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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Lk@+iHf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ts@Z5Yw*!  
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, VS ;y  
+!px+*)bW  
o<Mcc j  
rl~Rbi  
  class filler +r//8&  
  { <Opw"yY&q]  
public : (|o @  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \lQI;b;$  
} ; do.>Y}d  
y7CO%SA  
4F0w+w JD  
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: 7UG c2J  
77sG;8HE  
vO&X<5?Qc  
kONn7Itbu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7][fciZN  
#I.~+M  
}vx,i99W?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $joGda  
fp\mBei  
YQFz6#Ew  
R@5eHP^  
二. 战前分析 DNgh#!\X  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 AB,(%JT/2{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 s-'~t#h  
EA1&D^nT  
ss}-YnG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4g2`[<S  
  /* --------------------------------------------- */ Rx"+i0  
vector < int *> vp( 10 ); R@NFpiw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z:>3AJuS_  
/* --------------------------------------------- */ | Z2_W/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `8O Bw  
/* --------------------------------------------- */ [A {o"zY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Rs S:I6L  
  /* --------------------------------------------- */ *y7 Yf7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^W%F?#ELN2  
/* --------------------------------------------- */ vO~w~u5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Rr CG(Bh  
IBeorDIZ  
YcwDNsk  
9W\"A$;+&  
看了之后,我们可以思考一些问题: qUmSB"#Z  
1._1, _2是什么? k:j_:C&.  
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。 MaD|X_g  
2._1 = 1是在做什么? 66 R=  
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。 mbX'*up  
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。 iRkUL]H@&  
n{L^W5B  
v@SHR0  
三. 动工 .bP8Z =  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bx{njo1Mr  
L'`Au/%S}  
LJb=9tp~  
d*04[5`  
template < typename T > $|&<cenMT  
class assignment O/ItN5B ;  
  { "s]  
T value; XRQ1Uh6  
public : [_3&  
assignment( const T & v) : value(v) {} _%Xp2`m  
template < typename T2 > TB&IB:4)R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RFFbS{U*  
} ; 5[B)U">]  
b&4JHyleF  
OvwoU=u  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )CE]s)6+2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  !O`j  
p< 0=. ~  
-EFdP]XO  
:eD-'#@$u  
  class holder /4+Q; P  
  { na9YlJ\  
public : \<xo`2b  
template < typename T > )16+Pm8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5Uy *^C7M^  
  { UY({[?Se  
  return assignment < T > (t); LY)Wwl*wc  
} S *J{  
} ; J@<f*  
%(6+{'j~#  
W)]&G}U<  
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: p$x>I3C(\  
I8T*_u^_  
  static holder _1; Ah@e9`_r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j1->w8  
B=^M& {  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n{~&^Nby*I  
而不用手动写一个函数对象。 {jR3D!hK  
j r .{M  
j x< <h _j  
o+ {i26%  
四. 问题分析 '~f*O0_  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Ei+lVLoC  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ht6}v<x.eA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6(htpT%J  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 CKe72OC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 gp 11/ .  
Q7F4OS5b  
五. 问题1:一致性 m8F \ESL  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| nSQ]qH&4d  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q"eqql<h#  
>c Tt2v  
struct holder 3$K[(>s  
  { JgP%4)]LV  
  // A/}[Z\C  
  template < typename T > }2*qv4},!  
T &   operator ()( const T & r) const !blGc$kC  
  { L[Y$ `e{zd  
  return (T & )r; zPHx\z"  
} i,Z-UA|f=T  
} ; ;O~FiA~`c  
>0 o[@gJl  
这样的话assignment也必须相应改动: 5%V(eR  
%" mki>  
template < typename Left, typename Right > lWJYT <kt  
class assignment x30|0EHYl[  
  { `}uM91;  
Left l; d!Y%7LmSE@  
Right r; yV L >Ie/  
public : .`J*l=u$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5\}Y=Pa  
template < typename T2 > l& sEdEA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;QCGl$8A  
} ; =u0a/2u|  
&,Loqr  
同时,holder的operator=也需要改动: [J eq ?X9  
Er$&}9G+-  
template < typename T > !nsr( 7X2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 32anmVnf  
  { Q;=4']hYU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [9~EH8  
} =x(k)RTDu  
^c.pvC"4j  
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。 fMW=ss^fu-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s-x1<+E(  
-H[@]Q4w  
return l(rhs) = r; Y Kp@ n8A  
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。 L.K|]]u  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a5pM~.]  
Pjvb}q=  
template < typename Tp > rij%l+%@#  
class constant_t ~mah.8G  
  { F/tRyq`D  
  const Tp t; Wie0r@5E  
public : V8o, e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gwg~4:W  
template < typename T > uP8 cW([  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const tx+P@9M_Aq  
  { S}0-2T[  
  return t; &A/b9GW^-  
} <.BY=z=H  
} ; `2V{]F  
8<Yv:8%B6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 > 9z-/e  
下面就可以修改holder的operator=了 vKdS1Dn1  
g?}h*~<b  
template < typename T > TBF{@{.d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,1<6=vL  
  { OzRo  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ix?Z:pIS0  
} rXTdhw?+  
"av/a   
同时也要修改assignment的operator() e9S*^2;  
\fUVWXv  
template < typename T2 > B"*PBJuOA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ga;t`5+d  
现在代码看起来就很一致了。 k!+v*+R+V  
7pep\  
六. 问题2:链式操作 }PDtx:T-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AtAu$"ue  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 6*>vie  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 q %tq9%  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 7Ot&]M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct NP~3!b  
^$oEM0h  
template < typename T > fG.6S"|M  
struct result_1 ^y|`\oyqwN  
  { =ty{ugM<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; iQCs 8hIR  
} ;  _qt  
2AxKB+c1`  
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: a~-k} G5  
SST@   
template < typename T > ^tjM1uaZ5(  
struct   ref =PjdL3 2  
  { cauKG@:2F  
typedef T & reference; 7eZwpg?K  
} ; Tn>L?  
template < typename T > qCm%};yt  
struct   ref < T &> $\20Vgu<  
  { 0PUSCka'6  
typedef T & reference; C'sA0O@O  
} ; $Nj'_G\}  
/>PH{ l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5g9K|-  
Q5Mn=  
template < typename T > Di$++T8"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [$\VvRu%  
  { :FS~T[C;  
  return l(t) = r(t); kO/;lrwC  
} y,<\d/YY@  
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。 $B%3#-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 AX )dZdd  
BBl9<ne$  
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 Fj <a;oV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9Z3Y,`R,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =}SC .E\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "!Hm.^1  
最后的布局是: Q 9JT6  
                Add JVPLE*T  
              /   \ i^}DIx{  
            Divide   5 :pP l|"  
            /   \ 6WLq>Jo  
          _1     3 de"+ABR  
似乎一切都解决了?不。 86Xf6Ea  
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。 T(+*y  
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。 _C$SaQty[Q  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 79'N/:.  
dW|S\S'&  
template < typename Right > 5 ^tetDz}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <Lq.J`|+  
Right & rt) const 9\6ZdnEKu,  
  { f kdJgK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Rd1I$| Y  
} {8~xFYc:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <a D}Ko(  
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。 0INlo   
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。 K7 tSSX<N  
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 CSTp2  
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。 P"+K'B7K3  
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? QUc&f+~  
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: nN[QUg  
P;p20+  
template < class Action > TaTw,K|/  
class picker : public Action O-<nL B!Wf  
  { =l}XKl->  
public : DDU)G51>d  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FWpb5jc)3  
  // all the operator overloaded 6 &MATMR  
} ; ;5aAnvgW  
X]Ma:1+  
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。 {gS7pY%_W  
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: ? y^t  
4Mj cx.21  
template < typename Right > p+{*&Hm5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hKQg:30<  
  { m<:g\_<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J|WkPv2  
} Uv=hxV[7y  
}& e#b]&:*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (d=knoo7A  
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。 t1]sv VX,w  
?Ns aZ  
template < typename T >   struct picker_maker PZCOJK  
  { T_4y;mf!@O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )Yw m_f-N  
} ; .RWKZB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8$6^S{M3  
  { .!h`(>+@  
typedef picker < T > result; dWDf(SS  
} ; }!5+G:JAh  
<0^L L  
下面总的结构就有了: ':?MFkYC  
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。 =:7OS>x  
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。 :g"U G0];  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $N17GqoC  
至此链式操作完美实现。 mMtX:  
Bez 7  
G\o *j |  
七. 问题3 eTY" "EWU  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 %0^taA  
ch:0qgJ  
template < typename T1, typename T2 > oxgh;v*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UhF+},gU  
  { sT%^W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); oi/bp#(fa  
} ADVHi3b  
"_36WX  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Uz; pNWMk  
Bis'59?U_  
template < typename T1, typename T2 > `]l*H3+hg  
struct result_2 pe7R1{2Q_s  
  { DM)%=C6<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; RS1c+]rr  
} ; s*.&DN  
}SF<. A  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? c/ABBvd|  
这个差事就留给了holder自己。 %oN5jt  
    m}>#s3KPA  
YA4;gH+  
template < int Order > D= LLm$y  
class holder; [%yCnt  
template <> 58.b@@T  
class holder < 1 > P[bj {lo  
  { J+20]jI  
public : #[aHKq:?b  
template < typename T > v6_fF5N/  
  struct result_1 9)]asY  
  { xr'gi(.o  
  typedef T & result; j5qrM_Chg  
} ; |dQ-l !  
template < typename T1, typename T2 > vB9v8@[I&  
  struct result_2 ]2o?Gnn@  
  { zz~AoX7V6  
  typedef T1 & result; B&k"B?9mL  
} ; s.uV,E*wu  
template < typename T > dAj;g9N/h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C@Fk  
  { 0]^ke:(#  
  return (T & )r; ~^pV>>LX|  
} ;p4|M  
template < typename T1, typename T2 > ZpTT9{PT=:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F8%.-.l)  
  { a jyuk@  
  return (T1 & )r1; fu6Ir,  
} 57eA (uI  
} ; 5 U{}A\q  
WTP~MJ#C  
template <> l^*'W(%  
class holder < 2 > gx)!0n;  
  { r @ IyK%  
public : ^u[n!R\  
template < typename T > v*k}{M  
  struct result_1 h1'j1uI  
  { iw ==q:$  
  typedef T & result; op]HF4  
} ; 7`IoQvX  
template < typename T1, typename T2 > JVgV,4 1  
  struct result_2 BYBf`F)4  
  { Q-M"+HO  
  typedef T2 & result; +:&,Ts/  
} ; W8R"X~!V  
template < typename T > _R?:?{r,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ic_q<Y}  
  { LmQS;/:  
  return (T & )r; Y^~Dr|5%  
} )k}UjU`!  
template < typename T1, typename T2 > >SR! *3$5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C0$KpUB  
  { *[^[!'kT&  
  return (T2 & )r2; hLf<-NM  
} 7 P$>T  
} ; G uLU7a  
`78:TU~5S  
L]C|&K P  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 HMymoh$Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: WG0Ne;Ho  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k;bdzcMkQ  
qfQg?Mr  
return l(i, j) = r(i, j); 1:+f@#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R!8qkG  
/ .ddx<  
  return ( int & )i; !C$bOhc  
  return ( int & )j; E 9LKVs}  
最后执行i = j; ;$Q&2}L[  
可见,参数被正确的选择了。 DiLZ5^`]  
[aF^D;o  
mDT"%I"4j  
#o]/&T=N=  
X  !vBD  
八. 中期总结 ^+m6lsuA  
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: 1>BY:xZr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^mA^7jB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S?k G|y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C;C= g1I}  
TZ2-%k#  
muc>4!Q  
Pq@%MF]5  
Av#_cL  
u\9t+wi}<  
九. 简化 Vk>m/"  
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。 XDWR ]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fi6i{(K  
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: O_u2V'jy9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0A}'@N@G)  
  +-*/&|^等 ~F ,mc.  
2. 返回引用。 -J$,W`#z  
  =,各种复合赋值等 X_6h8n}i  
3. 返回固定类型。 $ MN1:ih  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &r)i6{w81  
4. 原样返回。 X4"D Lt"  
  operator, sr+Y"R  
5. 返回解引用的类型。 4*K~6Vh  
  operator*(单目) =/J{>S>(i  
6. 返回地址。 ?=22@Q}g  
  operator&(单目) I}&`IUP  
7. 下表访问返回类型。 0"*!0s ~  
  operator[] rLU+-_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =68CR[H  
  operator<<和operator>> z,"fr%*,N  
f ;[\'_.*  
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。 ;ORT#7CU  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: q (?%$u.  
0KQDw  
template < typename Left > 9HjtWQn  
struct value_return Z+qTMm  
  { + ~6Nq(kV  
template < typename T > 1m52vQSo3l  
  struct result_1 jgfl|;I?pg  
  { w*E0f?s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Q>,EYb>wI  
} ; L1'#wH  
ws tH&^  
template < typename T1, typename T2 > Oc|`<^m  
  struct result_2 `H:5D5]  
  { 7 fE QD?C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a2{ nrGD  
} ; phT|w H  
} ; J(%Jg  
9 2e?v8  
Od?M4Ed(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Hkcr+BQ  
<K$X>&Ts  
下面我们来剥离functor中的operator() ? x*Ve2+]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7~2/NU?  
Zr&~gXmVS  
return l(t) op r(t) jP]I>Tq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Vh.9/$xQ  
return op l(t) ^X&n-ui   
return op l(t1, t2) rM sd)  
return l(t) op [%8t~zg  
return l(t1, t2) op V8aLPJ0_  
return l(t)[r(t)] eC9nOwp]xH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h;^H*Y&`  
2W}f|\8MX  
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: M7\; Y  
单目: return f(l(t), r(t)); 7nzNBtk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); C;u8qVI  
双目: return f(l(t)); `eF&|3!IYQ  
return f(l(t1, t2)); 4z_>CiA  
下面就是f的实现,以operator/为例 "I)*W8wTn  
dKOW5\H'  
struct meta_divide [ _jd  
  { ]/o0p  
template < typename T1, typename T2 > "1<>c/h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E5#Dn.!~  
  { %[x oA)0!  
  return t1 / t2; d:U2b"k=/u  
} V! sT2  
} ; K%XQdMv  
$yZ(c#L  
这个工作可以让宏来做: ; W/K7}  
\Bg;^6U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ),G?f {`!  
template < typename T1, typename T2 > \ 5pOb;ry")`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q,ry3Nr4n  
以后可以直接用 'w'P rM,:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) AI$r^t1  
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 ]6`]+&  
(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。。。) w3,1ImrXp  
lw.4O^  
A,tmy',d"  
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 d!V;\w  
r[>=iim  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H%!ED1zpA  
class unary_op : public Rettype Px!M^ T!Pi  
  { D!K){ E  
    Left l; h)W?8XdM  
public : Fp)+>o T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} igoXMsifT+  
Ft7{P.g  
template < typename T > sXD.*D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?B)jnBh|  
      { AgOw{bJ%  
      return FuncType::execute(l(t)); Fq]ht*  
    } }b// oe7  
Cr!}qZq  
    template < typename T1, typename T2 > FC'v= *  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $.a4Og2  
      { y>:-6)pv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j89C~xP6  
    } i\2d1Z  
} ; cJ6n@\  
uxGY/Zf  
=~)J:x\F  
同样还可以申明一个binary_op X+'z@xpj  
NTnjVU }  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Km5#$IiP;  
class binary_op : public Rettype .L,xqd[zC  
  { N36<EHq  
    Left l; S,K'y?6  
Right r; ^ -s'Ad3  
public : I:6N?lD4}0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IoEIT Kd  
>dnH  
template < typename T > UDJ{ iZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ueq*R(9>  
      { w]4=uL6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g]'RwI  
    } oKl^Ttr  
ZT UaF4k j  
    template < typename T1, typename T2 > MwoU>+XB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QB<9Be@e  
      { 3GH@|id  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wVI 1sR  
    } =hs !t|(*  
} ; mSn>  
24ojjxz+  
uXs.7+f  
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 %i7bkdcwk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J! ;g.q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '6^20rj  
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。 v6gfyGCJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =j%B`cJ66_  
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。。。 bB|UQaCl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c:  /Wk  
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) `$IuN *  
下面是修改过的unary_op `m6>r9:  
ZRDY `eK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0KW@j>=jK  
class unary_op zJp}JO  
  { R)>/P{ A-P  
Left l; 2OXcP!\Y  
  M YQZqlV  
public : 'A0.(a5  
k4|9'V&1*6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vqq7IV)|  
[dm&I#m=  
template < typename T > <kQ 5sG  
  struct result_1 rJ LlDKP-(  
  { }GIwYh/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^CIO,I  
} ; 2$>"4 N  
8 |>$M  
template < typename T1, typename T2 > q[6tvPfkX  
  struct result_2 H%,jB<-.A  
  { w2-:!,X  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <ptgFR+  
} ; m/,.3v  
@ ;%+Ms  
template < typename T1, typename T2 > Eei"baw/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sFqLxSo_I  
  { r(ej=aR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )E--E+j  
} R,mOV8y"W[  
Fai_v{&?  
template < typename T > k lLhi<*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ` ZO#n  
  { ?2hS<qXX  
  return OpClass::execute(lt(t)); Ekb9=/  
} ~H[  
k)Y}X)\36  
} ; ^ olaq(z  
fE1B1j<  
6jv_j[[  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug AJk0jh\.j%  
好啦,现在才真正完美了。 ao4"=My*G  
现在在picker里面就可以这么添加了: >s 4"2X  
)tH.P: 1~,  
template < typename Right > J~=bW\^I  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +_.k\CRms  
  { :}QBrd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); BCDmce`=l  
} _lWC)bv`  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 [E9V#J89  
v'R{lXE  
m5!~PG:_  
P}So>P~2  
^*CvKCS  
十. bind DuESLMhz  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3NI3b-7  
先来分析一下一段例子 pkW }\r  
3V)ef$Y0  
\Wdl1 =`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} iD*%' #u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7Hghn"ol  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "gm[q."n<  
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。 ~0}gRpMW  
我们来写个简单的。 HGuU6@~hu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (HNxo{t  
对于函数对象类的版本: ?hqHTH:PU  
@ |bN[XL  
template < typename Func > 4( Q_J4}P  
struct functor_trait 4@2<dw|*h  
  { )-98pp7~BB  
typedef typename Func::result_type result_type; ` Aa}q(}k  
} ; kF%EJuu  
对于无参数函数的版本: U_s3)/'  
MQs!+Z"m>  
template < typename Ret > #Tc]L<."  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8fV.NCyE  
  { o1Bn^ w  
typedef Ret result_type; =>? ;Iv'Z  
} ; oXC|q-(C  
对于单参数函数的版本: bjn: e!}  
1D *oXE9Ig  
template < typename Ret, typename V1 > fL0dy[Ch@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $Hw w  
  { D-{;;<nIr`  
typedef Ret result_type; 'eyzH[l,(  
} ; lk.]!K$}  
对于双参数函数的版本: wM$N#K@  
w=NM==cLj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > " ^v/Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > noSkKqP  
  { VI xGD#m  
typedef Ret result_type; ldd8'2  
} ; -cgLEl1J  
等等。。。 #7 )&`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q6Ay$*y=D  
///  
template < typename Func > C bWz;$r  
struct func_return {Ad4H[]|]  
  { gmdJ8$  
template < typename T > pUc N-WA  
  struct result_1 BiFU3FlTf  
  { (/mR p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?*oBevUnCY  
} ; 6tx5{Xl-o  
2 m"2>gX  
template < typename T1, typename T2 > ;mT|0&o>#  
  struct result_2 'E\/H17  
  { .Us)YVbk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HZINsIm!?  
} ; { l E\y9  
} ; 0W_olnZ  
2X X-  
]\ ~s83?X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (vR9vOpJ  
r\PO?1  
template < typename Func, typename aPicker > ZVelKI8>  
class binder_1 c)*,">$#  
  { ojc m%yd  
Func fn; n-"(lWcp  
aPicker pk; >PY Lk{q  
public : ?|i C-7{8L  
qjBF]3%t%  
template < typename T > Wg!<V6}  
  struct result_1 c-`'`L^J  
  { ?[Sac]h ys  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0 ~a9gBG  
} ; 00 9[`Z  
{6I)6}w!k  
template < typename T1, typename T2 > r,43 gg  
  struct result_2 0hN gr'  
  { T'ko =k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /` ;rlH*  
} ; ;L*Ku'6Mt  
+$uQ_ve  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .](~dVp%~  
V}Ok>6(~  
template < typename T > ts:YJAu+F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |F}6Zv  
  { o?{-K-'B$  
  return fn(pk(t)); .5^7Jwh  
} i5*BZv>e  
template < typename T1, typename T2 > B>;`$-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yI{4h $c  
  { `o4%UkBpM  
  return fn(pk(t1, t2)); ykS-5E`  
} DqJzsk'd3  
} ; "C]v   
qo*%S  
B*@0l:  
一目了然不是么? S4Q fx6:~h  
最后实现bind e"d-$$'e  
NiSybyR$  
_x`oab0@  
template < typename Func, typename aPicker > 20,}T)}Tm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \H4$9lPk  
  { V;LV),R?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b Y2:g )  
} F"^/R  
Ja7yq{j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \Dx;AKs  
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。 TFZxk  
gWIb"l  
十一. phoenix Im!fZ g  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5M&<tj/[a0  
6no&2a|D  
for_each(v.begin(), v.end(),  ~LF/wx>  
( HkQ rij6  
do_ ~]Weyb[ N  
[ ["H2H rI2  
  cout << _1 <<   " , " cK1 Fv6V#  
] 4n0Iw  I  
.while_( -- _1), Krd0Gc~\|  
cout << var( " \n " ) 8U)*kmq  
) e9;5.m  
); j,79G^/YG  
NX&Z=ObHu}  
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:  6hO]eS  
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 S }3?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nu `R(2/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L2Fi/UWM  
(:>Sh0.  
B%I<6E[D  
template < typename Cond, typename Actor > z7s}-w,  
class do_while veAdk9  
  { Eh+m|A  
Cond cd; [{q])P;  
Actor act; tiPZ.a~k  
public : {U)q)  
template < typename T > yIu_DFq%  
  struct result_1 2dCD.9s9~  
  { V` 4/oM`  
  typedef int result_type; 3z0 %uY[e  
} ; nC}Y+_wo0  
G.:QA}FE'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +F92_a4  
f+%s.[;A  
template < typename T > Ys>Z=Eky  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7n[0)XR>  
  { lNo]]a+_  
  do x"P@[T  
    { 6J<R;g23R]  
  act(t); f2 ?01PM,Q  
  } &9EcgazV  
  while (cd(t)); 2-%9k)KH  
  return   0 ; wW, n~W  
} tfdb9# &?  
} ; r-AD*h@QZ  
y[';@t7CC  
.|i/ a%J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ig^x%!;  
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。 ,0@QBr5P  
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。 6f^IAa|  
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。 M%bD7naBq  
下面就是产生这个functor的类: ?h:xO\h8  
|~B`[p]5H  
hz+c]K  
template < typename Actor > Z=be ki]  
class do_while_actor =J`M}BBx  
  { `h~-  
Actor act; *{(tg~2'(  
public : bAEwjZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [JEf P/n|.  
AEd9H +I  
template < typename Cond > 9z+ZFIf7d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :pLaxWus!  
} ; EGzlRSgO  
fLZ99?J  
D%= j@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6J <.i  
最后,是那个do_ ZU;nXqjc  
tu^C<MV  
G%>{Z?!B  
class do_while_invoker t;}`~B  
  { )T@?.J`  
public : j/F:j5O*  
template < typename Actor > $U"pdf  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W)AfXy  
  { :)F0~Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); '>GPk5Nq77  
} Q[9W{l+  
} do_; _~ 3r*j  
p2hPLq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^@)*voP#G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Yo\%53w/  
最后来说说怎么处理break和continue }J6 y NoXu  
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。 $mxl&Qr>Q;  
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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