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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^Cs5A0xo#s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 '<35XjW  
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, c8'! >#$  
+Xg]@IS-eg  
M@n9i@UsO  
AJ*FQo.U  
  class filler AIR\>.~"i*  
  { Q'ok%9q!p  
public : (\Qk XrK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0m|$ vb  
} ; W\tSXM-Hg  
QQ5G?E  
b@yGa%Gz@  
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: T@ [*V[  
_Co*"hl>2  
+s}"&IV%  
Q599@5aS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )9L:^i6  
?y\gjC6CNG  
~9OART='  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $ 'B0ZL  
\Ami-<T  
MMpGI^x!-X  
XkWO-L  
二. 战前分析  !XvQm*1  
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。 Myj 68_wf  
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 7>a-`"`O  
]&')# YO  
c:/ H}2/C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bk**% ]  
  /* --------------------------------------------- */ [_&\wHX  
vector < int *> vp( 10 ); 1?6;Oc^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [HKTXF{n  
/* --------------------------------------------- */ f\ wP}c'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <4gT8 kQ$x  
/* --------------------------------------------- */ .."=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); D=w5Lks  
  /* --------------------------------------------- */ RN0@Q~oTI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @c<*l+Qc  
/* --------------------------------------------- */ )>]~Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ? (&)p~o  
}4!R2c  
8u,f<XHi"a  
E6{|zF/3'  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5AWIk,[  
1._1, _2是什么? 4v"9I(  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 <Ct b^4$  
2._1 = 1是在做什么? p?mQ\O8F  
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。 *LTFDC  
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。 y^o*wz:D*  
bIR AwktD  
>i>%@  
三. 动工 rpk )i:k\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: U{2[n F  
\;z *j|;B  
{ XN"L3A  
 [>IAS>  
template < typename T > Fxu'(xa  
class assignment TwlrncK*  
  { &*wN@e(c  
T value; @O7hY8",  
public : 0]C~CvO  
assignment( const T & v) : value(v) {} q;dg,Om  
template < typename T2 > wt;7+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *CHLs^)   
} ; vjy59m  
yw|O,V<4N  
3x=f}SO&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %1uY  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hrpql_9.  
#S57SD  
2qY`*Y.2  
,\ y)k}0lH  
  class holder qRXb 9c  
  { ]-Z="YPY  
public : _;] 3w  
template < typename T > ;]* %wX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H\OV7=8  
  { [ 7W@/qqv  
  return assignment < T > (t); gK{-eS  
} ^f:oKKaAW;  
} ; L'dR;T[;  
,)u\G(N  
!ejLqb  
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: - J9K  
1 m)WM,L  
  static holder _1; JG%y_ Qy?K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^-, aB  
UN7>c0B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "r6DZi(^K  
而不用手动写一个函数对象。 }B=`nbgIG7  
orB8q((  
:G/T{87H  
,&Iw5E[  
四. 问题分析 K:!|xr(1d  
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。 `'Fz :i  
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。 A4lh`n5%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S]kY'(V(*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J2\%rb,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 F;5S2:a@Z  
g$c\(isY;  
五. 问题1:一致性 YQb43Sh`  
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?| 'lPt.*Y<u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vf=b5s(7Q  
<IWO:7*#  
struct holder Ax*=kZmH|  
  { -!OFt}  
  //  ~yQby&s  
  template < typename T > P8l x\DA  
T &   operator ()( const T & r) const d4Y8q1  
  { |!VSed#FSn  
  return (T & )r; `GsFvxz  
} n>d@}hyv  
} ; 39jnoT  
3snr-)   
这样的话assignment也必须相应改动: %?gh;? GD  
26yjQ  
template < typename Left, typename Right > x>5"7MR`  
class assignment !,f{I5/  
  { P&Vqr  
Left l; b5kw*h+/'h  
Right r; C?v_ig  
public : xE$(I<:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cO9aT  
template < typename T2 > _`4jzJ*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } oxN~(H)/ #  
} ; ['p%$4i$  
"PM!03rb  
同时,holder的operator=也需要改动: V87?J w%2  
p>w{.hC@  
template < typename T > XG]ltSOy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const M=Y}w?  
  { DH(Q md  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); V=)0{7-9  
} DYS|"tSk  
A=LyN$ %  
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。 %A@Q%l6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zmV5k  
VqzcTr]_  
return l(rhs) = r; AS;EO[Vn  
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。 0G-M.s}A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?&Zfb  
}co v"o  
template < typename Tp > }}AooziH9  
class constant_t II !Nr{A  
  { >j [> 0D  
  const Tp t; YzTmXwuA5  
public : Ij+ E/V  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q9GSUkb  
template < typename T > "I"(yiKD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g. V6:>,  
  { )sWC5\  
  return t; FyZp,uD  
} 6$"gm$3O]  
} ; b2x8t7%O  
K!|%mI8gk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 wB(A['k  
下面就可以修改holder的operator=了 K8,fw-S%  
e K%~`Y  
template < typename T > }]0f -}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]s3U+t?  
  { i #5rk(^t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3B }Oy$p  
} vA(V.s`  
dl:uI5]  
同时也要修改assignment的operator() qPJU}(9#B  
JTH8vk:@  
template < typename T2 > y#[PQ T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } obUX7N  
现在代码看起来就很一致了。 cN/8 b0C  
cTy;?(E  
六. 问题2:链式操作 zD>:Kj5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 < * )u\A  
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。 F8(6P1}E  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 \}O'?)(1  
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。 _x<CTFTL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l56D?E8  
[12^NEt  
template < typename T > Vx1xULdY  
struct result_1 }"?v=9.G  
  { F-MN%WD~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; aE0yO#=   
} ; Iu`B7UOF  
`WDN T0@M  
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: _e/>CiN/  
-J?i6BHb  
template < typename T > 7<W7pXDp  
struct   ref <VB;J5Rv  
  { ZqaCe>  
typedef T & reference; ;x.xj/7  
} ; ?:bW@x  
template < typename T > F\1{bN|3  
struct   ref < T &> '%&i#Eb  
  { q4)8]Y2  
typedef T & reference; V#!ftu#c?  
} ; R:7j`gHJ|9  
%T3L-{s5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6 /T_+K.k  
YN Lc )  
template < typename T > !C&!Wj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A;~u"g'z&  
  { /aa'ryl_%  
  return l(t) = r(t); Go>_4)jy  
} k(>hboR5n  
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。 !b<c*J?f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !o.l:Mr  
!^ko"^p  
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 vO#4$ ,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (/J$2V5-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 86J7%;^Xa  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 E}S)uI,gn  
最后的布局是: H]a;<V9[  
                Add &M$s@FUY  
              /   \ O9>& E;`5  
            Divide   5 (;^VdiJ  
            /   \ )M5:aSRz  
          _1     3 kFPZ$8e  
似乎一切都解决了?不。 Xrpzc~(  
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。 +R}(t{b#  
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。 > <WR]`G  
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: <<>?`7N  
Q>y2C8rnJ/  
template < typename Right > 9;3f`DK@2k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [([?+Ouy  
Right & rt) const y>zPsc,  
  { f]F]wg\_f  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ndRy&[f7  
} ]<D9Q>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 sMh3IL9(*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 v@bs4E46e  
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。 r0=Aru5n  
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。 T9enyYt%  
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。 "T4Z#t  
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? 1=C>S2q  
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: 3| 5Af  
?YR/'Vq97  
template < class Action > Bor_Kib  
class picker : public Action ;hsgi|Cy-  
  { MrIo.  
public : SJhcmx+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M%H<F3  
  // all the operator overloaded &E.ckWf  
} ; z@hlN3dg  
_iBNy   
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。 i>gbT+*E!  
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: GJW>8*&&(  
:5?g<@  
template < typename Right > >U@7xeK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vluA46c  
  { XYD}OddO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )]Xj"V2  
} V6'"J  
Y=JfV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (hTe53d<S?  
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。 o$I% 1  
+,=DUsI}  
template < typename T >   struct picker_maker <_&H<]t%rI  
  { > t *+FcD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L1#z'<IO  
} ; ws:@Pe4AF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > pv%UsbY  
  { FVkb9(WW  
typedef picker < T > result; IDbqhZp(  
} ; $5aRu,  
>jU.R;H5  
下面总的结构就有了: .L'>1H]B  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ks=j v:  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (C/2shr 8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ON~jt[  
至此链式操作完美实现。 9J% ~?k  
'6*^s&H~  
H8j#rC#&pm  
七. 问题3 3A2X1V"  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 G" &9u2k  
qX[a\HQa  
template < typename T1, typename T2 > 4[t1"s~Wg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const COJny/FT|  
  { U CzIOxp}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S0C 7'H%?#  
} Y9fktg.  
#N\kMJl$l  
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: \nM$qr'`B  
 6jFc'  
template < typename T1, typename T2 > CqQ>"Y  
struct result_2 o9+ "6V|.  
  { 4bD^Kc 4\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x_lCagRGC4  
} ; D{YAEG   
4f/2gI1@B  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? SBo>\<@  
这个差事就留给了holder自己。 -d? 9Acd  
    3uO#/EbS  
v5U\E`)s  
template < int Order > 5tI4m#y2  
class holder; *Q=ER  
template <> U%3d_"{;  
class holder < 1 > jt-Cy  
  { P]A>"-k  
public : }MAvEaUd  
template < typename T > a]^hcKo4  
  struct result_1 t3!?F(&  
  { :X-Z|Pv8  
  typedef T & result; Fl\X&6k  
} ; Z3E957}  
template < typename T1, typename T2 > ]JB~LQz]k  
  struct result_2 490gW?u  
  { NBzyP)2)  
  typedef T1 & result; G+?@4?` z  
} ; ;Hr FPx&d1  
template < typename T > |UvM [A|+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /Y:1zLs%  
  { p.,o@GcL~  
  return (T & )r; EMME?OW$  
} ^LgaMmz  
template < typename T1, typename T2 > ?eD,\G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N=hr%{} c  
  { 4/; X-  
  return (T1 & )r1; \ZiZ X$  
} `C 'WSr  
} ; 5&]|p'"W\  
(CKx s I@  
template <> }Th":sin},  
class holder < 2 > *gRg--PY%  
  { 2Eg* Yb 1  
public : ;4<CnC**  
template < typename T > nHxos` Qx  
  struct result_1 $ c4Q6w  
  { O<nJbsl_w  
  typedef T & result; N\XZ=t^h(  
} ; F4+mkB:w*7  
template < typename T1, typename T2 > , |SO'dG  
  struct result_2 OM5"&ZIZb  
  { .ruGS.nS4  
  typedef T2 & result; u=B_cA}:  
} ; 9An_zrJ%i  
template < typename T > fRKO> /OT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5HP6o  
  { ?d`?Ss;v  
  return (T & )r; ZzfGs  
} |0nbO2}  
template < typename T1, typename T2 > .])ubK_9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u,<I%  
  { {6Tw+/`P  
  return (T2 & )r2; (,$ H!qKy  
} *yp}#\rk  
} ; x]umh{H~  
O8+e: K[D  
h*2Q0GRX  
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> >。 `F<)6fk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g0t$1cUR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: W tF  
I,dH\]^h=  
return l(i, j) = r(i, j); @=ABO"CQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) r2?-QvQ  
F, {M!dL  
  return ( int & )i; F. X{(8  
  return ( int & )j; M##h<3I  
最后执行i = j; k]FP1\Y  
可见,参数被正确的选择了。 aH<BqD[#  
Di{T3~fqU  
bv$g$  
sOA!Sl  
I=)Hb?q T~  
八. 中期总结 F[/Bp>P7  
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: ~?&;nTwHe  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WHxq-&=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /zZ$<mVG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kOR5'rh  
Y; =y-D  
h-`Jd>u"  
w6>'n }  
NikY0=i  
Q`ERI5b6  
九. 简化 c]jK Y<  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 y05(/NH>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pUby0)}t  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: hKv3;jcd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 UlQZw*ce  
  +-*/&|^等 ]$/TsN  
2. 返回引用。 (!kOM% 3{  
  =,各种复合赋值等 nW2 fB8yq  
3. 返回固定类型。 !` S ?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |,CWk|G  
4. 原样返回。 ?,e7v.b  
  operator, c"R`7P  
5. 返回解引用的类型。 eaP,MkK&  
  operator*(单目) N}x \Ll  
6. 返回地址。 }8cL+JJU  
  operator&(单目) m@o/W  
7. 下表访问返回类型。 TNBFb_F  
  operator[] j3|Ek  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yiyyw,iy  
  operator<<和operator>> WP&P#ju&  
\y?Vou/  
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。 /NFv?~</k  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W 0^.Dx  
?2hoY  
template < typename Left > J$6tCFD  
struct value_return <)c/PI[j  
  { 1zNH[   
template < typename T > QXx<Hi^ /  
  struct result_1 nTO,d$!Kp  
  { 4$9WJ ~V{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; v!(B S,  
} ; kzPHPERA]  
~M`-sSjZs  
template < typename T1, typename T2 > 1<a+91*=e  
  struct result_2 8 _0j^oh  
  { A-<\?13uW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; CuRYtY@9  
} ; r@L19d)J  
} ; Q?Vq/3K;  
+')\,m "z  
nxH=Ut7{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {8D`A;KD  
I]N?}]uZ  
下面我们来剥离functor中的operator() $ ;cZq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xVHZZ?e  
u 0KVp6`  
return l(t) op r(t) l6ayV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NT?Gl(  
return op l(t) 7 J$  
return op l(t1, t2) 5]yQMY\2)  
return l(t) op b%<-(o/  
return l(t1, t2) op K!^x+B|  
return l(t)[r(t)] xab1`~%K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8Wx>,$k  
dc UaZfON  
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: l;^Id#N  
单目: return f(l(t), r(t)); $(pzh:|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *gMo(-tN  
双目: return f(l(t)); W0%cJ8~  
return f(l(t1, t2)); @ht= (Jk9  
下面就是f的实现,以operator/为例 o/273I  
[5Zs%!Z;8N  
struct meta_divide 0~{jgN~  
  { "IbXKS>t  
template < typename T1, typename T2 > M:V'vme)+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rhU]b $A  
  { RWM9cV5  
  return t1 / t2; b*w izd  
} 3>X]`Oj7y  
} ; kBZnR$Cl  
ZN75ON L  
这个工作可以让宏来做: 0LX;Vvo  
^hPREbD+f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "&(.Z(  
template < typename T1, typename T2 > \ C}grY5 :  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ST'M<G%4E  
以后可以直接用 `j+aAxJ=\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Wt=QCutt  
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 `8^4,  
(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。。。) tow0/ Jt  
.OI&Zm-  
l1*qDzb  
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 #~]S  
\q9wo*A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y'tPD#|r  
class unary_op : public Rettype {&Kck>C'  
  { i?" ~g!A  
    Left l; ,e\'Y!'  
public : ;{mKt%#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ! h7?Ap  
:t?Z  
template < typename T >  Er( I6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ~ Dvxe  
      { -Lh\]  
      return FuncType::execute(l(t)); Ni]V)wGE;  
    } =.19 7)e  
H +Dv-*i  
    template < typename T1, typename T2 > 7Gg3$E+#*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x'dU[f(  
      { rH@ {[~p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m~`d<RM/  
    } rqJ'm?>cr  
} ; cm`Jr#kl{  
B!:%^S  
#O3Y#2lI  
同样还可以申明一个binary_op 9eOP:/'}w  
6lW\-h`N G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O  |45r   
class binary_op : public Rettype ?U+^ctwv7  
  { N|t!G^rP  
    Left l; G i 1Jl"  
Right r; dw'&Av' |E  
public : 2d1Z;@x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5]_m\zn=  
xz!b@5DR'%  
template < typename T > @ol}~&"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S0-f_,(  
      { }4'5R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8%C7!l q  
    } }J=>nL'B  
@ \{L%y%a0  
    template < typename T1, typename T2 > ybsQ[9_36  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C(N' +VV_  
      { / =]h@m-`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SP}!v5.  
    } (>~:1  
} ; L'1!vu *Rg  
s2SxMFDP  
q [}<LU  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 %H)^k${  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `6bIxb{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) eBUexxBY  
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。 )\nKr;4MH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ['~E _z  
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。。。 >9-$E?Mt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 z;T_%?u  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) XPJsnu  
下面是修改过的unary_op V { #8+  
G;RFY!o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > HpbSf1VvAf  
class unary_op =|}_ASbzw  
  { R-2NJ0F7  
Left l; <V[Qs3uo(  
  1Ce7\A  
public : Z5x&P_.x[  
b'x26wT?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} HL8onNq  
QMO.Bnek  
template < typename T > :V,agAMn  
  struct result_1 qr$h51C&  
  { Sj=x.Tr\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; g|STegg  
} ; sd5%Szx  
&A/k{(.XP  
template < typename T1, typename T2 > 4F[4H\>'  
  struct result_2 7'IcgTWDZy  
  { _E\Cm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V{A_\  
} ; E`0mn7.t  
Mz59ac  
template < typename T1, typename T2 > {J&[JA\   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;?{[vLHDL  
  { !841/TRb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +8xC%eE  
} L0lqm0h  
( *&E~ g  
template < typename T > RpmOg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &\Ze<u  
  { ` x|=vu-  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;?h+8Z/{  
} K*!qt(D&  
`;~A  
} ; QsemN7B "<  
*F:)S"3_~e  
u~pBMg ,  
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 MpNgp )%>  
好啦,现在才真正完美了。 NIo!WOi  
现在在picker里面就可以这么添加了: Uf}u`"$F  
0jJ:WPR  
template < typename Right > &~Hx!]uc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pie8 3Wy>  
  { Y5fz_ [("  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SH1S_EQ<  
} @ajt D-_2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 [_BQ%7D U  
I4"(4u@P  
 `1`Qu!  
969Y[XQ  
,=IGqw  
十. bind 7g7[a/Bts  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 GQH15_  
先来分析一下一段例子 .&i_~?1[N  
@sdHB ./  
v\Y8+dD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m[}@\y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xY d]|y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "@^^niSFl  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Ga]\~31NE  
我们来写个简单的。 f2LiCe.?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: koojF|H>  
对于函数对象类的版本: ^TZ`1:oL#  
;Yve m  
template < typename Func > +HT?> k  
struct functor_trait H$ZLtPv5  
  { 91#rP|88;  
typedef typename Func::result_type result_type; ;5 p;i 8m  
} ; dW5@Z-9  
对于无参数函数的版本: ,;@v Vm'}  
FP<mFqy  
template < typename Ret > 1/ 3<u::  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hLICu[LC?  
  { 0FcG;i+  
typedef Ret result_type; <kCOg8<y :  
} ; Ul<:Yt&nI  
对于单参数函数的版本: Di"Tv<RlQ  
koa-sy)#L  
template < typename Ret, typename V1 > yz<$?Gblz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =5;tB  
  { =E w<s5C@  
typedef Ret result_type; Qv W vS9]  
} ; ";U#aK1p  
对于双参数函数的版本: o- v#Zl  
X> T_Xc  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `iN H`:[w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5X73@Aj  
  { _iF*BnmN  
typedef Ret result_type; .% 79(r^  
} ; TE9Iyl|=  
等等。。。 -A,UqEt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xj[v$HP  
Y SB~04  
template < typename Func > ?,`g h}>  
struct func_return ]++,7Z\AU  
  { w m|WER*.  
template < typename T > YTD&swk  
  struct result_1 9|WV28PK:  
  { ][dst@?8Oz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6DG%pF,  
} ; "Q`Le{  
Ay6]vU  
template < typename T1, typename T2 > ZmDM=qN  
  struct result_2 D (WdI  
  { '2Lx>nByk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m}(M{^\|  
} ; Dk Ef;P  
} ; 0|DyYu  
fcTg/EXn  
&u!MI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ti^=aB   
H0f]Swh0a  
template < typename Func, typename aPicker > tM|/OJ7  
class binder_1 t)5.m}  
  { if?X^j0  
Func fn; S6<#] 6 Z  
aPicker pk; =h70!) Z5  
public : DYF(O-hJK  
QM'|k6  
template < typename T > \fsNI T/  
  struct result_1 rvacCwI  
  { P(UY}oU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +G6 Ge;  
} ; 0a2#36;_IK  
3a[LM!  
template < typename T1, typename T2 > dZY|6  
  struct result_2 rJ{k1H>  
  { Z,DSTP\|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8!{ }WLwb  
} ; +K s3  
"rrw~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vm7ag 7@O  
Rk-G| 52g  
template < typename T > {oS/Xa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r~G  amjS  
  { >`l^ C  
  return fn(pk(t)); ;H3~r^>c  
} yIC C8M  
template < typename T1, typename T2 > I Z|EPzS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <KJ|U0/jGd  
  { ^u2x26].  
  return fn(pk(t1, t2)); CTe!jMZ=  
} }qJ`nN8  
} ; /BN=Kl]  
}G "EdhSl  
5IA3\G}+  
一目了然不是么? QnJLTBv  
最后实现bind kRr/x-"  
eE_$ADEf  
->*~e~T  
template < typename Func, typename aPicker > _kc}:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &7,:: $cu  
  { [Op^l%BC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); KF1Zy;  
} } lXor~_i  
DS9-i2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Q-B/SX)!/  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Y_6 v@SiO  
hE E1i  
十一. phoenix oJ tmd}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;<*%BtD?  
j rxq558  
for_each(v.begin(), v.end(), wA"d?x  
( v$xurj:v#i  
do_ >X*G6p  
[ 505ejO|  
  cout << _1 <<   " , " YhzDw8f  
] iUFG!,+d  
.while_( -- _1), x:Q$1&3N  
cout << var( " \n " ) xSm~V3b c  
) &JYkh >  
); N{}8Zh4op  
(J?_~(,`"  
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: U%0|LQk5  
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 Xy./1`X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i&p6UU  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z7z9lDS  
,@fx[5{  
} ,^p{J/  
template < typename Cond, typename Actor > t>OEzUd9  
class do_while vL;>A]oM2  
  { $=X>5B  
Cond cd; 0>46ZzxUZ  
Actor act; `e`DSl D>  
public : ,hr v  
template < typename T > ?D,j!Hy  
  struct result_1 aI=Q_}8-  
  { Nc HU)  
  typedef int result_type; ao0^;  
} ; K-"`A.:S  
U<r!G;^`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =.OzpV)=V  
K}M lC}oIt  
template < typename T > |3~]XN-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7z$bCO L=S  
  { *FC|v0D  
  do Q"uK6ANp'  
    { *2}f $8  
  act(t); X Ai0lN{,  
  } (>Nwd^  
  while (cd(t)); E!.&y4  
  return   0 ; db=S*LUbl  
} , Y,^vzX6  
} ; V2xvuDHI  
BPl% SL  
"LH!Trl@k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jt(GXgm  
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,. `ECn  
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。 ~g%Ht# <  
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。 l^KCsea#  
下面就是产生这个functor的类: 2#00<t\  
4"3.7.<Q`  
}D?qj3?bj  
template < typename Actor > SSbx[<E3  
class do_while_actor ^7*7^<  
  { MslgQmlM  
Actor act; AC 2kG  
public : I}f7|hYX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f& \ Bs8la  
$pKegK;'z  
template < typename Cond > m`n~-_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; r&Qa;-4Pl  
} ; #d<|_  
|H]0pbC)w  
h@'CmIZc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 34[TM3L].  
最后,是那个do_ *-(o. !#1  
Ycx}FYTY  
xt IF)M  
class do_while_invoker #_`q bIOAj  
  { eMdf [eS  
public : `iN\@)E  
template < typename Actor > Jf0i$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |:Maa6(W  
  { 0*9xau{(  
  return do_while_actor < Actor > (act); ho B[L}<c  
} ms!|a_H7 r  
} do_; 9:GP~oI j  
W'f"kM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4e;$+! dlV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %3|/t-US  
最后来说说怎么处理break和continue 4eG\>#5  
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。 LXsZk|IhM  
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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