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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E?+MM0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q4JvFy0'  
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, (`&`vf  
xjDV1Xf*  
x3>PM]r(V  
1~# 2AdG  
  class filler o>'1ct  
  { ]{<`W5 b/  
public : ]2Q:&T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yHL5gz@k  
} ; }7H8Y}m  
fQB>0RR2  
bkgJz+u  
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: P5*~ Wi`  
Ydr/ T/1  
xE4iey@\}  
*4tJ|m6"Y6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~yvOR`2Gg  
i@C$O.m(  
D/&^Y'|T  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 iS"(  
01nbR+e  
NHCdf*  
-OS&(7  
二. 战前分析 u0(PWCi2  
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。 '`*{ig  
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 Pkbx /\  
oe:@7stG  
@ !:~gQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l`vb  
  /* --------------------------------------------- */ ByK!r~>Z1Q  
vector < int *> vp( 10 ); Hi 1@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E\(dyq/  
/* --------------------------------------------- */ _IOt(Zb(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lc71Pp>  
/* --------------------------------------------- */ v3i]z9`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !)(c_ uz  
  /* --------------------------------------------- */ uWYI p\NN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s2{d<0x?v  
/* --------------------------------------------- */ ?1?zma S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0DBA 'Cv  
`KgWaf-  
WmRx_d_  
eL-9fld /n  
看了之后,我们可以思考一些问题: xnW3,:0  
1._1, _2是什么? SJtQK-%wK>  
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。 y0d a8sd)  
2._1 = 1是在做什么? {/C \GxH+  
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。 [`~E)B1Y  
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。 }T?0/N3y&  
V #0F2GV<,  
pb(YA/  
三. 动工 H?~|Uj 6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zw`T^N#  
c7[<X<yk  
`N_elf://n  
)Qe4J0.  
template < typename T > g{zvks~it  
class assignment D~~&e<v'1  
  { w~NQAHAvo  
T value; =""z!%j  
public : @{_L38. Nw  
assignment( const T & v) : value(v) {} zoV4Gl  
template < typename T2 > P,x'1 `k~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } TX96 ^EoH  
} ; G`B e~NU  
;/ iBP2  
[4NJ]r M%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 FYI*44E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hE41$9?TJ  
:esHtkyML  
d;3/Vr$t=  
6q[|U_3I@  
  class holder (cX;a/BR  
  { B&~#.<23:  
public :  R\%&Q|  
template < typename T > 2nW:|*:/p6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W0X/&v,k*  
  { {8)Pke  
  return assignment < T > (t); .{` :  
} W=fw*ro  
} ; .5ap9li]  
DD3.el}6a  
U[EM<5@I  
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: TBN0uk  
hjVct r  
  static holder _1; GJ:65)KU  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^tS{a*Yn  
2sj[hI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I%]~]a  
而不用手动写一个函数对象。 jN\} l|;q  
'u6T^YS  
mXd,{b'  
_d#1muZ?p|  
四. 问题分析 WgxGx`Y)  
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。 '?Mt*%J@=$  
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。 poZ04Uxo>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 zW^_w&fd^j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^gb3DNV~y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G_GV  
' c[[H3s!;  
五. 问题1:一致性 <l/QS3M  
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?| tC0:w,C)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p^|IN'lx,  
]Ek6EuaK  
struct holder kdVc;v/5  
  { Zl5cHejM  
  // dzIc X*"  
  template < typename T > _MF:?p,l  
T &   operator ()( const T & r) const d"K~+<V}  
  { Zd~'%(q  
  return (T & )r; .+|HJ(  
} W(h].'N  
} ; RRW/.y  
u@j]U|FpY  
这样的话assignment也必须相应改动: )HHG3cvU  
fqoI(/RWP  
template < typename Left, typename Right > {MP8B'r-6  
class assignment lSGtbSyDI  
  { toD v~v  
Left l; G:$Ta6=  
Right r; F *`*5:7  
public : :fo.9J  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,$i2vGd  
template < typename T2 > zX{O"w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9 7 Oi}   
} ; k9>2d'Q  
K(&I8vAp  
同时,holder的operator=也需要改动: mlq+Z#9  
Akar@wh  
template < typename T > en6Kdqe  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5Lmhip  
  { pKeK6K\8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qH#?, sK ^  
} (x;Uy  
0 rM'VgB  
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。 8|Wu8z--  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d']CBoK  
<>=A6  
return l(rhs) = r; }e/#dMEi  
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。 %sd1`1In  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s(~tL-_ K  
xF:}a:c@H  
template < typename Tp > 1r!o,0!d-'  
class constant_t M]FA y"E  
  { 6Z09)}tZb  
  const Tp t; :%_*C09  
public : (u/-ud1p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :Ma=P\J W  
template < typename T > ORVFp]gG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c[p>*FnP  
  { =t[hsl  
  return t; nK95v}p}Y  
} Gi=sJV  
} ; BHmmvbM#Qm  
qDG{hvl[1r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Pu|PIdu!08  
下面就可以修改holder的operator=了 (R'GrN>  
mEL<d,XhI  
template < typename T > .<#oLM^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yf > rG  
  { (8JL/S;Z$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $w,O[PIi  
} '?j[hhfB-  
2O|jVGap5x  
同时也要修改assignment的operator() f*Z8C9)  
OTgctw1s  
template < typename T2 > UY(pKe>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8C,}nh  
现在代码看起来就很一致了。 *Sd}cDCO%  
3 pzp6o2  
六. 问题2:链式操作 }MUQO<=*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8iv0&91Z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 eo#2n8I>=1  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ; 9n}P@  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 %4bGI/\/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @2yoy&IO  
S*aVcyDEP  
template < typename T > 6_G[&   
struct result_1 yj:<3_-C*  
  { /$z(BX/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /nPNHO>U  
} ; xbVvK+  
cDkq@H:   
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: <\44%M"iC-  
V(lxkEu/Fj  
template < typename T > 3^jkd)xw  
struct   ref [9<c;&$LU  
  { x=S8UKUx  
typedef T & reference; VnjhEEM!  
} ; `G@(Z:]f,t  
template < typename T > QPD[uJ(I  
struct   ref < T &> `6No6.\J  
  { _nUvDdEs,  
typedef T & reference; [Sj _=  
} ; `@_j Do  
%qycxEVP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K~ch OX  
a^#\"c  
template < typename T > MH0xD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O:% ,.??<%  
  { q0m> NA   
  return l(t) = r(t); MvCB|N"qy  
} xYLTz8g=  
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。 zfsGf 'U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =qJlSb  
No\3kRB4bi  
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 KbXENz&C  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4MFdhJoN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Eo) #t{{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 > w-fsL  
最后的布局是: 'DhH:PR  
                Add .!`y(N0hc  
              /   \ p2=+cS"HC  
            Divide   5 F.Sc2n@7-  
            /   \ .or1*-B K  
          _1     3 fb=[gK#*,  
似乎一切都解决了?不。 ku3(cb!2  
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。 Md*~hb8J  
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。 /bSAVSKR  
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: +|w%}/N  
 LBIsj}e  
template < typename Right > 6)]zt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t/vw%|AS  
Right & rt) const 5/E7@h ,  
  { 2lu AF2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %a=^T?8  
} it.'.aK4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *[|a $W  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 8[B0[2O  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 BO%aCK&  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Y& p ~8  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 "y7IH GJ\3  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 4!U)a  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: lf9mdbm  
k .#I ;7  
template < class Action > /)J]m  
class picker : public Action FoX,({*Ko~  
  { AxAbU7m  
public : PR2;+i3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Hp(wR'(g&  
  // all the operator overloaded NY3/mS3w  
} ; bH Nf>  
>(\Z-I&YQ  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 lc(}[Z/|V  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: =JGL~t?  
@c -| Sl  
template < typename Right > ~(x"Y\PEu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }Y&|v q  
  { PNB E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {3qlx1w  
} -}CMNh   
cna/?V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8#ZF<B Y  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 `gX$N1(  
V6!1(|  
template < typename T >   struct picker_maker PLueH/gC.  
  { .jv#<"DW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i `7(5L~`  
} ; v\G+t2{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |ERf3  
  { kKs}E| T  
typedef picker < T > result; c\.7Z=D  
} ; lcR1FbJ2'  
@=6*]:p2.  
下面总的结构就有了: #/ HQ?3h]  
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。 /=[hRn@)A  
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。 {' UK> S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5_[we1$P  
至此链式操作完美实现。 S7h?tR*u  
FT Ytf4t  
1a tQ9  
七. 问题3 Zq"  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Xk9 8%gv  
'pHxO,vo  
template < typename T1, typename T2 > y4N2gBTKu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +lhnc{;WJv  
  { q^ eLbivVE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nC5]IYL|  
} > zV  
]-{A"tJ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: m9mkZ:r(kV  
4XgzNwm  
template < typename T1, typename T2 > f/vsf&^O  
struct result_2 .c]@xoC  
  {  s-Qq#T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ld[BiP`B2V  
} ; "Ky&x$dje  
hiw>Q7W  
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? |lMc6C  
这个差事就留给了holder自己。 B4eV$~<  
    M-/2{F[  
#]*]qdQWV^  
template < int Order > sf Zb$T J  
class holder; >^GAfvW  
template <> "V <WC"  
class holder < 1 > oIGF=x,e8  
  { 589P$2e1X  
public : t[p/65L>8  
template < typename T > @;7Ht Z`  
  struct result_1 9R99,um$  
  { [mFgo il  
  typedef T & result; nP+jkNn3  
} ; Ns$,.D  
template < typename T1, typename T2 > v<vaPvW  
  struct result_2 !,OY{='  
  { A-l[f\  
  typedef T1 & result; `RyH~4\;  
} ; FyqsFTh_  
template < typename T > KtcuGI/A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3oM&#a  
  { tR<L9h  
  return (T & )r; qHu\3@px  
} )W>9{*4 m  
template < typename T1, typename T2 > T:3}W0s,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4k)0OQeW6  
  { C1x(4&h  
  return (T1 & )r1; kZ'wXtBYe  
} S\sy] 1*?$  
} ; <_yy0G  
Tbj}04;I  
template <> q{XeRQ'/  
class holder < 2 > ?nwg.&P  
  { qT^0 %O:  
public : "4L_BJZ  
template < typename T > y3ST0=>j}  
  struct result_1 ) ):w`^6  
  { ({mlA`d]  
  typedef T & result; NY/-9W5T4  
} ; Uy<n7*H  
template < typename T1, typename T2 > 0RHjA& r3v  
  struct result_2 )v %tyU  
  { ~iJ@x;`  
  typedef T2 & result; #:=*n(GT  
} ; ok{ F=z  
template < typename T > ?~X^YxWsY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f@ .s(i=z  
  { =D Tbz3<  
  return (T & )r; &%4A3.qE  
} 2+|U!X  
template < typename T1, typename T2 > &R3#? 1,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IZ@M K  
  { sOm&7A?  
  return (T2 & )r2; {j%7/T{  
} /\U:F  
} ; V U~r~  
KMXd  
mW1T4rR'  
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> >。 BOme`0A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $1n\jN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $*C'{&2  
yc0_ 7Im?  
return l(i, j) = r(i, j); WQv`%%G2>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rSKZc`<^  
Muok">#3.  
  return ( int & )i; f\~A72-  
  return ( int & )j; P9M. J^<  
最后执行i = j; l@g%A# _  
可见,参数被正确的选择了。 C~"b-T  
Jp(CBCG{F  
MS& 'Nj  
Asli<L(?`  
C;m*0#9D  
八. 中期总结 ]~9YRVeC  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: S5e"}.]|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~T9wx   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4S*dNYc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R0T{9,;[`  
fz<GPw  
@"n]v)[4  
Svm'ds7>  
!JbWxGN`jn  
-_irkpdC[  
九. 简化 qP72JxT  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 y)b=7sU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v_,'NA0  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }r|$\ms  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `vD.5  
  +-*/&|^等 a7"Aq:IjU  
2. 返回引用。 bf6:J `5Z  
  =,各种复合赋值等 N^zFKDJG  
3. 返回固定类型。 TH*}Ja^/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) RU% 4~WC  
4. 原样返回。 0?=a$0_C  
  operator, S^nI=HTm  
5. 返回解引用的类型。 >~})O&t  
  operator*(单目) Ly]J-BTe  
6. 返回地址。 0lS=-am  
  operator&(单目) Nq#B4Zx  
7. 下表访问返回类型。 {tUxRX  
  operator[] =$#=w?~%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n W:Bo#  
  operator<<和operator>> j5G=ZI86y  
jAfqC@e  
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。 `W2 o~r*&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xo#K_"E  
=$uSa7t#  
template < typename Left > F87c?Vh)K  
struct value_return 6!v$"u|[!'  
  { Rln% Y  
template < typename T > eDsc_5I  
  struct result_1 0+Q; a  
  { URj2 evYW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; abg` : E  
} ; *@g>~q{`  
Gq{);fq  
template < typename T1, typename T2 > l]S%k&  
  struct result_2 ?fQ8Ff  
  { ~r&+18Z;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7-d.eNQl  
} ; H.&"~eH  
} ; 6)_h'v<|M  
NB3ar&.$S  
=*KY)X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &p5^Cjy L  
w6|l ~.$=  
下面我们来剥离functor中的operator() Jn"ya^~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1:Wl/9mL  
K1zH\wH  
return l(t) op r(t) q:9CFAX0=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .yQ<  
return op l(t) EKNmXt1 lE  
return op l(t1, t2) bkiMF$K,K  
return l(t) op E6fs&  
return l(t1, t2) op +f'@  
return l(t)[r(t)] ebhV;Q.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -AwkP  
^ >#@qMw  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: xPzBbe  
单目: return f(l(t), r(t));   9EWw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X08[,P#I  
双目: return f(l(t)); GB}!7W"  
return f(l(t1, t2)); K k|mV&3J  
下面就是f的实现,以operator/为例 A5RM&y  
o>A']+`E u  
struct meta_divide t4+bRmS`_  
  { nf,Ez  
template < typename T1, typename T2 > m3=Cg$n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [midNC+,  
  { v;d3uunqv  
  return t1 / t2; d^I:{Ii'  
} c=33O,_  
} ; t(xe*xS  
[@/s! i @  
这个工作可以让宏来做: e)aH7Jj#  
YqYobL*q/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bZu2.?{  
template < typename T1, typename T2 > \ E6#")2C~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :"`1}Q  
以后可以直接用 $'COsiK7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )p[Qj58  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 n7hjYNJ  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)  ](>YjE0  
hHyB;(3~  
(8Te{Kh'  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 zin'&G>l  
lKV7IoJ&;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fhmBKeFdV  
class unary_op : public Rettype xmHW,#%ui\  
  { ,soXX_Y>  
    Left l; /@@?0xjX  
public : \omfWWpK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} UD^=@?^7  
M4E==  
template < typename T > ek`6 Uf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^_k`@SU  
      { rmPJid[8B~  
      return FuncType::execute(l(t)); Wt!8.d} =  
    } ZV$!dHW/  
0iVeM!bM  
    template < typename T1, typename T2 > 6o~g3{Ow  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U,Th-oU  
      { sn8r`59C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C5=m~  
    } [S?`OF12  
} ; Og?P5&C"9D  
`Wp y6o  
.B{:<;sa  
同样还可以申明一个binary_op na3lbwq  
YZz8xtM<2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T 2Gscey  
class binary_op : public Rettype pXK-,7-  
  { (} Y|^uM,  
    Left l;  ,<U  
Right r; U[NQ"  
public : _ _[bKd.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _m3#g1m{  
fT5vO.a  
template < typename T > .cs4AWml<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vUB*Qm]Y\  
      { 'S 6JpWG1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); vxXrVPU3  
    } _cd=PZhI  
_EC H(  
    template < typename T1, typename T2 > J1Oe`my  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lSBu,UQP  
      { y~Vl0f;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O]G3l0  
    } }ssL;q  
} ; F,@uYMQs  
pI}6AAs}Z  
OK%d1M^8j  
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 r(I&`kF<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y(Tb=:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wa$Q8/  
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。 Sb?HRoe_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'y|p)r"  
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。。。 !XT2'6nu  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B X Et]+Q  
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) Mi7LyIu  
下面是修改过的unary_op 8!qzG4F/  
d#:7V%]d p  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {r_x\VC=p  
class unary_op :Kk+wp}f #  
  { $pj;CoPm  
Left l; eV(   
  4*?i!<N9  
public : bjql<x5d  
aR}Il&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6dKJt  
h{?cs%lZ  
template < typename T > )uy2,`z  
  struct result_1 y@Ak_]{b  
  { 0t -=*7w%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #* Iyvx  
} ; )J1xO^tE  
0> U7]wZKc  
template < typename T1, typename T2 > ShJBOaE; -  
  struct result_2 J@o$V- KK  
  { A<[BR*n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5XinZ~  
} ; o| 9Mj71  
i=\`f& B  
template < typename T1, typename T2 > oTk?a!Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8 G:f[\^  
  { 5wa!pR\c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IV|})[n*  
} c:`CL<xzU  
@^,9O92l  
template < typename T > jGtu>|Gj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MmD1@fW32#  
  { rl:D>t(:.  
  return OpClass::execute(lt(t)); eI=:z/pd  
} (RI+4V1  
A(ZtA[G  
} ; ;oVFcZSA  
@'JA3V}  
:$N{NChx  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug yu$xQ~ o  
好啦,现在才真正完美了。 n*A"}i`ix  
现在在picker里面就可以这么添加了: b:W x[+  
d5qGTT ~a  
template < typename Right > ?d@zTAI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ""x>-j4  
  { Frum@n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); G(MLq"R6U  
} I0}G, q  
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。 l vfplA  
f<*-;  
xGt>X77  
8RU91H8fE  
7>xfQ  
十. bind 0;2ApYks  
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。 Ex4)R2c*  
先来分析一下一段例子 ETrL3W<  
<Eh_  
WU{9lL=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #oxP,LR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xs$.EY:k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 X?n($z/ {  
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。 pu Z0_1uN  
我们来写个简单的。 KfV& 7yi  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =|_k a8{?  
对于函数对象类的版本: M6"a w6  
{{ +8oRzY  
template < typename Func > #EIcP=1m4  
struct functor_trait fU ^5Dl  
  { zI.:1(,  
typedef typename Func::result_type result_type; =iE)vY,?"}  
} ; Gw?ueui<  
对于无参数函数的版本: 6(V"xjK  
)* Rr5l /l  
template < typename Ret > ivJTE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VMJK9|JC[  
  { ~A,(D-  
typedef Ret result_type; GLa_[9 "  
} ; KKM!($A  
对于单参数函数的版本: R|R3Ob.e  
{h~<!sEX  
template < typename Ret, typename V1 > Y&1Yc)*O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > p9j2jb,qy  
  { lfyij[6q+  
typedef Ret result_type; x(y=.4Yf+  
} ; TZw['o  
对于双参数函数的版本: {/K!cPp9  
Dj x[3['  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  #-K,,"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s+&iH  
  { vze|*dKS  
typedef Ret result_type; qWb8"  
} ; {|R +|ow  
等等。。。 YbP}d&L  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8o[+>W  
9[Xe|5?c  
template < typename Func > oZ!+._9  
struct func_return eNFZD1mS  
  { qHC/)M#L  
template < typename T > !&5B&w{u~!  
  struct result_1 0l~z0pvT  
  { *KDwl<^A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZG1 {"J/z  
} ; 2GJp`2(%dA  
AqjEz+TVt  
template < typename T1, typename T2 > s Vg89I&  
  struct result_2 SaiYdJ  
  { s^ K:cz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J9XV:)Yv#  
} ; c}D>.x|]  
} ; z-;yDB:~t  
oL*ZfF3  
e4Xo(EY &  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yr34&M(a  
xQ\S!py-  
template < typename Func, typename aPicker > s-),Pv|  
class binder_1 0m'tPFQ|  
  { bh UghHT  
Func fn; ;#S4$wISw`  
aPicker pk; !E9A=u{  
public : jQY^[A  
4L)Ox;6>  
template < typename T > vff`Xh>k(  
  struct result_1 },vVc/  
  { P*9L3R*=N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #4ii!ev  
} ; QS2~}{v  
]hlYmT  
template < typename T1, typename T2 > }R)A%FKi@  
  struct result_2 0j2M< W#  
  { lv\^@9r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]M/*Beh  
} ; J3AS"+]  
SAGECK[Ix  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sr`)l&t?  
N t_7Z  
template < typename T > bb"x^DtT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L+TM3*a*  
  { zq4)Uab*  
  return fn(pk(t)); znu [i&\=  
} i`" L?3T  
template < typename T1, typename T2 > yMBFw:/o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WkK.ON^  
  { CO.e.:h  
  return fn(pk(t1, t2)); LKI2R_|n  
} M;1B}x@  
} ; Ub<^;Du5  
L_ 2R3 w  
~VaO,8&+L  
一目了然不是么? J7s\  
最后实现bind C_ (s  
N1jJ(}{3  
,)P6fa/  
template < typename Func, typename aPicker > K 6HH_T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =YeI,KbA)  
  { `#>JRQ=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \>(S?)6  
} $_b^p=  
\C;F5AO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -'Y@yIb  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 e*jfxQ=qG  
^%2S,3*0  
十一. phoenix L+ d4&x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A_<1}8{L  
Q^\f,E\S  
for_each(v.begin(), v.end(), :H`Z.>K  
( h6C:`0o  
do_ 7="I;  
[ !nyUAZ9 :  
  cout << _1 <<   " , " iXFN|ml  
] p/.[ cH  
.while_( -- _1), i 79;;9M  
cout << var( " \n " ) 8WL*Pr 1I  
) o9L$B  
); u4;#~##  
:} 9Lb)Yp  
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: TrC :CL  
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 </7_T<He.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :h60  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Z*Jp?[##  
+ q@g  
sH{ 4.tw  
template < typename Cond, typename Actor > ik Pm,ZN  
class do_while 8f{;oO  
  { \' ;zD-MX  
Cond cd; GJIM^  
Actor act; ejI nJ  
public : O^yD b  
template < typename T > }wR&0<HA  
  struct result_1 lpHz*NZ0  
  { o"./  
  typedef int result_type; /6a617?9J  
} ; SYmiDR  
k>dzeH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b~<Tgo_/jf  
2%zJI"Ic  
template < typename T > 2v9T&xo=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cp g+-Zf%  
  { Af{K#R8!  
  do !$|h[ct  
    { o 9]2  
  act(t); r>gU*bs(  
  } (jB_uMuS  
  while (cd(t)); -Rz%<`  
  return   0 ; }iCcXZ&5^  
} A*_ |/o  
} ; )+xHv  
lH8e?zJ  
8{ iFxTz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u*i[A\Y  
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。 N J_#;t#j  
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。 tyyfMA?'L;  
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。 ww(.   
下面就是产生这个functor的类: <>  |/U`  
 ]6 ]Nr  
&H<n76G  
template < typename Actor > T)"LuC#C  
class do_while_actor mbh;oX+  
  { $2+(|VG4F  
Actor act; skR I \  
public : #:6gFfk0<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Kx@;LRY#  
1l*O;J9By  
template < typename Cond > SF2<   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cKbsf ^R[e  
} ; eLc@w<yB  
 /i  
)zoO#tX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c (Gl3^  
最后,是那个do_ b`Agb <x"  
V)g{ Ew]:  
3A5:D#  
class do_while_invoker Cvf^3~ q  
  { >UUT9:,plA  
public : f-b#F2I  
template < typename Actor > Kc[Y .CH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #(KE9h%  
  { _YM]U`*  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;YK{[$F  
} Sx^4Y\\  
} do_; 4`mF6%UC  
onOvE Y|R  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?c!W*`yP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ttaYtV]]  
最后来说说怎么处理break和continue oykqCN  
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。 f/Q7WXl0  
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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