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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda u"joCZ7`kG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0Cv4/Ar(  
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, LQ|<3]  
kjfxjAS=m  
vKV{ $|  
QD6Z=>?S  
  class filler *xho  
  { /iTH0@Kw;  
public : kfIbgya   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !-@SS>  
} ; fjG/dhr  
Kjvs@~6t  
*+# k{D,  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 4O9tx_<JG  
gB'`I(q5.  
O/'f$Zj36  
E ,Dlaq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <4SF~i  
~9]Vy (L  
IrUpExJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P/HHWiD`D  
Z7ZWf'o  
d u _O}x  
uV#-8a5!  
二. 战前分析 6NP`P jR  
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。 an #jZ[  
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 1"N/ZKF-x  
vQE` c@^{  
4h[2C6 \+`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H d96[Uo  
  /* --------------------------------------------- */ HE4`9$kVLr  
vector < int *> vp( 10 ); N2M?5fF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4"rb&$E   
/* --------------------------------------------- */ 4"`=huQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yKel|vM#  
/* --------------------------------------------- */ +<vqkc  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mJU>f-l  
  /* --------------------------------------------- */ BIwgl@t!>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :"h Pg]'  
/* --------------------------------------------- */  'lSnyW{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zSX'  
YLr%vnO*NS  
j58Dki->.  
6tCV{pgm  
看了之后,我们可以思考一些问题: ([z<TS#Md  
1._1, _2是什么? CYY X\^hA  
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。 |sDG>Zq?  
2._1 = 1是在做什么? n:{-Vvt  
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。 [U_Q 2<H  
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。 ?}!gLp  
T% jjs  
?ZD{e|:u  
三. 动工 [v>Z(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &z 1|  
%m0L!|E  
kM}ic(K  
` :B  
template < typename T > '=@H2T6=  
class assignment ^+Y-=2u:  
  { ".Q!8j"@f  
T value; ~ Iu21Q(*  
public : RLeSA\di  
assignment( const T & v) : value(v) {} vi()1LS/!  
template < typename T2 > \I`=JKYT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J_((o  
} ; 0YTtA]|`4  
)e <! =S  
, L AJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #E~WVTO w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^~*[~  
$ M[}(m  
nP3;<*T P0  
+ X|m>9  
  class holder WEY97_@  
  { aZ`_W|  
public : DRFuvU+e  
template < typename T > 7T(OV<q;#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const J=Y( *D7Q  
  { z)?#UdBQv  
  return assignment < T > (t); ZE3ysLk m  
} >stVsFdV)  
} ; VTgbJ {?  
B$[%pm`'2  
IP4b[|ef  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ^Hhw(@`qf  
zL!~,B8C  
  static holder _1; yPxG`w'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +68K[s,FD  
7)6Yfa]I%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Pk?%PB ?Z  
而不用手动写一个函数对象。 qzbkxQu]g  
]OCJ~Zw  
H* L2gw  
oTV8rG  
四. 问题分析  _I}L$  
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。 8iH;GFNJ7'  
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。 He_(JXTP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !7a^8   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LU IT=+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bZlLivi  
w5/  X {  
五. 问题1:一致性 IWRq:Gw  
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?| JW.&uV1Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V1b_z  
Xgth|C}k  
struct holder f;XsShxr  
  { Rc.<0#  
  // WQmiG=Dw^  
  template < typename T > _(kwD^x6O{  
T &   operator ()( const T & r) const Nb9V/2c;V  
  { 88=FPEU  
  return (T & )r; I%b:Z  
} <7-,`   
} ; =|&"/$+s  
<[f2ZS6  
这样的话assignment也必须相应改动: B+$Q"  
?$&rC0 t  
template < typename Left, typename Right > e^Wv*OD'  
class assignment vc{]c }  
  { `xAJy5  
Left l; c&?H8G)x  
Right r; Py0 i%pZ  
public : E6-(q!"A  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >Pd23TsN  
template < typename T2 > L , Fso./y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mb`}sTU).  
} ; kc']g:*]Y  
kQ'xs%Fw  
同时,holder的operator=也需要改动: x[@3;_'K  
ef ;="N  
template < typename T > uqeWdj*Y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >@e%,z  
  { r_Yl/WW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vjRD?kF  
} =0fx6V  
<l/Qf[V  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 M@[gT?m v1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zV Li  
.Tqvy)'  
return l(rhs) = r; 0=zS&xM  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 c0p=/*s(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Z'bMIdV  
<rmV$_  
template < typename Tp > <Py/uF|  
class constant_t 5)i0g  
  { Q</HFpE  
  const Tp t; _u5U> w  
public : p5t#d)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w.- i !Ls  
template < typename T > %4K#<b"W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [M>_(u6  
  { o[6"XJ  
  return t; {moNtzE;  
} :e vc  
} ; F4gc_>{|  
t4f\0`jN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Md{f,,E'^@  
下面就可以修改holder的operator=了 K%Ml2V   
@eU/g![u  
template < typename T > ?V&a |:N9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Vk T3_f  
  { G dY^}TJrh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6E4L4Vb  
} p4_uY7^6  
DO{4n1-U  
同时也要修改assignment的operator() }1 ^.A84a  
.1}(Bywm5  
template < typename T2 > NebZGD2K  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,r4af<  
现在代码看起来就很一致了。 Mpx.n]O.  
}$U6lh/Ep  
六. 问题2:链式操作 !1R  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "rJL ^ \r  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 5o #8DIal  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 OD|&qsbL  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 hi uPvi}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1tc9STYR}  
<'33!8 G  
template < typename T > =h{2!Ah7 X  
struct result_1 !^\/ 1^  
  { I*"]!z1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MvFXVCT#  
} ; 9 |Y?#oZ1  
/2 N%Z  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ]W,g>91m  
3WS % H17  
template < typename T > 9mZ1 a6,x  
struct   ref 2BY:qz%:  
  { tB.9Ov*  
typedef T & reference; ~ 5b %~:  
} ; OMU#Sx!6  
template < typename T > wwz<c5  
struct   ref < T &> cjk5><}`H7  
  { p"Y=  
typedef T & reference; <[bDNe["?  
} ; MRc^lYj{  
WjB[e>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sh 1fz 6g  
FKP^f\!M  
template < typename T > {U9jA_XX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ` {p5SYj  
  { .IgQn|N  
  return l(t) = r(t); frt?*|:  
} Hw Is7  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 t +_G%tv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {)M4h?.2  
5V0=-K  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 @?U5t1O<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }|d:(*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V-31x)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q.Acmht#  
最后的布局是: {SJLM0=Z  
                Add VF-d^AGt  
              /   \ ,rKN/{M!  
            Divide   5 6!$S1z#wM  
            /   \ >Et?7@   
          _1     3 {2nXItso  
似乎一切都解决了?不。 <i5^izg  
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。 ;dnn 2)m  
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。 jy?^an}#h  
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: M3''xrpC  
CY:pYke=  
template < typename Right > V6L_aee}CK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~?p > L  
Right & rt) const -H \nFJ6+  
  { 1ysA~2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;?rW`e2  
} }yw\+fc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _eF*8 /z  
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。 Xk3Ufz]QN  
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。 @6E[K'5c1  
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。 0MOAd!N  
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。 L*_xu _F  
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? S$#Awen"@  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 9. R _=  
yF:fxdpw  
template < class Action > k4@GjO1"$  
class picker : public Action Eg9502Bl~8  
  { dU\fC{1Z  
public : xP*RH-<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y`N1I  
  // all the operator overloaded aV ^2  
} ; H$;\TG@,  
6hZhD1lDG^  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 w8E,zH  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: E )PEKWK\  
%8ul}}d9  
template < typename Right > U!Lws#\X  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ed{9UJWh  
  { eY-$h nUe  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i"b*U5k  
} (]pQ.3  
hOq1 "kL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1?*vqdt  
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。 5pDxFs=v  
&O'yhAP] j  
template < typename T >   struct picker_maker 7fVVU+y  
  { 5E%W;$3Pb  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $yt|nO  
} ; _x lgsa  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3w-0v"j U  
  { =gj]R  
typedef picker < T > result; [fb-G5x  
} ; \&cVcA g  
9KP+  
下面总的结构就有了: Wbc % G8  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 eBP N[V  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 K<t(HK#[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wCdUYgsPT"  
至此链式操作完美实现。 u_uC78`p  
gC'GZi^  
j;'NJ~NZ$  
七. 问题3 gh~C.>W}q+  
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。 @P8q=j}l9  
>s{[d$  
template < typename T1, typename T2 > :gR`rc!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FY VcL*  
  { osnDW aN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); SY)o<MD  
} x|Q6[Y  
Obw uyhjQ  
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: Wima=xYe\5  
\h"s[G zq  
template < typename T1, typename T2 > ^x4gUT-Wy  
struct result_2 1e&`m~5K+  
  { (;s \Ip0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,C CIg9Pt  
} ; 79i>@u%  
=7$YBCuF  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8sL7p4  
这个差事就留给了holder自己。 f'}23\>  
    9'T(Fc  
lte~26=e  
template < int Order > ]o_ Ps|  
class holder; nc`[fy|}  
template <> f}@]dFr  
class holder < 1 > aE:fMDS|x  
  { yvVs9"|0  
public : ost~<4~  
template < typename T > ($ae n  
  struct result_1 s'i1!GNF B  
  { K}Aaflq  
  typedef T & result; Um*{~=;u  
} ; Ha;^U/0|  
template < typename T1, typename T2 > fa$ Fo(.  
  struct result_2 ]2v31'  
  { 5<&<61[A  
  typedef T1 & result; Rh: \/31~  
} ; Vj`9j. 5  
template < typename T > 2&P'rmFm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sfx:j~bsL  
  { Ll&Y_Ry  
  return (T & )r; P hn&hRAO  
} vk{dL'  
template < typename T1, typename T2 > "bRck88V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m,Os$>{Ok  
  { YMJ?t"  
  return (T1 & )r1; '%)7%O,2  
} z%]~^k8  
} ; UiW( /L  
Z1*y$=D?3[  
template <> :h?Zg(l  
class holder < 2 > +xB !T1p D  
  { R$NH [Tz  
public : C S+6!F]  
template < typename T > !*N#}6Jd  
  struct result_1 0 E{$u  
  { |f.=Y~aY  
  typedef T & result; YP+0 uZ[g  
} ; X,^J3Ek>O  
template < typename T1, typename T2 > #;>J<>  
  struct result_2 m?bb/o'B  
  { Spt[b.4mF  
  typedef T2 & result; NhXTt!S6C  
} ; 1z0&+C3z  
template < typename T > ]MRE^Je\h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U3az\E)HV  
  { G23Mr9m5O  
  return (T & )r; 'd(OFE-hn  
} K4snp u hC  
template < typename T1, typename T2 > ~1i,R1_\Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +u:8#!X$RD  
  { I Yj\t?,0  
  return (T2 & )r2; |l `X]dsfQ  
} zH}u9IR3`  
} ; Ds$FO}KD{  
7 8Nli/U  
v6;XxBR6  
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> >。 dGr Ow)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;Hv#SRSz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }Sqey:9jH  
45> w=O  
return l(i, j) = r(i, j); \bZbz/+D  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o#4Wn'E  
LPvyfD;Zy  
  return ( int & )i; L5]*ZCDv  
  return ( int & )j; 9Or3X/:o  
最后执行i = j; 2P"@=bYT"  
可见,参数被正确的选择了。 "u3  
8HxB\ !0F?  
)|q,RAn  
gXE'3  
VABrw t  
八. 中期总结 tlA4oVII  
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:  Xb&r|pR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mAX]m1s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $Vlfg51ob  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s"=e (ob  
|Gzd|$%Oq  
69`9!heu  
8n,i5>!d  
>8#(GXnSt  
VQ$=F8ivG  
九. 简化 @$F(({?  
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。 0/#XUX 4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &YmOXKf7  
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: ,D  [  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K/, B  
  +-*/&|^等 44 o5I:  
2. 返回引用。 {o*ziZh  
  =,各种复合赋值等 rM2?"  
3. 返回固定类型。 M+ ^]j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )Mi #{5z  
4. 原样返回。 ;KbnaUAS8  
  operator, w-HgC  
5. 返回解引用的类型。 3 B KW  
  operator*(单目) FJ!N)`[  
6. 返回地址。 *J 7>6N:-  
  operator&(单目) <(>v|5K0]  
7. 下表访问返回类型。 wpb6F '  
  operator[] svU107?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @:oMlIw;  
  operator<<和operator>> XqyfeY5t  
$lU~3I)  
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。 7: J6 F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jQ4Pv`  
VE wv22'  
template < typename Left > %Kw5 b ;  
struct value_return Q'7o_[o/  
  { rQ30)5^V|  
template < typename T > .: 87B=  
  struct result_1 ucJR #14  
  { |uj1T=ZY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; v9x $`  
} ; @wl80v  
!}l)okQH<#  
template < typename T1, typename T2 > pZlBpGQf  
  struct result_2 0 m";=:(w  
  { p#^L ZX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l1gAm#  
} ; ~Xh(JK]  
} ; yE{l Xp;  
`i f*   
QkGr{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait h'MX{Wm.  
[9'5+RXw3  
下面我们来剥离functor中的operator() ;yBq'_e3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &EE6<-B-  
TcauCL  
return l(t) op r(t) s ~(qO|d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v:JFUn}  
return op l(t) s^L\hr  
return op l(t1, t2) jM2gu~  
return l(t) op B?#@<2*=L  
return l(t1, t2) op &fiDmUxj  
return l(t)[r(t)] XLEA|#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] B,e@v2jO|  
F] M3/M  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: C UlANd"  
单目: return f(l(t), r(t)); b]hRmW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); XO"!)qF  
双目: return f(l(t)); 1V FAfv%}  
return f(l(t1, t2)); Y($"i<rN  
下面就是f的实现,以operator/为例 + #S]uC  
2>ce(4Gky  
struct meta_divide TD!QqLW  
  { 8eWb{n uJ>  
template < typename T1, typename T2 > :_)Xe*O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %#/7Tl:  
  { kIU"-;5tP  
  return t1 / t2; FZj tQ{M  
} 2=["jP!B  
} ; M?)>, !Z)  
dRWp/3 }  
这个工作可以让宏来做: Tg{d#U_qB  
:S~XE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ MbY a6jrF  
template < typename T1, typename T2 > \ WdunI~&.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; { F. Ihw  
以后可以直接用 pg4M$;ED  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) TQID-I  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Xa9G;J$  
(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。。。) e-UPu%'  
_F,@mQ$!  
,h8)5Mj/J  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ,lL0'$k~  
8I@= ?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R^%7|  
class unary_op : public Rettype = 1`  
  { ,((5|MbM/  
    Left l; ;<ed1%Le,  
public : PS(LD4mD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @-!w,$F)%d  
5-=mtvA:  
template < typename T > ymr-kB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ew }C*4qH  
      { G>*s+  
      return FuncType::execute(l(t)); //V?rs  
    } |_!xA/_U'T  
Dugr{Y/0  
    template < typename T1, typename T2 > LL kAA?P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oBAD4qK  
      { (Ozb+W?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sx*(JM}Be  
    } T'f E4}rY  
} ; ]J_Dn\  
~w4aA<2Uq  
gt}/C4|  
同样还可以申明一个binary_op t=A| K    
D&Ngg)_Mq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X#+A?>Z]}<  
class binary_op : public Rettype O6k[1C  
  { U/0NN>V  
    Left l; ?A,gDk/#  
Right r; <<4G GO  
public : `|v0@-'$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )h>Cp,|{  
$~zqt%}  
template < typename T > n# Z6d`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (w"zI!  
      { cZ^$!0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {7B$%G'  
    } ]!h%Jlu  
7m@pdq5Ub  
    template < typename T1, typename T2 > iK=H9j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IxgnZX4N  
      { |wVoJO!O}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); DRf~l9f  
    } z\fD}`^8  
} ; dtm_~r7~  
kwZC 3p\\  
1sn!!  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Y5PIR9-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !=q {1\#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) r")=Z1y  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 V,|9$A;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q.M3rRh  
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。。。 w?<:`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fs>0{  
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) ;?h#',(p  
下面是修改过的unary_op |~v($c  
OXA_E/F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5 BcuLRId:  
class unary_op 3)42EM'9(  
  { ?aO%\<b  
Left l; OkA-=M)RI:  
  dpJi5fN  
public : G?>~w[#mQR  
&v3r#$Hj[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )bw>)&)b`  
v`x~O+  
template < typename T > [J-r*t"!  
  struct result_1 2MB\!fh  
  { "%A[%7LY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?vf\_R'M  
} ; pPG!{:YT  
UY%@i  
template < typename T1, typename T2 > E3NYUHfZ  
  struct result_2 Wu.od|t0  
  { xH3SVn(I  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pMa 3R3a  
} ; $V`O%Sz  
>[ 72]<6  
template < typename T1, typename T2 > Yn1U@!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  LFGu|](  
  { { H9pF2C  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  w8FZXL  
} ] ^  
,u~\$ Az6  
template < typename T > pklcRrx,a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P]dDTh~e~  
  { "NC( ^\l/  
  return OpClass::execute(lt(t)); hn!$?Vo.  
} S$muV9z2=  
%q ja:'k  
} ; u$<FKp;I  
:MJBbrV ,  
]e?*7T]  
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 ;;l(  
好啦,现在才真正完美了。 /_jApZz  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6LvUi|~"<  
2$1rS}}  
template < typename Right > :nZ*x=aq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pR\etXeLd  
  { $I1p"6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3UrqV`x \  
} *bv Iqa  
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。 zq1&MXR)l  
8|7Tk[X1j  
"OK(<x]3;>  
}[i35f[w  
$V5Ol6@ 2  
十. bind CB?.| )Xam  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 6e~+@S  
先来分析一下一段例子 06Uxd\E~  
If4YqBG  
deu+ i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ZU "y<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )(DV~1r=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Jw {:1  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 hj4A&`2  
我们来写个简单的。 K h% x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |c >  
对于函数对象类的版本: 09x\i/nb  
aG=Y 6j G  
template < typename Func > (<%i8xu 2  
struct functor_trait typ*.j[q  
  { ]7xAL7x  
typedef typename Func::result_type result_type; 8q tNK> D  
} ; zlFl{t  
对于无参数函数的版本: dYr#  
Ho"FB|e  
template < typename Ret > 9`09.`U9[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W/?D}#e<4  
  { sDbALAp +  
typedef Ret result_type; 4Nq n47|>e  
} ; Nw|Lrn*h!  
对于单参数函数的版本: Rbr vY  
q2/Vt0aYx  
template < typename Ret, typename V1 > t-E'foYfr`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b0KorUr  
  { +Z{ 4OJK  
typedef Ret result_type; ~CM{?{z;  
} ; W}.4$f>  
对于双参数函数的版本: 1 1p\ z  
m9PcDhv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uHf~KYL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > JBWiTUk  
  { w=^*)jZ8  
typedef Ret result_type; r_2  
} ; Dri1A%  
等等。。。 ec]ksw6T+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~ Q]B}qdm  
@*2FG\c<  
template < typename Func > 8D+OF 6CM  
struct func_return U7ajDw  
  { 3\'.1p  
template < typename T > qKSM*k~  
  struct result_1 ipbVQ7  
  { b1 KiO2 E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?29 KvT;#]  
} ; !w/~dy  
I&(cdKY z  
template < typename T1, typename T2 > U}qW9X;o  
  struct result_2 "0/OpT7h7  
  { s]2k@3|e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8a05`ZdP  
} ; ]X-ZRmB`  
} ; )FHaJ*&d  
jf$t  
^SjGNg^ 7D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 chiQ+  
UW>~C  
template < typename Func, typename aPicker > %3C,jg  
class binder_1 :X$&g sT/,  
  { }'Z(J)Bg  
Func fn; wvc?2~`  
aPicker pk; }$UuYO/i  
public : rgP$\xn-  
]T*{M  
template < typename T > I|`K;a  
  struct result_1 i "-#1vy=  
  { -iW[cj R`$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wZOO#&X#r  
} ; g^]Q*EBa  
q,*IR*B:a  
template < typename T1, typename T2 > "?N`9J|j)~  
  struct result_2 F\]rxl4(L  
  { I{RktO;1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V*)6!N[5  
} ; n&Al~-Q:^  
2>H\arEstR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fO:*85 %}7  
hwXp=not(  
template < typename T > @*_K#3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tRXM8't   
  { ,Tr12#D:  
  return fn(pk(t)); ,:v}gS?Uq  
} lRO8}XSI  
template < typename T1, typename T2 > J,q:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gF%ad=xm  
  { qM9GW`CKA  
  return fn(pk(t1, t2)); '/"(`f,  
} ):\ pD]e  
} ; 7"QcvV@p  
i/$lO de  
.Ftml'!  
一目了然不是么? |Jq/kmn  
最后实现bind LEhi/>T  
v |i(peA#  
+g.WO5A  
template < typename Func, typename aPicker > {<]abO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I@z{G r  
  { kNjbpCE\!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]ny(l#Hu:  
} HK-?<$Yc  
C )P N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @vv`86bm  
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。 * r%  
2?"9NQvz  
十一. phoenix bX9}G#+U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6iTDk  
BPPhVE  
for_each(v.begin(), v.end(), '2 )d9_ w  
( uUJ2d84tV  
do_ =uvv|@Z  
[ <D 5QlAN  
  cout << _1 <<   " , " t=pG6U  
] K E^_09  
.while_( -- _1), #?-W.  
cout << var( " \n " ) @-7K~in?^  
) Z$pR_dazU  
); 0\mM^+fO  
~pw_*AN  
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: F>}).qx  
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 ,~3sba  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Im Tq`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L,l+1`Jz  
'1mygplW  
A1Zu^_y'  
template < typename Cond, typename Actor > Z>{8FzP.F  
class do_while J LeV@NO  
  { `  ^6}Dn  
Cond cd; a;lCr|*  
Actor act; w|M?t{  
public : $Qm;F% >  
template < typename T > +I/P5OGRN  
  struct result_1 `P GWu1/  
  { \q,w)BE  
  typedef int result_type; Qr0GxGWU  
} ; 8!T^KMfz  
C f+O7Y`^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} d~n+Ds)%F  
; lK2]  
template < typename T > In 1.R$O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @Xh 4ZMyEx  
  { "zv+|_ZAfd  
  do 7kb`o y;(^  
    { Ge @d"  
  act(t); jb*#!m.l  
  } q5`Gl  
  while (cd(t)); vWgh?h/ot  
  return   0 ; cJty4m-  
} tG{Vn+~/  
} ; Mr&]RTEE  
1%+0OmV&  
FTB"C[>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 69L s"e  
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。 6Qo6 T][  
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。 fW\u*dMMZE  
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。 ^oP]@r"qy  
下面就是产生这个functor的类: ck^Z,AKL+  
G{s ,Y^  
nU`;MW/^w  
template < typename Actor > Dp'/uCW)  
class do_while_actor UjfB+=7I{L  
  { +6>Pp[%  
Actor act; BpK P]V  
public : +\E\&^ZQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7eq;dNB@gq  
)dvOg'it  
template < typename Cond > jALo;PDJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z-~^)lo  
} ; F )tNA?p)  
\k* ]w_m-  
dNyc|P`U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 SnXLjJe  
最后,是那个do_ 9 V;m;sz  
"y`?KY$[N  
"C.$qk]  
class do_while_invoker vXf#gX!Y  
  { ]A\n>Z!;  
public : SrKF\h%/+  
template < typename Actor > K}zw%!ex  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &fTCY-W[  
  { U]P;X~$!  
  return do_while_actor < Actor > (act); oNdO@i%.q4  
} :1s1wY3Y  
} do_; Hnaq+ _]  
j@:L MR>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?oF@q :W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Wl,yznT  
最后来说说怎么处理break和continue !F%dE!  
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。 ?@XO*|xkSk  
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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