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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda dnM.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7#*`7 K'P!  
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, WpMm%G~'4t  
p _2Yc]8  
%`s1 Ocvp  
!Q}Bz*Y  
  class filler #miG"2ea..  
  { a=sd&](_  
public : p  S|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H> n;[  
} ; ! GtF%V  
+x?8\  
07\]8^/G  
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: IU"n`HS  
D+w ?  
%6&c3,?U\n  
R <&U]%FD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c0_512  
DZ:$p.  
ACI.{`SrQ=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 76u\# {5  
H1 i+j;RN  
2ppJ;P{k  
d_ &~^*>  
二. 战前分析 hn$jI5*`  
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。 gEmsPk,  
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 ?9T,sX:  
[t*-s1cq  
&O5&pet  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a,:Nlr3  
  /* --------------------------------------------- */ rT;_"y}  
vector < int *> vp( 10 ); {>Qs+]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nFefDdP  
/* --------------------------------------------- */ b8 6c[2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yATXN>]l  
/* --------------------------------------------- */ >QBDxm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^~3{n  
  /* --------------------------------------------- */ )X6I #q8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >^v,,R8j  
/* --------------------------------------------- */ |9)y<}c5oM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~`0=-Qkd  
C2L=i3R  
JaN53,&<  
}9Q<<a  
看了之后,我们可以思考一些问题: "&\]1A}Z-x  
1._1, _2是什么? }dEf |6_  
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。 4EhWK;ra  
2._1 = 1是在做什么? JNI&]3[C>?  
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。 yp pZ@  
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。 9"dZ4{\!  
:x!'Eer n  
d81[hT}q  
三. 动工 G%%5lw!y'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Enhrkk  
hM8FN  
:|=Xh"l"  
Pj7MR/AH  
template < typename T > 9hhYyqGsO  
class assignment De49!{\a  
  { 8]JlYe  
T value; $-n_$jLY  
public : >NA{**$0  
assignment( const T & v) : value(v) {} )2b bG4:N  
template < typename T2 > )u307Lg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .b<wNUzP  
} ; *C(q{|f  
QhPpo#^  
%? z;'Y7D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  83:qIfF  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o%v,6yv  
UG,n q  
2Zi&=Zj"  
&fifOF#[ e  
  class holder +9_E+H'?!  
  { )H1chNI)  
public : \V9);KAOj  
template < typename T > 4\2~wSr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const bt?)ryu  
  { _P{v=`]Eu  
  return assignment < T > (t); Ht%O9v  
} /Pa<I^-#  
} ; s _`y"' ^  
Bh!J&SM:  
$ dHD  
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:  SwmX_F#_  
A;Uw b  
  static holder _1; 0"=}d y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :n(!,  
PX,fg5s\b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x:IY6  l  
而不用手动写一个函数对象。 c# WIB 4  
vX}mwK8  
OTwXc*2u]  
s&qr2'F+z  
四. 问题分析 1z=}`,?>  
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。 R$VeD1n@  
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。 Hxd ^oE  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F6#U31Q=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^->vUf7PX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BGVy \F<  
DR#[\RzNI  
五. 问题1:一致性 6c&OR2HGqO  
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?| g3,F+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U>_#,j  
<2R xyoDL6  
struct holder U HUO9h  
  { &0S/]E`_M  
  // .[#bOp*  
  template < typename T > 9 !qVYU42(  
T &   operator ()( const T & r) const sOW,hpNW  
  { &b&o];a  
  return (T & )r; hk1jxnQ h  
} J'y*>dW  
} ; H0i\#)Xs  
U9p^?\-=  
这样的话assignment也必须相应改动: %epK-q9[  
Sf0[^"7  
template < typename Left, typename Right > \ g[A{  
class assignment >zAI#N4  
  { QabYkL5@  
Left l; S=~8nr/V  
Right r; v;@-bED(Qs  
public : XS/5y(W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} da&f0m U  
template < typename T2 > %S<( z5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /1q] D8  
} ; cZ~\jpK  
p,w6D,h  
同时,holder的operator=也需要改动: 3M&75OE  
lCyp&b#(L  
template < typename T > &Wup 7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {m%X\s;ni  
  { I:aG(8Bi)H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I"=XM   
} )(pJ~"'L  
RFkJ^=}  
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。 {L8(5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $0zH2W  
TGz5t$]I  
return l(rhs) = r; lFY;O !Y5\  
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。 P!";$]+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =>CrZ23B "  
}?Y+GT"E  
template < typename Tp > gU}?Yy  
class constant_t W$Bx?}x($  
  { d0 tN73(  
  const Tp t; (Rk g  
public : E 2DTE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]eq3cwR[|  
template < typename T > Om0S^4y]x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O,[aL;v  
  { w`VmN}pR  
  return t; mlgdwM  
} 6P;1I+5m{q  
} ; <_H0Q_/(  
xTM&SVNbL_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .{-8gAh  
下面就可以修改holder的operator=了 <..%@]+  
'F+O+-p+  
template < typename T > Bd"7F{H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r/L3j0  
  { "O|fX\}5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N[ArwV2O  
} Z-H Kdv!d  
vVLR9"rHM  
同时也要修改assignment的operator() M)EUR0>8  
k< W]VS3N  
template < typename T2 > YKl!M/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4Df TVO"h  
现在代码看起来就很一致了。 <z)MV oa  
j&m<=-q  
六. 问题2:链式操作 qg6Hk:^r  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g)&-S3\  
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。 Yjk A^e  
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。 xYt{=  
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。 8gBqur{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?67j+)  
<k^9l6@  
template < typename T > iJrscy-  
struct result_1 fBd +gT\S  
  { )vGRfFjw_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N'm:V  
} ; Z@C D1+G  
cB<0~&  
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: sQihyq6U;  
u{p\8v%7  
template < typename T > ^QW%< X  
struct   ref [S</QS!  
  { p6}jCGJ  
typedef T & reference; XcfTE m  
} ; n{' [[2U  
template < typename T > H V   
struct   ref < T &> Tu/JhP/g,`  
  { P<4jY?.  
typedef T & reference; s9[v_(W  
} ; dEe/\i'r9  
=h_4TpDQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ca1)>1 Vz  
!^"hYp`  
template < typename T > &aF_y_f\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M;43F*   
  { HZK0Ldf  
  return l(t) = r(t); am"/Anml|  
} =v;-{oN!  
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。 *!s4#|h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ap6Vmp  
[#9ij3vxd  
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 >$Fc=~;Ba  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aF;&#TsB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'Ux_X:,:;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s*8hN*A/,  
最后的布局是: IYQYW.`ly  
                Add Y\%}VD2k  
              /   \ G8;S`-D1a,  
            Divide   5 "BVz5?  
            /   \ =V,'f  
          _1     3 HRb_ZJz  
似乎一切都解决了?不。 W#lvH=y  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ynDx'Q*N'  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 3tm z2JIb  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: q;>BltU  
`riv`+J{s  
template < typename Right > x!$,Hcph,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~.@fk}'R  
Right & rt) const ~<Lf@yu-{  
  { O?2<rbx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bL&]3n9Rwu  
} MV/~Rmd.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 eY(usK  
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。 v:HgpZo+  
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。 :>;ps R  
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。 *g,?13Q_  
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。 {tT`It  
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? LNN:GD)>  
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: c df ll+  
)R +o8C  
template < class Action > v|/3Mi9mz  
class picker : public Action @NH Ruk+  
  { jo(Q`oxm!>  
public : \Zh)oUHd  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j0%0yb{-^  
  // all the operator overloaded 3H%HJS  
} ; /-hF<oNQ  
={b ]  
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。 x ?V/3zW  
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: .3U[@*b(  
-+9x 0-P  
template < typename Right > xk*3,J6BK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rqFs[1wr>R  
  { ^i8I 1@ =  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ad,r(0a LZ  
} {.lF~cOu  
epR~Rlw>2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #LN I&5  
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。 jzj{{D[^  
KyyG8;G%  
template < typename T >   struct picker_maker jccW8g~ ~  
  { bSr 'ji  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l'W+^  
} ; b66X])+4jE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fMQ*2zGu95  
  { E~>6*_?  
typedef picker < T > result; F3Y>hs):7  
} ; ]hj1.V+  
Qsntf.fT  
下面总的结构就有了: _onp%*  
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。 >jX UO  
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。 xplo Fw~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (J*w./  
至此链式操作完美实现。 h6h1.lZ  
CJ?gjV6  
DVhTb  
七. 问题3 ` (D4gPW  
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。 l;BX\S  
,8I AhQa  
template < typename T1, typename T2 > j#e.rNG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {% _j~  
  { TJXraQK-=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B/=q_.1F>  
} T'M66kg  
qu ~|d}0  
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: Tdwwtbe  
I/Jp,~JT*  
template < typename T1, typename T2 > M%{?\)s  
struct result_2 (b%y$D  
  { 0sd-s~;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]zyX@=mM  
} ; }[z<iij4  
 |.C    
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? kz0=GKic  
这个差事就留给了holder自己。 fcICFReyV  
    9>Uq$B  
bW9"0=j[{  
template < int Order > +SQjX7] %  
class holder; yIIETE  
template <> 9U)t@b  
class holder < 1 > irsfJUr[V  
  { ufCqvv>'  
public : NGD*ce"w  
template < typename T > ( f,J_  
  struct result_1 b(RB G  
  { C4{\@v}t  
  typedef T & result; y?#9>S >:\  
} ; |= cCv_y  
template < typename T1, typename T2 > fYhR#FVI  
  struct result_2 \V^*44+ <!  
  { \C K(;J  
  typedef T1 & result; l>~`;W  
} ; iS1Gb$?  
template < typename T > >`89N'lZBm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5r4gmy>  
  { ku9@&W+  
  return (T & )r; e3eVvl5]  
} 2vc\=  
template < typename T1, typename T2 > Kej|1g1f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8?7kIin  
  { ,;.B4  
  return (T1 & )r1; BR36}iS;V  
} %X4-a%512  
} ; !:"-:O}>=,  
fw' r.  
template <> mz\NFC<  
class holder < 2 > x _==Ss  
  { S Pn8\2Cj  
public : \+k, :8s/  
template < typename T > oYz!O]j;a  
  struct result_1 ;1W6"3t-Y  
  { zF5q=9 4$  
  typedef T & result; c>ad0xce6  
} ; pI7Ssvi^  
template < typename T1, typename T2 > -Z%F mv8  
  struct result_2 bD35JG^&i  
  { ljPq2v ]  
  typedef T2 & result; HG2GZ}~^1  
} ; BeK2;[5C  
template < typename T > 3Y z]8`C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y4#y34 We  
  { 9ilM@SR  
  return (T & )r; ll^DY hx}  
} }^"0T-ua  
template < typename T1, typename T2 > P##Z[$IJ3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W`$[j0  
  { K@HQrv<  
  return (T2 & )r2; &p5&=zV}  
} 3bH~';<  
} ; !!FR[NK  
{h#6z>p"u2  
~r<p@k=.#0  
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> >。 b M"fk&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: vMhYpt?7\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K;x~&G0=  
6lsL^]7  
return l(i, j) = r(i, j); dK.R[ aQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) i\Yl  
o(qEkR:4kd  
  return ( int & )i; R4b-M0H  
  return ( int & )j; iK!dr1:wSw  
最后执行i = j; 0Uw ^FcW  
可见,参数被正确的选择了。 EJLQ&oH[  
P-'_}*wxi  
3_W{T@T  
> \3ah4"o  
^ av6HFQ  
八. 中期总结 aG! *WHt  
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: R& #tSL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !\;:36B#6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 d&jjWlHgEN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sqpGrW.  
R"+wih  
+8AvTSgX%  
=Vb~s+YW  
FLZSK:3B]  
^s{hs(8%R  
九. 简化 t`5j4bdG  
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。 7Fz xe$A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #Fs|f3-@  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ?x3Jv<G0*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -$JO8'TP  
  +-*/&|^等 #. ct5  
2. 返回引用。 c@R; /m:R  
  =,各种复合赋值等 YEv Lhh  
3. 返回固定类型。 )(m0cP{7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) gnLn7?  
4. 原样返回。 Hi7y(h?wj  
  operator, ~W03{9(Vp8  
5. 返回解引用的类型。 8IGt4UF&?  
  operator*(单目) p|qyTeg  
6. 返回地址。 \Q&,ISO\  
  operator&(单目) ``|AgIg  
7. 下表访问返回类型。 %=Tr^{ i  
  operator[] m"d/b~q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2) ?q 58  
  operator<<和operator>> 2Y OKM #N]  
9(,@aZ  
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。 gR Nv-^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rmd;\)#*`  
p&N#_dmlH  
template < typename Left > Rc[0aj:  
struct value_return )oU)}asY  
  { OP! R[27>  
template < typename T > PaO- J&<  
  struct result_1 p &(OZJT  
  { |L::bx(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k<j"~S1  
} ; edvFQ#,d  
OqUr9?+  
template < typename T1, typename T2 > 2oVV'9;B  
  struct result_2 h<6UC%'ac  
  { E D"!n-Hq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b]Z@^<_E  
} ; OCV+h'  
} ; Y[ zZw~yx  
.Zmp ,  
D g>^ A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p9qKLJ*.C  
Ykqyk')wm  
下面我们来剥离functor中的operator() ?KE$r~dn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: > m q,}!n  
BiwieF4x  
return l(t) op r(t) #{J,kcxS  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |L6&Gf]#5  
return op l(t) 'UU\4M  
return op l(t1, t2) !#yq@2QX  
return l(t) op d_z 59  
return l(t1, t2) op 'LE"#2Hu  
return l(t)[r(t)] /t%u"dP"T~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TbvtqM 0  
=aG xg57  
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: f3MRD4+-  
单目: return f(l(t), r(t)); NH A5e<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OO) ~HV4\  
双目: return f(l(t)); $md%x mQ[  
return f(l(t1, t2)); w'Tq3-%V  
下面就是f的实现,以operator/为例 V$`Gwr]|n  
hqvE!Of  
struct meta_divide `:NaEF?Sj  
  { 7[#yu2  
template < typename T1, typename T2 > / ~ %KVe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J:*-gwv9*m  
  { (N-RIk73/O  
  return t1 / t2; X2sHE  
} 2}6%qgnT-  
} ; 1c4/}3*  
-fI`3#  
这个工作可以让宏来做: 'dG%oDHX]P  
y9H% Xl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $ ,Ck70_  
template < typename T1, typename T2 > \ /^SAC%PD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; XN=67f$Hw  
以后可以直接用 1$/MrPT(b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Cwa^"r3P1  
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?Q+ >  
(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。。。) HAzBy\M{  
K7knK  
hg.#DxRi{  
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 `3H4Ajzcc  
olB)p$aH#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7w :ef0S  
class unary_op : public Rettype Z%zj";C G  
  { Y_&g="`Q  
    Left l; z}QwP~Z  
public : w27KI]%(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -H^oXeN  
vy2Q g  
template < typename T > 9_s6l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XgN` 7!Z  
      { {N2g8W:  
      return FuncType::execute(l(t)); ,j;m!V  
    } 9O` m,t  
S1 Z2_V  
    template < typename T1, typename T2 > h!~3Dw>,N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y.5/?{GL  
      { }jt?|dl1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4'j sDcs  
    } j Uv!9Y}F  
} ; h^,8rd  
AqK z$  
.7'kw]{/  
同样还可以申明一个binary_op 0nn okN^  
O ,rwP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3 &u_A?;  
class binary_op : public Rettype qPB8O1fyU  
  { |b-9b&  
    Left l; XBd>tdEP  
Right r; iHwLZ[O{  
public : j?y LDLj  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ] h-,o R?e  
*n]7  
template < typename T >  Q~R ~xz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `U+l?S^$  
      { vS\%3A4^+5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <VD8bTk  
    } CTWn2tpW  
P\8@g U!uk  
    template < typename T1, typename T2 > X;<BzA!H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7.DtdyM  
      { u@ jX+\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D9`0Dr}/2  
    } iXyO(w4D  
} ; 0ye!R   
QO"oEgB`+Z  
 O+%WR  
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 e[sK@jX6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j p $Z]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '9c2Q/  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 jTLSdul+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -(O-%  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 )tCX y4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 YF+n b.0.  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) p>_;^&>&  
下面是修改过的unary_op "NgoaG~!YO  
]skkoM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > hFiIW77 s2  
class unary_op .VTy[|o   
  { )DYI .  
Left l; 9-]i.y  
  LH:i| I  
public : DE2a5+^  
?$e9<lsQq)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PjN =k;  
FQ>`{%>  
template < typename T > )sho*;_o  
  struct result_1 zG e'*Qei  
  { s?ko?qN(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y?ez9o:/#  
} ; PMfkA!.Y  
e^ lWR]v  
template < typename T1, typename T2 > Q5%#^ZdsTd  
  struct result_2 CRbdAqofV  
  { : Sq?a0!S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xoOJauSX1  
} ; *xp\4;B  
lo'W1p  
template < typename T1, typename T2 > rp5(pV 7*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PvGDTYcKp  
  { \6;=$f/?t  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1 { , F  
} \^#~@9  
zD3mX<sw  
template < typename T > Jv.U Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "bDs2E+W  
  { P;pl,~  
  return OpClass::execute(lt(t)); !~Q2|r  
} Cuc$3l(%  
g#]wLm#  
} ; eHDef  
p">EHWc}D  
:8A!HI}m{  
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 7}jWBK  
好啦,现在才真正完美了。 XT;u<aJs  
现在在picker里面就可以这么添加了: wu"&|dt  
^[15&T5  
template < typename Right >  jq08=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |AC1\)2tT  
  { $cu00K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 85;b9k&\M  
} xnE|Umz  
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。 <9> vO,n  
.5!t:FPOv  
_{jjgQJ5  
k? Xc  
U?.9D  
十. bind H~ u[3LQz  
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。 5JhdV nT_  
先来分析一下一段例子 n<B<93f/  
hVUP4 A  
ITy/eZ"&:  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  JMdPwI  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $wYFEz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P9T5L<5  
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。 Mc!Xf[  
我们来写个简单的。 $4MrP$4TI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?uMQP NYs  
对于函数对象类的版本: -R>}u'EG>  
81*M= ?  
template < typename Func > TE )gVE]  
struct functor_trait cQ:"-!ff  
  { bqQq=SO  
typedef typename Func::result_type result_type; q$G,KRy/  
} ; !gnj]k&/c  
对于无参数函数的版本: +y 87~]]  
hXGwP4  
template < typename Ret > ^t7x84jhL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >R/$1e1Y  
  { mZIoaF>t  
typedef Ret result_type; 7w;O}axI  
} ; c%*($)#  
对于单参数函数的版本: 8}w6z7e|{  
%zU`XVNN+  
template < typename Ret, typename V1 > Quf_'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^`f*'Z  
  { _lW+>xQ  
typedef Ret result_type; oUQ07z\C  
} ; Q!,<@b)  
对于双参数函数的版本: E2L(wt}^  
}IEb yb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a{Esw`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q %A?V _  
  { [Pe#kzLX  
typedef Ret result_type; V 0nn4dVO  
} ; /WPv\L  
等等。。。 sS TPMh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .yENM[-bQ  
^[Cv26  
template < typename Func > %7`f{|.  
struct func_return w#i[_  
  { W(fr<<hL  
template < typename T > fx8EB8A7K7  
  struct result_1 1xf=_F0`&  
  { }B7K@Wu#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 56hA]O29O  
} ; ?t@v&s  
&4dz}zz90  
template < typename T1, typename T2 > G= ^X1+_  
  struct result_2 N?dvuB  
  { SvvUkQ#1w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C}IbxKl  
} ; ZWV|# c<G  
} ; yz+, gLY  
2S`?hxAL  
+&KQ28r  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o  A* G  
K7I&sS^x  
template < typename Func, typename aPicker > #n\C |  
class binder_1 m xw dugr`  
  { !k$}Kj)I  
Func fn; Q4s&E\}  
aPicker pk; M^rM-{?<  
public : } wSi~^*  
{mE! Vf  
template < typename T > <I;*[;AK  
  struct result_1 =j0x.f Se  
  { ~#:e*:ro  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u%O-;>J  
} ; ~$O1`IT  
;@ WV-bLe  
template < typename T1, typename T2 > NCA {H^CL  
  struct result_2 0BkV/v1Uc  
  { ;)DzC c/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \o3"~\|6C  
} ; c(- Mc6  
$7I] `Jt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z#`0txCF  
V'Y{v  
template < typename T > ?SY<~i<K-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nN`"z3o  
  { VmQh$&h  
  return fn(pk(t)); #_Ea[q7v  
} jeN1eM8 WI  
template < typename T1, typename T2 > .")b?#K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h\ ,5/ )Y  
  { Zcd7*EBdx  
  return fn(pk(t1, t2)); <D/al9  
} [j6~}zu@  
} ; /rF8@l  
m>Ux`Gp+  
-oBI+v&  
一目了然不是么? Pw}_[[>$  
最后实现bind y[HQBv  
4E"d/  
3\!F\tqD \  
template < typename Func, typename aPicker > $"fo^?d/s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `ypL]$cW  
  { |i)lh_iN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |n P_<9[  
} J6|JWp  
uIP iM8(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +BB0wY  
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。 .K9l*-e[=  
[%.18FWI  
十一. phoenix n!.2aq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9={N4}<  
wkT;a&_  
for_each(v.begin(), v.end(), 4]6Qr  
( CM 9P"-  
do_ D3?N<9g  
[ :::>ro*R  
  cout << _1 <<   " , " O<`R~  
]  R<&FhT]  
.while_( -- _1), QFzFL-H~N  
cout << var( " \n " ) N#Ag'i4HF  
) >~&(P_<b  
); Xu]h$%W  
"|4jP za  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: [ _%,6e+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor G ]lvHD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v' 0!=r  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a;&}zcc*  
S8*>kM'  
>ITEd  
template < typename Cond, typename Actor > VG\mo?G  
class do_while oWD)+5. ]  
  { t&f" jPu>  
Cond cd; cj^bh  
Actor act; L1MrrC  
public : ('HxHOh2  
template < typename T > =, TSMV  
  struct result_1 i puo}  
  { P CsK()  
  typedef int result_type; VKf6|ae  
} ; 86{ZFtv  
WgZ@N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RO$*G jQd  
r]-+bR  
template < typename T > EP0a1.C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]Da4.s*mW  
  { bZXlJa`'S  
  do 7V/Zr  
    { 7?"9J `*  
  act(t); XC}1_VWs  
  } hOn  
  while (cd(t)); r"[L0Cbb  
  return   0 ;  0/*X=5  
} pLJeajv)z  
} ; 43F^J%G  
7H?! RYrx  
iW-t}}Z>B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _;V YFs  
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。 oo'iwq-\  
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。 `{WCrw6)  
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 Af?Yxv  
下面就是产生这个functor的类: v<`$bvv?  
ZgK@Fl*k  
XC2Q*Z  
template < typename Actor > ^:U;rHY  
class do_while_actor =3pD:L  
  { Jb 6&  
Actor act; &#%D.@L  
public : #-A5Z;TD.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8vu2k>  
6XZN>#  
template < typename Cond > + p'\(Z(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HK? Foo?  
} ; r@;$V_I  
ruWye1X;  
VJGwd`qo*A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $/os{tzjd  
最后,是那个do_ ayN*fiV]  
<)"iL4 kDI  
td%Y4-+-  
class do_while_invoker sM<:C  
  { "_ Zh5 g  
public : ^1()W,B~w  
template < typename Actor > C?bXrG\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const BR%{bY^ 5p  
  {  $.=5e3  
  return do_while_actor < Actor > (act); Xk;Uk[  
} [ +yGDMLs  
} do_; I<IC-k"Y  
N" 8*FiZ|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5X#i65_-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 aS2a_!f  
最后来说说怎么处理break和continue rGGS]^  
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。 wrhBH;3  
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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