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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rY p3(k3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wQ%mN[  
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, 0jzbG]pc:E  
@o-B{ EH8  
l$YC/ bP  
VL[kJi   
  class filler vA X|hwn;  
  { _ ib"b#  
public : #BQ.R,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $z$u{  
} ; 4]/7 )x?R  
jr)7kP@  
Ed:eGm }  
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: 0x9x@gF  
?\#N9 +{W  
<BW[1h1k5_  
ncSFj.}w]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u-1;'a  
7y`}PMn  
9<vWcq*4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (4@lKKiU%H  
5o/&T"]@  
1pCieTz!PN  
fl;s9:<  
二. 战前分析 jA(>sz  
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。 zSE<"(a  
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 .c#y%S  
rS0DSGDq  
VqE~c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TyKWy0x-3  
  /* --------------------------------------------- */ .^bft P\  
vector < int *> vp( 10 ); 5qf BEPJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 87WBM;$&s  
/* --------------------------------------------- */ m{7^EF  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); = 0- $W5E  
/* --------------------------------------------- */ U;n*j3wT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); r|*&GHo L  
  /* --------------------------------------------- */ S2>c#BQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5VO;s1  
/* --------------------------------------------- */ |8bq>01~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); fgj^bcp-  
\j2;4O?`  
j&UMjI9[  
b7/AnSR~Jt  
看了之后,我们可以思考一些问题: /cK%n4l.y  
1._1, _2是什么? IG?'zppjd6  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 m'-|{c  
2._1 = 1是在做什么? " v}pdUW  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 cV-1?h63  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &3Zy|p4V<  
5[{*{^F4  
 h C=:q  
三. 动工 1shBY@mlq  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WU4UZpz  
v_S4hz6w\  
zKFp5H1!%+  
fZKt%m  
template < typename T > kGkA:g:  
class assignment Y:ldR  
  { rtQHWRUn  
T value; a{[+<8=@1  
public : .P$IJUYO  
assignment( const T & v) : value(v) {} =V97;kq+v  
template < typename T2 > dJ:MjQG`W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WhBpv(q}.  
} ; ^2o dr \  
hSGb-$~F  
Og%U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fn CItK~y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  ySbqnw'  
W2;N<[wa<u  
f&4,?E;6%  
zNSu  
  class holder ];+#i"l  
  { 65,(4Udz!  
public : ^O^:$nXhYy  
template < typename T > h5kPn~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q{QYBh&  
  { I NSkgOo  
  return assignment < T > (t); rg_Q"g  
} "Dy'Kd%,%/  
} ; OndhLLz  
`N/RHb%  
sP'0Sl~NU  
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: 1\L[i];L8  
(x;g/!:  
  static holder _1; hIJ)MZU|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~^)^q8  
-V % gVI[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0(8H;T  
而不用手动写一个函数对象。 w> xV  
ftk%EYT;  
V2|3i}V"  
he+#Q 6  
四. 问题分析 _kFYBd  
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。 [O ",  
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。 vQ@2FZzu>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >yJ-4lgZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2WvN2" f3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w'7R4  
rAQF9O[  
五. 问题1:一致性 ,%#   
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?| EA<}[4#jS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Uf*EJ1Ei  
n,M)oo1G  
struct holder 3UUGblg`~  
  { L3(^{W]|  
  // O(H1P[  
  template < typename T > H/~?@CE(YC  
T &   operator ()( const T & r) const mV9A{h  
  { r!N]$lB  
  return (T & )r; w-N1.^  
} pL1s@KR  
} ; Lp:6 ;  
RBGlzk  
这样的话assignment也必须相应改动: -qV{WZHp  
FdOFE.l  
template < typename Left, typename Right > ;/AG@$)  
class assignment TB aVW  
  { S(eQ{rSs  
Left l; Ja^ 5?Ar|  
Right r; @nV5.r0W}B  
public : T&"i _no*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;eB ~H[S/  
template < typename T2 > &[|VZ[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mjnUs-`W|  
} ; HO|-@yOF^  
Y\/gU8w/  
同时,holder的operator=也需要改动: |E/L.gdP7  
7_KhV  
template < typename T > (d2@Mz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0WxCSL$#I  
  { r@)A k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Xwu.AVsr  
} D>T],3U(H  
`m%dX'0 E  
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。 GSVdb/+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `QP ~  
Z&yaSB  
return l(rhs) = r; ,WTTJN  
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。 XbvDi+R 2A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 17UK1Jx,  
$.e)  
template < typename Tp > %I4zQiJ%  
class constant_t q@#BPu"\l  
  { !DjT<dxf  
  const Tp t; f_r0})  
public : E%k7wM {  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U :9=3A2$x  
template < typename T > ?p8Qx\%*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )GB`*M[   
  { 1IA5.@G:  
  return t; \MYU<6{u  
} KHj6Tg;)  
} ; ]YD(`42x  
Y\t_&px  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [ F([  
下面就可以修改holder的operator=了 )BV=|,j  
9fVj 8G  
template < typename T > B1T5f1;uY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =d20Xa  
  { <DiOWi  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); . 5hp0L}  
} 0-e  
8cr NOZS6  
同时也要修改assignment的operator() xl!K;Y2<  
(ppoW  
template < typename T2 > ;( K MGir  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } WVL#s?=g  
现在代码看起来就很一致了。 2>y:N.  
$Lq:=7&LRn  
六. 问题2:链式操作 F,Fo}YQX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V2`;4dX*2  
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。 :k"rhI  
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。 $AwZ2HY  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 03E3cp"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C!UEXj`l9  
1MQ/ r*(  
template < typename T > QPg2Y<2  
struct result_1 U~QMR-bz  
  { E[S':Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @W9H9 PWv&  
} ; i!~>\r\6\  
8 lS($@@{  
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: _nX%#/{  
.ewZV9P)t  
template < typename T > <?|6*2_=  
struct   ref 1mUTtYU  
  { U)~#g'6:8  
typedef T & reference; S%+R#A1  
} ; rF8 hr  
template < typename T > %h*5xB]Tt  
struct   ref < T &> 5~xeO@%I  
  { KS! iL=i  
typedef T & reference; (|0b7 |'T  
} ; r@$B'CsLj  
8tZ} ;="F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 46ChMTt  
c^-YcGwa  
template < typename T > xyV]?~7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const syFI$rf _  
  { )fCMITq.|  
  return l(t) = r(t); f'_ S1\  
} F$ {4X /9n  
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。 SI_?~Pf3k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R~c1)[[E  
,8`O7V{W  
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 #:W%,$ 9\P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: A}4t9|/K6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C"No5r'K3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +!$dO'0nt,  
最后的布局是: GN%<"I.  
                Add 2?1}ZXr  
              /   \ w a.f![  
            Divide   5 |uQ[W17^N  
            /   \ ^Jtl;Q  
          _1     3 LhKY}R  
似乎一切都解决了?不。 I =b'j5c  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 <UK5eVQn  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Ld~4nc$H8  
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: pX]21&F  
i@{*O@m  
template < typename Right > T{;=#rG<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "i''Ui\H  
Right & rt) const 2lJZw@  
  { y*|L:!   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x~(y "^ph  
} jNqVdP]d\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^6&_| f  
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。 UC#"=Xd 4  
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。 <[5#c*A  
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。 u2,H ]-  
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。 G|V\^.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? (olLB  
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: TPqvp|~2  
aZxO/b^j  
template < class Action > r$?Vx_f`Q  
class picker : public Action w[{*9  
  { p  .aE  
public : x!`KhTu`_A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} QB9A-U <J  
  // all the operator overloaded w%I8CU_}.  
} ; cS 4T\{B;  
H\f/n`@,G  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ,N;v~D$Y  
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: h;}ODK(.  
}(cY|  
template < typename Right > l}+Cdy9>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5])8qb/F  
  { *sAOpf@M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ytob/tc  
} 'M lXnHxt  
k?n]ZNlT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #O><A&FrF`  
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。 s%bUgO%&  
cyHhy_~R  
template < typename T >   struct picker_maker u:eW0Ows"  
  { 7>KQRLw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [DL|Ht>  
} ; [{/$9k-aF?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )ZeLaaP  
  { 79a9L{gso  
typedef picker < T > result; ^K/G5  
} ; ofl'G]/$+  
>Ban?3{  
下面总的结构就有了: ~Q_F~0y  
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。 ' me:Zd  
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。 LAos0bc)w\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6w@,I;   
至此链式操作完美实现。 N@}gLBf  
a6P!Wzb  
KDX$.$#  
七. 问题3 7NeDs$  
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。 cL ae=N  
BZ}`4W'  
template < typename T1, typename T2 > %-k(&T3&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z=[l.Af_  
  { Slo9#26  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <(Tiazg  
} +!G4tA$g  
p ^](3Vi(  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: mUiOD$rO  
8Y7 @D$=w  
template < typename T1, typename T2 > srhFEmgN7)  
struct result_2 -S7RRh'p  
  { ` -yhl3si  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; h k/+  
} ; %5`r-F  
+fkP+RVY  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? QT7_x`#J~o  
这个差事就留给了holder自己。 \y@ eBW  
    8KZ$ F>T]>  
Pb3EnNqYbM  
template < int Order > Z%KL[R}^w;  
class holder; |E? ,xWN  
template <> |c=d;+  
class holder < 1 > J/L)3y   
  { +&(J n  
public : g&q^.7c}  
template < typename T > 8b{U tT  
  struct result_1 yg`E22  
  { /%-o.hT  
  typedef T & result; FzA{U O  
} ; f>p; siR)  
template < typename T1, typename T2 > Q})t<l+L  
  struct result_2 o}d2N/T  
  { PVZEB  
  typedef T1 & result; Q Xsfp  
} ; +BU0 6lLD  
template < typename T > ysL0hwir  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j-j'phK  
  { ,!jR:nApE  
  return (T & )r; <` #,AVH  
} \f6lT3"VN  
template < typename T1, typename T2 >  {`tHJ|8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b_q! >&c  
  { tsB.oDMP  
  return (T1 & )r1; $#F;xys  
} ]~$c~*0g  
} ; $U\!q@'$  
A&D2T  
template <> P>.Y)$`r  
class holder < 2 > t>XZ 3  
  {  fF\*v  
public : 3O#~dFnp  
template < typename T > \a\^(`3a[  
  struct result_1 aeLBaS  
  { 1hF2eNh  
  typedef T & result; 2Y9y5[K,F)  
} ; "tqS|ok.  
template < typename T1, typename T2 > unx;m$-c  
  struct result_2 D7 %^Ly  
  { yjeqv-7  
  typedef T2 & result; I|GV :D  
} ; J11dqj  
template < typename T > Pw0{.W~r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pZyb  
  { GjG{qR  
  return (T & )r; c& 9+/JYMo  
} [3Wsc`Q  
template < typename T1, typename T2 > 'SsPx&)l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P9 W<gIO  
  { S~]8K8"sT  
  return (T2 & )r2; n P0Ziu'{  
} C~3@M<X  
} ; B)_!F`9  
E|KLK4 ]  
BnY\FQ)K  
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> >。 V5hp Y ]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qpluk!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \r:m({G  
,{#RrF e  
return l(i, j) = r(i, j); 5JJg"yuY"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l|4xKBCV]  
s@*,r@<  
  return ( int & )i; X; e`y:9  
  return ( int & )j; CUAg{]  
最后执行i = j; KfJ c  
可见,参数被正确的选择了。 }dV9%0s!  
uJ2C+$=Ul  
\c5#\1<  
'p4da2%  
BaNU}@  
八. 中期总结 &!3VqHQ`  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: `kaR@t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a!s.850@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ymzPJ??!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <z~2d  
#n6FQ$l8m  
*y":@T  
%[+a[/  
4GmSG,]  
4]|9!=\  
九. 简化 ~ wJ3AqNC?  
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。 #dxJ#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !W+p<F1i  
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: 6KBzlj0T+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N,'[:{GOY  
  +-*/&|^等 r7]?g~zb  
2. 返回引用。 mjkw&2  
  =,各种复合赋值等 3Vb=6-|  
3. 返回固定类型。 LOyCx/n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) USHlb#*  
4. 原样返回。 _E x*%Qf.  
  operator, Q]2sj:  
5. 返回解引用的类型。 hi4h0\L!}  
  operator*(单目) ;r0|_mnf  
6. 返回地址。 U{U:8==  
  operator&(单目) RGx]DP$5G  
7. 下表访问返回类型。 ,6%hu|Y*  
  operator[] xPn'yo  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O?4vC5x  
  operator<<和operator>> [F BCz>  
5kRwSOG%'  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 YokZar2a0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H L}sqcp  
o[Wagg.%  
template < typename Left > G{&yzHAuae  
struct value_return Mo?t[]L   
  { D-2v>l_  
template < typename T > h1G*y  
  struct result_1 <?=mLOo =  
  {  01UR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; JYVxdvq1  
} ; {{4p{  
1b %T_a  
template < typename T1, typename T2 > {YO%JTQ  
  struct result_2 p'uqh e X  
  { t^bdi}[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +UpMMh q  
} ; #sm_.?P  
} ; 6|"!sW`%N  
J4*:.8Ki  
w50Bq&/jX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fW4cHB 9|  
[iO$ c]!H  
下面我们来剥离functor中的operator() +|}K5q\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #<PA- y  
35N/v G0  
return l(t) op r(t)  7KSGG1ts  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n'&`9M['%d  
return op l(t) foP>w4pB  
return op l(t1, t2) Ql6ai  
return l(t) op yBD2  
return l(t1, t2) op h3;o!FF  
return l(t)[r(t)] H-\ {w    
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >`rNT|rg  
5E oWyy  
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: 5M\=+5wB  
单目: return f(l(t), r(t)); A 4W  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !7"K>m<  
双目: return f(l(t)); 5qtmb4R~  
return f(l(t1, t2)); EV?47\ ~  
下面就是f的实现,以operator/为例 SJ WP8+  
'Kso@St`o  
struct meta_divide E23 Yk?"  
  { 4W//Oc@e  
template < typename T1, typename T2 > XnI ;7J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "jQe\  
  { "<jEI /  
  return t1 / t2; L/iVs`qF  
} _{Q?VQvZ  
} ; mJDKxgGK  
~=AKX(Q  
这个工作可以让宏来做: S'-`\%@7  
eE.5zXU3R  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ KZ<RDXVT  
template < typename T1, typename T2 > \ )T};Q:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cLyuCaH>c  
以后可以直接用 ]htZ!; 8J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Vw;ldEdx  
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 V.gY1   
(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。。。)  \#+2;L  
>*t>U8  
<K=B(-~  
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 /@nRL  
c%LB|(@j{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g<T`F  
class unary_op : public Rettype 4{pemqS*  
  { <% 3SI.  
    Left l; I\uB"Z{9  
public : ?"8A^ ^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} WO(&<(?  
q[|`&6B  
template < typename T > 3Llj_lf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zqs-I8y  
      { a6k(O8Ank3  
      return FuncType::execute(l(t)); _9-D3_P[3  
    } =u3@ Dhw  
Z/05 wB  
    template < typename T1, typename T2 > hp z*jyh8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^3)2]>pW  
      { (~pEro]?+)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~~:8Yv[(  
    } 97))'gC  
} ; ?.Yw%{?TG  
;`PkmAg  
PSQ:'  
同样还可以申明一个binary_op `)C`_g3Ew  
CpqSn/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v yLAs;  
class binary_op : public Rettype v.2Vg  
  { `Ig2f$}  
    Left l; 5f*'wA  
Right r; yDyeP{  
public : lQ<n dt~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zI:5I@ X  
d,rEEc Y  
template < typename T > *JC{G^|Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C.B}Py+   
      { x^O2Lj,w\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +l?ro[#6&.  
    } 73z|'0.  
//u76nQ  
    template < typename T1, typename T2 > 7(g&z%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |UDD/e  
      { X>GY*XU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U:4Og8  
    } AUjTcu>i  
} ; T!xy^n]}  
3&nc'  
rUpAiZfz >  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _yB9/F  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 BvW gH.OX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) n25tr'=  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 JX0_UU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9"lW"lG!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 i[\u-TF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S@G{|.)2  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) U8$dG)PhA  
下面是修改过的unary_op 9PGR#!!F$  
Cbg#Yz~/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B{UoNm@  
class unary_op sAN:C{  
  { v?TJ!o  
Left l; g#%FY1xp  
  E,"btBg  
public : MVv^KezD  
M@X#[w:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |21hY  
rHBjR_L.2  
template < typename T > 2T%f~yQ^  
  struct result_1 ^?]H$e  
  { LP-Q'vb<=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; z(X6%p0  
} ; j"sO<Q{6%  
N5Mz=UgB  
template < typename T1, typename T2 > yW(+?7U  
  struct result_2 ZpctsCz]  
  { J'c9577$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5"~^;O  
} ; HgATH  
]bE?n.NwZ  
template < typename T1, typename T2 > !gew;Jz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N&h!14]{ Z  
  { / cen# pb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1`_)%Y[ZJ  
} dsZ ( D:)  
sK/"  
template < typename T > i6:yNb ='  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <a[8;YQC  
  { XK-x*|  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,wo"(E!4e  
} rPpAg  
d@f2Vxe7  
} ; ;OJ0}\*iP8  
swq!S p  
fToI,FA  
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 5 t?2B]  
好啦,现在才真正完美了。 sLqvDH?V  
现在在picker里面就可以这么添加了: Rs[]i;  
Lbp6I0&n  
template < typename Right > xi. KD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Vot+gCZ  
  { %ys}Q!gR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @5G7bY7Nz  
} Iw7r}G  
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。 I8;[DP9  
F/>Pv q]  
^tcBxDC"]  
X )s7_  
*Y0,d`  
十. bind Bic { H  
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。 2vQ^519  
先来分析一下一段例子 $QBUnLOek&  
z35Rjhj9  
yP4.Z9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \U>Kn_7m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E"&9FxS]^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jUSr t)o03  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 >! .9g  
我们来写个简单的。 |bnjC$b*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: XqH<)B ]  
对于函数对象类的版本: AK?j1Pk  
xU<lv{m`D  
template < typename Func > NP*0WT_gB  
struct functor_trait wT yM9wz&  
  { `3oP^#  
typedef typename Func::result_type result_type; qJt gnk|  
} ; ZUW>{'[K  
对于无参数函数的版本: A'(F%0NF6  
iRHQRdij  
template < typename Ret > R_n-&d 'PP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U/o}{,$A  
  { Nb/%>3O@  
typedef Ret result_type; fEv36xb2S  
} ; :ygz/L  
对于单参数函数的版本: Qo *]l_UO;  
ACltV"dB^  
template < typename Ret, typename V1 > }*R6p?L5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7"i*J6y*  
  { eJp-s" %  
typedef Ret result_type; 9'h^59  
} ; !OgoV22  
对于双参数函数的版本: o|q#A3%?  
S6tH!Z=(g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :K:gyVrC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .Kwl8xRg  
  { (C@@e'e  
typedef Ret result_type; htym4\Z=  
} ; rapca'&#  
等等。。。 Uk\U*\.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cSk}53  
_/ZY&5N  
template < typename Func > 5V bNWrw  
struct func_return i%8 sy  
  { @ RBwT  
template < typename T > :%MWbnVSC,  
  struct result_1 wwn}enEz,x  
  { K*FAngIB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N@0scfO6<  
} ; \"Iy <zG  
Dx'e+Bm  
template < typename T1, typename T2 > dxWw%_Q  
  struct result_2 = g}yA=.  
  { =LnAMl#9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c.v)M\:  
} ; [F EQ@  
} ; $8r:&Iw  
A,qG*lv  
pj]<i.p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +(%[fW  
3: Uik  
template < typename Func, typename aPicker > O_^h 7   
class binder_1 >O~5s.1u  
  { nVzo=+Yp  
Func fn;  V}qmH2h  
aPicker pk; 54w-yY  
public : a"0~_=  
55p=veq \  
template < typename T > 90}B*3x  
  struct result_1  U2$T}/@  
  { I r~X#$Upc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n]Y _C^  
} ; }DaYO\:yK*  
kM`#U *j  
template < typename T1, typename T2 > 9l]IE,u  
  struct result_2 |3m%d2V*hF  
  { uL F55:`<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oVW?d]R  
} ; mM.&c5U  
9G~P)Z!0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [dMxr9M  
:^a$ve3(Jq  
template < typename T > N{g=Pf?I}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vNGvEJ`qn  
  { ( Iew%U  
  return fn(pk(t)); W:\VFP f2  
} gzF&7trN  
template < typename T1, typename T2 > .~J^`/o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^h=kJR9  
  { h6/Z_ Y  
  return fn(pk(t1, t2)); Lt_]3g o  
} +F|[9o z  
} ; 9OUhV [D  
rY}ofq7b  
p~IvkW>ln)  
一目了然不是么? )A%Y wI$  
最后实现bind T*m21<  
p<4':s;*  
\`C3;}o:"P  
template < typename Func, typename aPicker > .Ko`DH~!,C  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "Q1hP9xV  
  { s3J$+1M >  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M &J*I  
} )f Rh^6  
:Kiu*&{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =%LS9e^7D  
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。 Gj=il-Po  
Ry C7  
十一. phoenix bxs@_fH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: z61 o6mb  
R 9(^CWs  
for_each(v.begin(), v.end(), -|mABHjx*  
( *?{)i~  
do_ $`%.Y&A  
[ RS~oSoAE  
  cout << _1 <<   " , " @kw=0  
] \#slZ;&s  
.while_( -- _1), [z\*Zg  
cout << var( " \n " ) :[doYizk:  
) lV8Mr6m  
); N5^:2ag  
+Q.[W`goV  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: R)/w   
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +dfSCs  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sC>8[Jatd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2 E^P=jU`  
lgl/| ^ Uw  
;XT$rtuX  
template < typename Cond, typename Actor > r_G`#Z_5F  
class do_while !SnpesTn  
  { tBrVg<]t  
Cond cd; F~EriO  
Actor act; k.%F!sK  
public : m`Z4#_s2  
template < typename T > 8Xr"4;}f+  
  struct result_1 C}CX n X  
  { v!2`hq O  
  typedef int result_type; "2mVW_k  
} ; F>OYZOC]  
7DD ot_qb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kDsUKO p  
#]rw@c  
template < typename T > i> ;G4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9 wc=B(a|  
  { ~F WmT(S  
  do y^ohns5{  
    { j2+&B9 (  
  act(t); )jg3`I@  
  } ,~v1NK*  
  while (cd(t)); \2YhI0skW  
  return   0 ; b~r ?#2K  
} 79\ =)m}$Q  
} ; "='|c-x  
wjkN%lPfvj  
&3rh{"^9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?pFHpz   
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 k:f Rk<C  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ]BA8[2=m  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 '2NeuK-KD  
下面就是产生这个functor的类: --FvE|I  
T"O!  
'?\Hm'8  
template < typename Actor > xe d$z  
class do_while_actor @_;6 L  
  { uaiG (O   
Actor act; PqfH}d0l  
public : pcE.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gbvBgOp  
t^q/'9Ai&J  
template < typename Cond > `| fF)kI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FkH4|}1  
} ; xaPTTa  
aD.A +es  
D`u{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。 Ou/{PK}  
最后,是那个do_ i+OyBDkJM!  
 A/9 wr  
7JbN WN  
class do_while_invoker #VLTx!5o  
  { 'SC`->F4D  
public : FK->|  
template < typename Actor > cng 1k  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  ST{<G  
  { \eN}V  
  return do_while_actor < Actor > (act); IlH*s/  
} .69{GM?  
} do_; by- B).7  
b(wiJ&t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 'i}Q R~pe  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [xHK^JP 8F  
最后来说说怎么处理break和continue .^/OL}/~<  
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。 ss*dM.b  
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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