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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S7R*R}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 QX. U:p5C  
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, QxBH{TG  
(W9 K: ]}  
|%(qaPA1  
LM!@LQAMY  
  class filler Maiyd  
  { gLbTZM4i  
public : F@ZB6~T~.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @\=4 Rin/q  
} ; yv> 6u7  
:QMpp}G  
!zfV (&  
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: i6^-fl  
SQJ4}w>i  
mWVq>~  
;#7:}>}rO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); RRGs:h@;  
\T;(k?28HN  
9;A9Q9Yr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2]tW&y_i  
e&9v`8}   
z_Pq5  
Wtflw>-  
二. 战前分析 &tlU.Whk+  
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。 jZq CM{  
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 asYUb&Hz88  
~A*$+c(  
@8SA^u0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YUlH5rO3  
  /* --------------------------------------------- */ QU@CPME  
vector < int *> vp( 10 ); XeAH.i<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }wGy#!CSza  
/* --------------------------------------------- */ l_T5KV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ntpw(E<$f  
/* --------------------------------------------- */ mFBuKp+0)h  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U+@rLQ.-  
  /* --------------------------------------------- */ 8oP"?ew#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zY&/lWW._  
/* --------------------------------------------- */ K- TLzoYA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }\EHZ  
WAGU|t#."  
stOD5yi  
=o4McV}  
看了之后,我们可以思考一些问题: HgOrrewj  
1._1, _2是什么? L^jhr>-";  
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。 6 $+b2&V  
2._1 = 1是在做什么? {Ytqs(`   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 gCW {$d1=  
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。 2S-z$Bi}]  
~4ysg[`  
x)e(g}n  
三. 动工 ajD/)9S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Pb/[945  
;VPYWss  
lD?]D&  
PKt;]T0  
template < typename T > n`|CD Kb  
class assignment DbH'Qs?z  
  { <f@ A\  
T value; IlMst16q5  
public : ]{pH,vk-  
assignment( const T & v) : value(v) {} =b#,OXQ  
template < typename T2 > 8>ODtKI *  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Uy{ZK*c8i  
} ; 6Vy4]jdT5  
3 >G"&T{  
WizVw&Iv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >Gr,!yP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \.{ZgL5"  
)|L#i2?:  
0J 1&6b  
!+ ??3-q  
  class holder -y)g}D%  
  { 4XArpKA  
public : `:EU~4s\  
template < typename T > 3b1%^@,ACy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WlnS.P\+E  
  { O}q(2[*i  
  return assignment < T > (t); uE,j$d  
} Hp-vBoEk  
} ; (:ij'Zbz  
zirnur1  
txe mu *  
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: l=^^l`  
8jfEvwY  
  static holder _1; NLO&.Q]#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @ R;o $n  
1Et{lrgh f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @d6N[?3;  
而不用手动写一个函数对象。 9l:vVp7Uk  
rZG6}<Hx  
2"L a}Vx2  
<5sP%Fs)  
四. 问题分析 teg[l-R"7z  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~`o%Y"p%rv  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 G0pqiU6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lhduK4u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 qM:*!Aq 0g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 84M*)cKR~  
s, ;L6nX"  
五. 问题1:一致性 P(Q}r 7F~(  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| PgwNEwG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 hwd{^  
+{"w5o<CO  
struct holder ue"e><c6:  
  { :N ]H"u9X  
  // Hrj@I?4  
  template < typename T > yVbyw(gS  
T &   operator ()( const T & r) const H0Ck%5  
  { 3C(V<R?  
  return (T & )r;  eAbp5}B  
} =z +iI;  
} ; uy oEMT#u  
2, r{zJ8  
这样的话assignment也必须相应改动: @w@ `-1  
T{mIk p<  
template < typename Left, typename Right > }-15^2  
class assignment [rtMx8T  
  { 299uZz}Y  
Left l; Bu,VLIba  
Right r; @8'LI8 \/  
public : UWg+7RL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C9"yu&l  
template < typename T2 > :ej`]yK |  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,ku3;58O<  
} ; g%T`6dvT  
2)47$eu  
同时,holder的operator=也需要改动: DzE_p- zs  
!t+eJj  
template < typename T > - <M'h  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const NM&R\GI  
  { SH#!Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); TM^.y Y  
} a&s&6Q|Y  
=E4~/F}9/T  
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。 8I,/ysT:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 '"fZGz?  
|FxTP&8~  
return l(rhs) = r; <CY<-H  
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。 `w/b];e1)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7Hzv-s  
cHk ?$  
template < typename Tp > kCZxv"Ts  
class constant_t FG6mh,C!  
  { =Z}=nS?4  
  const Tp t; '?dT<w=Y&  
public : x|q|> dPB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [V_\SQV0  
template < typename T > /eNDv(g)M  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const muKCCWy#  
  { 1QJB4|5R#  
  return t; tA]Y=U+Q  
} cSWn4-B@l  
} ; 2r>I,TNHl  
<A@qN95m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _&|<(m&."  
下面就可以修改holder的operator=了 e]@R'oM?#`  
8$C?j\J|*  
template < typename T > wA?q/cw C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^mu PjM+D  
  { wzz> N@|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ewORb  
} W@FRKDixG  
l"app]uVZ  
同时也要修改assignment的operator() !J-oGs\ u  
QTT2P(Pz  
template < typename T2 > &n-)Alx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } FCA]zR1  
现在代码看起来就很一致了。 RI#o9d"x}  
p~NFiZ,  
六. 问题2:链式操作 :to1%6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0;avWa)Q  
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。 v"J7VF2  
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。 `=JGlN7  
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。 ]0@ 06G(y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D|Raj\R  
bFtzwa5Gc  
template < typename T > p{S#>JTr  
struct result_1 YMD&U   
  { AxZaV;%*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6BIr{SY  
} ; I!;vy/r  
x3]y*6  
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: WpPI6bd  
Y4)v>&H  
template < typename T > :1,xse  
struct   ref Kb,#Ot  
  { yOr5kWqX  
typedef T & reference; tX7TP(  
} ; $mLiEsJ  
template < typename T > m?_@.O@]  
struct   ref < T &> X Cf!xIv  
  { j O6yZt  
typedef T & reference; 6Z7J<0  
} ; C:$pAE(  
xA {1XS}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Bn?MlG;aA  
7$j O3J  
template < typename T > 5x1_rjP$|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "'\f?A9  
  { |?Bb{Es  
  return l(t) = r(t); C8bv%9  
} ![CF >:e  
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。 ]/y69ou  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y:'#jY*V  
Cv;\cI"&  
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 ("-`Y'"K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &7m)K>E27  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 IWD21lS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PP_fTacX  
最后的布局是: 1?N$I}?  
                Add IQA<xqX   
              /   \ SdOE^_@:  
            Divide   5 4[^lE?+  
            /   \ r(uf yC&  
          _1     3 r]'Q5l4j6"  
似乎一切都解决了?不。 Z4aK   
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 [tY+P7j9)  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^tY$pPA  
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: ajMI7j^G  
dfoFs&CSKh  
template < typename Right > :n?K[f?LfY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;uazQyo6  
Right & rt) const >S:>_&I`I  
  { cjel6 nj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @xI:ZtM  
} '9#O#I &J  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [# '38  
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。 P5*~ Wi`  
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。 :W\xZ  
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。 $MT'ZM  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ~<, QxFG5  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? bqt*d)$  
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: lV0\UySH  
#+- /0{HT  
template < class Action > 02~+$R]L  
class picker : public Action 1E*No1  
  { Vp'Zm:  
public : 9w=GB?/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R]7-6  
  // all the operator overloaded E\(dyq/  
} ; xD(JkOne  
!P&F6ViO=  
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。 8SGFzb! h  
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: @L-3&~=  
ZO2$Aan  
template < typename Right > {i7Wp$ug  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x}W,B,q  
  { &O'6va  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9$z|kwU  
} 7X$[E*kd  
hwaU;>F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LH4!QDK-  
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。 Bw31h3yB  
6_m5%c~;+r  
template < typename T >   struct picker_maker K{}U[@_tS  
  { #S/]=D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :3s5{s   
} ; n4cM /unU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > GnlP#;  
  { 7|IOn5  
typedef picker < T > result; (RR:{4I  
} ; Lbka*@  
UJXRL   
下面总的结构就有了: lw4#xH-?  
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。 ?mJNzHrq;  
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。 F_9eju^|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WB2An7i@"{  
至此链式操作完美实现。 9+G.86Iky  
0^41dfdE  
&@O]'  
七. 问题3 HJVi:;o  
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。 .{` :  
"lcNjyU\O  
template < typename T1, typename T2 > B \U9F5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YRXXutm  
  { Ak`7f$z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '~HCYE:5  
} U ~j:b{  
d{cd+An  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: lWr{v\L'  
_d#1muZ?p|  
template < typename T1, typename T2 > ^ lrq`1k  
struct result_2 6>rgoT)6~  
  { 3;@/`Z_\lt  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "|?zQ?E  
} ; vUEG0{8l  
5OUGln5  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ]Ek6EuaK  
这个差事就留给了holder自己。 h0}= C_.^  
    g.wp }fz  
i6L>,^Dg  
template < int Order > #k %$A}9  
class holder; q\2q3}n  
template <> UF3g]>*  
class holder < 1 > ^I=W<  
  { D=hy[sDBw  
public : lSGtbSyDI  
template < typename T > L*a:j  
  struct result_1 td*1  
  { N/wUP  
  typedef T & result; q]%eLfC(  
} ; :ud<"I]:  
template < typename T1, typename T2 > Gk<M@d^hQ  
  struct result_2 b@GL*Z  
  { dQX<X}  
  typedef T1 & result; H =Y7#{}  
} ; }HO3D.HE^  
template < typename T > > -P UY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v|IPus|>  
  { q"Ct=d  
  return (T & )r; 7R4sd  
} 5c(mgEvq  
template < typename T1, typename T2 > N_ 3$B=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W6~aL\[  
  { ~ IPel  
  return (T1 & )r1; L="ipM:Z  
} (u/-ud1p  
} ; U/hf?T;  
DdU T"%  
template <> S511}KPbm/  
class holder < 2 > R^v-%mG9  
  { vBFMne1h  
public : <1t.f}}uX  
template < typename T > vy:-a G  
  struct result_1 OoW,mmthj>  
  { (d9G`  
  typedef T & result; A_h|f5  
} ; NOC8h\s}(  
template < typename T1, typename T2 > p"%K(NL  
  struct result_2 HuVx^y` @  
  { y7f,]<%e_  
  typedef T2 & result; 8i epG  
} ; !hMD>B2Z  
template < typename T > }da}vR"iL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %4bGI/\/  
  { ,,FO6+4f  
  return (T & )r; bcM65pt_C  
} ":qhO0  
template < typename T1, typename T2 > *Z9Rl>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8fI]QW  
  { `_MRf[Z}  
  return (T2 & )r2; 0mt lM(  
} ?* {Vn5aX{  
} ; "YC5viX  
be<7Vy]j  
 1{fu  
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> >。 sKg IKYG}T  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "c9T4=]&t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /JqNiqvh  
/8cfdP Ba  
return l(i, j) = r(i, j); z9}WP$W  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h!~Qyb>W  
S9 p*rk ~  
  return ( int & )i; zfsGf 'U  
  return ( int & )j; [-5l=j r  
最后执行i = j; (93$ L zZ  
可见,参数被正确的选择了。 OMY^'g%w  
ln1QY"g  
9}*Pb6  
JEL.*[/  
.or1*-B K  
八. 中期总结 @cS(Bb!(M  
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: M#u~]?hS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 VYo2m  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {Mv$~T|e7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'kBq@>  
TOH+JL8L  
O0Pb"ou_h.  
2lu AF2  
{qJ(55  
h,fC-+H5  
九. 简化 K ; e R)  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Hob n{E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "\~d!"n|2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: k .#I ;7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9Qb6ek  
  +-*/&|^等 gucgNpX  
2. 返回引用。 r.ib"W#4  
  =,各种复合赋值等 Hp(wR'(g&  
3. 返回固定类型。 sK/Z 'h{|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5OM*NT t  
4. 原样返回。 K/l*Saj  
  operator, th^&wp  
5. 返回解引用的类型。 G_E \p%L>]  
  operator*(单目) 4(%LG)a4S  
6. 返回地址。 OnND(YiX  
  operator&(单目) oXgi#(y  
7. 下表访问返回类型。 }8Yu"P${Y  
  operator[] s= bP@[Gj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .jv#<"DW  
  operator<<和operator>> O$(#gB'B  
)qeed-{  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,382O$C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |@Ze{\  
7?p>v34A  
template < typename Left > RQ;}+S  
struct value_return V'8Rz#Gc5  
  { ?BnX<dbi&  
template < typename T > 1a tQ9  
  struct result_1 c2Yrg@) [  
  { 9CFh'>}$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .YlhK=d4  
} ; ZkmY pi[  
`&jG8lHa  
template < typename T1, typename T2 > 560`R>  
  struct result_2 ]-{A"tJ  
  { 1'!%$D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0gsRBy  
} ; YZZog6%  
} ; ld[BiP`B2V  
TlC GP)VSj  
<AN5>:k[pM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6$&%z Eh  
'Gqo{wl  
下面我们来剥离functor中的operator() XaH;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f/670Acv  
xp F(de  
return l(t) op r(t) .s%dP.P:i1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w^^8*b<  
return op l(t) |e91KmiqJ  
return op l(t1, t2) }$` PZUw>  
return l(t) op !,OY{='  
return l(t1, t2) op VK% j45D`  
return l(t)[r(t)] >9,LN;Ic  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "%ZAL\x  
'iX y?l  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: q"u,r6ED  
单目: return f(l(t), r(t)); v,jB(B^|Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^+O97<#6C  
双目: return f(l(t)); " ""pe+Y  
return f(l(t1, t2)); D22A)0+_  
下面就是f的实现,以operator/为例 Tbj}04;I  
 @7J;}9E  
struct meta_divide "4L_BJZ  
  { _xGC0f (  
template < typename T1, typename T2 > 2Yg\<Ps N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #c(BBTuX  
  { 5z Pn-1uW  
  return t1 / t2; X nB-1{a1  
} M%2w[<-8c  
} ; ok{ F=z  
kudXwj  
这个工作可以让宏来做: =D Tbz3<  
,|?rt`8)Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 22Oe~W;  
template < typename T1, typename T2 > \ aPin6L$;)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,"f2-KC4h  
以后可以直接用 +TN*6V{D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~:N 1[  
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 Hlz$@[$  
(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。。。) $$eBr8  
8aI^vP"7`=  
_.xicov  
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 Muok">#3.  
Xz"xp8Hc(6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ph17(APt,Q  
class unary_op : public Rettype [#2X  
  { V eLGxc  
    Left l; C;m*0#9D  
public : Q+dLWFI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |H;+9(  
mA4]c   
template < typename T > cG5u$B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tHFBLM  
      { RP%FMb}nt  
      return FuncType::execute(l(t)); lbC9^~T+  
    } d?A!0 ;(*  
._6e#=  
    template < typename T1, typename T2 > } ^WmCX2a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y>]Yq-  
      { '6GW.;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n4o}}tI  
    } {GG;/Ns{f-  
} ; `It3X.^}  
WT:ZT$W  
%jxeh.B3B  
同样还可以申明一个binary_op z7R2viR[  
d8&T62Dnd4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F_~A8y  
class binary_op : public Rettype 2 @t?@,c  
  { `W2 o~r*&  
    Left l; 4oN*J +"=+  
Right r; j>#ywh*A  
public : 4}Yn!"jW&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *V{Y.`\  
=21m|8c  
template < typename T > [m(n-Mu F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l]S%k&  
      { Cps' l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |};-.}u^`h  
    } 9)D9'/{L#  
64t:  
    template < typename T1, typename T2 > 8B3C[?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !G;|~|fMV  
      { ISg-?h/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :\~YbA  
    } .yQ<  
} ; K,dEa<p  
<J-.,:  
~xf uq{L;  
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 K/z2.Npn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~{ l @  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ];\XA;aOl}  
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。 (;(2n;i[M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! eJE!\ucS2W  
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。。。 o>A']+`E u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1Sd<cOEd  
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) >)VWXv0  
下面是修改过的unary_op p']{WLDj2  
7AQv4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0](V@F"~  
class unary_op Gp2C wyv  
  { %XH%.Ps/  
Left l; 5W(`lgVs,  
  *.!532 7  
public : .Zr3!N.t  
q>[}JtXK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kyr=q-y  
CgKFI  
template < typename T > L | #"Yn  
  struct result_1 >w#&fd  
  { VN]j*$5   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rN`-ak  
} ; 3 ]w a8|  
)|KZGr  
template < typename T1, typename T2 > <=@6UPsn2  
  struct result_2 ek`6 Uf  
  { lVgin54Q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R_b)2FU1y  
} ; 7x.] 9J  
-+kTw06_C  
template < typename T1, typename T2 > dm"|\7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B*n_ VBd  
  { Og?P5&C"9D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); G4G<Ow)`  
} 0r]-Ltvl?}  
ET\rd5Po  
template < typename T > |v:fP;zc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '3TfW61]  
  { (} Y|^uM,  
  return OpClass::execute(lt(t)); &"clBR Vg  
} =r^Pu|  
Y/qs\c+  
} ; 9a]h;r8,9z  
mg<S7+  
LcGG~P|ML  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug G1ED=N_#  
好啦,现在才真正完美了。 lSBu,UQP  
现在在picker里面就可以这么添加了: hlFvm$P`M  
K'b #}N\  
template < typename Right > O@-(fyG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const OD).kP}s^  
  { e]D TK*W~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o= &/ ;X  
} T 5>'q;jM  
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。 ,AyQCUz{*?  
Mi7LyIu  
UGQH wz  
|yi#6!}^  
D}nIF7r2N  
十. bind ~!"z`&  
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。 j "e]Ui  
先来分析一下一段例子 aR}Il&  
~U1M -<IX  
SlD7 \X&~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ML:H\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ummoph7_@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /8LTM|(  
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。 7rIEpN>*  
我们来写个简单的。 A<[BR*n  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \)2~o N  
对于函数对象类的版本: 2I0Zr;\f  
c<5(c%a  
template < typename Func > 0w?G&jjNtM  
struct functor_trait IV|})[n*  
  { }!jn%@_y@  
typedef typename Func::result_type result_type; sEcg;LFp  
} ; y#-~L-J_R  
对于无参数函数的版本: Rz=wInFs  
\  6 : 7  
template < typename Ret > 6yedl0@wa!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C ,#D4  
  { m&+V@H  
typedef Ret result_type; m&k l_f7  
} ; -~&T0dt~  
对于单参数函数的版本: )m>Y[)8!  
I Ab-O  
template < typename Ret, typename V1 > y1kI^B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j&Y{ CFuZ  
  { @hOT< Uo  
typedef Ret result_type; `0Xs!f  
} ; D[<~^R;*  
对于双参数函数的版本: >JT^[i8[  
Sv[$.^mb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > WU{9lL=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ; nYR~~  
  { Fqg*H1I[  
typedef Ret result_type; _TjRvILC  
} ; `f\+aD'u  
等等。。。 r<EwtO+x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy YbP}d&L  
# &Z1d(!  
template < typename Func > #gRtCoew  
struct func_return 0<42\ya  
  { apv"s+  
template < typename T > *KDwl<^A  
  struct result_1 4\(|V fy  
  { Ls{]ohP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g/`z.?  
} ; 0{sYD*gK]  
!=(M P:  
template < typename T1, typename T2 > [_zoJ  
  struct result_2 G33'Cgo:,  
  {  4B'-tV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a\Dw*h?b~  
} ; yI8 /m|  
} ; i 2n66d  
J|N>}di  
A:,R.P>`C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -ZBSkyMGy  
onF?;>[  
template < typename Func, typename aPicker > QS2~}{v  
class binder_1 H?)?(t7@  
  { +V/mV7FK  
Func fn; UjH+BC+9`b  
aPicker pk; 8M7pc{  
public : tk'3Q1L  
Tg/r V5@ka  
template < typename T > e(Ub7L#  
  struct result_1 rI4N3d;C  
  { ^li(q]g1!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fg~9{1B  
} ; 19;F+%no#  
Rb_+C  
template < typename T1, typename T2 > BxHfL8$1[$  
  struct result_2 M;1B}x@  
  { Z*lZl8(`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vAo|o *  
} ;  iT&Y9  
Ol1P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {^SHIL  
>d#Ks0\&  
template < typename T > $_b^p=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L*Q#!_K0P  
  { #;9n_)  
  return fn(pk(t)); 7s.vJdA]6  
} e?eX9yA7F  
template < typename T1, typename T2 > xgv&M:%D-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +*P;Vb6D  
  { 3hbUus  
  return fn(pk(t1, t2)); `=rDB7!$yL  
} ] ! :0^|  
} ; O7GJg;>?  
qW'5Zk  
TrC :CL  
一目了然不是么? PvB-Cqc  
最后实现bind X1; ljX  
`]\:%+-  
T^n0=|  
template < typename Func, typename aPicker > %<Te&6NU'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \' ;zD-MX  
  { \,G7nT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jbK<"T5  
} @$%[D`Wa<  
>ISN2Kn   
2个以上参数的bind可以同理实现。 GK-__Y.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ]0&ExD\4  
[d/uy>z,  
十一. phoenix W! q-WU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _4h[q4Z  
!$|h[ct  
for_each(v.begin(), v.end(), gg%9EJpP  
( GMRFZw_M  
do_ NY!"?Zko  
[ Ci?A4q$.  
  cout << _1 <<   " , " HtbN7V/  
] { WW!P,w  
.while_( -- _1), %V3xO%  
cout << var( " \n " ) CEr*VsvjsU  
) qD/X%`>Q  
); \ :D'u<8E  
mbh;oX+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |g}~7*+i  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor #:6gFfk0<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 C=|X]"*:u0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a]mPc^h  
eLc@w<yB  
Gv uX"J  
template < typename Cond, typename Actor > ); <Le6  
class do_while a'm\6AW2)  
  { mfpL?N  
Cond cd; iYHC a }  
Actor act; )@OKL0t  
public : "P_PqM  
template < typename T > L=9w 3VXS  
  struct result_1 'E#;`}&Ah  
  { FaUc"J  
  typedef int result_type; o}4J|@Hi|4  
} ;  @rT}V>2I  
d/4kF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5o dtYI%L  
31@m36? X  
template < typename T > e//q`?ys  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wk"\aoX"E  
  { sF=8E8qa   
  do bBC!fh!L"  
    { `LID*uD;_  
  act(t); lh?TEQ  
  } Mkc|uiT   
  while (cd(t)); 7Odw{pc  
  return   0 ; 9uL="z$\  
} }1/`<m  
} ; Z$'483<  
%G%D[ i]  
9WH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). EN!Q]O|  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 EhBYmc" &  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 (Z72 3)  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 zwyK \j  
下面就是产生这个functor的类: &oyj8  
gqi|k6V/  
itg PG  
template < typename Actor > <&$:$_ah  
class do_while_actor ;| :^zo  
  { qU) pBA  
Actor act; F/qx2E$*wo  
public : 9se ,c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9W[ ~c"Ku  
c G`R\ $  
template < typename Cond > [MkXQwY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \D]H>i$  
} ; q["T6  
xqua>!mqS  
5l&9BS&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3]iBX`Ni  
最后,是那个do_ > $#v\8  
eI 6G  
nDh D"rc  
class do_while_invoker kh'R/Dt  
  { 'z=QV{ni  
public : laQM*FLg  
template < typename Actor > lR9~LNK?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;3D[[*n9  
  { }4; \sY  
  return do_while_actor < Actor > (act); $g?`yE(K  
} F^v <z)x  
} do_; 2bB&/Uumsd  
j0L A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? BtZycI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <L72nwcK  
最后来说说怎么处理break和continue SRixT+E  
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。 d4h, +OU  
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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