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C {H'  
class unary_op : public Rettype 3P<Zzt%eT  
  { ^*4(JR   
    Left l; 7J)a"d^e  
public : Nys'4kx7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &T| UAM.  
^$Me#ls!  
template < typename T > $bM#\2'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ta+"lM7A}$  
      { EeF n{_  
      return FuncType::execute(l(t)); }]Z,\lA  
    } Bm2}\KOI  
xu\/]f)  
    template < typename T1, typename T2 > Kuzy&NI^w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &6~ncQWu  
      { 4 I]/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =Un6|]  
    } &<[]X@ bY  
} ; qjdahVY  
&p(*i@Ms  
qH}62DP3  
同样还可以申明一个binary_op R`<{W(J;r  
lD+y, ";  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BGk<NEzH  
class binary_op : public Rettype 2EI m  
  { 7\|NYT4  
    Left l; ^LQ lfd  
Right r; gIf+.^/m1  
public : IhFw{=2*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NnSI)*%'  
h<z/LL8|  
template < typename T > *+1"S ]YF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u9y-zhj_$  
      { SE7 (+r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); d}6AHS[  
    } rym\5 `)  
|Jx2"0:M  
    template < typename T1, typename T2 > XxrO:$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NVM2\fs  
      { @'G ( k;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jP{]LJ2.6\  
    } <:_]Yl  
} ; l{7Dv1[Ss  
u/c~PxC  
y<gYf -E+  
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 hG0lR.:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4OESsN$O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8^ZM U{  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 3=eGS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! My43\p  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ^9m]KEucd7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'E6gEJ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) HS7 G_  
下面是修改过的unary_op 5)zj){wL  
l Ib>t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > uq1(yyWp(  
class unary_op eVNBhR}HS  
  { sMe~C>RD  
Left l; R~mMGz  
  RSVN(-wIi)  
public : sNan"  
Ph!NY i,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} DB?PS^-2  
/3:IE%o  
template < typename T > Gpp}Jpj   
  struct result_1 sMpC4E  
  { ]KV8u1H>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4!b'%)   
} ; j$i8@]  
\?]HqPibx  
template < typename T1, typename T2 > KV&_^xSoh|  
  struct result_2 t6>Q e  
  { ,i((;/O6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .Y Frb+6  
} ; x6cl(J}  
-<^Q2]PE;  
template < typename T1, typename T2 > Qmh(+-Mp(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xg%]\#  
  { MicVNs  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i{RS/,h4  
} ENF@6]  
`Q_ R/9~  
template < typename T > _EBDv0s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4!RI2?4V  
  { +o70: UF%  
  return OpClass::execute(lt(t)); -(,6w?  
} 1+ARV&bc  
4Tw1gas.  
} ; +P;D}1B#I?  
lcJumV=%>  
0'2{[xF  
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 i'LTKj  
好啦,现在才真正完美了。 #AnSjl  
现在在picker里面就可以这么添加了: B{i;+[ase  
[5d][1=  
template < typename Right > f9bz:_;W_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y:Ab5/bHy  
  { j`pR;XL1[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); gQt@xNO  
} c|a|z}(/J  
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。 SJr:  
0cU^ue%  
FPFYH?;$  
6?x{-Zj ^?  
dNt|"9~&  
十. bind ;;H:$lx  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 \<>%_y'/)h  
先来分析一下一段例子 =5eDT~=2{U  
(6^k;j  
\gXx{rLW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R?Q-@N>wE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 EqluxD=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 uQ1;+P:L  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 mwhn=y#]*  
我们来写个简单的。 ;a)\5Uy  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a];g  
对于函数对象类的版本: Mdh"G @$n  
Br!&Y9  
template < typename Func > Z9^$jw]  
struct functor_trait dEL"(e#0s4  
  { .e+UgC wi  
typedef typename Func::result_type result_type; Wc G&W>  
} ; kl9z;(6p  
对于无参数函数的版本: DNe^_v)]|  
PSE| 4{'  
template < typename Ret > dVfDS-v!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o>tT!8rH  
  { \LXC269  
typedef Ret result_type; va;wQ~&  
} ; ~.PYS!" +  
对于单参数函数的版本: B6o AW,3  
uoHhp4>^  
template < typename Ret, typename V1 > YPEd XU8}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !Esiq<Yh  
  { c.WT5|:qw  
typedef Ret result_type; 0^z$COCv  
} ; PBv43uIL  
对于双参数函数的版本: i6kyfOI  
d`/{0:F  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > U8!njLC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5i?U-  
  { '3->G/Pu  
typedef Ret result_type; Yv-uC}e  
} ; ')V5hKb^  
等等。。。 )Cl&"bX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 78-:hk  
s q KkTG3  
template < typename Func > ja2]VbB  
struct func_return <-pbLL9  
  { (~oPr+d  
template < typename T > Gov{jksr  
  struct result_1 :u0433z:  
  { BKEB,K=K@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WXL.D_=+  
} ; )J0VB't  
ijB,Q>TgO  
template < typename T1, typename T2 > K3^2R-3:8  
  struct result_2 dp"w=~53  
  { n6}1{\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M ~IiJ9{  
} ; y=Hl~ev`9  
} ; LzfLCGA^  
TxWj gW~  
+!(hd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C@-JH\{\T#  
S}E@*t2 h  
template < typename Func, typename aPicker > GZw<Y+/V"5  
class binder_1 ElAG~u?  
  { ZU|nKt<GK  
Func fn; :<W 8uDAs  
aPicker pk; [~3p+  
public : 83a Rq&(R  
A@] n"  
template < typename T > F\e'z  
  struct result_1 LtQy(F%8/  
  { ]Vsze4>Z[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zSO[f  
} ; <3bh-)  
2gGJ:,RC$  
template < typename T1, typename T2 > 8/CGg_C1  
  struct result_2 f`%k@\  
  { pV!(#45~W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '54@-}D  
} ; aE"t['  
!m;VWGl*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T2d pn%I  
 JeA}d  
template < typename T > =pNkS1ey  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `y\:3bQ4  
  { e:l 6;  
  return fn(pk(t)); ~(8A&!#,!  
} mf3G$=[  
template < typename T1, typename T2 > qH ~usgqB7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const - zkB`~u_  
  { 'e*C^(6  
  return fn(pk(t1, t2)); fTeo,N  
} iT%UfN/q=I  
} ; mF1oY[xa_  
YS]RG/'  
"FU|I1Xz  
一目了然不是么? ^Ni)gm{?k  
最后实现bind xQ[YQ!l  
WC4Il C  
@sDd:> t  
template < typename Func, typename aPicker > Q6BW ax|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pv T!6+  
  { T \AuL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); arB$&s  
} zumRbrz  
u/zC$L3B(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fZZ!kea[  
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。 E'ZWSpP  
~ce.&C7cR  
十一. phoenix Q>rQ/V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: LOA 90.D  
gO5;hd[ l  
for_each(v.begin(), v.end(), _:g V7>S?  
( J kA~Ol  
do_ +bSv-i-  
[ n33SWE(  
  cout << _1 <<   " , " 'G^=>=w|Nv  
] H)p{T@  
.while_( -- _1), V>nY?  
cout << var( " \n " ) %~h'#S2X(  
) I;7{b\t Q  
); Rpr# ,|  
'e&4#VLH^  
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: IP >An8+  
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 :!/}*B  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <Z&gAqj 2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: BoXCc"q[  
%*uqtw8  
nuQ"\ G  
template < typename Cond, typename Actor > KDhHp^IXQ  
class do_while M *}$$Fe|  
  { =_XcG!"  
Cond cd; 1#@'U90xf  
Actor act;  }QI*Ns  
public : sJD"u4#y  
template < typename T > giTlXz3D9  
  struct result_1 ABSeX  
  { A=])pYE1  
  typedef int result_type; RBb@@k[v  
} ; saZ ;ixV  
Y7p#K<y]9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?G{fF H  
b,'./{c0  
template < typename T > ?SpI^Wn)[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _% P%~`?!  
  { l9Vim9R5T  
  do Ax\Fg 5  
    { %cv%u6 b  
  act(t); 5 9X|l&/  
  } -LY_7Kg  
  while (cd(t)); ^TjFR*S'E  
  return   0 ; pQ>V]M  
} m/ukH{H1%  
} ; c{ <3\  
|joGrWv4  
r[lHYO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). GwvxX&P  
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。 J h"]iN  
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。 qdm!]w.G5  
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。 w\M_3}  
下面就是产生这个functor的类: q&M;rIo?  
Vg3&:g5 /  
(tz! "K  
template < typename Actor > x4. #_o&  
class do_while_actor $~-j-0 \m  
  { yTEuf@  
Actor act; 7KEGTKfW  
public : I2 Kb.`'!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J@5 OZFMZ  
K%g\\uo   
template < typename Cond > OlK2<<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FlZ]R  
} ; 2.[qcs3zl  
spI{d!c  
m&\Gz*)3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WX[y cm8  
最后,是那个do_ qkEy$[D9  
q8D1MEBL`  
[brrziZ  
class do_while_invoker @!S$gTz  
  { qvscf_%FM  
public : :K~7BJ(HO  
template < typename Actor > WZMsmhU@T  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const iO@wqbg$6  
  { ?BRL;(x  
  return do_while_actor < Actor > (act); u>eu47"n!  
} ?R+$4;iy  
} do_; Jq!($PdA  
k9,"`dk@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y}6)jzBV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 UvI!e4_  
最后来说说怎么处理break和continue pI!55w|  
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。 ^>" ?!lv  
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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