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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda yOm#c>X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cx*$GaMk  
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, tr%VYc|}  
"0?" E\  
!/E N  
n,b6|Y0  
  class filler fa(-&;q  
  { 8 v<*xy  
public : ce1U}">11  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -nGLmMvd  
} ; P,K^ oz}  
En YEAjX  
?p &Xf>K  
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: J L2g!n= K  
'LLpP#(  
$8NM[R.8^4  
`Wp& 'X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aj$&~-/ R  
n6#z{,W<3  
|DXi~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )3)fq:[  
~Z$Ro/;l  
D#d \1g  
ZE6W"pbjU  
二. 战前分析 %ERR^  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 gq&jNj7V  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 }_9yemP  
vH>s2\V"  
)*9,H|2nS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p 8lm1;  
  /* --------------------------------------------- */ .;%`I  
vector < int *> vp( 10 ); O+ J0X*&x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q^Q6| n  
/* --------------------------------------------- */ (*V:{_r  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); H:,Hr_;nC  
/* --------------------------------------------- */ FLaj|Z~#)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wRe2sjM  
  /* --------------------------------------------- */ CjmF2[|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :2AlvjvjZ  
/* --------------------------------------------- */ Qsr+f~"W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \-{2E  
NnO%D^P]  
u~1 ,88&U  
@6{F4  
看了之后,我们可以思考一些问题: eZmwF@  
1._1, _2是什么? ;^  YpQP  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 }n?D#Pk,  
2._1 = 1是在做什么? 88A,ll%  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 q$jwH] .  
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。 opon "{  
)S|&3\  
#++D|oE  
三. 动工 2:&QBwr+;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [&:dPd1_  
 ~5n?=  
(kSb74*g  
Vu Ey`c  
template < typename T > F&D ,y-CQ  
class assignment ~R~MC(5N[  
  { 5O:4-} hz  
T value; ]nm(V  
public : OA&r8WK3  
assignment( const T & v) : value(v) {} (xMq(g  
template < typename T2 > E[Ao*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G%SoC  
} ; Ft?Y c 5  
t9&=; s  
m%)S <L7 l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |pR'#M4j4A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (%*~5%l\  
Ny]]L  
3PaMq6Ca  
/7K7o8g  
  class holder *xDV8iu_  
  { GCp90  
public : d"}lh:L9  
template < typename T > v'SqH,=d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Cuo"6, M  
  { }C5Fvy6uz  
  return assignment < T > (t); /_tN&[  
} YG6Y5j[-X~  
} ; HK`r9frn  
<E7y:%L[Go  
~!'T!g%C  
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-2Q3+7$  
``Rg0o  
  static holder _1; ^2"w5F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %WtF\p  
SQDc%I>b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,sltB3f  
而不用手动写一个函数对象。 o> yo9n%t  
b:x*Hjf  
WWv.kglz  
kvam`8SeL  
四. 问题分析 - *xn`DH  
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。 ?)e6:T(  
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。 gg$:U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *)Pb-c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 VoNk.h"T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K9S(Xip  
4&H&zST//m  
五. 问题1:一致性 |i- S}M  
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?| 1N+ju"2R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fP{IW`t}]  
bl4I4RB  
struct holder $A>]lLo0  
  { K(_8oB784  
  // k(_^Lq f-  
  template < typename T > }XRRM:B|)(  
T &   operator ()( const T & r) const B'D~Q  
  { QMwV6cA  
  return (T & )r; |S3wCG  
} [V41 Gk  
} ; l/56;f\IA  
Bx0=D:j  
这样的话assignment也必须相应改动: _>G=xKA#e  
M>@PRb:Oc  
template < typename Left, typename Right > +e&Q<q!,q  
class assignment f&C]}P  
  { aTE;Gy,W  
Left l; >;~ia3  
Right r; 2jyxP6t  
public : &P gk$e%>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R5fZ }C7  
template < typename T2 > sb</-']a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Fc a_(jw  
} ; |7b@w;q,D  
OdtS5:L  
同时,holder的operator=也需要改动: q=+wQ[a<  
9+:<RFJ  
template < typename T > M|qJZ#{4>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Zu/1:8x  
  { Z xR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); zq]:.s  
} 8 %^W<.Y  
@|@6pXR.  
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。 -p f9Wk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x.>[A^  
5h p)Z7  
return l(rhs) = r; MDfC%2Q  
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。 u{|^5%)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QVWUm!  
tdnd~WSR  
template < typename Tp > {Ty?OZ  
class constant_t 'BNZUuUl  
  { 3 /LW6W|  
  const Tp t; 6?= ^8  
public : Tywrh9[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g715+5z[  
template < typename T > "mAMfV0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _&PF(/w  
  { _cQhT  
  return t; 9f$3{ g{m  
} {EVHkQ+o  
} ; CMHg]la  
p\r V6+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W";Po)YC  
下面就可以修改holder的operator=了 Z^GXKOeq  
h($Jo  
template < typename T > {D4N=#tl  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tD No; f  
  { (0zYS_m A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l#|M.V6G  
} fnudy% oo  
S?# 'Y*h  
同时也要修改assignment的operator() ib~EQ?u{  
gBo~NLrf  
template < typename T2 > @ jD#Tn-*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N1X;&qZDd  
现在代码看起来就很一致了。 z2OXCZ*/  
2 m2$jp0  
六. 问题2:链式操作 +<f!#4T  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p *GAs C  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 q:G3y[ P  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 +!"7=?}  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 TXfG@4~kC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9,0}}3J  
.KF(_ 92  
template < typename T > 'z">4{5  
struct result_1 "I JcKoB  
  { ~JohcU}d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wbh^ZMQ  
} ; ;e\K8*o  
_H$Z }2g<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: ~D! Y] SK  
8iN@n8O  
template < typename T > Cj# ?Z7}z  
struct   ref *jo1?  
  { hPrE  
typedef T & reference; n16TQe"8  
} ; *ZF:LOnU  
template < typename T > eHH9#Vrhc$  
struct   ref < T &> gO m%?sg  
  { \`WAG>'l5  
typedef T & reference; *AA78G|  
} ; fDZnC Fa  
fh@/fd  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KPI[{T\`ZM  
>2;KPV0H  
template < typename T > u 9%AK g}~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &Ef6'  
  { |~YhN'OJ  
  return l(t) = r(t); t)b /c:ql  
} 6>- Gi  
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。 +g8uV hC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8'Q1'yc  
1xMD )V:  
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 LQ4F/[1}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lK #~lC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2%t!3F:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9XW[NY#)#  
最后的布局是: fFd"21 >  
                Add a|@1RH>7H  
              /   \ 4mF=A$Q_/  
            Divide   5 8!Q0:4Vb  
            /   \ Dlo4Wy  
          _1     3 JL&ni]m  
似乎一切都解决了?不。 pt8#cU\  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 7' TXR[   
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 g<N3 L [  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: !6{b)P  
B~/ejC!  
template < typename Right > &3'zG)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?1lx8+  
Right & rt) const gj1l9>f>]a  
  { 1A/li%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D[CEg2$y  
} He)dm5#fg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 UQ)7uYQ5  
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。 ;X[23A{  
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。 R=s^bYdoy  
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。 Rj {D#5  
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。 QD*(wj  
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? -vBk,;^>  
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: ({p @Ay  
,v*<yz/  
template < class Action > ED R*1!d  
class picker : public Action d)jX%Z$LC  
  { o$bD?Zn  
public : 8:4`q 9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h_ J|uu  
  // all the operator overloaded aFwfF^\(|,  
} ; fO$~jxR.  
cLCzLNyKl  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 )z2hyGX  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [bJAh ` I  
~CL^%\K  
template < typename Right > 1dX)l  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kR|(hA,$N  
  { qf6}\0   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SZ"^>}zl=  
} Q5qQ%cu  
KoO\<_@";  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3?oj46gP  
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。 XW9 [VUW~  
y5 bELWA  
template < typename T >   struct picker_maker jYJfo<  
  { $)Pmr1==  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [P"R+$"   
} ; Vch!&8xii  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h;sdm/  
  { 7q,M2v;  
typedef picker < T > result; ~`x<;Ts  
} ; t= oTU,<  
 <IL$8a  
下面总的结构就有了: )9JuQ_ R  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 +{S^A)  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 sy.U] QG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 NX4}o&mDwn  
至此链式操作完美实现。 9b*1-1"  
)t$|'c}  
dsJHhsu6  
七. 问题3 k!6wVJ|_Y  
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。 eA(c{  
J#'+&D H  
template < typename T1, typename T2 > b?FTwjV+#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '^Ce9r}  
  { d6hso  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2KC~; 5  
} (J^2|9r  
;l6tZ]-"  
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: zSFqy'b.M-  
xlWTHn!j  
template < typename T1, typename T2 > U i ~*]  
struct result_2 ^~%z Plv  
  { Skd,=r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y~\K~qjd  
} ; )#l,RJ(  
@7aSq-(_l*  
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? L E>A|M$X  
这个差事就留给了holder自己。 ~ -hH#5  
    *T'>-nm]  
s8<)lO<SV.  
template < int Order > x=(cQmQ  
class holder; .\> I-  
template <> <C9_5C e~  
class holder < 1 > 8L7ZWw d  
  { #7A_p8  
public : D>Qc/+  
template < typename T > ?"[h P=3J  
  struct result_1 "*E%?MG  
  { p KF>_\   
  typedef T & result; icPg<>TQ  
} ; 9}2E+  
template < typename T1, typename T2 > Qm X(s  
  struct result_2 } 6Uw4D61  
  { 6M`N| %  
  typedef T1 & result; IL]VY1'#  
} ; D,rs)  
template < typename T > &L S&O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C%csQ m  
  { l;dZJ_Ut$  
  return (T & )r; Ysk,9MR(F  
} WwF4`kxT  
template < typename T1, typename T2 > S:En9E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BEzF'<Z  
  { 93npzpge  
  return (T1 & )r1; ?>W4*8 (  
} 6Q. _zk  
} ; ;ip"V 0`  
a!>yX ex  
template <> I!ykm\<  
class holder < 2 > bVc;XZwI  
  { r%g?.4o*b  
public : +0Rr5^8u  
template < typename T > 0/."R ;  
  struct result_1 ;_lEu" -  
  { x_oL~~@  
  typedef T & result; t4H@ZvAH0  
} ; |QvG;{!  
template < typename T1, typename T2 > x^| J-  
  struct result_2 YEWHr>&Z  
  { w-%H\+J  
  typedef T2 & result; :_q   
} ; ~iZMV ?w  
template < typename T > btK| U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =x4:jas  
  { bV#U&)|  
  return (T & )r; "3*Chc  
} y4HOKJxI  
template < typename T1, typename T2 > D %`64R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D/w4u;E@  
  { ? 5qo>W<7  
  return (T2 & )r2; Ab <4F 7  
} -k p~p e*T  
} ; ,))UQ7N  
{P_~_5o_  
>69+e+|I  
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> >。 .3%eSbt0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :Gh* d)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: rdsm /^,s  
$Gs&' y R  
return l(i, j) = r(i, j); ->oQ,ezB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _$me.  
}*~EA=YN;  
  return ( int & )i; 7 N?x29  
  return ( int & )j; `MgR/@%hr  
最后执行i = j; `CI9~h@k  
可见,参数被正确的选择了。 \guZc}V]:\  
.[hQ#3)W  
%:n1S]Vr  
6rEt!v #K[  
*Rv eR?kO  
八. 中期总结 ?=]`X=g 6  
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+vNA J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~ySmN}3~'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 r3l}I 6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _dj< xPO  
jGzs; bE  
*J!oV0#1  
\`#;J?Y|`F  
2hV#3i  
{4 !%'~  
九. 简化 22\Buk}?  
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。 FDaHsiI:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 C+Wb_  
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: "aN<3b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 GdavCwJ  
  +-*/&|^等 jK#y7E  
2. 返回引用。 )^uLZMNaI  
  =,各种复合赋值等 $jb0/  
3. 返回固定类型。 N:!XtYA<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) BJk:h-m [  
4. 原样返回。 J p.Sow  
  operator, jMUE&/k  
5. 返回解引用的类型。 Z&=K+P  
  operator*(单目) BBw`8!  
6. 返回地址。 L`YnrDZK  
  operator&(单目) =iRi 9r'l  
7. 下表访问返回类型。 ^Ois]#py  
  operator[] YH^_d3A;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d3T|N\(DL  
  operator<<和operator>> (| Am  
}$V]00 X  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5j`"@C5;O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Phl't~k  
k0?4vA  
template < typename Left > _Kx  /z  
struct value_return S(5.y%"<  
  { iYA06~ d  
template < typename T > FpE83}@".w  
  struct result_1 1 ,oC:N  
  { StWDNAf)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %4cUa| =?  
} ; )$yqJ6y5  
qFW- ~T  
template < typename T1, typename T2 > ^aDos9SyV  
  struct result_2 gLQWL}0O  
  { "uCx.Q9 ef  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T1;yw1/m5\  
} ; ]y$D@/L@  
} ; r!yrPwKL  
71cc6T  
673v  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _%!C;`3Y  
F8Y D:   
下面我们来剥离functor中的operator() uJMF\G=nb  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gE JmMh  
m:/@DZ  
return l(t) op r(t) "j3Yu4_ks  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) SxC$EQ gL  
return op l(t) $I-$X?  
return op l(t1, t2) N7%Jy?-+  
return l(t) op bXc7$5(!VB  
return l(t1, t2) op @g[p>t> *  
return l(t)[r(t)] &529.>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] VZF/2d84&w  
*D F5sY  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ('W#r"  
单目: return f(l(t), r(t)); eg) =^b  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }_0?S0<#  
双目: return f(l(t)); 9M~EH?>+[  
return f(l(t1, t2)); S D] d/|y  
下面就是f的实现,以operator/为例 IoJkM-^H&)  
'Y6{89y  
struct meta_divide Kom$i<O?48  
  { TF|GGY i  
template < typename T1, typename T2 > W!I"rdo;V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) o&g=Z4jj<  
  { 6<NaME  
  return t1 / t2; 29 u"\f a  
} $WnK  
} ; (G} *ho  
ag14omM-  
这个工作可以让宏来做: G?e,Q$  
q+dY&4&u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H]"Z_n_  
template < typename T1, typename T2 > \ CBs0>M/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -n!.PsGO>  
以后可以直接用 I o7pp(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9fvy)kX;s  
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 ;38DBo  
(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。。。) Hm`9M.5b  
oj$D3  
/`D]m?  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 u q:>g  
~({aj|Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]0xbvJ8oK  
class unary_op : public Rettype [xk1}D  
  { @8|-  C  
    Left l; 9Z6] ];8E  
public : rYeFYPS  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rcq(p (!  
g$?B!!qT  
template < typename T > s41<e"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wX#=l?,K  
      { 8~EDmg[  
      return FuncType::execute(l(t)); /%$'N$@f  
    } Cq u/(=  
U[c,cdA  
    template < typename T1, typename T2 > x<P$$G/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s8{3~Hv  
      { +G? 4Wc1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h;^h[q1'  
    } 7w|W\J^7r  
} ; Bb]pUb  
{]] nQ  
qeBfE  
同样还可以申明一个binary_op @?3u|m |Z  
(# eB %  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > so8isDC'9  
class binary_op : public Rettype @YU}0&  
  { ~ra2Xyl  
    Left l; +~  :1H.  
Right r; b,~4O~z  
public : ToCB*GlL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :!N 5daK  
t\CVL?e`  
template < typename T > ZdlZ,vK^.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _V1O =iu-  
      { b@Ik c<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -mO[;lO  
    } iwJBhu0@#  
E%3WJ%A  
    template < typename T1, typename T2 > lK9us  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8K]fw{-$L  
      { ><TuL7+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c|:H/Y2n|  
    } MH?|>6  
} ; PD$ay^Y  
:'f#0ox  
aa.EtKl  
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 S$%T0~PR~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #v=hiL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4M6o+WV  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 dU3UCD+2y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @mNf(&  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 /.aZXC$]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +AtZltM i  
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) IW Lv$bPZ/  
下面是修改过的unary_op tcwE.>5O  
)2g\GRg6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9|D!&=8   
class unary_op n9050&_S  
  { ?<#6=  
Left l; rfkk3oy  
  ch 4z{7   
public : {Lk~O)E  
,6}HAC $  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >+7+ gSD#:  
d@b"tb}R  
template < typename T > \Bw9%P~ G  
  struct result_1 f%an<>j^w  
  { G=jdb@V/?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; WT;=K0W6&  
} ; u!k\W{  
S3MMyS8  
template < typename T1, typename T2 > LU?X|{z  
  struct result_2  KY!  
  { sI@m"A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZQD_w#0j  
} ; }wC pr.@  
T3@wNAAU  
template < typename T1, typename T2 > w[uK3Av  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YS{])+s  
  { fk5!/>X  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R KFz6t  
} % rRYT8  
m_W\jz??k  
template < typename T > ipQJn_:2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wlAlIvIT  
  { 8%_XJyg  
  return OpClass::execute(lt(t)); [kt!\-  
} 0F1 a  
TF} <,aR  
} ; rG:IS=  
z. VuY3  
YKJk)%;+w  
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 <dV|N$WV  
好啦,现在才真正完美了。 VSx[{yn  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2L[/.|  
e=o<yf9>Q  
template < typename Right > \wCj$- ;Jt  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MQ$[jOAqP  
  { H2BD5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K,&)\r kzD  
} qmdl: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。 }9/30  
`l9Pk\X[  
z\pT nteO  
U?[a@Hj{  
}W#Gf.$6C  
十. bind kUUN2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 E b-?wzh  
先来分析一下一段例子 MG*#-<OV.  
^+F@KXn L  
<K=:_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O"<D0xzF?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0vbn!<:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 SZpBbX$  
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。 Pz,kSxe=  
我们来写个简单的。 =<YG0K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2o] V q  
对于函数对象类的版本: .>zXz%p  
_VMW-trG  
template < typename Func > W2O =dG`  
struct functor_trait Lco JltY{5  
  { Om0Z\GP=  
typedef typename Func::result_type result_type; @.yp IE\  
} ; 'v GrbmK  
对于无参数函数的版本: !>TVDN>  
4`o_r%   
template < typename Ret > 3!_y@sWx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > elG<\[  
  { U; JZN  
typedef Ret result_type; - jfZLO4  
} ; n[|&nv6x  
对于单参数函数的版本: 1#qyD3K  
VU J*\Sg  
template < typename Ret, typename V1 > eGHxiC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > JfxD-9U^>u  
  { Jt\?,~,  
typedef Ret result_type; 3BAls+<p o  
} ; q!\K!W\  
对于双参数函数的版本: \rn:/  
|a%&7-;   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > TppR \[4]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n2zJ'  
  { 26B]b{Iz{  
typedef Ret result_type; gtHWd;1&f  
} ; v#q7hw=  
等等。。。 H5'/i;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'h53:?~  
kO{A]LnAH  
template < typename Func > X=USQj\A  
struct func_return mHrt)0\_  
  { KhIg  
template < typename T > L9M0vkgri  
  struct result_1 ;{[&&qMwU  
  { i+( k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }dQW -U  
} ; L:nZ_O;  
K'kWL[Ut!  
template < typename T1, typename T2 > "_WOt Jr  
  struct result_2 =+% QfuK  
  { 9_)*b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~~!iDF\  
} ; [~m@'/  
} ; R*VRxQ,h6+  
87l(a,#J  
62TWqQ!9d  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 kG@~;*;l  
ZX[ @P?A+-  
template < typename Func, typename aPicker > /Fy2ZYs,`8  
class binder_1 b-ZC~#?|b  
  { R".~{6  
Func fn; Yj)H!Cp.xD  
aPicker pk; 0}}b\!]9  
public : xTiC[<j  
0Mpc#:a%1  
template < typename T > ))- B`vi  
  struct result_1 aMKi`EW  
  { m%hI@'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]awu7}C9Z  
} ;  =z`#n}v  
M:K5r7Q!yv  
template < typename T1, typename T2 > C ioM!D  
  struct result_2 o|u<tuUW  
  { :ZX#w`Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D]X&Va  
} ; 1(t{)Z<  
mucKmb/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [hC-} 9  
"I+71Ce  
template < typename T > 8 -]\C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &v9*D`7L  
  { 5q4sxY9T  
  return fn(pk(t)); WX<),u2@  
} :j feY  
template < typename T1, typename T2 > _]zm02|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;%wQnhg  
  { *%'nlAX6%  
  return fn(pk(t1, t2)); _=l8e-6r  
} ZyAm:yO  
} ; xNDX(_U>\  
f/+UD-@%m  
OwRH :l  
一目了然不是么? BN\Y N  
最后实现bind P5,X,-eG  
<g9@iUOI  
]$7dkP  
template < typename Func, typename aPicker > 4 :m/w!q$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .YOC|\  
  { fP 4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J; @g#h?  
} Y6<"_  
93I.Wp_{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'KL!)}B$h  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ROH 2KSt  
vhsHyb  
十一. phoenix ]1YyP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v:.`~h/b  
MYI*0o;  
for_each(v.begin(), v.end(), j !m42  
( >Vp #   
do_ ~t0\Q; @($  
[ RC{|:@]8  
  cout << _1 <<   " , " Qmbl_#  
] 9qe<bds1  
.while_( -- _1), JSKAlw  
cout << var( " \n " ) +E5EOo{ `|  
) W[ZW=c  
); 2g'o5B\ *  
/D@(o`a  
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: N5m+r.<;  
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 _pZ2^OO@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gxa@da  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2o5Pbdel  
~# ~XDcc  
(Qf"|3R4  
template < typename Cond, typename Actor > Fh[Gq  
class do_while -%I 0Q  
  { Dx:2/"v  
Cond cd; N5]}m:"pk  
Actor act; 'UW]~  
public : g+ZQ6Hz  
template < typename T > *21foBfqh  
  struct result_1 b&iJui"7k  
  { \9FWH}|  
  typedef int result_type; -`d9dJ dB  
} ; )TH~Tq:  
h 7x_VO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )wFr%wNe  
:>G3N+A)  
template < typename T > 6|{$]<'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {Kdr-aC  
  { vBRW5@  
  do `y%1K|Y=  
    { fQ.{s Q$@h  
  act(t); |~V`Es +j  
  } '5V#sq;Z  
  while (cd(t)); m`3Mev  
  return   0 ; g#Doed.30=  
} Z#Q)a;RA  
} ; xW hi>  
a d,0*(</  
c+_F}2)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V( /=0H/ F  
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。 "~-Y 'O  
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。 qjc8$#zXS  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 qYi<GI*|@  
下面就是产生这个functor的类: gr&Rkuyfv  
<;T$?J9  
-( d,AX  
template < typename Actor > M?yWFqFt9m  
class do_while_actor ? FlV<nE"J  
  { h_w_OCC&2  
Actor act; ;Xzay|  
public :  oJ<Wh @  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fD>0  
_mi(:s(  
template < typename Cond > Xfq]vQ/{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]n/fB|tE  
} ; l>H G|ol  
pN]$|#%q(  
Wd0$t    
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #!h +K"wX  
最后,是那个do_ Y64B"J=P 9  
x?|C-v  
P0/B!8x  
class do_while_invoker *, Mg  
  { Xy;!Q`h(  
public : Z T5p  
template < typename Actor > 6Eu&%`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G0u3*.  
  { s</llJ$  
  return do_while_actor < Actor > (act); -_>g=a@&  
} !edgziuO  
} do_; DJm/:td  
t G{?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? WecJ^{g>r{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *C0gpEf9S  
最后来说说怎么处理break和continue CYxrKW l:'  
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。 SdI/  
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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