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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6):Xzx,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?gSSli[  
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, R^%e1 KO]  
+}a C-&  
/syVGmS'M  
FRZs[\I|iT  
  class filler g$FEEDF  
  { 5wT>N46UX  
public : Qf xH9_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d"ZU y!a  
} ;  )\ZzTS  
HI`q1m.  
dlDki.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ufrqsv]=  
>$H|:{D  
`#Kx|x6  
^aF8wbuZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nX^1$')gp  
l?8)6z#Zl  
 f:wd&V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +th%enRB  
bA@P}M)X  
A\AT0th  
(UYF%MA}"  
二. 战前分析 0 [8=c&F  
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。 ?WpenUWk  
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 )R?;M  
]]BOk  
C4\,z\Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9o0!m Cq  
  /* --------------------------------------------- */ $bsH$N#6T  
vector < int *> vp( 10 ); {G3i0 r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rNlW7 Y  
/* --------------------------------------------- */ y'} O)lO1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T9syo/(  
/* --------------------------------------------- */ 3s*(uS(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {6G?[ `&ca  
  /* --------------------------------------------- */ 'O?~p55T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); * R d#{Io7  
/* --------------------------------------------- */ 6CCbBA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^"i~ DC  
`t (D!  
+f NvNbtA  
}BJX/, H,  
看了之后,我们可以思考一些问题: X!tf#tl  
1._1, _2是什么? A8DFm{})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。 %Dig)<yx  
2._1 = 1是在做什么? <>Y?v C  
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。 ROc`BH=  
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。 -#s [F S  
j_cs;G: "  
cz/Q/%j$/  
三. 动工 z[EFQ^*>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?okx<'"[  
6#e::GD  
',I0ih#Ls  
'5KeL3J;  
template < typename T > .S?pG_n]f  
class assignment p'94SXO_  
  { RA O`i>@  
T value; &miexSNeF  
public : [10zTU`  
assignment( const T & v) : value(v) {} en*d/>OVJ  
template < typename T2 > o0It82?RN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0N:XIGFa  
} ; ]; Wx  
o<i,*y88  
fc_2D|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 XORk!m|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 51B lM%  
H1EDMhn/  
*|#T8t,}n  
G?c-79]U  
  class holder GV.A+u  
  { %9v@0}5V  
public : <Fz~7WVd  
template < typename T > (C;I*cv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Dw<k3zaW  
  { +}xaQc:0|  
  return assignment < T > (t); h"+ `13  
} \]4v_!  
} ; *QGm/ /b  
1O/ g&u  
zj{r^D$  
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: {eS|j=  
%?Y[Bk3p  
  static holder _1; 1.<q3q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _<c$)1  
% ps$qB'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'x"08v$  
而不用手动写一个函数对象。 !h[VUg_8  
XFVV},V  
lj=l4 &.i  
*l&S-=]  
四. 问题分析 5Por "&%  
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。 ]b/S6oc6  
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。 m!tx(XsXU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z;l`YK^-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ev"|FTI/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \55VqGyxu9  
Vr[czfROz'  
五. 问题1:一致性 k^"bLf(4  
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?| \!]hU%Un  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 W,^W^:m-x  
q@hzo>[  
struct holder K14^JAdY/  
  { D]G)j  
  // ao_4mSB  
  template < typename T > :#~U<C@o  
T &   operator ()( const T & r) const KJ2Pb"s  
  { WI> P-D  
  return (T & )r; 7CXW#H  
} C'yppl%  
} ; }Ew hj>w  
j^tW Iz  
这样的话assignment也必须相应改动: 39wa|:I  
sZ,Y60s8a  
template < typename Left, typename Right > L"jY+{oLIJ  
class assignment 7{@l%jx][  
  { ($w@Z/;  
Left l; ~Nf})U  
Right r; SP*fv`  
public : v3d&*I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y6i _!z[V[  
template < typename T2 > G7!W{;@I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m %;D  
} ; gKLyL]kAGz  
&8.NT~"Gg  
同时,holder的operator=也需要改动: )a@k]#)Skm  
5tjP6Z`!9`  
template < typename T > W&(k!6<x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8to8!(  
  { X\$ 0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); goat<\a  
} m7EcnQf  
m5mu:  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 6DG@?O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 p'7*6bj1  
xx{!3 F  
return l(rhs) = r; bXUy9 -L  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Q+4tIrd+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h$eEn l}  
d8-A*W[  
template < typename Tp > Lip4)Y [  
class constant_t akw,P$i  
  { .#02 ngh  
  const Tp t; ['8!qr  
public : xGTP;NT_H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ljl^ GFo  
template < typename T > `.s({/|[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z'T) =ycT  
  { Zo1,1O  
  return t; v8AS=sY4r  
} T\~x.aH`^  
} ; bR@p<;G|  
]smkTo/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 qC F5~;7  
下面就可以修改holder的operator=了 [Nn`l,  
O G<,- 7  
template < typename T > c'/l,k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const U9b?i$  
  { .bBdQpF-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {(r6e  
} cw iX8e"3  
dy_:-2S  
同时也要修改assignment的operator() =zQN[  
%p%%~ewmx  
template < typename T2 > Ft}@ 1w5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {s.=)0V  
现在代码看起来就很一致了。 w] N!S;<N  
%|s+jeUDn|  
六. 问题2:链式操作 (vT+IZEI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %iV^S !e  
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。 boDt`2=  
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。 %^RN#_ro(3  
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。 ]_N|L|]M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 95el'K[R  
)"Ztlhs`#  
template < typename T > d!eYqM7-G  
struct result_1 @)J+,tg/7  
  { M4as  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;!(<s,c#:  
} ; *z@>!8?  
&b:1I 7Cp*  
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: \rv<$d@L  
t!RiUZAo  
template < typename T > 5\z `-)  
struct   ref SdD6 ~LS  
  { #%DE;  
typedef T & reference; ):iA\A5q[  
} ; *}P~P$q%  
template < typename T > m*JaXa  
struct   ref < T &> ;*MLRXq  
  { F'0O2KQ  
typedef T & reference; dAuJXGo  
} ; j]`PSl+w  
1I:+MBGin  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O%bEB g  
](hE^\SC  
template < typename T > KCs[/]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R17?eucZ  
  { h $2</J"  
  return l(t) = r(t); #\=FO>  
} yqPdl1{Qr=  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 !r<pmr3f@7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &Xf}8^T<V  
4<BjC[@~Z{  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 E>K!Vrh-L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: V:joFRH9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {;2PL^i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Zu7)gf  
最后的布局是: kGl~GOB a  
                Add .[_L=_.  
              /   \ lnjXD oVb<  
            Divide   5 5 sX+~Q  
            /   \ vam;4vyu  
          _1     3 5aCgjA11  
似乎一切都解决了?不。 ?` ?)QE8  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。  094o'k  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 *WuID2cOI  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: zolt$p  
2Wdyxj Q  
template < typename Right > 7<*yS310  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +~p88;  
Right & rt) const -qGa]a  
  { m^zUmrj[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +L;e^#>d  
} J\b^)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 u ,KD4{!  
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。 p>huRp^w  
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。 I`!<9OTBj  
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。 cz8T  
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。 H:V2[y8\  
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? @u6B;)'l  
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: $| @ (  
r97pOs#5:  
template < class Action > EFM5,gB.m  
class picker : public Action WvY? +JXJ  
  { 5j?3a1l0  
public : ?82xdp g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Yo6*C  
  // all the operator overloaded .[ICx  
} ; ;@oN s-  
R\!2l |_  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 b0Ps5G\ u  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: cQ R]le %(  
N2;B-UF 7  
template < typename Right > vg32y /l]S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const },{$*f[  
  { ?67Y-\}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VY7[)  
} AP 2_MV4W  
*nkoPVpC  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -lY6|79bF  
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。 fHx*e'eA  
KW pVw!  
template < typename T >   struct picker_maker )vE~'W  
  { ia!y!_L\'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u04kF^  
} ; LTQ"8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nFHUy9q  
  { .SU8)T  
typedef picker < T > result; 3YOq2pW72G  
} ; &5B'nk"  
Kqb#_hm  
下面总的结构就有了: KQ% GIz x  
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。 ];[}:f  
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。 ^@s1Z7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dy%;W%  
至此链式操作完美实现。 "jKY1* ?  
N/"{.3{W  
BYL)nCc  
七. 问题3 ctZ uA+  
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。 wDal5GJp  
P~>O S5^  
template < typename T1, typename T2 > k<CJ{u0<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P64PPbP  
  { :^6y7&o[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6 $4[gcL'  
} /K@XzwM  
8mvy\l EEH  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: O`IQ(,yef  
uP)'FI  
template < typename T1, typename T2 > qd ~BnR$=  
struct result_2 2j [=\K]  
  { @e.C"@G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oGnSPI5KGC  
} ; \h/H#j ZJ  
^,TO#%$iE  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? U`(ee*}o  
这个差事就留给了holder自己。 'x#~'v*  
    @alK;\  
gV's=cQ  
template < int Order > mp1@|*Sn  
class holder; {3mRq"e  
template <> X]TG<r  
class holder < 1 > #jvtUS\  
  { Xx~Bp+  
public : D0-3eV -  
template < typename T > me$Z~/Akm  
  struct result_1 _`j7clEz  
  { lfow1WRF  
  typedef T & result; Hk3sI-XkA  
} ; 2*& ^v  
template < typename T1, typename T2 > Q~ w|#  
  struct result_2 -l*|M(N\  
  { tCH!my_  
  typedef T1 & result; B6DYZ+7A  
} ; >y7?-*0  
template < typename T > Ty?cC**  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Rh{f5-  
  { L,/%f<wd  
  return (T & )r; $ bR~+C  
} x=P\qjSa  
template < typename T1, typename T2 > Se}c[|8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IFL*kB   
  { Ax7[;|2  
  return (T1 & )r1; S9y}  
} oJz^|dW  
} ; x|Bf-kc[#Q  
*w\W/Y  
template <> *L^,|   
class holder < 2 > *i%.;Z"  
  { Cl7xt}I  
public : E{`fF8]K  
template < typename T > AQvudx)@"  
  struct result_1 pz*3N  
  { FcU SE  
  typedef T & result; 14yv$,  
} ; Ow,w$0(D  
template < typename T1, typename T2 > "<1{9  
  struct result_2 g8% &RG  
  { .M%}X7  
  typedef T2 & result; 0S!K{xyR  
} ; @RKryY)  
template < typename T > O_7|C\]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S4z;7z(8+  
  { S2&4g/  
  return (T & )r; ?CPahU  
} iqWQ!r^  
template < typename T1, typename T2 > U 'bEL^Jf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0aB;p7~&  
  { E ~<JC"]  
  return (T2 & )r2; Q p3_f8  
} )Ql%r?(F+  
} ; /*mI<[xb  
/82b S|  
zQd 2  
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> >。 1mG-}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D'Q\za  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ad_h K O  
}o`76rDN  
return l(i, j) = r(i, j); ?6WY:Zec@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U>N1Od4vTO  
2BwO!Y[  
  return ( int & )i; $ddCTS^  
  return ( int & )j; S<Xf>-8w  
最后执行i = j; +CNv l  
可见,参数被正确的选择了。 aPL+=58r  
(9dl(QSd  
C?eH]hkZ3  
/j.9$H'y  
c\j/k[\<  
八. 中期总结 oUlVI*~ND  
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: fz "Y CHe  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Cp0=k  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 utV_W&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6Z"X}L,*  
{)sdiE  
tKXIk9e  
X"%gQ.1|{j  
X^jfuA  
r9?Mw06Wc5  
九. 简化 jmG~UnM  
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。 jnwu9PQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |2A:eI8 ^  
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: [Y`W  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )vlhN2iv  
  +-*/&|^等 7b+6%fV  
2. 返回引用。 r5^eNg k  
  =,各种复合赋值等 =7UsVn#o  
3. 返回固定类型。 Tw<q,O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xskz) kk  
4. 原样返回。 ~a2}(]  
  operator, , W?VhO  
5. 返回解引用的类型。 Zv{'MIv&v  
  operator*(单目) <F'\lA9  
6. 返回地址。 r<$y= B  
  operator&(单目) {_*yGK48n  
7. 下表访问返回类型。 {{!-Gr  
  operator[] 7zj{wp!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %BQ`MZ  
  operator<<和operator>> #O&8A  
VIbq:U  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7d\QB (~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #\ErY3k6&  
dc'Y `e  
template < typename Left > cWm$;`Q#\  
struct value_return MHwIA*R  
  { %z$#6?OK^  
template < typename T > _#8MkW#]~  
  struct result_1 ia? c0xL  
  { ?V=CB,^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; TcoB,Kdce  
} ; 7j{?aza  
19] E 5'AI  
template < typename T1, typename T2 > ugBCBr  
  struct result_2 7|H$ /]  
  { r mOj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; nr3==21Om4  
} ; +cRn%ioVi  
} ; rT>wg1:  
QsW/X0YBv  
D m9sL!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait OZ&o:/*HM  
]_$[8#kg  
下面我们来剥离functor中的operator() .S4u-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _VXN#@y  
"wc<B4"  
return l(t) op r(t) {c0`Um3&>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  AOx[  
return op l(t) 6MI8zRX  
return op l(t1, t2) @j/&m]6%-D  
return l(t) op LH6 vLuf  
return l(t1, t2) op K,UMqAmk  
return l(t)[r(t)] {xB3S_,8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] fXB0j;A  
Qwc"[N4H  
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: b`_Q8 J  
单目: return f(l(t), r(t)); 048kPXm`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e';_Y>WQy  
双目: return f(l(t)); [00m/fT6  
return f(l(t1, t2)); nRY5xRvK  
下面就是f的实现,以operator/为例 T9&1VW  
rM "l@3hP  
struct meta_divide eDB;cN  
  { w*Ihk)  
template < typename T1, typename T2 > |cY`x(?yP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1 {)Q[#l  
  { et+0FF ,  
  return t1 / t2; wNX]7wMX  
} PaN"sf  
} ; mV m Gg,  
H[|~/0?K  
这个工作可以让宏来做: zMJT:7*`|  
*|l/6!WM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ PRT +mT  
template < typename T1, typename T2 > \ YoE3<[KD(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; U<-D(J  
以后可以直接用 "I TIhnE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P>6{&(  
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 4/)k)gLI  
(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。。。) FgI3   
IM+ o.@f-  
Sx\]!B@DSu  
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 A(N4N  
]N[ 5q=A5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "*H`HRi4T  
class unary_op : public Rettype yppo6HGD  
  { -%dCw6aX+  
    Left l; 07$o;W@  
public : L.WljNo  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]cruF#`%  
l@:0e]8|o  
template < typename T > KGpA2Nx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lHIM}~#;nd  
      { 8.~kK<)!  
      return FuncType::execute(l(t)); &"q=5e2  
    } ]+$?u&0?w  
Y4(  
    template < typename T1, typename T2 > sN wI 0o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2Hv+W-6v  
      { I2^8pTLh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &t-kpA|EG  
    } {}Za_(Y,]  
} ; IqGdfL6[(  
4'Zp-k?5`  
zv"Z DRW  
同样还可以申明一个binary_op DFTyMB1H  
k;L6R!V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +2j AC r  
class binary_op : public Rettype :/Qq@]O>  
  { @ry_nKr9  
    Left l; +d;bjo 2  
Right r; >dG[G>  
public : O7IJ%_A&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w+{LAS  
Tu7QCr5*  
template < typename T > }>X~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #1G:lhkC  
      { bY0|N[ g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n.G!43@*N  
    } VU d\QR-  
Wiu"k%Qsh  
    template < typename T1, typename T2 > Qz N&>sk"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6i~WcAs  
      { 7Rt9od< )!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LE>]8[ f6S  
    } :[!j?)%>  
} ; ( ICd}  
Vy, DN~ag  
*=7U4W  
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 <3hRyG@vB  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N' `A?&2ru  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) KyQX!,rV  
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。 Np0u,t%vs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0=E]cQwh  
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。。。 J~UuS+Ufv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "!%l/_p?  
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) :zF,A,)  
下面是修改过的unary_op 2V;PYI  
vOpK Np  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =rCIumqD-}  
class unary_op kq,ucU%>p  
  { nK%LRcAs  
Left l; uGEfIy 2  
  ~1vDV>dpE  
public : *itUWpNhr  
h{HHLR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _8_R 1s  
cq/$N  
template < typename T > 8C9-_Ng`  
  struct result_1 VZmLS 4E  
  { (rm?jDm   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l&Q`wR5e  
} ; zv,jM0-  
=mp;.k95  
template < typename T1, typename T2 > >_"an~Ss  
  struct result_2 y ~!Zg}o  
  { k5.Lna  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  DwE[D]7o  
} ; _C[q4?  
PKg@[<g43  
template < typename T1, typename T2 > XBu"-(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G^4hd i3@  
  { iN8zo:&Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ofw3S |F6  
} LR.<&m%~.  
fN^8{w/O  
template < typename T > %%gc2s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qwgPk9l  
  { =QiI :|eRA  
  return OpClass::execute(lt(t)); JL}_72gs  
} %oa-WmWm  
T{ XS")Vw  
} ; E GU 0)<  
"2$fi{9  
Eq9x2  
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 Ep3N&Imp  
好啦,现在才真正完美了。 k(7&N0V%zz  
现在在picker里面就可以这么添加了: -23w2Qt  
x vl#w  
template < typename Right > q"sed]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hwBfdZ  
  { VfC<WVYiZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {|_M # w~&  
} O-GJ-  
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。 d#rf5<i  
Tc &z:  
A,hJIe  
Ed,~1GanY  
~{B7 k:  
十. bind QP8Ei~  
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。 m6&~HfwN  
先来分析一下一段例子 %wvdn  
"ZoRZ'i  
=eXU@B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R0]1xGz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a#y;dK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [-k  
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。 aweV#j(y  
我们来写个简单的。 T?soJ]A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wb5baY9  
对于函数对象类的版本: AFDq}*2Qb  
m=A(NKZ   
template < typename Func > [OV"}<V  
struct functor_trait tI TS1  
  { w QH<gJE/:  
typedef typename Func::result_type result_type; st3l2Q  
} ; 5k3b3&  
对于无参数函数的版本: 3kIN~/<R+7  
(vPN5F  
template < typename Ret > LX7FaW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > % X+:o]T  
  { X!Mx5fg  
typedef Ret result_type; k)= X}=w  
} ; W*4-.*U8a  
对于单参数函数的版本: ^ft>@=K(|  
U;V7 u/{  
template < typename Ret, typename V1 > )}]g] g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X_ cV%#  
  { 7he,?T)vD  
typedef Ret result_type; udF~5w H  
} ; >#;.n(y  
对于双参数函数的版本:  |`f$tj  
C:* *;=.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^ f &XQQY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :q7Wy&ow  
  { ,j}6? Q  
typedef Ret result_type; NP#w +Qw  
} ; |zNX=mAV  
等等。。。 trA4R/ &  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy OwUhdiG  
2c,9e`  
template < typename Func > G<8/F<m/  
struct func_return mpEK (p  
  { gX}8#O.K$  
template < typename T > E7 Ul;d  
  struct result_1 BB$>h}  
  { %lx!. G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u+e{Mim  
} ; He/8=$c%  
]^n7  
template < typename T1, typename T2 > Nw/  ku  
  struct result_2 "f2$w  
  { r1m]HFN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7Lc]HSZo,  
} ; Mj?`j_X  
} ; $Sx'sA2  
W$;,CU.v  
V-2(?auZd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 j'<<4.(  
,~$p,ALwN7  
template < typename Func, typename aPicker > VUGmi]qd  
class binder_1 o.g V4%  
  { LTCb@L{^i  
Func fn; x8\?}UnB  
aPicker pk; l^-];|Y  
public :  #ut  
!bx;Ta.  
template < typename T > f=Gg9bnm3  
  struct result_1 rjAn@!|:+  
  { J26 VnK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1..+F0U  
} ; KVaiugQ   
|?xN\O^#}  
template < typename T1, typename T2 > oj<gD  
  struct result_2 1~`fVg  
  { tBWrL{xLe  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7~ p@0)''  
} ; [`[|l  
v`x.)S1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2r4Uh1D~  
4G0m\[Du  
template < typename T > cn3\kT*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h0f;F@I  
  { @)M9IOR  
  return fn(pk(t)); EU;9 *W<  
} aCj&O:]=  
template < typename T1, typename T2 > EjR9JUu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Sz:|%JP1  
  { uym*a4J  
  return fn(pk(t1, t2)); ] vsz, 0  
} (gU!=F?#m  
} ; rfJz8uF%  
pRpBhm;iJ  
50wulGJud  
一目了然不是么? L}b.ulkMD  
最后实现bind 69NeQ$](  
Y =I'czg  
H@>` F  
template < typename Func, typename aPicker > itP,\k7>d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #A/  
  { TDjm2R~9FS  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); C2I_%nU Z1  
} :\c ^*K(9  
q3N jky1w  
2个以上参数的bind可以同理实现。  8q!]y6  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 +GN(Ug'R  
2MIi=c:oqK  
十一. phoenix G~[x 3L'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "+nRGEs6  
,/2Vt/lt  
for_each(v.begin(), v.end(), ;xj?z\=Pg  
( bsli0FJSh'  
do_ yx[/|nZDC4  
[ rXP,\ ]r+  
  cout << _1 <<   " , " o:'MpKm  
] ML 9' |  
.while_( -- _1), WE#^a6  
cout << var( " \n " ) ^uc=f2=>,  
)  |>^JRx  
); V=l0(03j~  
EME|k{W  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: JXQO~zj  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Hvi49c]]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9W5lSX#^;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $%d*@ 'c  
t =iIY`Md%  
^{`exCwM x  
template < typename Cond, typename Actor > b8t7u  
class do_while C{rcs'  
  { !;A\.~-!G  
Cond cd; @,+5y\]C  
Actor act; 8TKnL\aar  
public : IEi^kJflU  
template < typename T > KV *#T20T  
  struct result_1  mq.`X:e  
  { 7n<{tM  
  typedef int result_type; iYoMO["X  
} ; 2/^3WY1U  
b8UO,fY q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rM%1GPVob  
d7upz]K9g  
template < typename T > TD0 B%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0{D'n@veP  
  { rb.N~  
  do 6bC3O4Rw  
    { r,p%U!S<hV  
  act(t); 8nV+e~-w  
  } Jnov<+  
  while (cd(t)); ,f>k%_U}  
  return   0 ; CD~.z7,LC  
} )ez9"# MH'  
} ; |Rk@hzM2S  
DvvK^+-~  
/U9"wvg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3s#N2X;Bc  
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。 F JyT+  
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。 sO@Tf\d  
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。 H.MI5O(Q  
下面就是产生这个functor的类: {P_.~0pc*  
x%B/  
 \4fQMG  
template < typename Actor > FZn w0tMq  
class do_while_actor iH@UTE;  
  { Km$\:Xo  
Actor act; VOLj>w  
public : #ABZ&Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dy[X3jQB  
j8sH|{H!Nq  
template < typename Cond > #H~64/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K}Qa~_  
} ; w}L[u r;I_  
;$g?T~v7  
"w<#^d_6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 M o|2}nf  
最后,是那个do_ Z% UP6%  
p!%pP}I  
(T oUgVW1N  
class do_while_invoker ]`WJOx4  
  { p]c%f 2E>d  
public : dM@1l1h/  
template < typename Actor > N;%6:I./  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const q) KKvO  
  { ]ZS OM\}  
  return do_while_actor < Actor > (act); OY({.uVdX  
} ]Hv[IodJ  
} do_; 0"z9Q\{}  
wMN]~|z>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \i &<s;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 rytyw77t(  
最后来说说怎么处理break和continue .=; ;  
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。 x,' !gT:j  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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