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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  t~_vzG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 f4[fXP;A  
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, -7-r~zmr  
T1$=0VSEa+  
} V  *  
',+YWlW  
  class filler 8.JFQ/) i  
  { 8[v9|r  
public : eV(nexE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zy8Z68%E`*  
} ; Hreu3N  
p} }pq~EH/  
f wE b  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Lsu_ f'p0  
-nK\+bTL}  
)T0%<(J  
;[nomxu|?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =bKz$ _W  
2><=U7~  
Dfhu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n1XJ uc~  
v;6O# ta'  
j(xVbUa  
<[l0zE5Z8'  
二. 战前分析 r< MW8  
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。  {^8->V  
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 meF.`fh  
OkNBP 0e}  
U~CG(9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2 .p?gRO  
  /* --------------------------------------------- */ 6Dl]d %.  
vector < int *> vp( 10 ); wn1` 9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o|en"?4  
/* --------------------------------------------- */ ,vcg%~-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !=)b2}e/>  
/* --------------------------------------------- */ PP*',D3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2#jBh   
  /* --------------------------------------------- */ <Jc :a?ICe  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kO3N.t@n  
/* --------------------------------------------- */ (J6>]MZ#)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #r,LV}*qg  
faIHmU  
PKjM1wqaG@  
UG !+&ii|  
看了之后,我们可以思考一些问题: j+eto'  
1._1, _2是什么? 9 $&$Fe  
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。 0rrNVaM  
2._1 = 1是在做什么? P:OI]x4  
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。 b[/uSwvi  
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。 sx^0*h-Qq  
rYI7V?  
Gnthz0\]{  
三. 动工 360b`zS  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b+#A=Z+Pr  
h_y;NB(w  
6%A_PP3Z  
0ZAT;eaB  
template < typename T > #d*)W3e2{  
class assignment dd-`/A@  
  { Ri<'apl  
T value; A(@VjXl  
public : ^q}cy1"j"  
assignment( const T & v) : value(v) {} BM>'w,$KL  
template < typename T2 > #a+*u?jnnL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } oYmLJzCf  
} ; N <e72x  
E[a|.lnV  
5fvY#6;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I&JjyR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o,gH*  
a,ZmDkzuv  
Hs`j6yuc9  
),rd7GB>  
  class holder p*C|kEqk  
  { &cf(}  
public : b-OniMq~  
template < typename T > z@Uf@~+U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FQe82tfV+  
  { i$gH{wn\`  
  return assignment < T > (t); $'%.w|MJp  
} Vo`,|3^  
} ; I6vy:5d  
,LodP%%UV  
L_O*?aaZ  
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: chakp!S=  
TsF>Y""*M  
  static holder _1; "pMx(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PD $' ~2  
x2h5,.K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YmPNaL  
而不用手动写一个函数对象。 ;hb_jW-0W  
U["-`:>jfp  
05 o vz   
:d=: >_[  
四. 问题分析 B>UF dj]-  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 g:eq B&&  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 bw8[L;~%_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 TGH"OXV*@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z(eAhK}6?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `M[o.t  
5j~1%~,#  
五. 问题1:一致性 Xj5oHHwn  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| FH)_L1n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0Zh]n;S3m  
u"gtv  
struct holder *;:dJXR  
  { F[)5A5+:Y  
  // :^rt8>~  
  template < typename T > N;S1s0FN  
T &   operator ()( const T & r) const m[DCA\M o@  
  { !:wA\mAd  
  return (T & )r; +SNjU"x  
} Xv<K>i>k  
} ; ib-H jJ8  
VT [TE  
这样的话assignment也必须相应改动: H>]A|-rG#  
Seh(G  
template < typename Left, typename Right > mqK}y K^P]  
class assignment 2D2} *);eW  
  { u'; 9zk/$  
Left l; txik{' :  
Right r; Sjp ]TWj  
public : Qs,4PPEg  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W1_.wN$,5  
template < typename T2 > B!1h"K5.($  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mtmTlGp6Lc  
} ; eX'U d%  
GK=b  
同时,holder的operator=也需要改动: w:+&i|H>  
hgK 4;R  
template < typename T > N/78Ub  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const N6HeZB" :  
  { )&j@={0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g OK   
} Y94S!TbB  
ly#jl5wmT  
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。 :-Ml?:0_X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +c$:#9$ |  
H128T8?r[  
return l(rhs) = r; MK(~  
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。 _:]g:F[ #  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 14DhJUV"b  
 <H npI  
template < typename Tp > _2TL>1KZt  
class constant_t !/e*v>3u&  
  { ( 8X^pL  
  const Tp t; {y'4&vt<~  
public : waU2C2!w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g`C\pdX"B  
template < typename T > @N ]]Cf>x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >a&IFi,j  
  { d( yTz&u)  
  return t; pxn@rN#*  
} c:[ ZknnCe  
} ; h5(OjlMC  
K^ ALE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~1{ppc+  
下面就可以修改holder的operator=了 _+X-D9j(l  
p|?FA@ 3  
template < typename T > \ef:H&r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g^^pPV K_  
  { bObsj]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wr5v-_7r,  
} *%Fu/  
_N=f&~T  
同时也要修改assignment的operator() eC94rcb}i{  
{A'*3(8  
template < typename T2 > o{hX?,4i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rzs-c ?  
现在代码看起来就很一致了。 Mo5b @ [  
:yRv:`r3Lt  
六. 问题2:链式操作 D*j^f7ab  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 skBD2V4  
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。 Q'qX`K+@`  
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。 I _gE`N  
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。 }=}wLm#&1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct I]DD5l}\  
qXhdU/ =  
template < typename T > NJ]3qH  
struct result_1 QZtQogNy#  
  { !JyY&D~`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x|O^#X(,  
} ; aHVzBcCPh  
%~y>9K  
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: #qh ,  
hf^<lJh~=  
template < typename T > !=A;?Kdq  
struct   ref #n}~u@,o_  
  { 1Qu@pb^  
typedef T & reference; 0{g*\W*+~  
} ; y$_@C8?H  
template < typename T > Z %Ozzp/  
struct   ref < T &> ,2^4"gIl  
  { OZ+v ~'oD  
typedef T & reference; iaCV8`&q%  
} ; u*TC8!n  
R(`:~@ 3\6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wapSpSt  
A4'5cR9T!  
template < typename T > -(t7>s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ZZ7qSyBs?  
  { ]"lB!O~  
  return l(t) = r(t); Qr9;CVW  
} d 8DU[p  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 W*t] d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s4~[GO6>  
'gvR?[!t  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 #<S*MGp!=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XTo7fbW*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |Ha#2pt{bc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8.[F3Tk=  
最后的布局是: ?%h$deJ  
                Add V`1,s~"q  
              /   \ pYx,*kG:HW  
            Divide   5 EU%,tp   
            /   \ \xj;{xc  
          _1     3 t/\   
似乎一切都解决了?不。 P"8Ix  
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。 >%k6k1CZ  
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。 /{\ /e"5  
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: b,E?{uG  
0RT8N=B83  
template < typename Right > bI55G#1G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const y%SxQA +\  
Right & rt) const s*ZE`/SM3  
  { >ESVHPj]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;:fW]5"R  
} S^eem_C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }/F$73Xd  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 n^Ca?|} ,  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ?vFy3  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 dRX~eIw  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。  u]P|  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? a%T`c/C  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: "`$,qvNN  
L~Gr,i  
template < class Action > C9!t&<\ }  
class picker : public Action ,~1'L6Ri?  
  { mGjB{Q+  
public : v;x0=I&%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HIXAA?_eh=  
  // all the operator overloaded H648[H[k  
} ; apo)cR  
% i4 5  
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。 bj pruJ`=  
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: fF(2bVKP:  
w+g29  
template < typename Right > X 0G,tl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xB *b7-a  
  { gV2vwe  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )`DVPudiy  
} T/_u;My;  
7q ?ZieR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Vu:ZG*^  
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。 P`biHs8O  
'J,UKK\5  
template < typename T >   struct picker_maker oY)eN?c  
  { n<.7tr0f\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; nTeA=0 4  
} ; V<QpC5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ew/MSl6}  
  { y, l[v39  
typedef picker < T > result; \@gV$+{9  
} ; j3Od7bBS]  
@t%da^-HS"  
下面总的结构就有了: /5NWV#-  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 \p4*Q}t  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 K4Q{U@ZJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zg2d}"dV  
至此链式操作完美实现。 !j6 k]BgZ  
Tn7Mt7h  
o?baiOkH  
七. 问题3 |! 9~  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 JHxcHh  
>z<L60S  
template < typename T1, typename T2 > ug9Ja)1|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *~PB  
  { 56Wh<i3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]46h!@~aC  
} o?a2wY^_  
Ne u$SP  
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: Zux L2W  
mI&3y9; (  
template < typename T1, typename T2 > NS[Z@@  
struct result_2 YEv\!%B  
  { !X}+JeU '  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H:G``Vq;0m  
} ; qz` -?,pF  
Ftyxz&-4$p  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ;~F* 2)  
这个差事就留给了holder自己。 J_)F/S!T  
    !zK"y[V  
y;az&T  
template < int Order > {MtJP:8Jp  
class holder; jZ~girA  
template <> w"v96%"Y  
class holder < 1 > 3Dr\ O_`u  
  { M(> 74(}]  
public : t ]BG)]  
template < typename T > 2m$C;j!D  
  struct result_1  KcT(/!  
  { M&iXdw&  
  typedef T & result; / :$WOQ  
} ; 6GuTd  
template < typename T1, typename T2 > m+M^we*R  
  struct result_2 'A[PUSEE  
  { 2z;nPup,  
  typedef T1 & result; _#~D{91 j:  
} ; 24od74\  
template < typename T > PVi;h%>Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 92j[b_P  
  { 1!zd#TX  
  return (T & )r; 6EY\  
} U9BhtmY  
template < typename T1, typename T2 > hrX/,D -c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |ghyH  
  { h8WM4 PK  
  return (T1 & )r1; I*3 >>VN  
} )-I/ej^  
} ; E|-oUz t  
}#<Rs  
template <> ?* +>T@MH  
class holder < 2 > ;QVTb3Th  
  { kh}h(z^  
public : x'-gvbj!  
template < typename T > A#`$#CO  
  struct result_1 |Fx *,91  
  { d v4~CW%Td  
  typedef T & result; 3Z~_6P^ +N  
} ; U `lp56  
template < typename T1, typename T2 > |J@ &lBlq  
  struct result_2 %V1jM  
  { id,' +<  
  typedef T2 & result; X6}W]  
} ; `s69p'<;p  
template < typename T > CY=lN5!J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JS03B Itt  
  { p/eaO{6 6  
  return (T & )r; [zl4"|_`  
} 3{qB<*!p"G  
template < typename T1, typename T2 > u-jV@Tz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K#6@sas  
  { /)RH-_63  
  return (T2 & )r2; 0`V=x+*,  
} p5"pQe S  
} ; tYgHJ~1L*  
o/&K>]8M  
-G7)Y:  
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> >。 1.N2!:&G|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T++q.oFc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n2_;:=  
c om4@NK  
return l(i, j) = r(i, j); |aU8WRq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Oc,HnyV+  
0s Jp,4Vv  
  return ( int & )i; { 2Ew^Li  
  return ( int & )j; NB44GP1-@  
最后执行i = j; "*`!.9pt  
可见,参数被正确的选择了。 E`xpZ>$mPx  
_Wk*h}x  
/oJ &\pI  
U8gj\G\`  
KT 6 ppo  
八. 中期总结 RO3q!+a$/  
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: O8>&J-+2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 K;Hgq4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l{]KA4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :.=j)ljTx  
C[jX;//Jiu  
3P>1-=  
b>i5r$S8G  
R i,_x  
liy/uZ  
九. 简化 a[z$ae7  
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。 EbX!;z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4Z=`;  
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: GL-b})yy  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $B<:SuV#  
  +-*/&|^等 5}_=q;sZ  
2. 返回引用。 `:EhYj.   
  =,各种复合赋值等 K0B<9Wi |  
3. 返回固定类型。 ")txFe  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5D<ZtsXE  
4. 原样返回。 SYf1dbc..u  
  operator, f9},d1k  
5. 返回解引用的类型。 ^A=tk!C  
  operator*(单目) XjP;O,x  
6. 返回地址。 k?L2LIB<  
  operator&(单目) h 6?Z  
7. 下表访问返回类型。 b$Dh|-8  
  operator[] /J!:_Nq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  h 7l>(3  
  operator<<和operator>> }(XKy!G6  
k.c.7%|~;  
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。 l1O"hd'~s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X's<+hK&  
$)X8'1%6  
template < typename Left > rev*G:  
struct value_return gJ9"$fIPc  
  { wYV>Qd Z  
template < typename T >  QX<x2U  
  struct result_1 nSBhz  
  { R?9x!@BV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; W\w#}kY  
} ; 0WSZhzNyY  
/Yg&:@L  
template < typename T1, typename T2 > s0D4K  
  struct result_2 9^8OIv?m8  
  { &|RTLGwX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wD{c$TJ?{F  
} ; <LXx_{=:  
} ; NW 2`)e'  
0x]?rd+q8Q  
=8<~pr-NO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (*Q:'2e  
:E~rve'  
下面我们来剥离functor中的operator() T{f$S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w7Y@wa!  
> l0H)W  
return l(t) op r(t) udLIAV*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Hk h'h"_r  
return op l(t) S7PWP< 9  
return op l(t1, t2) 6W=V8  
return l(t) op $YcB=l  
return l(t1, t2) op n;N79`mZC  
return l(t)[r(t)] ~ ) w4Tq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -rm[.  
!8cV."~  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: nM b@  B  
单目: return f(l(t), r(t)); 2xX:Q'\2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1,bE[_  
双目: return f(l(t)); m}=E$zPbO  
return f(l(t1, t2)); y*-_  
下面就是f的实现,以operator/为例 2@GizT*mA  
|b.xG_-s1  
struct meta_divide -,p=;t#(  
  { <EN9s  
template < typename T1, typename T2 > {A:uy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NId.TaXh  
  { 9_O4 yTL  
  return t1 / t2; 3Ioe#*5\  
} wT::b V{  
} ; Jut&J]{h  
B#SVN Lv  
这个工作可以让宏来做: x6s|al  
%KT}Map  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ SFDTHvXu#_  
template < typename T1, typename T2 > \ |.UY' B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !.$L=>:V  
以后可以直接用 %60 OS3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B<m0YD?>~>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 p T8?z  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) V<I(M<Dj  
G,|!&=Pe|E  
o5F:U4sG  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 &EQhk9j  
#H>{>0q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cpltTJFg  
class unary_op : public Rettype <d H@e  
  { *<($.c  
    Left l; d"#Zp&#  
public : m3lz#Pm'0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8a P/vToa  
bhpku=ov  
template < typename T > YoKyiO!   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &S*~EM.l8  
      { chE!,gik  
      return FuncType::execute(l(t)); DdgiY9a.  
    } 1I9v`eT4  
UPfO;Z`hJ  
    template < typename T1, typename T2 > &P|[YP37_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2Kz+COP+  
      { ]19VEH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FoyYWj?,R  
    } EE!}$qOR  
} ; EX`P(=zD  
`R[ZY!=+  
)O~[4xV~  
同样还可以申明一个binary_op St-uE |8  
mUh]`/MK$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eyJ07  
class binary_op : public Rettype ^hC'\09=c  
  { hJ'H@L7  
    Left l; tF0jH+7J-  
Right r; @0?!bua_|  
public : \beO5]KS<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HB/V4ki  
*Y m? gCig  
template < typename T > .gRj^pu   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G21o @38e  
      { V0\[|E;F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &N|$G8\CY  
    } 1PkCWRpR  
DZ8|20b  
    template < typename T1, typename T2 > %t9C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n{ ;j  
      { KQdIG9O+6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); x%G3L\ 5  
    } @p+;iS1}  
} ; ?['!0PF  
NI >%v  
QU|_ r2LM  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 'pdTV:]zA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I{`70  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Lx^ eaP5  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 e3?=1ZB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %BqaVOKJ"f  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ji"g)d6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2@&r!Q|1vR  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) m~ tvuz I  
下面是修改过的unary_op XIeLu"TSL  
RLB3 -=9t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > FK|O^- >B  
class unary_op 0+1wi4wy/  
  { 1 DWoL}Z  
Left l; kSQ8kU_w+  
  *eVq(R9?T  
public : XpIiJry!6  
/:&!o2&1H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kI\m0];KnQ  
I2ek`t]  
template < typename T > ]b/]^1-(b  
  struct result_1 ie}O ZM  
  { aER|5!7(2\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I5$P9UE+^9  
} ; <AHpk5Sn{  
%\As  
template < typename T1, typename T2 > f-=\qSo  
  struct result_2 1^p/#jt  
  { I$n= >s  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [|u^:&az  
} ; ])x1MmRg\  
pMc6p0  
template < typename T1, typename T2 > A KNx~!%2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |D3u"Y!:^  
  { &J[a.:..  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l^B.iB  
} =BsV`p7rU  
B~Q-V&@o  
template < typename T > 7p&jSOY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?0tg}0|  
  { bdUPo+  
  return OpClass::execute(lt(t)); ! ,J# r  
} ?mQ^"9^XS  
cw;wv+|k  
} ; -wl j;U  
3:%k pnO  
d1/emwH  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug <3YZ0f f>  
好啦,现在才真正完美了。 Z5{a7U4z_  
现在在picker里面就可以这么添加了: .J#'k+>  
fGgt[f[  
template < typename Right >  w-jElV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )oEVafNsT  
  { bP,<^zA|X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ><%585  
} @0`A!5h?u  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 W<Uu.Y{sG  
C3AWXO ^  
oL4W>b )  
NGra/s,9 |  
^s,3*cAU  
十. bind KuNLu31%  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 xQ?>72grP  
先来分析一下一段例子 wI#8|,]"z  
(Guzj*12  
^({)t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }E`Y.= S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y48]|%73  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Jx*cq;`Vee  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 B|(g?  
我们来写个简单的。 6|97;@94  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +^I0> \  
对于函数对象类的版本: .^YxhUH,G  
:I"CQ C[Z  
template < typename Func > FU|brS t  
struct functor_trait | %_C$s%  
  { |5@Ra@0  
typedef typename Func::result_type result_type; &\zYbGU  
} ; W? 7l-k=S  
对于无参数函数的版本: #86N !&x  
#ydold{F  
template < typename Ret > Z0|5VLk,<{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ht`fC|E  
  { 4^_6~YP7  
typedef Ret result_type; lR(9;3  
} ; e8a^"Z`a  
对于单参数函数的版本: v|?@k^Ms  
g/?Vl2W  
template < typename Ret, typename V1 > _S!^=9bJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > , c.^"5  
  { MVatV[G  
typedef Ret result_type; u#05`i:Z  
} ; X<ex >sM  
对于双参数函数的版本: G T>'|~e  
+)jUA]hJ/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7j& t{q5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o'Bd. B  
  { Khq\@`RaT  
typedef Ret result_type; YV>a 3  
} ; +]l?JKV  
等等。。。 t@KTiJI ]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /4{WT?j  
h*%p%t<  
template < typename Func > Zy0M\-Mn  
struct func_return ;H$ Cq' I  
  { 7uBx  
template < typename T > I=`?4%  
  struct result_1 =dm9+ff  
  { X[z;P!U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Km2~nkQ  
} ; 4+olyBht  
vgW(l2,@  
template < typename T1, typename T2 > *0U#Z]t  
  struct result_2 Quth5  
  { Nr4Fp`b8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D5zc{) /  
} ; &BVUK"}P  
} ; k|fM9E  
q/U-WQ<+  
a[ULSYEi  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0jp].''RK\  
K#FD$,c~  
template < typename Func, typename aPicker > ]t[%.^5#  
class binder_1 BKFO^  
  { eI-fH  
Func fn; $.,PteYK  
aPicker pk; [gzaOP`f  
public : zU5@~J  
-J]?M  
template < typename T > iBE|6+g~Cj  
  struct result_1 6Dd>ex!-A  
  { t%@iF U;}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8%4;'[UV  
} ; AB=%yM7V*  
XRaGV~  
template < typename T1, typename T2 > V7$ m.P#uM  
  struct result_2 lh-.I]>&`  
  { 9G6)ja?W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <n_? $ TJ  
} ; 8Y SvBy  
NbWEP\dS'z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nS#F*)  
\ ZnA%hC  
template < typename T > TjpyU:R,&|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e"@r[pq-{u  
  { jS,Pu%fR  
  return fn(pk(t)); :7@[=n  
} [w](x  
template < typename T1, typename T2 > :b9#e g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %<~EwnoT  
  { %>&~?zrq  
  return fn(pk(t1, t2)); .p{lzI9  
} TT/=0^"  
} ; [KUkv  
5ncW s)  
P]"@3Z&w  
一目了然不是么? mq{Z Q'  
最后实现bind 9#H0|zL  
$d1ow#ROgy  
u%L6@M2  
template < typename Func, typename aPicker > %n]jsdE^|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mAH7; u<  
  { fq1w <e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); '3XOU.  
} H28-;>'`  
d% @0xsU1  
2个以上参数的bind可以同理实现。  H#F"n"~$  
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。 ,%Pn.E* r;  
}?b\/l<  
十一. phoenix pg!mOyn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W)`>'X`  
OL=X&Vaf<  
for_each(v.begin(), v.end(), '>OEQU5-  
( [/ CB1//Y  
do_ 4P C'7V=S  
[ 0"-H34M <D  
  cout << _1 <<   " , " jHMP"(]  
] PazWMmI  
.while_( -- _1), R||$Wi[$  
cout << var( " \n " ) w8>lWgN  
) ?@A@;`0Y  
); =PU@'OG  
"% i1zQo&  
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: p-C{$5& O1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 1>_$O|dE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q89yW)XG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $IKN7  
W OYZ  
AzGbvBI&V  
template < typename Cond, typename Actor > @8YuMD;  
class do_while )W@  
  { M/[9ZgDc  
Cond cd; WUDXx %  
Actor act; Pi&\GMzd  
public : U:/_T>f%  
template < typename T > 4J[bh  
  struct result_1 oOQan  
  { 4!glgEE*  
  typedef int result_type; L8;`*H  
} ; "| oW6@  
Xp^>SSt:4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a`||ePb|W~  
z ISy\uka  
template < typename T > 0O q5;5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wS2N,X/Y  
  { or` "{wop  
  do bF@iO316H  
    { Dx3Sf}G `  
  act(t); B@3>_};Ct  
  } ht)KS9Xu  
  while (cd(t)); )o_$AbPt  
  return   0 ; v2#qs*sW8  
} iL IKrU+`  
} ; ^q~.5c|  
T/7[hj  
3TD!3p8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RK]."m0c~#  
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。 ffQ&1T<  
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。 {Q L qf   
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。 PDh1*bf{u  
下面就是产生这个functor的类: s&OwVQ<M  
qo;F]v*pkK  
i `8Y/$aT  
template < typename Actor > w*N9p8hb]  
class do_while_actor 1<9m^9_ro  
  { yIThzy S  
Actor act; hta$ k%2  
public : )6zwprH!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4fzM%ku  
~&IL>2-B  
template < typename Cond > 'uOp?g'7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z.0^:rVp~  
} ; i`:r2kU:*W  
whg?X&j\V  
{GH 0 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。 <<![3&p#  
最后,是那个do_ @{n2R3)k B  
2\!.w^7'^T  
C44 Dz.rs  
class do_while_invoker T%F8=kb-9  
  { WaWx5Fx+  
public : ffyKAZ{]po  
template < typename Actor > STB=#z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (5N&bh`E  
  { Z5{M_^  
  return do_while_actor < Actor > (act); dDk<J;~jGJ  
} {/ _.]Vh  
} do_; A]vQ1*pnk  
*%cI,}%   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -OuMC&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #H1yjJQ /x  
最后来说说怎么处理break和continue c>3W1"  
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。 ni]gS0/  
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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