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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i]JD::P_H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M| :wC  
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, VE`5bD+%e  
Ys|tGU  
.i) H1sD  
<j+DY@*  
  class filler bx#GOK-  
  { !uLz%~F  
public : %4*-BCP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} n<+g{QHi  
} ; [Abq("9p\  
w^6rgCl  
`A_CLVE  
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: KmG*`Es  
W1dpKv  
ycz6-kEp  
Dp3&@M"^yY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <lopk('7  
P-o/ax  
U-&dn%Sq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 o$)pJ#";F  
gdPv,p19L  
O~?H\2S  
1tw>C\  
二. 战前分析 roSdcQTeT  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 % put=I  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 |`B*\\1  
^lud2x$O^C  
4jbqV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <=[,_P6|  
  /* --------------------------------------------- */ ,@!io  
vector < int *> vp( 10 ); {]BPSj{B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ek\8u`GC  
/* --------------------------------------------- */ +L03. rf  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6[b'60CuZL  
/* --------------------------------------------- */ jeXP|;#Una  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C,r[H5G#  
  /* --------------------------------------------- */ pBl'SQccp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t.Q}V5t{g  
/* --------------------------------------------- */ {Rc mjI7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K9O%SfshF  
xVw9_il2a  
5#|D1A  
[CxnGeKK  
看了之后,我们可以思考一些问题: Mm7;'Zbg  
1._1, _2是什么? . 7*k}@k  
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。 q$RJ3{Sf  
2._1 = 1是在做什么? 6Y9FU  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &\6Buw_  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 {,xI|u2R  
@D1}).  
W}jel}:  
三. 动工 PIOG| E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %EV\nwn6  
u-qwG/$E  
eYNu78u   
$]LhE:!G  
template < typename T > OD{()E?1B  
class assignment m03D+@F  
  { JV_VF'  
T value; @N+ }cej  
public : NN> E1d=  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ad7N '1O  
template < typename T2 > A.-j 5C4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } jR1t&UD3Y  
} ; E&>3{uZI  
tV.qdy/]}  
8.JFQ/) i  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $[(amj-;l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 'C[{cr.`  
 \EI<1B  
J34/rL/s  
3QSA|  
  class holder }OZut!_  
  { l/*NscYtQ  
public : 6="Qwrk  
template < typename T > OeMI  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const vX?MB  
  { c?(;6$A  
  return assignment < T > (t);  #dO8) t  
} skaPC#u  
} ; k|uW~ I)  
y0}3s)lKv  
fhwJ  
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: )WWqi,T}  
k65V5lb  
  static holder _1;  _"0,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7+]+S`p  
~t=73 fwB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R;d)I^@  
而不用手动写一个函数对象。 #Sg< 9xsW  
Q' b@5o  
)\aCeY8o  
V8KdY=[  
四. 问题分析 E^s<5BC;  
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。 &[yW}uV<7  
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。 7=3'PfS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |-)2 D=P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v 79k{<Ln  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S[zETRSG  
<ztcCRov  
五. 问题1:一致性 \|@u)n_  
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?| _s{;9&qX]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 LC>bZ!(i#  
ioW&0?,Ym  
struct holder ]nIH0k3y  
  { gI T3A*x  
  // 6Mc&gnN  
  template < typename T > |7# S0Ca@  
T &   operator ()( const T & r) const  Uf,fd  
  { l@W1b S  
  return (T & )r; rbt/b0ET  
} ?z pN09e  
} ; 6lAHB*`  
8el\M/u{  
这样的话assignment也必须相应改动: uD=FTx  
l/i7<q  
template < typename Left, typename Right > ?+P D?c7  
class assignment 0PP5qeqN2n  
  { H@uDP  
Left l; /gH[|d  
Right r; %|izt/B  
public : [`n)2} k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /_(q7:<ZF  
template < typename T2 > e)M)q!nG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } alp}p  
} ; Ss~yy0  
k>.n[`>$6|  
同时,holder的operator=也需要改动: hU|TP3*  
gm8FmjZtf  
template < typename T > 'kb|!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rYI7V?  
  { Z1dLC'/b]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); VN/v]  
} }!_ofe  
7Zw.mM!i  
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。 2kfX_RK  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bXNM.K  
3:g~@PB  
return l(rhs) = r; 6%A_PP3Z  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 A. 5`+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V44M=c7E  
DG-XX.:z  
template < typename Tp > $! R]!s  
class constant_t dd-`/A@  
  { bu:%"l  
  const Tp t; `JAM]qB"  
public : zL@FN sYVM  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "i^< H  
template < typename T > "o}}[hRP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =}K"@5J  
  { &_dM2lj{  
  return t; _&R lR  
} @%b&(x^UD  
} ; TbQ5  
%~rXJrK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MJ_]N+  
下面就可以修改holder的operator=了 )|N_Q}  
5fvY#6;  
template < typename T > X3zpU7`Av+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [XbNZ6  
  { %8c2d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); CzfGb4  
} |r<#>~*  
%1Nank!Zj  
同时也要修改assignment的operator() 7 (kC|q\4M  
/'QfLW>6  
template < typename T2 > xgq `l#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Wz+7CRpeP  
现在代码看起来就很一致了。 x='T`*HD  
&cf(}  
六. 问题2:链式操作 [X^Oxs  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ZW@%>_JR]  
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。 z@Uf@~+U  
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。 iOrpr,@  
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。 HP(dhsd<c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [k{2)g  
F tw ;T|  
template < typename T > $'%.w|MJp  
struct result_1 7GDrH/yK  
  { $d\>^Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J e"~/+  
} ; PC)aVr?@@  
c`O(||UZT  
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: krMO<(x+  
! _p(H  
template < typename T > vw)lD9-"  
struct   ref vAcxca">S  
  { |w+N(wcJ  
typedef T & reference; rHpxk  
} ; oY<R[NYKu  
template < typename T > QzilivJf  
struct   ref < T &> kK~,? l  
  { <! Z06  
typedef T & reference; cH48)  
} ; bnZ~jOHl  
3L^]J}|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h/pm$9A  
C @nA*  
template < typename T > I%M"I0FV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `'G1"CX  
  { 1"wZ [.  
  return l(t) = r(t); ?rxq//S2  
} UUR+PfY  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ~A@HW!*Z@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lPZYd 8  
+x]3 - s  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 H;c3 x"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qAW?\*n5N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 TD-o-*mO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v}sk %f  
最后的布局是: 2(i| n=  
                Add ?k$'po*Eq  
              /   \ (sqI:a  
            Divide   5 KdXqW0nm  
            /   \ wV^c@.ga  
          _1     3 ?np3*;lw  
似乎一切都解决了?不。 GyF  
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。 m[DCA\M o@  
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。 B+2E IaI  
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: "[dfb#0z`  
'h87 A-\!F  
template < typename Right > ^m ['VK#?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ''Hx&  
Right & rt) const /Ref54  
  { W2BZG(dm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H>]A|-rG#  
} 7g|EqJ7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ctx`b[&KXX  
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。 5@_kGoqd  
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。 2 9#jKh  
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。 N?2C*|%f  
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。 ):lH   
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? %%sJ+)  
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: Z=dM7Lj*  
'E"W;#%  
template < class Action > 5m2f\^U  
class picker : public Action (vFO'jtcB-  
  { Y/ I32@  
public : Zo< j"FG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} hQ (84u  
  // all the operator overloaded t76B0L{  
} ; SS6K7  
 k`w /  
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。 GK=b  
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: Xp[xO0  
,lcS J^yr  
template < typename Right > L6./5`bs  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xF6byTi  
  { =2@ V}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tU0jFBB  
} .Ta(v3om%  
]d~2WX Y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 89x;~D1  
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。 .: k6Kg  
;EQ7kuJQ?  
template < typename T >   struct picker_maker g'AxJ  
  { ly#jl5wmT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I-^C6~  
} ; yoH,4,!G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [@_W-rA  
  { .(99f#2M:  
typedef picker < T > result; /2'l=R5#  
} ; A(*c |Aj9  
"7Z-ACyF5  
下面总的结构就有了: *x:*Q \|  
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。 mKsJ[)#.  
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。 ^yX>^1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S,x';"  
至此链式操作完美实现。 ;0lY_ii  
G#fF("Ndu`  
24u_}ZQzY  
七. 问题3 55FRPNx-x  
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。 sC A  
qrf90F)  
template < typename T1, typename T2 > J7Mbv2D  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [RF6mWQ  
  { k [LV^oEg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M!aJKpf  
} wYr*('uT  
d( yTz&u)  
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: {&J~P&,k  
e%EO/ 2"  
template < typename T1, typename T2 > msY6zJc`  
struct result_2 Y?$  
  { 'Y.6sB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &?$mS'P  
} ; aS``fE ;O  
bct8~dY  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? pp{ 2[>  
这个差事就留给了holder自己。 m%=*3gH]&  
    R?IRE91 :  
Y?3f Fg  
template < int Order > 0Py*%}r1  
class holder; w+wtr[;wwL  
template <> N=\weuED  
class holder < 1 > ^GlzKl   
  { bObsj]  
public : 74  &q2g{  
template < typename T > +D2I~hC0'  
  struct result_1 W>5[_d  
  { %lD+57=  
  typedef T & result; d8iq9AP\o  
} ; 6bPl(.(3  
template < typename T1, typename T2 > S9{A}+"K  
  struct result_2 7MGvw-Tpb7  
  { qtmKX  
  typedef T1 & result; 3YJ"[$w='(  
} ; ,Ha<lU2K  
template < typename T > SF`(`h0e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '4SDAa2f  
  { e^'|<0J  
  return (T & )r; i\O^s ]  
} lu8*+.V  
template < typename T1, typename T2 > w {"1V7|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YN+vk}8 <  
  { B%tWi  
  return (T1 & )r1; tHAe  
} Lx tgf2r  
} ; tt#dO@G#Fe  
0)M8Tm0$  
template <> Svb>s|D  
class holder < 2 > gq"d$Xh$x7  
  { RWGf]V]6  
public : Ij$C@hH  
template < typename T > #=VYq4B=  
  struct result_1 3%hq<  
  { +<j7^AEG  
  typedef T & result; L7d1)mV  
} ; Bp3E)l  
template < typename T1, typename T2 > _CfJKp)  
  struct result_2 hHGuD2%  
  { &w#!   
  typedef T2 & result; t&:L?K)j  
} ; a&V;^ /  
template < typename T > R(`:~@ 3\6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jj1\oyQ8  
  { tq}45{FH3  
  return (T & )r; m3TR}=n  
} BHf$ %?3z,  
template < typename T1, typename T2 > ]"lB!O~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #{vC =m73  
  { BBRL _6  
  return (T2 & )r2; xH xTL>,?  
} ]S%(l,  
} ; ocFk#FW  
aL( hWE  
o`,~#P|  
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> >。 IQRuqp KL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8 {V9)U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lI 4tW=  
tqZ+2c<W3  
return l(i, j) = r(i, j); Aj)Q#Fd[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /\c'kMAW!  
kIVQ2hmv  
  return ( int & )i; 6e%@uB}$  
  return ( int & )j; jYFJk&c  
最后执行i = j; M'PZ{6;  
可见,参数被正确的选择了。 U}RBgPX!  
r<ucHRO#  
 Zgo~"G  
`8ac;b  
d_,5;M^k  
八. 中期总结 gvA}s/   
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: (4T0U5jgT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x,!Dd  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 sD:o 2(G*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9%"7~YCDas  
d+ jX49Vt  
"XR=P> xk  
X.eOw>.  
-B *W^-;*  
H#~gx_^U  
九. 简化 Nmj)TOEPW  
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。 x b"z%.j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m2c'r3UEu  
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: ;=Ma+d#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 apo)cR  
  +-*/&|^等 Y%XF64)6  
2. 返回引用。 \c< oVF'  
  =,各种复合赋值等 \Ii{sn9  
3. 返回固定类型。 X 0G,tl  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jE\ G_>  
4. 原样返回。 gQy%T]  
  operator, b/M/)o!C  
5. 返回解引用的类型。 3iCe5VF  
  operator*(单目) ~_\Ra%  
6. 返回地址。  }QFL  
  operator&(单目) *;fTiL  
7. 下表访问返回类型。 (?jK|_  
  operator[] n<.7tr0f\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 g:o/^_  
  operator<<和operator>> b^/u9  
\'m7un  
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。 n-Iz!;q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6}^x#9\  
-9b=-K.y  
template < typename Left > 4uXGp sL  
struct value_return >w3C Ku<  
  { yu;EL>G_AY  
template < typename T > :zHSy&i`  
  struct result_1 yKML{N1D  
  { \.i7( J]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Hn/t'D3  
} ; LJeq{Z  
ug9Ja)1|  
template < typename T1, typename T2 > opfnIkCe  
  struct result_2 A;co1,]gR  
  { K)'[^V Xh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]&8em1  
} ; /@`"&@W'  
} ; ,RPb <3 B  
.\b.l@O<Z  
@K"$M>n$Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6()Jx%  
=[n !3M+X  
下面我们来剥离functor中的operator() awzlLI<2p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &* VhtT?=5  
-RP{viG WK  
return l(t) op r(t) CEj_{uf|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  L` [iI  
return op l(t) /Z2u0jNArP  
return op l(t1, t2) RPX.?;":  
return l(t) op ~BI`{/O=  
return l(t1, t2) op #66i!}  
return l(t)[r(t)] `Am|9LOT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Sstz_t  
p W[TufTa  
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: ~=yU%5 s@  
单目: return f(l(t), r(t)); =sW K;`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); myo4`oH  
双目: return f(l(t)); 'A[PUSEE  
return f(l(t1, t2));  D?Beg F  
下面就是f的实现,以operator/为例 W(62.3d~}?  
OsOfo({I_  
struct meta_divide Lum=5zDo  
  { y_: {p5u  
template < typename T1, typename T2 > ^4IJL",  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6 (7 56  
  { +_X*one  
  return t1 / t2; GYtgw9 "Y  
} }>iNT.Lvd  
} ; wtbN @g0  
 }se3y  
这个工作可以让宏来做: kh}h(z^  
;~1xhpTk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Lt~&K$t7~  
template < typename T1, typename T2 > \  `\##M=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; # a4OtRiI  
以后可以直接用 E 6#/@C,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) iYiTkq  
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 T: My3&6  
(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。。。)  zv"NbN  
; P<h 9(  
GsO(\hR6^  
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 pcIS}+L  
Fsl="RB7f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pq_U?_5Z'r  
class unary_op : public Rettype P@bPdw!JA  
  { K20Hh7cVJ  
    Left l; r?~_^  
public : "([gN:   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >tkz%;6  
}T PyHq"  
template < typename T > *" OlO}o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *N: $,xf  
      { : ^p aI  
      return FuncType::execute(l(t)); qHheF%[\5  
    } 'cu14m_  
$KT)Kz8tF  
    template < typename T1, typename T2 > v2r|) c,h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xhyn! &H5  
      { VcsM Da  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \ -Xtb m  
    } ?v:FGO  
} ; }l}_'FmQ  
BK)<~I  
E 6MeM'sx  
同样还可以申明一个binary_op I5QtPqB>  
;xUo(^t7>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B[h^]k  
class binary_op : public Rettype #l`\'0`.  
  { FSz<R*2  
    Left l; 3mopTzs)  
Right r; #=0 BjW*  
public : Wt@hST  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "1XTgCu\  
1R yE8DdP  
template < typename T > k;JDVRL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l1`r%9gr  
      { PJ&L7   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \M|:EG%  
    } ai?N!RX%H  
KJ S-{ed  
    template < typename T1, typename T2 > _NwHT`O[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;ThFB  
      { {98e_z w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }CZw'fhVWO  
    } tux0}|[^'  
} ; Z]tQmV8e  
f[R~oc5P0  
[MKG5=kaE  
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 ? * ,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $`%Om WW{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <I2ENo5?  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ."O%pL]!/b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z$~F9Es9  
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。。。 f)a0!U 44  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 { J/Fp#  
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) k.c.7%|~;  
下面是修改过的unary_op 2P^qZDG 8I  
7Nk|9t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rev*G:  
class unary_op v[8+fd)}S  
  { Ok\X%avq  
Left l; j!%^6Io4  
  &dK !+  
public : Z_S{$D  
5F ^VvzNn  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q TN)2G  
5U+4vV/*  
template < typename T > H=f| X<8  
  struct result_1 <;~u@^>  
  { {i8 zM6eC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )$df6sq  
} ; Qr7v^H~E4.  
mb1c9  
template < typename T1, typename T2 > f^u-Myk  
  struct result_2 nu-&vX  
  {  |Nj6RB7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C&*1H`n  
} ; [ >\|QS|  
]PoWL;E'  
template < typename T1, typename T2 > B {:a,V7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0{8L^ jB/  
  { gOW8 !\V  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |K-`  
} |vGHhzZ|  
Pgy[\t2K  
template < typename T > 6W=V8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7C3YVm6g  
  { 6},[HpXRc4  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9`Fw}yAt  
} s<k2vbhI  
]Zc|<f;  
} ; -rm[.  
bGgpPV  
e3:L]4t  
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 V(DY!f_%  
好啦,现在才真正完美了。 j4!O,.!T  
现在在picker里面就可以这么添加了: {)!>e  
+FqE fY4j  
template < typename Right > Fr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const GbL1<P$V  
  { pb)8?1O|s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (?JdiY/  
} bDtb6hL  
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}TSs  
X~JP 1  
foQo`}"5  
1hGj?L0m.  
}AJoF41X  
十. bind 4m1r@ $  
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。 Kob,}NgqZ  
先来分析一下一段例子 %%uE^nX>  
PMB4]p%o  
(A6~mi r!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} KbvMp1'9P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bD:0k.`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {o)pwM"@(  
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。 ^9q#,6  
我们来写个简单的。 g;8 wP5i  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _J W|3q  
对于函数对象类的版本: er)I".|  
N6}/TbfAR  
template < typename Func > p T8?z  
struct functor_trait x}?<9(nE c  
  { Wx{E\ l  
typedef typename Func::result_type result_type; ~:bdS 4w  
} ; 'Uf?-t*LT@  
对于无参数函数的版本: 6xJffl  
#Q^" .#  
template < typename Ret > /]xa}{^B  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )XK\[tL  
  { 4#03x:/<\  
typedef Ret result_type; Q,xL8i M,  
} ; d"#Zp&#  
对于单参数函数的版本: Q]xkDr?   
A:r?#7 Ma  
template < typename Ret, typename V1 > $Xu3s~:S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U-u?oU-.'  
  { r8Pd}ptPU  
typedef Ret result_type; Wx GD*%  
} ; X&qx4 DL  
对于双参数函数的版本: #lLUBJ#:  
;X,u   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |0y#} |/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -Qn7+?P  
  { }bjZeh.  
typedef Ret result_type; \@:,A]  
} ; !rM~   
等等。。。 zzQWHg]/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy x.?5-3|d$  
|HAJDhM,l  
template < typename Func > y!77gx?-  
struct func_return ;[sW\Ou  
  { S }`sp[6  
template < typename T > d qn5G!fI  
  struct result_1 // o.+?S  
  { LSJ?;Zg(=z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kW g.-$pp  
} ; (8JU!lin  
5G* cAlU  
template < typename T1, typename T2 > } p'ZMj&  
  struct result_2 ;hX(/T  
  { vjGQ!xF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~9dpB>+  
} ; q!5:M\  
} ; %SM;B-/zHt  
+J X;T(T  
senK (kbc  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @LKQ-<dZG  
HgF;[rq3Q  
template < typename Func, typename aPicker > 2@D`^]]  
class binder_1 do}LaUz  
  { jmM|on!  
Func fn; 6Dq4Q|C  
aPicker pk; qos7u91z  
public : KQdIG9O+6  
Z'JS@dV  
template < typename T > B[t^u\Fk  
  struct result_1 S\e&xUA;|  
  { Dm>"c;2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,S8K!  
} ; iQwQ5m!d &  
Sjpx G@k  
template < typename T1, typename T2 > p T(M>LP83  
  struct result_2 V2YK  T,5  
  { X W)TI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'ZfgCu)St  
} ; ^OR0Vp>L  
m~ tvuz I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >H2`4]4]  
]A#lV$  
template < typename T > ^:eZpQ [,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WNjwv/  
  { Mqf Ns<2  
  return fn(pk(t)); P3$eomX'  
} *eVq(R9?T  
template < typename T1, typename T2 > 'X`Z1L/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rH+OXGoB  
  { rz?Cn X.t  
  return fn(pk(t1, t2)); *Gbhk8}V'  
} |?`5~f  
} ; ;?-AFd\i  
hvd}l8  
Y ::0v@&(  
一目了然不是么? U=on}W3V 2  
最后实现bind 'Wonz<{'  
UkV?,P@l  
a^|DD#5  
template < typename Func, typename aPicker > dhl[=Y ` Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) BT$p~XB  
  { L[` l80  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ac7^JXh%  
} GP|=4T}Bf  
iHK~?qd}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "n-'?W!  
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。 US6_5>/  
<#63tN9  
十一. phoenix A KNx~!%2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j =_rUc'Me  
c}x1-d8  
for_each(v.begin(), v.end(), ,b+NhxdZ  
( o_b[*  
do_ }2A6W%^>]  
[ 15$xa_w}L  
  cout << _1 <<   " , " Gn]36~)*H  
] h$>F}n j  
.while_( -- _1), 2EY"[xK|  
cout << var( " \n " ) GN.O a$  
) .b :!qUE^  
); #m+!<  
l{3B }_,  
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: t<%0eu|  
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 8OfQ :   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 '[F:uA  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gwZ<$6  
&4'< {  
'nJF:+30ZH  
template < typename Cond, typename Actor > ajbe7#}  
class do_while L\yVE J9x  
  { K,f:X g!:  
Cond cd; 3KLUH=)P  
Actor act; z*Sm5i&)_q  
public : 0QQss  
template < typename T > sE9FT#iE  
  struct result_1 vG&>- Z  
  { e_BG%+;G,  
  typedef int result_type; vL/ 3(Bo7  
} ; X/]@EF  
2`yhxO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fF:57*ys  
rvA>khu0/  
template < typename T > HN47/]"*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WxdQ^#AE  
  { I8*VM3  
  do #kg`rrF r  
    { ^({)t  
  act(t); \lL[08G  
  } mDD.D3RS  
  while (cd(t)); Wj{lb_Rj  
  return   0 ; )W@u g,y  
} PN}+LOD<t  
} ; #mH@ /6,#[  
:,BAw ,  
5Iu5N0cn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bT,:eA  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 k(Yz2  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 xh6(~'$  
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。 =;Id["+  
下面就是产生这个functor的类: K2m>D=w  
8K8u|]i  
3 qYGEhxv  
template < typename Actor > #86N !&x  
class do_while_actor %cNN<x8  
  { VA/2$5Wu  
Actor act; 7KT*p&xm  
public : On C)f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Pz]WT1J0  
yUoR6w  
template < typename Cond > ~f QrH%@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vz^ ] g  
} ; *MJm:  
j:9M${~  
G  hM  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y@LImiRG  
最后,是那个do_ egmUUuO  
QE<Z@/V*a  
PA2} 4`  
class do_while_invoker ; :e7Z^\/k  
  { |T#cq!  
public : o<g?*"TRh  
template < typename Actor > =g% L$b<i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Khq\@`RaT  
  { $`pf!b2Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); +in)(a.  
} "+DA)K  
} do_; o Rfb4+H&  
9~ p;iiKGG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $-_" SWG.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  D2e-b  
最后来说说怎么处理break和continue DJ ru|2  
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。 =D zrM%  
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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