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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GCp90  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hj=k[t|g}  
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, @4P_Yfn  
+D M,+{}  
!1`f84d  
P&AaD!Qn  
  class filler j`_tb   
  { {5JYu  
public : ) {4$oXQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jN!sL W  
} ; c"NGE  
)wk9(|[o  
hGo/Ve+@  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: FES0lw{G#  
r-&* `Jh  
o> yo9n%t  
3SI%>CO}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); s~g]`/h$r  
U DHMNubB  
#kAk d-QY6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -8&P1jrI  
, 4@C%  
4YCuO%  
5 $. az  
二. 战前分析 2Kw i4R  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 NtQ#su$  
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 /X?%K't2r  
1N+ju"2R  
fP{IW`t}]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); py9`q7F  
  /* --------------------------------------------- */ >&)|fV&4  
vector < int *> vp( 10 ); g7Z3GUCGL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z<8WN[fB  
/* --------------------------------------------- */ 6V-JyTcxGI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j +Ro?  
/* --------------------------------------------- */ /@6T~XY M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); UZu.B!4  
  /* --------------------------------------------- */ .wkW<F7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); p}q]GJ  
/* --------------------------------------------- */ pwo @ S"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); - 4B&{P  
h]k1vp)Q y  
%wIb@km  
\Z625jt  
看了之后,我们可以思考一些问题: sh}eKwh  
1._1, _2是什么? 'HvJ]}p  
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。 C40W@*6S2  
2._1 = 1是在做什么? T,v5cc:nO  
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。 G[Jz(/yNH  
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。 k~qZ^9QB~  
q (}#{OO  
M[^EHa<i  
三. 动工 T$tO[QR/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *TYOsD**9  
)D ':bWP  
h~k+!\  
lF)k4 +M  
template < typename T > 13/U4-%b2  
class assignment FyRr/0C>  
  { u(4o#m  
T value; V#V<Kz  
public : S|T*-?|  
assignment( const T & v) : value(v) {} &;$- &;  
template < typename T2 > je=XZ's,i~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ej'N !d.  
} ; 6KKQ)DNu_  
10r9sR  
$H1igYc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1K[y)q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -7A2@g  
r[AqA  
&dJ\}O[r  
3s Mmg`  
  class holder \n0MqXs#  
  { ShMP_?]P  
public : saR9_ ux  
template < typename T > t flUy\H>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4_o+gG%HaM  
  { "mAMfV0  
  return assignment < T > (t); VPOp#;"%  
} VBe&of+  
} ; BXLw  
kj'  
xd]7?L@h.I  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: _ Zzne  
W";Po)YC  
  static holder _1; WRN}>]NgQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h($Jo  
{D4N=#tl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tD No; f  
而不用手动写一个函数对象。 (0zYS_m A  
l#|M.V6G  
fnudy% oo  
S?# 'Y*h  
四. 问题分析 ib~EQ?u{  
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。 gBo~NLrf  
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。 ^Rmrre`uU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N1X;&qZDd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IdciGS6 t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >~@ABLp 6  
}~! D]/B  
五. 问题1:一致性 vf['$um  
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?| $TavvO%#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'o-J)+oa  
4 zipgw  
struct holder n2&M?MGX  
  { WmZ,c_  
  // *5R91@xt  
  template < typename T > xO;Qr.3PX  
T &   operator ()( const T & r) const I9kBe}g3  
  { Xb7G!Hk#g  
  return (T & )r; KZwzQ"Hl  
} WFMQ;  
} ; A]m_&A#  
v#$}3+KVC  
这样的话assignment也必须相应改动: &%@>S.  
8iN@n8O  
template < typename Left, typename Right > ,pVq/1  
class assignment {fu[&@XV  
  { ufS0UD8%H  
Left l; )iCg,?SSw=  
Right r; a}7P:e*u  
public : r8[Ywn <u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k1;Jkq~  
template < typename T2 > [N1[khY`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } UQCond+K  
} ; WvWZzlw  
a,\GOy(q{  
同时,holder的operator=也需要改动: t++\&!F  
[ jgC`  
template < typename T > hVu~[ 'Me  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $lf\1)B~*  
  { cb9@ 0^-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P%Wl`NA P  
} %)j^>W5  
dhI+_z   
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。 mbZ g2TTy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f9J]-#Iif  
l[{Ci|4  
return l(rhs) = r; ~,reS:9RZ  
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。 {aWfD XB1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I}1<epd ,  
}3y Q*<  
template < typename Tp > Ui;PmwQc&  
class constant_t Zz56=ZX*_  
  { 0p!N'7N  
  const Tp t; `;#I_R_K  
public : v{TISgZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} o@:u:n+.  
template < typename T > _tVrLb7`s  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]=m0@JTbG  
  { j0IuuJ+  
  return t; !6{b)P  
} B~/ejC!  
} ; &3'zG)  
?1lx8+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gj1l9>f>]a  
下面就可以修改holder的operator=了 1A/li%  
YX 19QG%  
template < typename T > He)dm5#fg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F` ]s  
  { Xc7Qu?}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); p|R]/C0f  
} s&Qil07 Vl  
!8Q9RnGn  
同时也要修改assignment的operator() iVb#X#  
wq`\p['Q,  
template < typename T2 > p?eQN Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -Hu]2J)  
现在代码看起来就很一致了。 C**kJ  
ut;KphvSH  
六. 问题2:链式操作 PVUNi: h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6Pu5 k;H  
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。 nv"D  
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。 ?c# v'c^=h  
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。 sK`pV8&xq  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b:(*C  
>rzpYc'~w  
template < typename T > Nyo,6 AA  
struct result_1 &1,qC,:!  
  { AJ-~F>gn  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DSx D531[A  
} ; 7(bE;(4  
vCtag]H2@  
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: 6d|%8.q1  
>,%7bq=T!  
template < typename T > N^&T5cAC  
struct   ref NuKx{y}P  
  { OX/}j_8E^(  
typedef T & reference; `(?x@Y>.Ht  
} ; {"w4+m~+te  
template < typename T > |&a[@(N:zf  
struct   ref < T &> L~xzfO  
  { bLi>jE.%.  
typedef T & reference; E>6:59+  
} ; e8<[2J)P&  
zhFk84  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <y5f[HjLy  
 `jB2'  
template < typename T > B|+tK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S)d_A  
  { )t$|'c}  
  return l(t) = r(t); zMQ|j_ l9E  
} Qr l>A*  
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。 _w>9Z>PR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 w/m ~#`a  
7A[`%.!F6  
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 Bn_@R`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _jCjq   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +A,t9 3:k  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S  H5G  
最后的布局是: ^atBf![  
                Add 27Ve$Q8]v  
              /   \ v J.sa&\H  
            Divide   5 sd~T  
            /   \ =!%+ sem  
          _1     3 I7nZ9n|KU  
似乎一切都解决了?不。 oZ(T`5  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 {|J'd+  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 E64d6z^7u  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: /^z5;aG  
+e%U6&l{  
template < typename Right > q^hL[:ms#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <e&*Tx<8  
Right & rt) const /N&)r wc  
  { Z[{: `  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1RF? dv  
} -dn\*n5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 h .Iscr^~  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 :h+gSvn:  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 X6dv+&=?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 cQMb+Q2Yw  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ard<T}|N  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? s$ 2@|;  
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: *rk!`n&  
Mo2b"A;}|  
template < class Action > 4W''j[Y/  
class picker : public Action ,,>b=r_r&  
  { *.DTcV  
public : Lh5d2}tcO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;9hi2_luV  
  // all the operator overloaded -v(.]`Wo&;  
} ; z@0*QZ.y 1  
{~"6/L  
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。 +L8 6 w7  
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: R2af>R  
I bd na9z7  
template < typename Right > Bld$<uU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *X K9-%3  
  { MMfcY 3#%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V nv9 <=R  
} eiaL zI,O  
{rG`Upp  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bstc|8<  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 @{Q[M3l  
u9*}@{,  
template < typename T >   struct picker_maker v@0lTl_  
  { 0/."R ;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;_lEu" -  
} ; j:9kJq>mv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > < g<Lf[n$  
  { 0} UJP   
typedef picker < T > result; _/_1:ivY8  
} ; ;$y(Tvd;  
ec4jiE  
下面总的结构就有了: 7lvUIc?krW  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 I9`R L Sn  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Oop;Y^gG}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <<da TQV  
至此链式操作完美实现。 H3"[zg9L:a  
n#G I& U  
^ )Lh5   
七. 问题3 oA kF  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ?[K+Ym+  
3 G?^/nB  
template < typename T1, typename T2 > pH%cbBm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RrkS!E[C  
  {  l+.E'   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /]Fs3uf  
} #cBt@SEL'  
-BNlZgk-^  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: QJ`#&QRp  
y#AwuC K  
template < typename T1, typename T2 > 6ZBg/_m  
struct result_2 av(d0E}}b  
  { D@yg)$;z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; VJX{2$L  
} ; }*~EA=YN;  
)K8k3]y&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? W%f:+s}cI  
这个差事就留给了holder自己。 s7C oUd2  
    Hut au^l  
~EIY(^|py  
template < int Order > ?gb"S,  
class holder; kyQ%qBv ^  
template <> hv'~S  
class holder < 1 > z^Nnt  
  { <_ 02)6j  
public : ^j?\_r'j  
template < typename T > @^y/V@lDm  
  struct result_1 AF1";duA  
  { U RDb  
  typedef T & result; ]],6Fi+  
} ; )EYsqj  
template < typename T1, typename T2 > n*^g^gp  
  struct result_2 ei;wT  
  { zYdSg<[^  
  typedef T1 & result; ;^ :9huN  
} ; c h<Fi%)  
template < typename T > mD:d,,~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :4h4vp<  
  { jMUE&/k  
  return (T & )r; Z&=K+P  
} BBw`8!  
template < typename T1, typename T2 > J.:"yK""  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >\K<q>*  
  { /d5_-AB(v  
  return (T1 & )r1; !Y-MUZ$f  
} 5+GW% U/  
} ; h)q:nlKUW  
-[s*R%w  
template <> ](NSpU|*  
class holder < 2 > :tM|$TZ  
  { .s|n}{D_i  
public : Z~8Xp  
template < typename T > _> .TB\  
  struct result_1 |v8>22y  
  { 9Ps:]Kp!vN  
  typedef T & result; ]DdD FLM  
} ; Tfhg\++u  
template < typename T1, typename T2 > @QtJ/("&WC  
  struct result_2 } 1w[G;$  
  { A6}M F  
  typedef T2 & result; ?rWqFM:hb  
} ; T1;yw1/m5\  
template < typename T > ]y$D@/L@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r!yrPwKL  
  { 71cc6T  
  return (T & )r; ?]f+)tCMs  
} _%!C;`3Y  
template < typename T1, typename T2 > F8Y D:   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kR6rf_-[  
  { 88h-.\%Z  
  return (T2 & )r2; +Bv{A3E9  
} whoz^n3NE  
} ; X#5dd.RR  
_< 69d  
"*#$$e53A  
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> >。 ppVjFCv0<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BgD;"GD*W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h|dVVCsN  
jgYUS@}  
return l(i, j) = r(i, j); p*W4^2(d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5JDqSz{  
=ALy.^J=  
  return ( int & )i; ][:6En}  
  return ( int & )j; _x z_D12  
最后执行i = j; E3.=|]W'  
可见,参数被正确的选择了。 }f^r@3Cb3  
eGvHU ;@  
9#/z [!  
<!K2xb-d^  
b`E0tZcJ  
八. 中期总结 gPe*M =iF  
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: 0gHJ%m9s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w@.E}%bwq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 A2Rr*e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I'BoP  
2j H`  
Tx0/3^\>8A  
17H_>a\`  
!li Q;R&  
:^3MN  
九. 简化 5h+g^{BE  
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。 M\,0<{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I o7pp(  
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: 1]fqt[*)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;38DBo  
  +-*/&|^等 sqei(OXy  
2. 返回引用。 i5|A\Wv"  
  =,各种复合赋值等 J^pL_  
3. 返回固定类型。 >AV-i$4eQ@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xv's52x  
4. 原样返回。 %H~q3|z  
  operator, =nA;,9%  
5. 返回解引用的类型。 B!! xu  
  operator*(单目) ;Y j_@=   
6. 返回地址。 }Nl-3I.S^  
  operator&(单目) E92dSLhs5  
7. 下表访问返回类型。 <y6M@(b  
  operator[] ;QW6Tgt11  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v(FO8*5DZ  
  operator<<和operator>> Dq*>+1eW2  
~!,'z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 '7 6}6G%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: nBaY|  
q*@7A6:FV>  
template < typename Left > 5IBe;o  
struct value_return E0>4Q\n{  
  { @;fdf3ian  
template < typename T > T WEmW&Q  
  struct result_1 5ts8o&|   
  { XkCbdb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; P00d#6hPJ  
} ; tu6c!o,@  
z++*,2F  
template < typename T1, typename T2 > 8 ]dhNA5  
  struct result_2 p<`q^D  
  { ,/m<=`*N|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K;_p>bI5  
} ; | 3!a=  
} ; \5k[ "8~  
hBLJKSv  
aQMET~A:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait X/];*='Q  
I &YYw8&  
下面我们来剥离functor中的operator() ! 0fpD'f!n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cA`R~o"  
WA8Qt\Q  
return l(t) op r(t) 6WgGewn  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jkFS=eonK  
return op l(t) r{#od 7;  
return op l(t1, t2) `{N0+n  
return l(t) op ZJ 8~f  
return l(t1, t2) op W.-[ceM  
return l(t)[r(t)] X"y rA;,o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rV"<1y:g  
,@/b7BVv  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: `U#*O+S-^  
单目: return f(l(t), r(t)); PGP9-M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "T<Q#^m  
双目: return f(l(t)); |5Mhrb4.  
return f(l(t1, t2)); 3:Y ZC9  
下面就是f的实现,以operator/为例 R8c1~'  
:v* _Ay  
struct meta_divide Ol~sCr  
  { vE>J@g2#  
template < typename T1, typename T2 > )|XmF4R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fR~_5 pt7  
  { /wKW  
  return t1 / t2; Aw;~b&.U{_  
} gZM\RJZ_  
} ; <o3e0JCq  
it ,i^32|  
这个工作可以让宏来做: -F/"W  
Z$k4T$,[-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :tedtV ~  
template < typename T1, typename T2 > \ 3K@dW"3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UVUbxFq:  
以后可以直接用 @%O"P9;s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `]FA} wC  
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 Vu*yEF}  
(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。。。) &AU%3b  
` *&*jdq&i  
PnFU{N  
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 z/.x*A=  
=mn)].Wg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @8HTC|_vX  
class unary_op : public Rettype ?>1AT ==wI  
  { 7;5?2)+=6  
    Left l; T6Z2 #  
public : e/r41  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6$4G&'J  
^IjKT  
template < typename T > fYuJf,I[f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #y&3`Nz3  
      { 0 oEw1!cY  
      return FuncType::execute(l(t)); (WVN*OR?  
    } " nq4!  
TF} <,aR  
    template < typename T1, typename T2 > !<h*\%;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (Vf&,b@U_  
      { T8GxoNm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0<>I\UN0b  
    } Tt `|26/  
} ; z;zy k  
sw[1T_S>  
L oe!@c  
同样还可以申明一个binary_op o*_[3{FU  
^ W eE%"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W|NzdxCY  
class binary_op : public Rettype X)e6Y{vO  
  { N0O8to}V  
    Left l; glH&v8  
Right r; 6^H64jM  
public : 2IFri|;-eb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _UT>,c;h  
Dq)V] Zx  
template < typename T > UAFl+d!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vd|PTHV_  
      { R61.!ql%w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I+kGEHO}  
    } V()s! w  
<*V%!pwIG  
    template < typename T1, typename T2 > '\(Us^Ug  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MBIt)d@Ix  
      { N|O/3:P<,U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N$aLCX  
    } T6=c9f?7  
} ; RI!!?hYm  
g;i>nzf  
B# |w}hj  
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 $ii/Q:w T"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gGxgU$`#c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @.yp IE\  
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 GrbmK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y#V`i K  
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。。。 jX-v9eaA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M`-#6,m3  
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) X~*1  
下面是修改过的unary_op U; JZN  
 \U(qv(T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > F-R4S^eV  
class unary_op ZN~:^,PO/  
  { "^fcXV9Wp  
Left l; p[4KN(PyK  
  \EuMzb"G9p  
public : w= |).qQ]  
hD/bgquT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -%E+Yl{v  
y))d[ 1E  
template < typename T > !o+#T==p  
  struct result_1 [w' Y3U\ i  
  { ry\Nm[SQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7;:R\d6iL  
} ; &|'1.^f@;E  
#K.OJJaG  
template < typename T1, typename T2 > 12U1DEd>-  
  struct result_2 0k>bsn/ j  
  { m Y*JNx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _<yGen-  
} ; tV%:sk^d  
wb~#=6Y  
template < typename T1, typename T2 > l ~CYxO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dYrw&gn  
  { X`/8fag  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [G>8N5@*  
} {'C PLJ{R  
nsIx5UA_n  
template < typename T > 5tdFd"oo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3jZPv;9OC  
  { Cp`)*P2  
  return OpClass::execute(lt(t)); &}_ $@  
} m X{_B!j^  
;9PJ K5>~  
} ; f]W$4f {  
%ZF47P%6  
[v ( \y  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Q'/v-bd?o  
好啦,现在才真正完美了。 ZX[ @P?A+-  
现在在picker里面就可以这么添加了: /Fy2ZYs,`8  
b-ZC~#?|b  
template < typename Right > ^&F8NEb=2>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h)fJ2]JW8W  
  { fQ33J>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xTiC[<j  
} A:Pp;9wl  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8;K'77h  
A.vWGBR  
}c|)i,bL  
21Mr2-#z  
*WdnP.'Y  
十. bind qIIc>By(\"  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 g\^7Q  
先来分析一下一段例子 "i0{E!,XL  
,j\1UAa  
=$xxkc.~G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} OZ##x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,'w9@A  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ncZ5r0  
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。 Q{-T;T  
我们来写个简单的。 *gF8"0s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O(q1R#n-}+  
对于函数对象类的版本: i E p{  
uv,&/ ,;S  
template < typename Func > TK^9!3  
struct functor_trait :'p+Ql~c  
  { !o+[L  
typedef typename Func::result_type result_type; 6/e+=W2  
} ; ;U$Fz~rJ  
对于无参数函数的版本: 4+46z|  
=E$Hq4I  
template < typename Ret > Ot,eAiaX  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0 ~K4vSa  
  { &(&5ao)5  
typedef Ret result_type; 6WUP#c@{  
} ; L-SWs8  
对于单参数函数的版本:  {}x{OP  
6j uNn}  
template < typename Ret, typename V1 > H|@R+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $}_a`~u  
  { :+u K1N  
typedef Ret result_type; %*J'!PC9n  
} ; 0P)"_x_  
对于双参数函数的版本: JR>v  
c*R?eLt/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R;D|To!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F&pJ faig  
  { BhFyEY(  
typedef Ret result_type; 5}-e9U  
} ; ~d5f]6#`  
等等。。。 q8 jI y@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ig b@aGA  
hHXTSk2  
template < typename Func > '1rHvz`B/"  
struct func_return 1:{BC2P  
  { =6Z$nc R  
template < typename T > #>)OLKP  
  struct result_1 N-C=O  
  { lHl1Ny\?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J+IkTqw  
} ; @ootKY`  
xi3  
template < typename T1, typename T2 > Zq[aC0%+  
  struct result_2 M$L ; -T  
  { [OTZ"XQLI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )GgO=J:o  
} ; .MUoNk!  
} ; ..u2IdEu  
PO1|l-v<Yq  
)o51QgPy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #21t8  
3/d`s0O  
template < typename Func, typename aPicker > $K-od3h4=  
class binder_1 r*Iu6  
  { g+ZQ6Hz  
Func fn; 4\Nt"#U)g  
aPicker pk; h4N%(?7  
public : Pgdv)i3  
zI$24L9*  
template < typename T > &n 1 \^:  
  struct result_1 $)(K7> P  
  { ItLP&S=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?U^h:n  
} ; fwWE`BB  
j)A$%xUo  
template < typename T1, typename T2 > v J `'x  
  struct result_2 b!do7%]i  
  { s"jNS1B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T][r'jWQ  
} ; cx_.+R  
aNcuT,=(?8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j4C{yk  
*d%U]Hby,  
template < typename T > /C: rr_4=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )U$]J*LI  
  { ;8VvpO^G/  
  return fn(pk(t)); PR{y84$  
} (K"8kQLY  
template < typename T1, typename T2 > =5 zx]N1r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6X1_NbC  
  { d|~A>YZ  
  return fn(pk(t1, t2)); k~P{Rm;F  
} rEWPVT  
} ; OI0tgkG  
"@h 5 SF  
|N^z=g P[  
一目了然不是么? VOmWRy"L  
最后实现bind [p 6#fG *  
1Vden.H*CI  
*CnrzrKtQ  
template < typename Func, typename aPicker > ohy?l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jT6zpi~]E  
  { 9S _N*wC.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T@. $Zpz  
} q1d'L *   
q^.\8zFf  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c[a1 Md&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 qUW>qi,  
vU|.Gw  
十一. phoenix %uVbI'n)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dE[_]2];P  
@Z50S 8  
for_each(v.begin(), v.end(), Gkfc@[Z V  
( Qey6E9eCA  
do_ DJm/:td  
[ 4Pm+0=E   
  cout << _1 <<   " , " Aj22t   
] /p&)bL  
.while_( -- _1), @|2}*_3\  
cout << var( " \n " ) (ex^=fv  
) guD?~-Q  
); lQ}e"#<  
k*;2QED  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: [H3~b=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Q I.*6-(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,;_D~7L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N,><,7!q$,  
0 CJ4]mYl  
E?& x5?  
template < typename Cond, typename Actor > bhFAt1h  
class do_while rI[Lg0S  
  { ]:Q7Gys  
Cond cd; }PR^Dj.  
Actor act; K%p*:P  
public : Gn ]%'lrg'  
template < typename T > fGv`.T_d  
  struct result_1 ItoSORVV  
  { HxVQeyOR  
  typedef int result_type; 9t$%Tc#Z  
} ; =&- hU|ur  
[SW@"C!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,u,]ab  
LX %8a^?;  
template < typename T >  xYMNyj~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JMMsOA_]  
  { J{Z-4y  
  do zn |=Q$81  
    { @QAyXwp  
  act(t); 6$'6x2,  
  } aE_)iE|  
  while (cd(t)); u%#s_R  
  return   0 ; F7(~v2|  
} V zx%N.  
} ; (VPT% l6  
qdn\8Pn  
q5$z:'zE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mX8A XWIa  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 vWJhSpC[  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 5T[9|zJs  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 328(W  
下面就是产生这个functor的类: i*9l  
`TkI yGr  
x*#F|N4~',  
template < typename Actor > 1%L* 9>e  
class do_while_actor 6, Q{/  
  { ^}2 ie|  
Actor act; lPS A  
public : t9&z|?Vz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} MwxfTH"wi  
f77uqv(Y  
template < typename Cond >  *it(o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ];P^q`n=.  
} ; Ih}I`wY-  
JH~ve  
HrA6wn\O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Xu1l6jr_  
最后,是那个do_ u.gh04{5  
*JG?^G"l  
%*.;3;m  
class do_while_invoker ^g,[#Rh  
  { cU25]V^{\  
public : r\Wp\LfY&{  
template < typename Actor > j$*]'s&_hZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -Uz xs5Zl  
  { 1K'0ajl1A  
  return do_while_actor < Actor > (act); h^P>pI~  
} %PG::b  
} do_; y(:hN)  
`4cs.ab  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r'hr 'wZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #R|M(Z">q  
最后来说说怎么处理break和continue laM0W5  
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。 g1\4Jb  
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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