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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8Eyi`~cAiH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 k3h,c;  
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, \ce (/I   
`[p*qsp_  
_]a8lr+_-  
;,![Lar5L  
  class filler "Lk -R5iFd  
  { @.;] $N&J  
public : #;sUAR?]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (lq7 ct  
} ; fCdd,,,}  
"K n JUXpl  
HgPRz C  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: YjN2 ,Xi  
! /;@kXN  
Fk@A;22N  
i_Dv+^&zV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /. GHR  
FtXd6)_S  
d0$dQg  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 23 j{bK  
SQhk)S  
j&6'sg;n)  
2`hc0 IE  
二. 战前分析 C` ?6`$Y  
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。 86NAa6BW  
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 W iqlc  
7\m.xWX e  
sVtx h]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <`,pyvR Kv  
  /* --------------------------------------------- */ 4A^=4"BCV  
vector < int *> vp( 10 ); M24FuS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V9[-# Ti  
/* --------------------------------------------- */ >Y=HP&A<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~SgW+sDF u  
/* --------------------------------------------- */ tgXIj5z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); px;5X4U  
  /* --------------------------------------------- */ i1k(3:ay<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yQ5&S]Xk$$  
/* --------------------------------------------- */ _Mq0QQ42  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2c`m8EaJ  
?tS=rqc8oW  
:9un6A9JS  
Y [Jt+p]  
看了之后,我们可以思考一些问题: |g<1n  
1._1, _2是什么? }#}IR5`=E  
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]#D0v  
2._1 = 1是在做什么? Tap=K|b ]  
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。 AoB~ZWq  
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。 jiQJ{yY  
XDs )  
1T:M?N8J  
三. 动工 os6p1"_\f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "D0:Y(\  
MDn+K#p  
{* S8n09v  
vFz%#zk>  
template < typename T > e=K2]Y Q{  
class assignment PkA_uDhw  
  { ^%l~|w  
T value; 0!X;C!v;  
public : Y2709LWmP  
assignment( const T & v) : value(v) {} i bA Z*I  
template < typename T2 > Q WVH4rg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;d$PQi  
} ; *fyC@fI>  
vJ5`:4n"  
+p6cG\Gp  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \pI)tnu6'U  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment NX7(;02  
w{uq y]  
B;Pws$J  
W:D'k^u  
  class holder P'f0KZL;  
  { ~XAtt\WS  
public : F7$x5h@  
template < typename T > cpz'upVOZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q79& Q04XN  
  { \Y.&G,?  
  return assignment < T > (t); U:6 J~  
} [U+6Tj,  
} ; )9'eckt  
*>Sb4:  
l%"[857  
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: k^3 ?Z2a  
|O0=Q,<m  
  static holder _1; *?jU$&Qpj*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 46(Vq|  
0tbximmDb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i*3 4/  
而不用手动写一个函数对象。 #hL<9j  
{Ic~}>w  
$nN`K*%  
)o!y7MTl  
四. 问题分析 0{ M=^96  
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。 }#~@HM>6Z  
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。 U-.?+ `  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `L<f15][  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7oY}=281  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 klHOAb1  
4T#B7wVoM  
五. 问题1:一致性 g-^Cf   
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?| g7*cwu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z}bUvr XP  
ECHl 9; +  
struct holder H':dLR  
  { .5=Qf vi*  
  //  V[D[MZ  
  template < typename T > BM bT:)%  
T &   operator ()( const T & r) const x`N _tWZ  
  { jR~2mf!h*e  
  return (T & )r; S"?py=7  
} QuFcc}{<]  
} ; 'G1~\CT  
nLK%5C  
这样的话assignment也必须相应改动: L \0nO i  
WBTdQG Q6  
template < typename Left, typename Right > s8w7/*<d  
class assignment -:9E+b  
  { @ yJ/!9?^  
Left l; ~doOt  
Right r; # Sfz^  
public : BNU]NcA#*,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @kU{  
template < typename T2 > ydp?%RB3w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B ;Zsp  
} ; 6itp Mck  
J/(3: a>  
同时,holder的operator=也需要改动: ', -4o-  
fuJ6 fmT  
template < typename T > _%WJ7~>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const pQ0yZpN%;  
  { RB1c!h$u  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  _Y@'<S.  
} PAF2=  
>L$g ;(g  
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。 n"B"Aysz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J;+A G^U<  
TbyQ'MbUv  
return l(rhs) = r; SF*! Z2K  
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。 ahgm*Cpc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x7$U  
$q#|B3N%  
template < typename Tp > v8! 1"FYL  
class constant_t M7vc/E}]n  
  { :b+C<Bp64r  
  const Tp t; }N; c  
public : :32  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;p ~@*c'E  
template < typename T > C[ <OF/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `o(PcX3/}  
  { ;c73:'e  
  return t; f:L%th  
} uiq)?XUKv  
} ; ,6rg00wGE  
kM>0>fkjE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 I^ W  
下面就可以修改holder的operator=了 7NG^X"N{Ul  
)mO|1IDTN  
template < typename T > b{H&%Jx)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const kE QT[Lo  
  { m Nw|S*C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r.M8#YL  
} CFD& -tED&  
p1t9s N,  
同时也要修改assignment的operator() "El$Sat`  
+=I_3Wtth  
template < typename T2 > u->UV:u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } PQAN,d  
现在代码看起来就很一致了。 * bmdY=#7  
w2y{3O"p=  
六. 问题2:链式操作 KfJF9!U*?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m MO:m8W  
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。 Cec!{]DL&  
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。 YBQO]3f  
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。 P(fTlrb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E@QsuS2&  
*1iJa  
template < typename T > drT X  
struct result_1  K9  
  { %Bg} a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o2?[*pa  
} ; -WP_0  
UMUr"-l =  
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: * EOIgQp  
h &9Ld:p  
template < typename T > /yn1MW[.  
struct   ref y6Xfddd61  
  { 1vQf=t %lw  
typedef T & reference; Mvoi   
} ; ^.jIus5  
template < typename T > PIP2(-{ai  
struct   ref < T &> SiHZco I  
  { g<oSTA w  
typedef T & reference; y]eH@:MJ;A  
} ; hfP}+on%  
W|~Lmdzj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: msg&~" Z  
&O5%6Sv3d  
template < typename T > ~Bn#A kL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const " M8 j?  
  { /HH5Mn*  
  return l(t) = r(t); (qHI>3tpY  
} T#?KY  
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。 {y=H49  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cX"[#Em#  
(i>VJr  
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 Zeyhr\T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rFZB6A<(]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5~4I.+~8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z 2Fm=88  
最后的布局是: %b'ic  
                Add ohusL9D  
              /   \ 2H fP$.  
            Divide   5 <QT u"i  
            /   \ ,6PV"E)_  
          _1     3 Y TxUKE:  
似乎一切都解决了?不。 Rj9ME,u  
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。 2?rg&og6  
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。 3toY#!1Ch  
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: a9Lf_/w{&  
`7}6  
template < typename Right > ')I/D4v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const My'M ~#kO,  
Right & rt) const & PrV+Lv  
  { NS6Bi3~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zAt!jP0E  
} N!m-gymmF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <=n$oMO  
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。 ymXR#E  
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。 9I=J#Hi|+  
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。 >[,Rt"[V  
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。 1 9a"@WB@  
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? ovzIJbf  
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: +pc_KR  
wA) NB  
template < class Action > qrO] t\  
class picker : public Action b,/fz6 {N  
  {  ^"K  
public : yAR''>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "Q'#V!  
  // all the operator overloaded jfZ(5Qu3.H  
} ; ,XCC#F(d1  
=PAvPj&}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。 6%C:k,Cx{d  
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: 01 6l$K4  
/L'm@8  
template < typename Right > ;r>?V2,tm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %l[Cm4  
  { 1K^blOLXe  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6#6Ve$Vl]  
} mN@)b+~(S  
C9x'yBDv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3lhXD_Y  
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。 xeo;4c#S5  
A2 qus$  
template < typename T >   struct picker_maker \bqNjlu  
  { @JE:\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qqQnL[`)C  
} ; FyJI@PZdI-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B o.x  
  { xT{qeHeZ9,  
typedef picker < T > result; )QaI{ z  
} ; 2{!'L'km  
a+szA};  
下面总的结构就有了: $&EZVZ{r  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 's@v'u3  
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。 [nn/a?Z4S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?c"No|@+  
至此链式操作完美实现。 a-x8LfcbF  
l!Z>QE`.S  
N+\#k*n?  
七. 问题3 26>e0hBh&  
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。 gl:vJD  
T,Cq;|g5E  
template < typename T1, typename T2 > =t<!W  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -aLBj?N c[  
  { HI#}M|4n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6g29!F`y  
}  Us k@{  
q`E6hm  
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: HcUivC  
39S}/S)  
template < typename T1, typename T2 > X}0NeG^'O  
struct result_2 X|L.fB=  
  { `hM`bcS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FoWE<  
} ; Thn-8DT  
^=bJ _'  
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? 9~ajEs  
这个差事就留给了holder自己。 *'`ByS  
    ,~X^8oY  
] $$ciFM  
template < int Order > -WE pBt7*  
class holder; b.47KJzt  
template <> y&t&'l/m  
class holder < 1 > x`{ni6}  
  { 4o9#B:N]J  
public : hz<kR@k}  
template < typename T > ktU98Bk]  
  struct result_1 Sq/M %z5'  
  { eT[ ,k[#q  
  typedef T & result; f?#:@ zcL  
} ; s#&jE GBug  
template < typename T1, typename T2 > dE_BV=H{  
  struct result_2 ~e{AgY)  
  { yx3M0Qo  
  typedef T1 & result; g~h`wv'  
} ; }h5pM`|1  
template < typename T > .^I,C!O#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @7 &rDZ  
  { {F6hx9?  
  return (T & )r; TGdD7n&Ehh  
} Ko\m8\3?fK  
template < typename T1, typename T2 > 7~C@x+1S/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W:4]-i?2  
  { K7M7T5<  
  return (T1 & )r1; ScQJsFE6  
} z(g4D!  
} ; j^llO1i/  
3T# zxu  
template <> Ayc}uuu  
class holder < 2 > }/x `w  
  { a ^iefwsNc  
public : yrR<F5xge  
template < typename T > "@Ra>qb  
  struct result_1 Ik>sd@X*|  
  { %((F} 9_6  
  typedef T & result; ppR~e*rv-  
} ; =\J^_g4-l  
template < typename T1, typename T2 > =:P9 $  
  struct result_2 qeQTW@6 F  
  { <4^ _dJ9=  
  typedef T2 & result; Cj"k Fq4  
} ; #AyM!   
template < typename T > @bmu4!"d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {[hV ['Awv  
  { f5 wn`a~h  
  return (T & )r; hx+a.N  
} kMo;<Z  
template < typename T1, typename T2 > U;i:k%Bzy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pTOS}A[dh  
  {  P%xk   
  return (T2 & )r2; @Q !f^  
} {O5;V/00}  
} ; f6PXcV  
*hF5cM[  
McNj TD  
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> >。 ZWG$MFEjl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Rde#=>@V  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: IxYuJpi  
6f?5/hq  
return l(i, j) = r(i, j); !a[ voUS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 'dQ2"x?4  
|bi"J;y  
  return ( int & )i; 09_3`K. *  
  return ( int & )j; !R//"{k0?  
最后执行i = j; HO41)m+&  
可见,参数被正确的选择了。 "6Nma)8  
n/p M[gI  
UN`-;!  
>9esZA^';  
',z'.t  
八. 中期总结 (toGU  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 1MRt_*N4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xh#ef=Bw  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JZD27[b  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uDafPTF  
FGr0W|?v  
Fr,>|  
NJz8ANpro$  
=NSLx2:T  
Z]1~9:7ap  
九. 简化 rMTtPuc2  
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。 Cl\Vk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 - tF5$pb'  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: #`:60#l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \'GX^0yK  
  +-*/&|^等 Al$"k[-Uin  
2. 返回引用。 r@e_cD] M  
  =,各种复合赋值等 %HL@O]ftS  
3. 返回固定类型。 TqKL(Qw E  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |w>"oaLN|Q  
4. 原样返回。 n~8-+$6OR  
  operator, 'ujt w:Z:  
5. 返回解引用的类型。 udqGa)&0  
  operator*(单目) I> =7|G  
6. 返回地址。 d{9rEB?  
  operator&(单目) PP[{ c  
7. 下表访问返回类型。 "h_n/}r=  
  operator[] s+yBxgQ/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A0oC*/  
  operator<<和operator>>  3iV/7~ O  
W7l/{a @  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *VIM!/YW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e l'^9K  
6y%BJU.I  
template < typename Left > _66zXfM<  
struct value_return =k2+VI  
  { zIH[ :  
template < typename T > :?@d\c '  
  struct result_1 +{]/ b%P  
  { HzQ6KYAMq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @-qxNw  
} ; kzLj1Ix2  
bNevHKS  
template < typename T1, typename T2 > r7C  m  
  struct result_2 yHCQY4/  
  { G+m|A*[>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; UB.FX  
} ; h[C!cX  
} ; yf3%g\k  
yIXM}i:  
^(N+s?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "0`r]5 5d  
k1$|vzMh  
下面我们来剥离functor中的operator() wx}\0(]Gl  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =(Mv@eA"  
~)tMR9=wX  
return l(t) op r(t) iWCN2om  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H3QAIsGS  
return op l(t) \ CV(c]  
return op l(t1, t2) WT'P[RU2  
return l(t) op gO*cX&  
return l(t1, t2) op qnrf%rS  
return l(t)[r(t)] +z>*m`}F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Gd%6lab  
6\\B{%3R2  
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: > :!faWX  
单目: return f(l(t), r(t)); lr+Kwve  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $SG^, !!&A  
双目: return f(l(t)); qq[2h~6P]  
return f(l(t1, t2)); }!Qo wG   
下面就是f的实现,以operator/为例 .3{S6#  
 Ca@[]-_H  
struct meta_divide -R~;E[ {%  
  {  O7s0M?4  
template < typename T1, typename T2 > #T#&qo#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) '3[Ecy#  
  { dI>)4()  
  return t1 / t2; PLFM[t/  
} j:) (`  
} ; V,|l&-  
m ~fqZK  
这个工作可以让宏来做: Y'Wj7P  
_#f/VE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q,aWF5m@  
template < typename T1, typename T2 > \ +**H7: bO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^T(l3r  
以后可以直接用 =ub&@~E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mgG0uV  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ^yy\CtG  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) zi-zg Lx  
|rW}s+Kcr  
"SLN8x49(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 w]tv<U={  
Eqp?cKrji  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Mr2dhSQ !  
class unary_op : public Rettype LP@Q8{'  
  { XXuU@G6Z7$  
    Left l; cX7xG U  
public : L.U [eH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gWy 2$)  
}= s@y"["  
template < typename T > ukS@8/eJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bwb3@vNA  
      { %L/Wc,My  
      return FuncType::execute(l(t)); ppb]RN|)  
    } kL*Q})  
S;+bQ.  
    template < typename T1, typename T2 > *N\U{)b\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zclt2?  
      { jGR_EE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wXuHD<<  
    } (W=z0Lqu  
} ; OjJlGElw  
o6xl,T%  
E|6X.Ny]   
同样还可以申明一个binary_op fU>"d>6!S  
i&mu=J[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z=8 25[p  
class binary_op : public Rettype VG2TiR1  
  { D?@330'P9C  
    Left l; KNIYar*3  
Right r; vq(@B  
public : K`(STvtM  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d!G%n *  
NjYpNd?g  
template < typename T > KSh<_`j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3z\:{yl  
      { ,_u8y&<|I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); VH#]67  
    } rm2{PV<+d  
OPwp(b  
    template < typename T1, typename T2 > z}8rD}BH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G!XizhE  
      { #jA|04w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \w^U<_zq  
    } qa`bR%eH  
} ; NZ7a^xT_)  
`+1*)bYxU  
S@N&W&W#~  
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 l:j9lBS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [ {lF1+];@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {s=QwZdR  
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。 aina6@S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &IXr*I  
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。。。 UbY-)9==  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 JY9Hqf  
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) e#FaK^V  
下面是修改过的unary_op sw{EV0&>m  
-a&wOn-W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  <gf:QX!  
class unary_op ?v8RY,Q30  
  { ~}8 3\LI}  
Left l; 9zi/z_G  
  <MT_zET  
public : Zp- Av8  
g 4Vt"2|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1swh7  
/~J#c=  
template < typename T > 0/{-X[z  
  struct result_1 S3)JEZi  
  { S U2`H7C*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6M+~{9(S  
} ; *=@Z\]"?  
2}~1poyi>  
template < typename T1, typename T2 > ',m,wp`  
  struct result_2 `j_R ?mY  
  { <| Xf4.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $'?CY)h{  
} ; <JF78MD\  
[gIStKe  
template < typename T1, typename T2 > |I)xK@7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iu*u|e  
  { pOIFO =k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +;FF0_   
} "Q2[A]4E  
6$fC R  
template < typename T > cl:*Q{(Cjk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AGK+~EjL@  
  {  gT O%  
  return OpClass::execute(lt(t)); C(e!cOG  
} P*I\FV  
aOWbIS[8  
} ; 6st(s@>  
hLx*$Z>  
2[j|:Ng7  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 2/B(T5PY@  
好啦,现在才真正完美了。 Ls*.=ARq  
现在在picker里面就可以这么添加了: LEyn1d  
{:S{a+9~  
template < typename Right > ;bP7|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |06J4H~k  
  { zrnc~I+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); clG3t eC  
} 4sNM#]%|  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4J94iI>S.l  
jD H)S{k  
I`Rxijz  
RM%l hDFY  
PeT A:MW  
十. bind 6Oo'&3@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *J1pxZ^  
先来分析一下一段例子 +n2x@ 0op  
;E* ^AW  
,2&'8:B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} RDzL@xCcn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ' ["Y;/>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >%Y.X38Z[  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ,A[HYc|uy  
我们来写个简单的。 ]vKxgfF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .u W_(Rqg  
对于函数对象类的版本: gj6"U {D  
yMX4 f  
template < typename Func > %4n=qK9T 5  
struct functor_trait Z PZ1 7-  
  { dn%/SJC  
typedef typename Func::result_type result_type; #?}Y~Oe  
} ; Y$oBsg\v  
对于无参数函数的版本: G!0|ocE}  
O}#*U+j  
template < typename Ret > M 80Us.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iDHmS6_c  
  { RoJ&dK  
typedef Ret result_type; ;#r tV;  
} ; `z+:Z>>  
对于单参数函数的版本:  "thfd"-  
szmjp{g0  
template < typename Ret, typename V1 > Br-y`s~cP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #cjB <APY  
  { #BT= K  
typedef Ret result_type; UT[KwM{y  
} ; = 2My-%i  
对于双参数函数的版本: {oz04KGsH  
v oC< /}E  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |mMW"(~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tkNuM0  
  { wx<5*8zP  
typedef Ret result_type; LjxTRtB_  
} ; F\,3z7s  
等等。。。 Y`lC4*g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy MzJ5_}  
"uZ'oN  
template < typename Func > x6:$lZ(  
struct func_return "* 'rzd  
  { w5qhKu!1  
template < typename T > v[ F_r  
  struct result_1 {(xNC#   
  { Ai#W. n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e^Jy-?E  
} ; f"k/j?e*  
j}0*`[c  
template < typename T1, typename T2 > <`6-J `.  
  struct result_2 joM98H@  
  { K;[V`)d'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fFSW\4JD=  
} ; OP:;?Fs9`  
} ; 8)R )h/E>  
(">!vz  
<C CEqY 4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xA&G91|s  
:hxfd b-  
template < typename Func, typename aPicker > G=~T)e  
class binder_1 |mmIu_  
  { %o^'(L@z  
Func fn; 6pr}A  
aPicker pk; -R6z/P (}  
public : ?*}V>h 8m)  
Z(Q?epyT  
template < typename T > p?Yovckm  
  struct result_1 o^DiIo or  
  { yDy3;*lE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 27,WP-qie  
} ; U R@'J@V#:  
2!&:V]  
template < typename T1, typename T2 > 9O}YtX2  
  struct result_2 ,YH^jc  
  { \>,{)j q;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <=19KSGFt  
} ; \Sm.]=b r  
[lyB@) 6.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E\RQm}Z09  
n:k~\-&WJ  
template < typename T > [!bTko>rSB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~!)_3o  
  { :2?i9F0_  
  return fn(pk(t)); /6L\`\g  
} 3n6_yK+D  
template < typename T1, typename T2 > *h-nI=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W.0dGUi*  
  { VQqEsnkz  
  return fn(pk(t1, t2)); UN,@K9  
} }Qg9l|  
} ; 4P2)fLmc  
#( X4M{I  
}.` ycLW'  
一目了然不是么? . 1?AU 6\  
最后实现bind WOgbz&S?J  
v\\Z[,dK  
]9A9q<lZ  
template < typename Func, typename aPicker > ]^aece t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -V4@BKI8  
  { o*r\&!NIw  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q[dls_  
} chfj|Ce]x  
$ n 7dIE  
2个以上参数的bind可以同理实现。 i ]F,Y;&|  
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。 /=Q7RJ@P  
D ZLSn Ax  
十一. phoenix s "*Cb*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $?;aW^E  
OZk(VMuI  
for_each(v.begin(), v.end(), 8$3Tu "+;  
( ^pZ(^  
do_ u-jGv| ,|  
[ Y Xn)?  
  cout << _1 <<   " , " VCvuZU{<  
] 4-cnkv\~  
.while_( -- _1), tr/S*0$  
cout << var( " \n " ) KY4|C05 ,  
) atW;S99#  
); f4X?\eGT  
})T_D\2M  
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: xmq~:fcU=  
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 ^*}L9Ot~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M^+~r,D1u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: = #ocp  
roL~r`f`  
H#wn3O  
template < typename Cond, typename Actor > Ld+}T"Z&M>  
class do_while pBmacFP  
  { 6,s@>8n  
Cond cd; \zgRzO'N  
Actor act; gpE5ua&  
public : ot-!_w<  
template < typename T > W%~ S~wx  
  struct result_1 VA2%2g2n{  
  { xE4T\%-K  
  typedef int result_type; g-')|0py  
} ; ::adT=  
2eb :(D7Cq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {kW!|h&'  
d!w32Y,.  
template < typename T > #i:p,5~")  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uX`Jc:1q3  
  { Cw Z{&  
  do yUEUIPL  
    { {b]WLBy  
  act(t); d \0K 3=h  
  } JLc\KVmF  
  while (cd(t)); S>cT(q_&  
  return   0 ; Rn-L:o@?  
} vbFY}  
} ; .;*0odxv  
f+L )x  
#4d 0/28b  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ab3" ?.3m  
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。 }t"!I\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。 %{o5 }TqD  
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。 I uhyBo  
下面就是产生这个functor的类: iM}cd$r{  
M# S:'WN  
LH<--#K  
template < typename Actor > c#U x{^ZE  
class do_while_actor <lv:mqV  
  { nLo:\I(  
Actor act; mN ~;MR;  
public : C5;"mo-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I#$u(2.H  
CIYD'zR[2  
template < typename Cond > =B;rj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _0Wd m*  
} ; -,zNFC:6g  
q]'VVlP)  
Dr`A4LnqY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &=_YL  
最后,是那个do_ kiqq_`66  
.F%RW8=Q  
E%/E%9-7\  
class do_while_invoker U .e Urzu  
  { _3kAN .g  
public : 8FbBv"LI,g  
template < typename Actor > J*$ !^\s  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *B@<{x r  
  { +a;: 7[%&  
  return do_while_actor < Actor > (act); Qv']*C[!z  
} /R F#B#9  
} do_; -+O8v;aC'  
P]!eM(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |A5]hL   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7!L"ef62o  
最后来说说怎么处理break和continue NV*t  
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。 ,4EE9 ?J  
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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