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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 38[ko 3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SREe, e\  
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, `a!:-.:v  
!p4y@U{  
p..O;_U  
z  DP  
  class filler .)zX<~,  
  { Wxi|(}  
public : 4K(AXk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z/,qQVv=}4  
} ; i"h '^6M1  
:UyNa0$l:"  
):Vzv  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: JE<zQf(&  
Zy>iaG9}  
i09w(k?  
Gg\805L@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wQ4IQ!  
9 NO^ '  
!w!}`|q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qOusO6  
h|MTE~   
lDQ'  
Zw)*+> +FV  
二. 战前分析 T.fmEl  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 FuiEy=+  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Qe&K  
]$StbBP  
cPemrNxydN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;}tEU'&  
  /* --------------------------------------------- */ v[aFSXGj)  
vector < int *> vp( 10 ); :DxCjv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hr+,-j  
/* --------------------------------------------- */ x}`]9XQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); oPX `/ X#  
/* --------------------------------------------- */ ^st.bzg+[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0u?{"xH{+}  
  /* --------------------------------------------- */ yC]xYn)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); GAZw4 dz  
/* --------------------------------------------- */ C^o9::ER  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;Jn"^zT  
HOn,c@.9Y  
C/JeD-JG  
S~8w-lG!  
看了之后,我们可以思考一些问题: &?],uHB?d  
1._1, _2是什么? $/*6tsR  
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。 5kK:1hH7  
2._1 = 1是在做什么? aX oD{zA  
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。 uG|d7LS,%  
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。 PP{CK4  
DA/l`Pn  
]8}+%P,Q  
三. 动工 sg.8Sd"]7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QW5S=7  
t3#My2=  
\k#|5W  
an4^(SY  
template < typename T > ,~R`@5+  
class assignment BVKr 2v  
  { "5KJ /7q!  
T value; g1je':  
public :  t8 "*j t  
assignment( const T & v) : value(v) {} )YDuq(g&  
template < typename T2 > RG'Ft]l92N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } yzvNv]Z'*  
} ; M  `QYrH  
fkprTk^#  
p)t1] <,Of  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _h% :Tu  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $=x1_  
0Cox+QJt  
K+0&~XU  
_f~(g1sE  
  class holder j.3#rxq  
  { ; bBz<  
public : 5/v,|  
template < typename T > y^rcUPLT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YF+hN\  
  { ~*3obZ2>2  
  return assignment < T > (t); 3'd(=hJ45$  
} ){AtV&{$  
} ; pJ` M5pF  
]x8_f6;D  
-8L 22t  
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: x[mxp/ /P  
I9! eL4e  
  static holder _1; K3jPTAw=#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c+6/@y  
WjyuaAWY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E%eTjvvxus  
而不用手动写一个函数对象。 dQ6n[$Q@N  
m;=wQYFr{I  
Mp*S+Plp  
IL:d`Kbqf  
四. 问题分析 xiu?BP?V  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 b`NXe7A  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 kOe %w-_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +d[A'&"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *]ROUk@K=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bv.DW,l%'  
Q?f%]uGFQ  
五. 问题1:一致性 }(g`l)OX  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 1g_(xwUp+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6sRe. ct<  
yI&{8DCCw  
struct holder [}7j0&  
  { O*hd@2hd  
  // xvZNshkpAX  
  template < typename T > qf/1a CQiP  
T &   operator ()( const T & r) const +Za ew679  
  { ~R;9a"nr  
  return (T & )r; AML8.wJ  
} jlmP1b9  
} ; HT]v S}s  
_(CuuP$`I  
这样的话assignment也必须相应改动: %X)i-^T  
~s}0z&v^te  
template < typename Left, typename Right > b-/ztZ@u  
class assignment A)5-w`1  
  { 3Y\7+975m  
Left l; :ZP4(}  
Right r;  R^%uEP  
public : *cjH]MQ0Ak  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e ~X<+3<  
template < typename T2 > 5^Gv!XW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } OH.Re6Rr  
} ; Bg^k~NX%  
z*Y4t?+  
同时,holder的operator=也需要改动: kmJ {(y)w  
pUvbIbg+  
template < typename T > Qg)=4(<Hr  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (nhv#&Fd+  
  { y-UutI&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); r ]XXN2[jO  
} s\c*ibxM,  
%ZN p  
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。 dx=\Pq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }3tbqFiH  
CgLS2  
return l(rhs) = r; 2b+0}u>a  
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。 /?POIn+0o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "W_C%elg  
_1z|QC  
template < typename Tp > 4dDDi,)U  
class constant_t ~R`Rj*Q2Y  
  { Yp8~wdm  
  const Tp t; /h4 ::,  
public : pRsYA7Ti  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <Sxsmf0"  
template < typename T > >".,=u'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]J^ 9iDTTA  
  { .s4hFB^n  
  return t; U] 2fV|Hn  
} Jjb(lW  
} ; 9aLS%-x!+  
&G5=?ub  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  N-x~\B!  
下面就可以修改holder的operator=了 {VWUK`3  
)I80Nq  
template < typename T > #A8d@]Ps  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Cdjh/+!f  
  { +ahr-v^R<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Oeo:V"  
} H].G%,2'  
UcCkn7}  
同时也要修改assignment的operator() s*R \!L  
JPS7L}Kv  
template < typename T2 > T-Od|T@[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .xtjB8gc  
现在代码看起来就很一致了。 B/IPG~aMEZ  
!P7##ho0  
六. 问题2:链式操作 o C]tEXJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c65_E<5Z  
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。 S- Mh0o"  
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。 xO2S|DH{  
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。 I0 y+,~\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `{g8A P3  
^}XKhn.S'  
template < typename T > ?Gq'r2V  
struct result_1 CIt>D'/YT  
  { Rd5ni2-nve  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %0]vW;Q5  
} ; W)"PYC4  
^(ks^<}  
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: VjU;[  
=RR225  
template < typename T > @l9qH1  
struct   ref 0NLoqq  
  { 3F,$} r#  
typedef T & reference; $or?7 w>  
} ; ; 6Wlu3I  
template < typename T > _m!TUT8o  
struct   ref < T &> |irqv< r  
  { dw)SF,  
typedef T & reference; %?^T^P  
} ; $|v_ pjUu]  
W4yNET%l,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |]a =He;  
@Taj++ua  
template < typename T > )u7*YlU\I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Wxl^f?I`:  
  { OE(H:^ZR  
  return l(t) = r(t); !FweXFl  
} %H:uE*WZ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 qvz2u]IOw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Wjt1NfS&  
`nc cRy< l  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 a^qLyF& F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \Q"o\:IoIT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [>"bL$tlo*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >;',U<Wd  
最后的布局是: $AAv%v  
                Add <{7CS=)  
              /   \ sDnHd9v<?t  
            Divide   5 &sL(|>N  
            /   \ @R= gJ:&a  
          _1     3 hd~X c  
似乎一切都解决了?不。 v\*43RL  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 jsS xjf;O  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 qr%9S dvx  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: aH)$#6${Ap  
nAn/Vu  
template < typename Right > !dB {E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]trVlmZXH}  
Right & rt) const ReOp,A/y  
  { f[3DKA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;aBK4<-vl  
} -SaH_Nuj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @ NGK2J  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 >W"gr]R<  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 (#* 7LdZ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 d% ?+q0j  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 '1A S66k  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? g(t"+ P  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: &| %<=\  
.lfKS!m2  
template < class Action > s z  
class picker : public Action ]gYnw;W$  
  { 2Yt#%bj7^  
public : D3V5GQ\=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W B)<B  
  // all the operator overloaded WO W4c&  
} ; 3jPua)=p  
~<Z;)e  
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。 )xiiTkJd5  
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: E4RvVfA0F  
C.V")D=  
template < typename Right > #|fa/kb~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vCT5do"C&  
  { fk)ts,p?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tS,nO:+x  
} |du@iA]dP  
*,hS-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  t4pc2b  
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。 _ngyai1  
?)x>GB(9ZN  
template < typename T >   struct picker_maker !YL|R[nDH|  
  { ([zt}uf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; DGr{x}Kq  
} ; \B"5 Kp<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z<ozANbk  
  { %3scz)4$  
typedef picker < T > result; R0y={\*B5k  
} ; KE:PRX  
T1hr5V<U  
下面总的结构就有了: ~U`oew  
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。 B" TZ8(<  
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。 Z8nj9X$   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \]}|m<R  
至此链式操作完美实现。 1a 3rA  
T6JN@:8  
!s#25}9zX5  
七. 问题3 qd"1KzQWO  
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。 Ar4E $\W  
LAeJz_9U  
template < typename T1, typename T2 > g1VdP[Y#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LY2oBX@fC  
  { r  H;@N  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q}e"E cr  
} 1VK?Svnd  
w\k|^  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Xn-GSW3{  
\y^Od7F  
template < typename T1, typename T2 > M>dP 1  
struct result_2 I&]d6,  
  { XVAy uuTg\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; gO%#'Eb2  
} ; L^} Z:I  
0F-X.Dq  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? RvKP&  
这个差事就留给了holder自己。 S!<YVQq  
    lxy_O0n  
|t*(]U2O0  
template < int Order > t m?[0@<s  
class holder; n"8vlNeW  
template <> / pzdX%7  
class holder < 1 > S-{[3$  
  { c^vP d]Ed  
public : \"B?'Ep;  
template < typename T > 7l> |G,[c  
  struct result_1 sHD8#t^{  
  { u Jy1vI  
  typedef T & result; YO7Y1(`  
} ; Wr Ht  
template < typename T1, typename T2 > Nq1la8oQ3  
  struct result_2 }# 'wy  
  { Kk1591'  
  typedef T1 & result; HQ~`ha.  
} ; XL@i/5C[  
template < typename T > ~K}iVX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O,R5csMh  
  { sS;6QkI"y  
  return (T & )r; :+{G|goZ*  
} z+I'N4*^  
template < typename T1, typename T2 > G'IqAKJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [G2@[Ct Y1  
  { S[,!  
  return (T1 & )r1; ^;jJVYx-PP  
} ^T@ (`H4@  
} ; xgHR;US H  
"MHm9D?5  
template <> ntbl0Sk  
class holder < 2 > hc OT+L>  
  { L;zwqdI  
public : k8H@0p  
template < typename T > {Vw+~8  
  struct result_1 CsHHJgx  
  { r_nB-\  
  typedef T & result; Qb<i,`SN  
} ; 's>   
template < typename T1, typename T2 > &5puGnTZ  
  struct result_2 [P.M>"c\  
  { j#QJ5(#  
  typedef T2 & result; P8!ON=  
} ; Ix@rn  
template < typename T > /5A um ?~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eygmhaE  
  { +\g/KbV7  
  return (T & )r; X{4jyi-<  
} T<(1)N1H`  
template < typename T1, typename T2 > #\s*>Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .[&0FHnJ5  
  { ap=m5h27  
  return (T2 & )r2; ~_opU(;f  
} aX`"V/  
} ; +v.uP [H  
[8|Y2Z\N  
%B?@le+%  
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> >。 `G*7y7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zQ3m@x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +GCN63 nX  
{hQ0=rv<  
return l(i, j) = r(i, j); S :)Aj6>6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]D?//  
ta"uxL\gge  
  return ( int & )i; G165grGFd  
  return ( int & )j; ~hK7(K  
最后执行i = j; F. 5'5%  
可见,参数被正确的选择了。 Z(DCR/U=(>  
d: D`rpcC  
o V"d%ks  
xxjg)rVuy  
xCN6?  
八. 中期总结 D.d(D:  
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: ZrY #B8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 p}q27<O*/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $ N`V%<W  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !5,>[^y3  
|^fubQs;2  
<xM$^r)  
DfYOGs]@  
3ARvSz@5  
Gk_%WY*  
九. 简化 Z] ?Tx2|7  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 m$<LO%<~p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HYVSi3[  
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: MKVz'-`u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "Tw4'AY'P  
  +-*/&|^等 EmrUzaGD  
2. 返回引用。 od~^''/b  
  =,各种复合赋值等 F6>K FU8  
3. 返回固定类型。 2iOn\ ^]x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1ocd$)B|}  
4. 原样返回。 TdGda'C  
  operator, >tF3|:\  
5. 返回解引用的类型。 'Cv,:Q  
  operator*(单目) ]0N'Wtbn  
6. 返回地址。 \8j5b+  
  operator&(单目) q5 eyle6  
7. 下表访问返回类型。 #I> c$dd  
  operator[] HIiMq'H^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #a1zk\R3  
  operator<<和operator>> LX<arHz  
V~#e%&73FH  
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。 W|@7I@@$"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s5/5>a V  
;+v5li  
template < typename Left > Vb{5-v ;a  
struct value_return [zXKS |  
  { '{]1!yMh  
template < typename T > nW)-bAV<  
  struct result_1 Xge]3Ub  
  { =BD}+(3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %=p:\+`VI  
} ; s P=$>@3  
[6 d~q]KH  
template < typename T1, typename T2 > GMk\ l  
  struct result_2 nc<w DE6  
  { 5x$/.U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `O~NT'Ed8  
} ; Mc8|4/<Z  
} ; u&4CXv=  
5ggmS<=  
b1+6I_u.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H~Z$pk%  
qY,z,o AF  
下面我们来剥离functor中的operator() b\6 )whh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .<xzf4C  
&[u>^VO8  
return l(t) op r(t) :LE0_ .  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lKVy{X 3]*  
return op l(t) IZ){xI  
return op l(t1, t2) @8keLrp  
return l(t) op g%C!)UbT  
return l(t1, t2) op K4T#8K]aZF  
return l(t)[r(t)] $}&r.=J".  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cnJL*{H<2  
'5^$v{  
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: $ghAC  
单目: return f(l(t), r(t)); b5!\"v4c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NO$n-<ag  
双目: return f(l(t)); PK&3nXF%4  
return f(l(t1, t2)); C\-Abq c  
下面就是f的实现,以operator/为例 By3y.}'Ub9  
X?6E0/r&9  
struct meta_divide [^N8v;O  
  { 4Cd#S9<ed  
template < typename T1, typename T2 > +f5|qbX/\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \R!.VL3Tx$  
  { O $dcy!  
  return t1 / t2; 0QzUcr)3+  
}  ywQ>T+  
} ; iJ8 5okv'  
8PN/*Sa  
这个工作可以让宏来做: 0P MF)';R  
"zN2+X"&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r'TxYM-R  
template < typename T1, typename T2 > \ [_$r-FA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :eK(9o  
以后可以直接用 l ~bjNhk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )7X+T'?%  
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 B: '}SA{  
(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。。。) 6CQ.>M:R  
$5(_U  
2 X];zY  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 2/*F}w/  
#9R[%R7Nz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !@6P>HzY$  
class unary_op : public Rettype XsH(8-n0  
  { JpI(Vcd  
    Left l; `zRE$O  
public : cImOZx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} YwbRzY-#F  
d]3c44kkK{  
template < typename T > Yg @&@S]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]1 V,_^D  
      { ">{Ruv}$  
      return FuncType::execute(l(t)); q+j.)e  
    } g]fdsZv  
"ITC P<+  
    template < typename T1, typename T2 > AD$$S.zoD<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |3Fo4K%+  
      { $A4rdhvd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jb~W(8cj  
    } tEU}?k+:j)  
} ; 8LI aN}  
dwH8Zg$B  
98c##NV(7|  
同样还可以申明一个binary_op knX*fp  
d65fkz==A)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S_Tv Ix/7&  
class binary_op : public Rettype fX:)mLnO/  
  { mYU7b8x_  
    Left l; v?BVUH>#9  
Right r; J 8!D."'Q0  
public : zRO-oOJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \(4"kY_=  
t)#d R._q  
template < typename T > 9/8#e+L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +*I'!)T^B  
      { uTWij4)a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); y v$@i A  
    } @ij8AGE:  
oVD)Fb%[i9  
    template < typename T1, typename T2 > u~uR:E%'C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z%4E~u10  
      { {Df97n%h;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  #  
    } 1 #zIAN>  
} ; N WSm  
.=~-sj@k  
qD/GYqvm  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 t; 3n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G}2DZ=&>'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \n&l  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 wgN)*dpuI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LTn@OhC  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 2qA"emUM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +t9$*i9`L  
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) 34D7qR  
下面是修改过的unary_op [!g$|   
iXF iFsb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z: ;ZPSn  
class unary_op jX9{Ki"  
  { bOB<m4  
Left l; 1WTDF  
  eX{:&Do  
public : B4&K2;fg_  
xr;:gz!h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ""Ub^:ucD  
8C[W;&Y=  
template < typename T > &N+,{7.  
  struct result_1 s(0S)l<  
  { mY)Y47iL  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bu2@~  
} ; UY ^dFbJ  
_,"?R]MO  
template < typename T1, typename T2 > )335X wA+  
  struct result_2 b0PQ;?R#V  
  { wt@Qjbqd8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %',bCd{QW  
} ; A"Prgf eT  
Fm{/&U^  
template < typename T1, typename T2 > 71RG1,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y:x,pPyl  
  { x)]_]_vX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ytmFe!  
} !1X^lFf;~  
z PW[GkD  
template < typename T > 7_=7 ;PQ<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FX->_}kL=  
  { 2!w5eWl,  
  return OpClass::execute(lt(t)); Juhi#&`T  
} #1-2)ZO.  
_EusY3q  
} ; |}FK;@'I6  
CnXl 7"  
A>bpP  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Z$X[x7e.  
好啦,现在才真正完美了。 O(_a6s+m  
现在在picker里面就可以这么添加了: +,g"8&>  
mDCz=pk)  
template < typename Right > *GGiSt  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]N& Y25oT5  
  { #GlQwk3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5n1aRA1  
} Qf'%".*=~8  
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。 <=yqV]JR  
as k76  e  
x!i(M>P  
TwaK>t96[  
ZaZm$.s n  
十. bind `Z' h[-2`  
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。 }|Ao@UvH  
先来分析一下一段例子 4t]YHLBS  
<mk'n6B  
VEc^Ap1?'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9>OPaL n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W ZAkp|R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J% b`*?A  
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。 lQq&tz,  
我们来写个简单的。 $;V?xZm[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5;alq]m7  
对于函数对象类的版本: )5j1;A:gr  
drM@6$k  
template < typename Func > oPbxe  
struct functor_trait [bK5q;#U4  
  { hi.` O+;  
typedef typename Func::result_type result_type; fDzG5}i  
} ; ^W*T~V*8  
对于无参数函数的版本: &yabxl_  
e  -yL  
template < typename Ret > e Lj1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > f~rq)2V:  
  {  W>HGB  
typedef Ret result_type; 2C &G' @>  
} ; AWG;G+  
对于单参数函数的版本: O'i!}$=g  
-,Oq=w*EV  
template < typename Ret, typename V1 > tx9;8K3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X9S` #N  
  { 2d:5~fEJp  
typedef Ret result_type; cU[^[;4J<  
} ; X%sMna)  
对于双参数函数的版本: 6!;eJYj,  
*URBx"5XZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `p'(:W3a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tW8&:L,m  
  { en?J#fz  
typedef Ret result_type; c?/R=/H  
} ; |n/qJIE6  
等等。。。 !%lcn O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;WqWD-C  
vUNmN2pRJ  
template < typename Func > Nj^:8]D)0  
struct func_return m8:9Uv  
  { *pP&$!bH%  
template < typename T > 3%0ShMFP@  
  struct result_1 {~y,.[Ga  
  { %RS~>pK1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <|kS`y  
} ; 7%0V?+]P  
|l#<vw wE  
template < typename T1, typename T2 > >2)`/B9f4  
  struct result_2 -V_iv/fmM  
  { s-[v[w'E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^F?}MY>  
} ; @L/p  
} ; brpsZU  
;&2f{  
&$V&gAN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;J&p17~T9  
#=81`u  
template < typename Func, typename aPicker > ]aDU*tk  
class binder_1 ?\.DG`Zxc  
  { D00v"yp%%  
Func fn; K K_  
aPicker pk; %0MvCm  
public : G oHdhne3  
+;|" #  
template < typename T > |vUjoa'.7E  
  struct result_1 (=eJceE!  
  { P =jRof$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :5DL&,,Q3  
} ; |H%[tkW6c  
\v]esIP5R'  
template < typename T1, typename T2 > =uil3:,[S  
  struct result_2 &9ZrZ"]  
  { y~'h/tjM@=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \YZ7  
} ; TilCP"(6D  
5?=haGn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a^xt9o`  
y~Ts9AE  
template < typename T > ;+3XDz v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E/:mO~1< c  
  { M!D&a)\  
  return fn(pk(t)); U-6pia /o  
} xro%AM  
template < typename T1, typename T2 > }1}L&M@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iU1yJ=  
  { /9o gg  
  return fn(pk(t1, t2)); cqSo%a2  
} NSV;R~"  
} ; gZW(z  
0tS < /G8  
TYH4r q &  
一目了然不是么? VsjE*AJpe  
最后实现bind bSvr8FY3d  
>2BWie?T  
H)rE-7(f!  
template < typename Func, typename aPicker > R[vA%G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) - xE%`X  
  { 7mBH #Q)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g=)OcTd#  
} ZT d)4f  
b uOpHQn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *Ud=x^JxO  
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。 Ucqn 3&  
!+H)N  
十一. phoenix >X58 zlxk  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `iZ){JfAH  
WFm\ bZ.  
for_each(v.begin(), v.end(), =#so[Pd  
( SsBiCctn  
do_ G 5!J9@Yi  
[ j#rj_uP  
  cout << _1 <<   " , " m3']/}xHO  
] EpUBO}q]  
.while_( -- _1), $)v`roDD.  
cout << var( " \n " ) 0=erf62=  
) w'Vm'zo  
); W&Xm_T[ Q  
GC3WB4iY@U  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:  SCq:jI  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor /3KPK4!m  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |x+g5~$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: jxdX7aik  
{Lg]chJq?  
n1    
template < typename Cond, typename Actor > (CR]96n  
class do_while kD\7wz,ui  
  { yLgv<%8f  
Cond cd; oU)Hco"_k  
Actor act; 5i1E 5@~  
public : Hpj7EaMZ_  
template < typename T > A?+cdbxJw  
  struct result_1 w^Atd|~gi  
  { ESyb34T`  
  typedef int result_type; bB+ 4  
} ; `3?5Z/,y  
,k |QuOrCh  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y}*J_7-  
J>dIEW%u  
template < typename T > EGw;IFj)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vT{+Z\LL=  
  { khQ@DwO*\=  
  do h]>7Dl]  
    { Rc2JgV  
  act(t); (TTS-(  
  } iPCDxDLN3V  
  while (cd(t)); K:L_y 1!T  
  return   0 ; 5MHc gzyp  
} #D ]P3  
} ; ^|UD&6 dx  
ncdj/C  
#t<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r0/aw  
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。 )F'r-I%Hi  
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。 77H"=  
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。 :um]a70  
下面就是产生这个functor的类: .X\9vVJ  
7fXta|eP0  
{v,NNKQ4x  
template < typename Actor > 3Q!)bMv \  
class do_while_actor 36MNaQt'e  
  { %?m_;iv  
Actor act; 6m mc{kw'  
public : pg.BOz\'q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K};~A?ET,h  
1"S~#  
template < typename Cond > P^^WViVX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ((AIrE>Rr  
} ; BF/l#)$yK  
=:*2t  
_V,bvHWlM  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \\P*w$c   
最后,是那个do_ cq"#[y$r  
&a!MT^anA~  
!X4m6gRaP  
class do_while_invoker CLgfNrW~  
  { uN@El1ouY  
public : 9?tG?b0  
template < typename Actor > p+#]Jr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const S0w:R:q}L  
  { g+]o=@  
  return do_while_actor < Actor > (act); iI Dun Ih  
} ^t Y _ q  
} do_; Y2aN<>f  
8}K4M(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LV@tt&|N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x4XCR,-  
最后来说说怎么处理break和continue dLbSvK<(I  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 s<{) X$  
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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