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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z}Y23W&sX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |5J'`1W  
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, hG1\  
%{M_\Ae#  
IQz"FH?  
rq#8}T>  
  class filler ]rwHr;.  
  { kH;DAphk  
public : =[A5qwyv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ai,\'%N  
} ; &8=wkG%  
k OYF]^uJ  
8&[Lr o9  
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: I^}q;L![\  
++>HU{  
9)c{L<o}T  
KMs[/|HX\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #kGgz O  
#eRrVjbo  
|l\!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WG~|sLg  
V$ 8go#5  
P:lmQHls+  
&Tc:WD  
二. 战前分析 _xKuEU}  
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。 =7^rKrD  
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  +\Hh|Uz5  
g5",jTn#  
Z<_"Tk;!',  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,K/l;M5I  
  /* --------------------------------------------- */ XK*55W &og  
vector < int *> vp( 10 ); $] ])FM"b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =w&bS,a"y  
/* --------------------------------------------- */ RSv?imi=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); u92);1R  
/* --------------------------------------------- */ IKz3IR eu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); seQSDCsvw*  
  /* --------------------------------------------- */ 5OJ8o>BF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `(- nSQ  
/* --------------------------------------------- */ Np2I*l6W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,Yp+&&p.  
u& 4i=K'x8  
vJ +sdG  
c+BD37S  
看了之后,我们可以思考一些问题: L3N ?^^]  
1._1, _2是什么? R #f*QXv  
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。 T<o^f n,H  
2._1 = 1是在做什么? EWb'#+BP  
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。 k<&zVV '  
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。 XY_hTHJ  
<w,NMu"  
dnwTD\),  
三. 动工 Etj0k} A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %>];F~z  
0 _n Pq  
(7X|W<xT  
RJpRsr  
template < typename T > k?bIu  
class assignment y 4 wV]1  
  { "V= IG{.  
T value; I ~U1vtgp  
public : )7aUDsu>4  
assignment( const T & v) : value(v) {} *\-$.w)k  
template < typename T2 > CI#6 r8u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } JJQS7,vG  
} ; mBwM=LAZ  
w$)NW57[|  
{+3 `{34e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e7_.Xr~[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u# TNW.  
yjF;%A/0  
"^froQ{"T  
ia9=&Hy])  
  class holder z [|:HS&  
  { 2iWS k6%R  
public : 74wDf  
template < typename T > %#jW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gh?3[q6  
  { OGR2Y  
  return assignment < T > (t); SzTa[tJ+  
} 2FVO@D  
} ; k4E2OyCFoJ  
'+s?\X4VC  
R9&3QRW|  
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: +QW| 8b  
'=WPi_Z5:C  
  static holder _1; FUO9jX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q\$k'(k>35  
m ?e::W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C>:,\=y%  
而不用手动写一个函数对象。 c:[8ng 2v  
J+(B]8aj  
Pf:;iXH?  
w paI}H#  
四. 问题分析 6uTFgSqZ  
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。 mB5Sm|{  
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。 ufi:aE=}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5%jy7)8C  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n~Yr`5+Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rj ] ~g  
<r1/& RW,  
五. 问题1:一致性 c;B:o  
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?| FokSg[)5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (&KBYiwr  
u9*7Buou^  
struct holder dFl8'D  
  { uqsVq0H  
  // b[2 #t  
  template < typename T > R*`=Bk0+  
T &   operator ()( const T & r) const W9G1wU  
  { E)iX`Xq|0{  
  return (T & )r; xG1(vn83gq  
} ( }RJW:  
} ;  3+/^  
;)ku SH  
这样的话assignment也必须相应改动: B fu/w   
VvUP;o&/  
template < typename Left, typename Right > zN&m-nrw  
class assignment W,5_i7vr  
  {  X@Bg_9\i  
Left l; C klIrD{  
Right r; [y&uc  
public : <dKHZ4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -y'tz,En.  
template < typename T2 > w+Y_TJ%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dAr=X4LE  
} ; { V$}qa{P  
H1d2WNr[  
同时,holder的operator=也需要改动: *AG01# ZF  
J(Fk@{!F.*  
template < typename T > FvXpqlp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hEA;5-m  
  { {rzvZ0-j}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `$Y%c1;  
} <64#J9T^  
_&RGhA  
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。 fP/;t61Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 j 6dlAe  
+62}//_?  
return l(rhs) = r;  (,R\6  
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。 A\})H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7?ILmYBw  
0C4Os p  
template < typename Tp > AbL(F#{  
class constant_t }p>l,HD  
  { s[;1?+EI  
  const Tp t; "9IR|  
public : X2mZ~RB(p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pD]2.O  
template < typename T > )S9}uOG#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `4,]Mr1b  
  { zgl$ n  
  return t; s_P[lbHt.  
} KP_7h/e  
} ; ETm:KbS  
~g}blv0q+B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lXRB"z  
下面就可以修改holder的operator=了 r-_-/O"l  
eB9F35[  
template < typename T > v.53fx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ch)E:Dvq6  
  { "8 ?6;!,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3$3%W<&^  
} bD=R/yA  
%3yrX>Js  
同时也要修改assignment的operator() ~xJ ^YkyH  
`o0ISJeKp  
template < typename T2 > |\RN%w7E8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bsc#Oq]  
现在代码看起来就很一致了。 [W99}bi$  
G_}oI|B  
六. 问题2:链式操作 44pVZ5c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AZ SaI  
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。 ,x utI  
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。 MhjIE<OI=  
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([@}ren  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 75iudki  
2RdpVNx\y  
template < typename T > tILnD1q  
struct result_1 Ym#io]  
  { OKA6S*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "?6R"Vk?:  
} ; 3}B-n!|*  
OI:T#uk5  
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: On}b|ev  
|M EJ)LE7  
template < typename T > @h\i<sh!^  
struct   ref E)]emeG d  
  { ]d*O>Pm  
typedef T & reference; p  ~)\!  
} ; KVHK~Y-G  
template < typename T > 1pqYB]*u_  
struct   ref < T &> P0rdGf 5T  
  { *-'`Ea  
typedef T & reference; oJZ0{^  
} ; bd3>IWihp  
#fF D|q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tPDB'S:&3  
X^C $|:  
template < typename T > ]j.!   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w$`u_P|@E:  
  { }mS Q!"f:  
  return l(t) = r(t); ltHuN;C\  
} n.A*(@noe  
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。 xOZvQ\%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xM>dv5<E  
_he~Y2zFz  
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 xEB 4oQ5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v%QC p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qz 29f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (A;HB@)[A  
最后的布局是: ]@qD4:  
                Add [n +(  
              /   \ xRF_'|e  
            Divide   5 ?h8/\~Dw  
            /   \ P.~sNd oJ  
          _1     3 { h;i x  
似乎一切都解决了?不。 `KE(R8y  
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。 (JiEV3GH  
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。 Koz0Xy  
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: ktv{-WG2_  
AI .2os*  
template < typename Right > >Lz2zlZI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pe+m%;nzR  
Right & rt) const Ds\f?\Em  
  { aX~' gq>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); efh1-3f  
} 5;9.&f  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )' 2vUt`_7  
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。 5hB2:$C  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 DE?@8k  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 =OR&,xt  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 7.C]ZcU  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ^Cg@'R9  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: & aF'IJC  
3iiOxg?j  
template < class Action > hflDVGBW  
class picker : public Action +7K]5p;!~  
  { l_x>.'a  
public : s'@@q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *1}vn%wvn  
  // all the operator overloaded Vb2")+*:  
} ; 1xwq:vFC.  
*OZ O} i  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 \g|;7&%l3  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: C%'eF`  
qj?I*peK)  
template < typename Right > wJF$<f7P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const UOI Z8Po  
  { <7X+-%yb;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Rh7=,=u  
} t aOsC! Bp  
,I[A~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8\Eq(o}7  
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。 7M9s}b%?  
3*b!]^d:D  
template < typename T >   struct picker_maker &S# bLE  
  { ~ K|o@LK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g/,O51f'  
} ; J15$P8J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WTh|7&  
  { B Zw#ACU  
typedef picker < T > result; _d<\@Tkw  
} ; [g*]u3s  
u"a$/  
下面总的结构就有了: ;D<rGkry  
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。 NPR{g!tK%  
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。 !!t@ H\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  ]cI(||x  
至此链式操作完美实现。 o=(>#iVM  
[ \Aor[(  
Z8Clm:S  
七. 问题3 gClDVO  
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。 [h2V9>4:  
%K]nX#.B&  
template < typename T1, typename T2 > 0b}lwo,|\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uO-R:MC  
  { /h%MWCZWm^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); oDas~0<oh  
} 8%#uZG\}  
BF6H_g  
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: ihhnB  
1')/BM2  
template < typename T1, typename T2 >   s/'gl  
struct result_2 _'oy C(:}  
  { <`m.Vbvm"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]j:Ikb}  
} ; ByZ.!~  
63- YWhs;  
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? _E[{7 "3}  
这个差事就留给了holder自己。 *)d|:q3  
    Lp*T=]C]  
Cj):g,[a  
template < int Order > o [ %Q&u  
class holder; efP2 C\  
template <> am05>c9  
class holder < 1 > i&FC-{|Z  
  { QX~*aqS3s8  
public : Ic&t_B*i}]  
template < typename T > _>:g&pS/  
  struct result_1 ?8 C+wW  
  { M !OI :v  
  typedef T & result; bvR*sT#rg  
} ; $Y0bjS2J  
template < typename T1, typename T2 > .< vg[  
  struct result_2 7\U1K^q  
  { U>x2'B v  
  typedef T1 & result; .]H]H*wC  
} ; uf)W? `e~  
template < typename T > Lou4M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .^.UJo;4G  
  { AQ 7e  
  return (T & )r; ^! ZjK-$A<  
} %dT%r=%Y  
template < typename T1, typename T2 > Pjb9FCA'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Azz]TO  
  { L}a3!33)C  
  return (T1 & )r1; IL:"]`f*  
} A1ebXXD )  
} ; \a]\j Zb  
D+o.9I/{  
template <> #CQ>d8&  
class holder < 2 > v V^GIWK  
  { c[y=K)<Z  
public : FVQWz[N  
template < typename T > %#QFu/l  
  struct result_1 JcVq%~ {M  
  { *E)Y?9u"  
  typedef T & result; JN KZ'9  
} ; F5<{-{Ky  
template < typename T1, typename T2 > x(7K3(#|  
  struct result_2 NxX1_d  
  { N[+dX_h  
  typedef T2 & result; =;/h{ t  
} ; D[#\Y+N  
template < typename T > MM8)yCI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const };!c]/,  
  { B=c^ma  
  return (T & )r; cT0g, ^&  
} N~ozyIP,  
template < typename T1, typename T2 > "&+0jfLY+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L2h+[f  
  { 99:L#0!.W  
  return (T2 & )r2; }b^lg&$(  
} ^c7L!F  
} ; w9PY^U.Y3e  
::`j@ ]  
GQZUC\cB  
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> >。 J;kbY9e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jw[`_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O46/[{p+8  
Elq8WtS  
return l(i, j) = r(i, j); 4QVd{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M1M]]fT0ME  
-)I_+N  
  return ( int & )i; K/,lw~>  
  return ( int & )j; mDmWTq\  
最后执行i = j; r4lG 5dV  
可见,参数被正确的选择了。 |5/[0V-vy  
n{yjH*\Z  
*sG<w%%  
vPs X!m[#  
U+i[r&{gb  
八. 中期总结 rh l5r"%  
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: %% >?<4t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T:&+#0<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *j* WE\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fytx({I .a  
e](=)h|  
,{50zx2  
)-{Qa\6(%  
MnI $%  
L' pZ  
九. 简化 ({9!P30:  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?f`-&c;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F1=+<]!  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: v8IL[g6"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z9D4;1  
  +-*/&|^等 5xHiq &d.E  
2. 返回引用。 hF1/=;>  
  =,各种复合赋值等 HKkf+)%)x  
3. 返回固定类型。 VfwD{+ 5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V"ZbKV +[  
4. 原样返回。 Uk2q,2  
  operator, %E\%nTV  
5. 返回解引用的类型。 kt#W~n  
  operator*(单目) h,+=h;!  
6. 返回地址。 f.$o|R=v  
  operator&(单目) z)~!G~J]  
7. 下表访问返回类型。 Em;b,x*U  
  operator[] ]`XuE-Uh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4Dia#1$:J  
  operator<<和operator>> }BrE|'.j'  
gNd J=r4  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 YeLOd  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Sv@p!-m  
 o %%fO  
template < typename Left > ^!qmlx*  
struct value_return 0)]1)z(P  
  { kk'w@Sn.(  
template < typename T > n:D*r$ C|p  
  struct result_1 's?Fip  
  { kU/=Du  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3>" h*U#  
} ; U;GoC$b}|  
(<Xdj^v  
template < typename T1, typename T2 > C(|5,P#5  
  struct result_2 +_dYfux  
  { SEIu4 l$E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tl5IwrF6;  
} ; RKkI/Z0  
} ; *"\Q ~#W  
HJR<d&l;p  
zYdtQjv  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WN#lfn8 7  
h.;CL#s  
下面我们来剥离functor中的operator() I uj=d~|>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Zbh]O CN  
8$kXC+  
return l(t) op r(t) fNPj8\#V,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5ba[6\Af  
return op l(t) w WU_?Dr_~  
return op l(t1, t2) znO00qX  
return l(t) op dt+  4$  
return l(t1, t2) op &R*5;/ !  
return l(t)[r(t)] S "Pj 1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wPJRp]FA  
#cG479X"  
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: [B3aRi0AQ  
单目: return f(l(t), r(t)); BpG'e-2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); FT>~ES]cQd  
双目: return f(l(t)); aX)./  
return f(l(t1, t2)); JvL'gJ$70  
下面就是f的实现,以operator/为例 )K>@$6H +2  
q{/Jw"e  
struct meta_divide l6c%_<P|  
  { t=rAc yNM  
template < typename T1, typename T2 > U/!&KsnT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _|B&v  
  { m`IQ+, e  
  return t1 / t2; gQ[^gPWP"  
} IW o~s  
} ; BemkCj2  
"%Ana=cc  
这个工作可以让宏来做: m%c0#=D  
F}(QKO*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n E}<e:  
template < typename T1, typename T2 > \ Ygi1"X}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; FP'lEp  
以后可以直接用 1`]IU_)1B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <-:@} |br  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  7EP|X.  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ]esLAo  
.*~u  
/cC6qhkp%  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 YOV4)P"  
E97+GJ3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SWjQ.aM  
class unary_op : public Rettype Q!Ow{(|  
  { ~po%GoH(K  
    Left l; Va Yu%  
public : &^n> ZY,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rk,1am:cg  
O+p-1 C$\  
template < typename T > tNuCxb-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j'Y"/<  
      { 04PoBv~g  
      return FuncType::execute(l(t)); .k,Jt+  
    } mzE$aFu8  
Mq :'-`  
    template < typename T1, typename T2 > plx/}ah8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~8xh0TSi  
      { +lgF/y6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gMBQtPNM  
    } 2K rqY  
} ; L;M^>{>  
s"',370  
" Z2Tc)  
同样还可以申明一个binary_op vdT+,x`  
Rw}2*5#y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *e3L4 7"G  
class binary_op : public Rettype g"]<J &  
  { }d~wDg<#  
    Left l; '"w}gx  
Right r; c@9Z&2)  
public : x, Vh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4Wla&yy  
1Y"35)CR)  
template < typename T > =Esbeb7P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dmaqXsU8q  
      { z/0yO@_D/q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }WO9!E(  
    } EARfbb"SG7  
PG6L]o^  
    template < typename T1, typename T2 > BLwfm+ m"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P 0Efh?oZ  
      { <DXmZ1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k;;nE o~6  
    } J4gI=@e  
} ; n2n00%Wu[  
\|eJJC  
r7Nu>[r5  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 j6tP)f^tD  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 m\6SG' X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =$b-xsmeG  
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。 2q"_^deI5*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =MTj4VXh"  
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。。。 d[Rb:Y w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |h^K M  
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) 2f3=?YqD  
下面是修改过的unary_op v7 8&[  
a3O nW\N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fDU+3b  
class unary_op cP*c(k~N  
  { x*unye7  
Left l; Z$!C=  
  @+?+6sS  
public : AA))KBXq  
DUZQO{V  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !Z U_,[  
"?i>p z  
template < typename T > Az U|p  
  struct result_1 MxY50 ^}(  
  { tCZpfZ@+=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `GvA241  
} ; tCWJSi`IJ  
WYSck&9  
template < typename T1, typename T2 > T?H\&2CLT  
  struct result_2 ZJ^s}  
  { 0SJ{@*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7'_nc!ME  
} ; Sdgb#?MR|  
R]CZw;zS_  
template < typename T1, typename T2 > 3hc#FmLr2b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `6rrXU6|  
  { .r~'(g{qt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); TT|-aS0l(u  
} \4OK!6LkI  
B^Xy0fq  
template < typename T > G3H#XK D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HjV\lcK:v  
  { @ (i*-u3Tq  
  return OpClass::execute(lt(t)); jZrY=f  
} ]|,vCKju  
iH[E= 6*  
} ; +yth_9  
De;,=BSp  
mH'\:oN  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug =f o4x|{O  
好啦,现在才真正完美了。 f 4R1$(<  
现在在picker里面就可以这么添加了: /ca(a\@R  
)nhfkW=e  
template < typename Right > 6yN" l Q7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :OHSxb>[  
  {  q4_**  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D2Y&[zgv  
} ab{;Z 5O  
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。 !{IC[g n  
jUYF.K&  
YjFWC!Qj$  
(%i!%{!]  
O-Dc[t%  
十. bind iNt 4>  
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。 otU@X 3<_  
先来分析一下一段例子 _]P a>8X*  
_=uviMuE  
%=BtOM_2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} . /Y&\<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 m+H%g"Zj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :#Ty^-"]1  
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。 _~PO  
我们来写个简单的。 s){Q&E~X  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7O:"~L  
对于函数对象类的版本: p[u4,  
C+`xx('N9  
template < typename Func > .XIr?>G  
struct functor_trait EVG"._I@  
  { ` %uK0qw"  
typedef typename Func::result_type result_type; l7ZB3'  
} ; (JWv *p  
对于无参数函数的版本: Q2q| *EL  
E evw*;$x  
template < typename Ret > 1XCmM Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L+73aN  
  { z=B< `}@3  
typedef Ret result_type; 3i6h"Wu`n  
} ; \OP9_J(*  
对于单参数函数的版本: _y>}#6B  
'v\j.j/i  
template < typename Ret, typename V1 > W;.{]x.0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #L\o;p(  
  { +miR3~w.  
typedef Ret result_type; ANotUty;y  
} ; u-kZW1wrQ  
对于双参数函数的版本: ~*,Wj?~+7  
><X $#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w m19T7*L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mdaYYD=c%  
  { # J]~  
typedef Ret result_type; ;t|,nz4kJ  
} ; aF!WIvir  
等等。。。 M"B@M5KT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E.9^&E}PG  
cg{Gc]'1#  
template < typename Func > of=ql  
struct func_return |e:rYLxm:  
  { ly[lrD0Kn.  
template < typename T > a/ b92*&k  
  struct result_1 /,X7.t_-  
  { Uh}+"h5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nW11wtiO.  
} ; g**5z'7  
^Wm*-4  
template < typename T1, typename T2 > N2T&,&, t  
  struct result_2 T!(sZf  
  { TywK\hH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [ T-*/}4$  
} ; ?]5Ix1  
} ; (V!0'9c  
PGkCOmq   
C;ptir1G;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1) 'Iu`k/  
[EER4@_  
template < typename Func, typename aPicker > 7/ t:YBR  
class binder_1 {<!hlB  
  { %P;[fJ `G  
Func fn; QAi1,+y]7w  
aPicker pk; u3ST;  
public : L@?e:*h  
12-EDg/1  
template < typename T > }Bi@?Sb  
  struct result_1 B>,A(X&  
  { \qB6TiB/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~@@ Z|w  
} ; W6i3Psjsw  
qW3x{L$c  
template < typename T1, typename T2 > }1Z6e[K?  
  struct result_2 tJAnuhX  
  { L?Cjo4xS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l/ QhD?)9  
} ; @<a|  
/e(W8aszi  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K'V 2FTJI  
cl_T F[n?  
template < typename T > [1U{ci&=p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6#vI;d[^  
  { ` jyKCm.$#  
  return fn(pk(t)); &//2eL  
} TA|s@T{  
template < typename T1, typename T2 > ?9Ma^C;}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  E>"8 /  
  { ($'V& x8T  
  return fn(pk(t1, t2)); .lr5!Stb  
} #"<?_fao~  
} ; J 3B`Krh  
Hnd+l)ng  
Qh8C,"a  
一目了然不是么? UBIIo'u  
最后实现bind 8jNOEM(0Y+  
Z0W0uP;J  
2LC w*eT{)  
template < typename Func, typename aPicker > #QS?s8IrW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C99&L3bz^(  
  { -x5F;d}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |Qr:!MA  
} }jiK3?e  
6bUl > 4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 bS%C?8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 tpGCrn2w>  
%I0}4$  
十一. phoenix v^TkDf(Oz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: e[8UH=`|  
kV+ R5R  
for_each(v.begin(), v.end(), MyFCJJ/  
( _ Mn6L=  
do_ wPgDy  
[ Si R\a!,C  
  cout << _1 <<   " , " h1-Gp3#  
] g>T  
.while_( -- _1), ai9  
cout << var( " \n " ) s [T{c.F  
) /B[}I}X  
); U!Mf]3  
`S$sQ&  
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: U6c@Et,  
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~C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `2e_ L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -N4z-ozhC  
GXYj+ qJ  
@,e8t BL  
template < typename Cond, typename Actor > #9,=Owup  
class do_while \4QH/e  
  { B\0t&dai|'  
Cond cd; Eu4 &-i  
Actor act; zi.mq&,]R  
public : ^RDU p5,T  
template < typename T > _D JCsK|  
  struct result_1 zR/IqW.`9  
  { R\y'_S=#a  
  typedef int result_type; O5OXw]  
} ; }hq^+fC?  
Y/D -V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HU9p !I.  
`x2,;h!:)N  
template < typename T > ~1ps7[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >f%,`r  
  { JhH`uA&  
  do 3.FR C  
    { u# 3)p  
  act(t); ,5w]\z  
  } :q;R6-|.  
  while (cd(t)); }DHUTP2;yz  
  return   0 ; *{nunb>WO  
} O4!9{  
} ; xEC 2@J  
$P;UoqG<&  
Man^<T%F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Xb0!( (A  
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。 8t=3  
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。 l=NAq_?N\  
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。 XmlIj8%9[&  
下面就是产生这个functor的类: .R\p[rv&  
8JP6M!F#  
uQ^hV%|"  
template < typename Actor > 67?n-NP  
class do_while_actor 2`E! |X  
  { B/G3T u uG  
Actor act; om>VQ3  
public : 8,y{q9O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :$2Yg[Zc3  
#h{Nz/h+  
template < typename Cond > r@Nl 2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vzcz<i )  
} ; l1DI*0@  
J?,?fqb  
2+Zti8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 UO1$UF! QC  
最后,是那个do_ k% NrL@z  
L20rv:W$h  
-$9~xX  
class do_while_invoker yfC2^#9 Zu  
  { rmQ\RP W  
public : BCBUb  
template < typename Actor > qw2)v*Fn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const XECikld>  
  { #@E(<Pu4`  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4]EvT=Ro  
} 0mVuD\#=!  
} do_; mt I MW9  
mYzcVhV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .*:h9AE7vo  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |,{+;:  
最后来说说怎么处理break和continue PqI![KxZW  
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。 %z2oDAjX  
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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