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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mJ(ElDG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g'w"U9tjO  
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, B#`'h~(7  
- q(a~Ge  
:.=j)ljTx  
C[jX;//Jiu  
  class filler h {zb)'R  
  { _cC!rq U1  
public : ?7lW@U0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8QL=%Pv  
} ;  y<m[9FC}  
IG\Cj7{K^  
Ahbh,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: N(yd<M w  
Z'uiU e`&  
g]N'6La  
j+3rS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); oclU)f.,  
p_]b=3wt~  
bWlY Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5}w   
~#P]NWW%.  
$%M]2_W(  
|'P$zMAF  
二. 战前分析 \o72VHG66  
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。 7TI6EKr  
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 v.4G>00^  
%K=_  
#639N9a~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AOKC1iD%Y  
  /* --------------------------------------------- */ D*PEIsV  
vector < int *> vp( 10 ); 1ZRkVHiz0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z^'\()3t  
/* --------------------------------------------- */ }a9G,@:k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); bi",DKU{l  
/* --------------------------------------------- */ 4$ihnb`DQN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (dQ=i  
  /* --------------------------------------------- */ h7T),UL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u,d5/`E  
/* --------------------------------------------- */ ;b1B*B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U~"Y8g#qgy  
f.66N9BHL,  
nP*%N|0  
gVR]z9  
看了之后,我们可以思考一些问题: H=f| X<8  
1._1, _2是什么? tk=S4 /VWv  
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。 b8YdONdy  
2._1 = 1是在做什么? gJrWewEe  
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。 -MTYtw(  
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。 m_Q&zp["  
V?wV*]c  
kmt1vV.9  
三. 动工 BbC O K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MpZ\ j  
ez*QP|F*9  
a@q c?  
^i!6z2/  
template < typename T > rvd%z7Z1o  
class assignment -]D/8,|s  
  { |rZMcl/  
T value; $8HiX6r  
public : w( XZSE  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^w.]1x  
template < typename T2 > i 61k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?8GS*I  
} ; kC 6*An_f  
l$EN7^%w  
cY_ke  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "2sk1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GbL1<P$V  
Ox-eB  
bDtb6hL  
M~|7gK.m1  
  class holder *tEqu%N1'  
  { :Ez, GAk  
public : DmLx"%H3  
template < typename T > 6:Z8d%Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xSK#ovH2  
  { 15<? [`:6  
  return assignment < T > (t); y*vSt^  
} !@8i(!xb  
} ; ';/J-l/SE  
ozRTY9S _;  
bD:0k.`  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: {o)pwM"@(  
!+^'Ej)z  
  static holder _1; 8SKrpwy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 31G0 B_T  
BrwC9:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `;;l {8  
而不用手动写一个函数对象。 ~:bdS 4w  
}A24;'}  
&.*UVc2+Y  
tULGfvp  
四. 问题分析 ~!r;?38V`  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 4Qf sxg  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 #[lhem]IC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x2#JD|0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M[YFyM(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qEST[S V  
&9#m] Mz  
五. 问题1:一致性 :Tg+)cZ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| L#UR>Z#9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4F~^RR"  
rXX>I;`&  
struct holder k*hl"oL"X  
  { <GNLDpj  
  //  XTJD>  
  template < typename T > -o6rY9\_!  
T &   operator ()( const T & r) const xZ9:9/Vg  
  { *n? 1C"l  
  return (T & )r; 3N+lWuE}K  
} d7X&3L%Oq  
} ; sV  
&&X,1/  
这样的话assignment也必须相应改动: S13cQ?4  
Y$r78h=4  
template < typename Left, typename Right > |:=o\eu&  
class assignment @dDeOnF  
  { KT(Z #$  
Left l; JF .Lo;  
Right r; @0?!bua_|  
public : FLqN3D=yQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }Q/onB t  
template < typename T2 > o|(5Sr&H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =^nb+}Nz(  
} ; d,"LZ>hNY*  
@LKQ-<dZG  
同时,holder的operator=也需要改动: zN4OrG 0  
QOF@Dv Q  
template < typename T > DZ8|20b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |@Tga_0p  
  { #&&T1;z"#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u*l|MIi6J  
} x%G3L\ 5  
TC\+>LXiZ  
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。 W7i|uTM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Tu#< {'1$  
|^pev2g  
return l(rhs) = r; g{65QP  
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。 7;"0:eX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -Aj)<KNx[  
l90mM'[  
template < typename Tp > /d8o*m'bu!  
class constant_t x*Lt]]A  
  { ^OR0Vp>L  
  const Tp t;  P#,u9EIJ  
public : "F<CGSo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n|SV)92o1  
template < typename T > \hB BG8=&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const l4Xz r:]  
  { _u`YjzK  
  return t; CLb6XnkcA\  
} 'y8{, R4C  
} ; EdJL&*  
`@]s[1?f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b'H'QY   
下面就可以修改holder的operator=了 ^.SYAwL  
o`?rj!\  
template < typename T > tT$OnZu&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^URCnJ67Se  
  { GF'wDi}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (!os &/",  
} (B7G'h.?  
Qw5nfg3T  
同时也要修改assignment的operator() {|+Y;V`  
5\-uo&#  
template < typename T2 > Y Y:Bw W:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;SR ESW  
现在代码看起来就很一致了。 h6 \P&Z  
29R-Up!SVN  
六. 问题2:链式操作 !QUY (  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L"L3n,%F  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 T5BZD +Ta  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 )&DAbB!O  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 bQAznd0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +Q*`kg'  
g;IlS*Ld  
template < typename T > Y4T")  
struct result_1 [\uR3$j#  
  { 2EY"[xK|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?Cq7_rq  
} ; DA =U=F  
7\u+%i;YZ  
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: q>q:ZV  
]-PzN'5\'  
template < typename T > +)Te)^&v%  
struct   ref \ /-c)  
  { E$d3+``  
typedef T & reference; aM^iDJ$>  
} ; ]m]`J|%i  
template < typename T > X@nBj;   
struct   ref < T &> _MBa&XEM  
  { sE9FT#iE  
typedef T & reference; ^S#;   
} ; Urj*V0^  
@WJ;T= L  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x "W~m.y$h  
-F[8 ZiZ  
template < typename T > h@)U,&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wZrFu(_  
  { U%{GLO   
  return l(t) = r(t); #kg`rrF r  
} 1CtUf7 `/Q  
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。 e r" w{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 B`tq*T%  
Q&m85'r5X  
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 6*8Wtq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gW, [X(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5'lVh/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8(3(kZxS  
最后的布局是:  *7Dba5B  
                Add 4Z)4WGp!  
              /   \ _sjS'*]  
            Divide   5 ];r! M0  
            /   \ PSrx !  
          _1     3 >T$0*7wF  
似乎一切都解决了?不。 # @\3{;{R  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 *miG<  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 D)*   
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: [%IOB/{N  
{1GJ,['qL  
template < typename Right > ~f QrH%@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C|{Sj`,XG  
Right & rt) const l,ny=Q$[1'  
  { p l)":}/)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HKN|pO3v  
} 6iFlz9XiI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5C w( 4.  
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。 ktu?-?#0,  
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。 >OG189O  
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。 (qcFGM22U  
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。 0AZ9I!&i  
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? KbJ6U75|f  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /%$Zm^8c  
ZvY"yl?e  
template < class Action > ci,(]T +!  
class picker : public Action qLR;:$]Q&8  
  { 1N5 E  
public : q|5WHB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .EYL  
  // all the operator overloaded 7:`XE&Z  
} ; AvL /gt:  
 D2e-b  
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。 j }~?&yB  
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: KdNo'*;U]_  
3j#VKj+Uc  
template < typename Right > ^} j~:EZb  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P0N/bp2Uy  
  { 4p&SlJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H~qY7t  
} 1n ZE9;o  
LD5E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ks7kaX  
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。 7w"YCRKh  
p4zV<qZ>e  
template < typename T >   struct picker_maker \=g%W^i  
  { *r3u=oWb  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @l2AL9z$m>  
} ; _nnl+S>K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _bq2h%G=8  
  { mCpoaGV_  
typedef picker < T > result; t #g6rh&  
} ; }oTac  
;c>Rjg&[  
下面总的结构就有了: -1u N Z{0  
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。 t\+vTvT)RE  
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。 Ol@ YSkd  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 QPa&kl  
至此链式操作完美实现。 ]pA}h. R#-  
Vi>kK|\b  
T+/Gz'  
七. 问题3 2? 7a\s  
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。 PFIL)D |G  
[ !:.9  
template < typename T1, typename T2 > 9X{aU)"omQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !$5U\"M  
  { oM-@B'TK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %lPF q-  
} MgLz:2 :F  
M+^+u 1QQ0  
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: yHoj:f$$x  
VL<)d-  
template < typename T1, typename T2 > [OsW   
struct result_2 j:,*Liz  
  { nmN6RGx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }g _#.>D+  
} ; Tr}c]IP*  
uoKC+8GA  
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? G\IH b |  
这个差事就留给了holder自己。 413r3/  
    ?z60b=f8  
aX1|&erI  
template < int Order > X;p,Wq#D'  
class holder; ) f'cy@b   
template <> hD l+  
class holder < 1 > (85F1"Jp  
  { ?P`]^#  
public : GYv2 ^IB:  
template < typename T > @v2kAOw[  
  struct result_1 Ybx4 Up@  
  { ./ib{ @A.  
  typedef T & result; Q_1EAxt  
} ; M>_S%V4a  
template < typename T1, typename T2 > q^dI!93n|  
  struct result_2 4(YKwY2_L  
  { W?R$+~G  
  typedef T1 & result; R{6.O+j`  
} ; oc-7gz)  
template < typename T > <<&:BK   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m.EWYO0XQ  
  { "v~w#\pz7  
  return (T & )r; JVTG3:zD  
} P/Sv^d5=e  
template < typename T1, typename T2 > Mk[_yqoCO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *+qXX CA  
  { {q8V  
  return (T1 & )r1; T?7 ZF+yo6  
} NRq jn; ,+  
} ; 94|BSxc  
=UNzjmP503  
template <> yNY1g?E  
class holder < 2 > rMf& HX  
  { l!q i:H<=1  
public : GXRK+RHuBi  
template < typename T > r"U$udwjg  
  struct result_1 "PJ@Q9n__  
  { |yN7#O-D  
  typedef T & result; se$GE:hC1Q  
} ; HHoh//(\  
template < typename T1, typename T2 > M*+_E8Lh  
  struct result_2 ^i#q{@g  
  { 't^OIil  
  typedef T2 & result; {b+!0[  
} ; LfrS:g  
template < typename T > 0$/wH#f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W)w@ju$Ko  
  { kV6T#RVob  
  return (T & )r;  [Fr.ik  
} L&'2  
template < typename T1, typename T2 > /[t]m,p$yq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0sk*A0HX-  
  { 0 Co_,"  
  return (T2 & )r2; n>Q/XQXB  
} hq$:62NYg  
} ; 8TC%]SvYim  
xQ7>u -^  
:%)l* [  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 O\B_=KWDO  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Bk>Ch#`Bw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i@Q)`>4  
mTYEK4}  
return l(i, j) = r(i, j); *w59BO&M4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~%k<N/B  
zpiqJEf|'"  
  return ( int & )i; ?7/n s>}  
  return ( int & )j; lySeq^y?Q  
最后执行i = j; 2|kx:^D p  
可见,参数被正确的选择了。 _)zSjFX9  
k P>G4$e_v  
J/M1#sE  
rM<c;iQ  
Bj;Fy9[yb  
八. 中期总结 *pyi;  
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:  [9~Bau  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #ZRQVC;b;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ke2'?,f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {Z3B#,V(g  
j#9p 0[  
j$n[; \]n  
k2" Z:\?z  
7y&Fb  
e$45OL  
九. 简化 |Xlc2?e  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 `BmAu[(e&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >mgbs>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: {Fta4D_1N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M4XnuFGB[w  
  +-*/&|^等 n1a;vE{!  
2. 返回引用。 ^g$k4  
  =,各种复合赋值等 s3W35S0Q3  
3. 返回固定类型。 <:W]uT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j,8*Z~\5  
4. 原样返回。 E#URTt:&>  
  operator, MP-A^QT  
5. 返回解引用的类型。 `f}}z5  
  operator*(单目) sf2_x>U1  
6. 返回地址。 {W62%>v  
  operator&(单目) G0^WQQ4  
7. 下表访问返回类型。 3x#=@i  
  operator[] p)(mF"\8=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P>z k  
  operator<<和operator>> |qE"60&"}  
vtc} )s\  
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。 +M/04  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: DQDt*Uj,  
2[}^ zTtA  
template < typename Left > R0(Nw7!d/[  
struct value_return #r `hK)  
  { z1aApS  
template < typename T > L"rLalUw  
  struct result_1 yK+76\} I  
  { kzZtKN9Az  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iNZ'qMH22  
} ; i DO`N!  
6]Q ~c"+5  
template < typename T1, typename T2 > ps[TiW{q;  
  struct result_2 8)&H=#E  
  { )#l &F$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m0t 5oO  
} ; _- H uO/  
} ; *,-)4)7d  
MeW8aL r  
g><u (3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >V;JI;[  
W78Z<Vm  
下面我们来剥离functor中的operator() ^QTl (L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "ZE JL.Wy  
<1.].A@b*  
return l(t) op r(t) WM}:%T-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0PE $n  
return op l(t) F'lG=c3N  
return op l(t1, t2) }r3, fH  
return l(t) op -q[T0^e S  
return l(t1, t2) op 81V,yq]  
return l(t)[r(t)] "?Wwc d\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] N6=cqUM wt  
B9KY$^J  
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: #M&rmKv)g  
单目: return f(l(t), r(t)); Mii-Q`.:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b[$%Wg  
双目: return f(l(t)); M.zS +  
return f(l(t1, t2)); 8Y3c,p/gS>  
下面就是f的实现,以operator/为例 [4]lAxrRF  
38b%km#  
struct meta_divide hi"[R@UG  
  { 1el?f>  
template < typename T1, typename T2 > ~;_]U[eOL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .%+'Ts#ie  
  { 9G` 2t~%  
  return t1 / t2; 18z{d9'F   
} 90|p]I%  
} ; nS"K dPM  
kV!0cLH!hH  
这个工作可以让宏来做: I: U/%cr,  
5)' _3r  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F8Z<JcOI  
template < typename T1, typename T2 > \ ~0w7E0DE[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gZuk(  
以后可以直接用 iN8?~T}w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) TC?kuQI  
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 LG'JQGl5  
(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。。。) 'Y(#Yxc  
F7^8Ej9*a  
5u T 9ssC  
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 >/;\{IG Wn  
h?j;*|o-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g9}u6q  
class unary_op : public Rettype /*`BGNkYY  
  { yT`[9u,  
    Left l; z{pNQ[t1Z  
public : D@uw[;Xb5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #pBAGm3  
Msn)jh  
template < typename T > Hj |~*kG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g-E!*K  
      { pP68jL  
      return FuncType::execute(l(t)); I{<6GIU+  
    } 33J}AK^FE  
'G>Ejh@t  
    template < typename T1, typename T2 > [6V'UI6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ictc '#y  
      { 96]lI3 c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o m`r^3,  
    } cE 8vSQ%  
} ; $ ;>,  
&FHE(7}/#  
FI.S?gy0   
同样还可以申明一个binary_op m}:";>?#  
?4Lb*{R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #j d?ocoY  
class binary_op : public Rettype &YO5N4X~o  
  { =}\]i*  
    Left l; |~8\{IcZ  
Right r; Yk(OVl T  
public : j8?$Hk  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b;]'Bo0K  
nf,>l0,,'  
template < typename T > (*&6XTV(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,Ot3N\%yn  
      { q\O'r[&V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6ecr]=Cv  
    } V J){@  
.Y_RI&B!L  
    template < typename T1, typename T2 >  ^wb -s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4@5rR~DQq  
      { v 8{oXzyy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); J4j?rLR3p  
    } KK(x)(  
} ; U'";  
(loUO;S=  
*Ei~2O}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 F!pUfF,&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t=XiSj\n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) SnQ$  
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。 VxjHB?)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8C,?Ai<ro  
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。。。 ed{z^!w4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .a=M@; 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) Ma-^o<{  
下面是修改过的unary_op C9gF2ii|?  
Bq R;d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `E!t,*(*E  
class unary_op {:6VJ0s\  
  { WgE~H)_%  
Left l; S_?}H  
  EHzU`('?[  
public : g^B 6N F  
akd~Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T]CvfvO5  
_ esFx  
template < typename T > C,tlp  
  struct result_1 N1LR _vS"  
  { wfo}TGhC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mXhr: e  
} ; ANT^&NjJ7  
ReSP)%oW  
template < typename T1, typename T2 > HkEp}R  
  struct result_2 c%xxsq2n  
  { 4`Fbl]Q   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mT!~;] RrF  
} ; %#7M~RB[  
LgBs<2  
template < typename T1, typename T2 > :&_@U$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b?w4Nx#  
  { +pf 7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i}HF  
} nHZ 4):`  
Gc@ENE f  
template < typename T > YJ3970c/M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q/4PX  
  { "B+M5B0Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); c!kbHZ<Z  
} Oh8;YE-%  
&=02.E@  
} ; s[xdID^3.  
J3q}DDnEo  
Qz<v. _  
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 j5$Sm  
好啦,现在才真正完美了。 (5Cm+Sy  
现在在picker里面就可以这么添加了: eQ C`e#%  
3!Bekn]  
template < typename Right > ky!'.3yoI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N k^#Sa?  
  { y#x]?%m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :UScbPG  
} H 5sj% v  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 :SYg)|s  
hV=)T^Q  
O"Xjv`j:  
(U|W=@8`  
"J[Crm  
十. bind yq;gBIiZ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 y YF80mnJz  
先来分析一下一段例子 :L\@+}{(c  
8c~b7F \  
a&y%|Gs^f  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q l8CgL  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 g{a_{P  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }|A%2!Q}  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 tWc!!Hf2j  
我们来写个简单的。 (c[|k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ii~~xt1  
对于函数对象类的版本: [>6:xGSe9X  
z?E:s.4F  
template < typename Func > W%Ky#!\-  
struct functor_trait vT[%*)`  
  { lDAw0 C3  
typedef typename Func::result_type result_type; Zkxt>%20~  
} ; *+Q,b^N  
对于无参数函数的版本: !xa,[$w(^  
h^[K= J  
template < typename Ret > BH%eu 7`t  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]A!Gr(FHQ  
  { b]*9![_  
typedef Ret result_type; v( (fRX.`  
} ; !&19%C4  
对于单参数函数的版本: \_BaV0<  
[n66ZY#U]  
template < typename Ret, typename V1 > P_i2yhpK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Yo:>m*31  
  { sFB; /*C  
typedef Ret result_type; j;<;?IW  
} ; i mJ{wF  
对于双参数函数的版本: i}M&1E  
WFLT[j!1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G?8,&jP~T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #nn2odR  
  { QbS w<V  
typedef Ret result_type; {$Fg+~   
} ; B4&x?-0ZC  
等等。。。 Ok O;V6`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %:((S]vAi  
%'t~+_  
template < typename Func > Vk>aU3\c  
struct func_return qTiX;e\W  
  { m"@M~~bh  
template < typename T > KqaeRs.u  
  struct result_1 ^9"|tWf6O  
  {  ae#7*B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Fc42TH p  
} ; lusINILc  
sa*]q~ a  
template < typename T1, typename T2 > B||^ sRMX  
  struct result_2 }GQ8|fg`U  
  { O,:ent|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E%jOJA  
} ; b^^Cj(  
} ; 8|V6RgA%  
Z]oa+W+  
E}\^GNT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c9i CH~  
Q|+m)A4@  
template < typename Func, typename aPicker > > NK?!!A_  
class binder_1 gwR ^Z{  
  { uXu'I  
Func fn; >y%$]0F1  
aPicker pk; 1 dI  
public : ma?569Z8~0  
fd*=`+P  
template < typename T > A3yVT8  
  struct result_1 D OPOzh  
  { XQ,I Ej|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d/Fjs0pt  
} ; mMu3B2nke=  
?nj _gL  
template < typename T1, typename T2 > kn`KU.J.  
  struct result_2 u ldea)  
  { xg\M9&J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z15(8Y@2]  
} ; tCtR(mG=A  
BalOph4M[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} DQH _@-q  
cd*y{Wt  
template < typename T > QRw3 06  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (= uwx#  
  { )Qb1$%r.  
  return fn(pk(t)); Pw hs`YGMF  
} ^=E4~22q  
template < typename T1, typename T2 > RAXqRP,iw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =EsKFt"  
  { nLQ 3s3@1>  
  return fn(pk(t1, t2)); f9&D0x?  
} VH,k EbJ  
} ; tG{e(  
2,q^O3F  
>UWL T;N/W  
一目了然不是么? k[y{&f,  
最后实现bind ?VS {,"X  
'rp(k\ pY  
sB-c'`,w`  
template < typename Func, typename aPicker > |C7GI[P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #e+%;5\  
  { /$&~0pk  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  .;iXe  
} i+Ob1B@w  
vlp]!7v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 91mXvQ:u  
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。 Qaq{UW  
}_@cqx:n^  
十一. phoenix VGWqy4m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  f==o  
A<y3Tc?Q  
for_each(v.begin(), v.end(), NTs< ;ED  
( qSkt }F%'  
do_ s2b!Nib  
[ Xb#x^?|  
  cout << _1 <<   " , " <u u1e@P  
] yY[[)  
.while_( -- _1), ;9=9D{-4+  
cout << var( " \n " ) Vy16Co  
) C&zgt :q6}  
); 7{v0K"E{  
k[A=:H1"  
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: %q2dpzNW  
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 FspI[g UN,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 V<:kS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <*2.B~  
gigDrf}  
|cWW5\/  
template < typename Cond, typename Actor > P,_GTs3/G  
class do_while 1nBE8 N  
  { rS>njG;R  
Cond cd; AN$}%t"  
Actor act; #9#N+  
public : *ZKfyn$+~  
template < typename T > k-b_ <Tbo|  
  struct result_1 _GI [SzD  
  { h"#^0$f  
  typedef int result_type; `(W V pP?  
} ; $-5iwZ  
8 x|NR?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} d3 fE[/oU  
3M+hjc.  
template < typename T > vb5tyY0c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rQj.W6w=  
  { Ju)2J?Xs5  
  do 31Zl"-<#-  
    { Ocx=)WKdW  
  act(t); JAmv7GL'6  
  } A~h.,<+"  
  while (cd(t)); 5W 5\  *L  
  return   0 ; SZ1+h TY7d  
} ~Jmn?9 3  
} ; *2=:(OK  
w/h?, L|  
c6E@+xU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !<((@*zU  
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。 G80d!*7  
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。 @~QW~{y  
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。 'S@h._q  
下面就是产生这个functor的类: e u^z&R!um  
S-.!BQ@RMZ  
-UUP hGC  
template < typename Actor > 0qw,R4YK  
class do_while_actor k2 k/v[60  
  {  p&:R SO  
Actor act; ,F6i5128{  
public : {j ${i  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vxk1RL*Xu  
5s;HF |2x  
template < typename Cond > ]*ZL>fuD|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \Ao M'+  
} ; sW3-JA]  
nd'zO#"m?  
q`"gT;3S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |a3)U%rUEQ  
最后,是那个do_ Y.[^3  
&AZr (>  
/DQoM@X  
class do_while_invoker )/Ee#)z*  
  { 6@ ToPbj4  
public : T AwA)Zg  
template < typename Actor > o*'J8El\y^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ! Hdg $,  
  { J+Q ;'J  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y>R|Uf.o z  
} zw7=:<z=  
} do_; daGGgSbh  
~bdADVH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? UfOF's_'<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4WzB=C(f  
最后来说说怎么处理break和continue ,*@m<{DX)  
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。 `:}GE@]  
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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