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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a% /D~5Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F<b/)<Bm=  
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, *y', eB  
@}pcj2K#  
9CAu0N5<  
Z29LtKr  
  class filler ^oR qu  
  { ~V0 GRPnI  
public : <d O ~;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (\nEU! Y  
} ; l| y.6v  
ihekON":  
7a=ul:  
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: yCuLo`  
;.^! 7j  
KGc!#C  
^^< C9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); BAi`{?z$<  
V+r&Z<&  
[("2=Uz;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FL4BdJ\  
(?ULp{VPFl  
14A(ZWwq9  
3!%-O:!  
二. 战前分析 9_8\xLk  
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。 (" +clb`  
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 |kD69 }sG  
hj{)6dBX%  
AMASh*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <"}t\pT]  
  /* --------------------------------------------- */ QO>';ul5  
vector < int *> vp( 10 ); #XG3{MGX[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .jiJgUa7  
/* --------------------------------------------- */ Db  !8N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fs-LaV 0  
/* --------------------------------------------- */  \< dg  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k7j[tB#  
  /* --------------------------------------------- */ X|D-[|P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Q [C26U  
/* --------------------------------------------- */ :X:s'I4J D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); IZ iS3  
|Y?<58[!)  
unKl5A[h  
 <4< y  
看了之后,我们可以思考一些问题: mU"Am0Bdjq  
1._1, _2是什么? ?\(qA+iP0  
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。 C+"c^9[  
2._1 = 1是在做什么? E " >`  
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。 &#KN"uPW  
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。 lrL:G[rt  
6 EfBz  
o!U(=:*b  
三. 动工 G e5Yz.Q v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cd=|P?B i  
cB36w$n8  
)=`DEbT  
U@CAQ?  
template < typename T > fM|s,'Q1x  
class assignment &:u3-:$:9  
  { u;!h   
T value; OU}eTc(FeC  
public : >B=s+ }/ME  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,zr,>^ v  
template < typename T2 > *wY+yoj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m#i4_F=^b  
} ; iSR"$H{  
R9Wr?  
q@O  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w!v^6[!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /U0Hk>$~(  
|K;9b-\  
=:zPT;K  
.'Q*_};W  
  class holder VzIZT{  
  { !8T04988j  
public : %<+uJ'pj  
template < typename T > pL} F{G.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *s-s1v  
  { `LLmdm 6i  
  return assignment < T > (t); kB=B?V~#  
} " C&>$h_%  
} ; j|`lOH8  
<[-{:dH,5  
}9W[7V?  
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: 0#Pa;(  
%&VI-7+K  
  static holder _1; 1 gcWw, /  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8~t8^eBg  
YVv E>1z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M!mw6';k  
而不用手动写一个函数对象。 qyFeq])  
iY?#R&  
wB' !@>db  
P0(LdZH6u  
四. 问题分析 hmOGteAf-  
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。 LAnC8O  
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。 On~KTt3Mp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 zLJmHb{(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?Js4 \X!uJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ZzTkEz >  
U^ , !  
五. 问题1:一致性 L(cKyg[R  
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?| >B~? }@^Gk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^BRqsVw9  
V!Sm,S(  
struct holder vqQ)Pu?T  
  { ,%N[FZ`|  
  // fe`_0lxj  
  template < typename T > RXcN<Y&  
T &   operator ()( const T & r) const |[mmEYc  
  { 7NWkN7:B  
  return (T & )r; g[t paQ  
} ~Js kA5h|&  
} ; ezY^T  
CadIu x^  
这样的话assignment也必须相应改动: AkW>*x  
1W\wIj.  
template < typename Left, typename Right > bHx@   
class assignment 3)#Nc|  
  { hDSf>X_*_G  
Left l; GH-Fqz  
Right r; yhbU;qEG9  
public : WwZ3hd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }0]uA|lH*  
template < typename T2 > Me? I8:/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _6,\;"it?8  
} ; ]dJ"_  
|94o P>d  
同时,holder的operator=也需要改动: Nb !i_@m%s  
0&I*)Zt9x  
template < typename T > cAwqIihZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~+t@7A=  
  { _4L6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5VOw}{Pt  
} $.d,>F6  
%s+'"E"E  
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。 BLaNS4e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %CvVu)tc  
9D M,,h<`  
return l(rhs) = r; 9{Etv w  
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。 R_+:nCB@,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \ HUDZ2 s  
M@h"FuX:  
template < typename Tp > f"j9C% '*  
class constant_t Q Kr/  
  { Cx/J_Ro#  
  const Tp t; !i (V.A  
public : V-go?b`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _L~ 3h  
template < typename T > e CN:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fw,,cu`YA  
  { UxHI6,b  
  return t; ?K:\WW  
} )}N:t:rry  
} ; 5rck]L'  
j_}:=3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0%L:jq{5  
下面就可以修改holder的operator=了 `f&::>5tD  
=0EKrG  
template < typename T > S g1[p#U  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const SZrc-f_  
  { ^ }5KM87  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fu~iF  
} f9>pMfi:@  
>I~Q[  
同时也要修改assignment的operator() H^S<bZ  
A_U=`M=-  
template < typename T2 > W&9 qgbO]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,qp8Rg|3j  
现在代码看起来就很一致了。 3]JJCaf  
}1k?th  
六. 问题2:链式操作 *Us}E7/"'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L(Twclrb  
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。 {vW0O&[  
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。 \rUKP""m  
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。 8VQ!&^9!U#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5;/q[oXI  
-A<@Pg  
template < typename T > 1DAU *^-  
struct result_1 g7hI9(8+  
  { m`8{arz2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J>T98y/))  
} ; JS m7-p|E  
0H4|}+e  
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: )Z/w|5<  
P nE7}  
template < typename T > 9{A4>  
struct   ref $#5 'c+0  
  { aL&egM*  
typedef T & reference; vO9=CCxvq  
} ; Y0lLO0'  
template < typename T > 4V,p\$;  
struct   ref < T &> hwe6@T.#  
  { 7Rtjm  
typedef T & reference; @o?Y[BR  
} ; 7.G"U  
rWNe&gFM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [c1Gq)ht  
)O+Zbn  
template < typename T > R8lja%+0$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?d?.&nt  
  { %$o[,13=  
  return l(t) = r(t); = )3\B  
} )_j(NX-C:  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Wm"#"l4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zJ}abo6rVw  
k.54lNl  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 U%@C<o "  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N3#^Ifn[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3D@3jyo:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c9jS !uDMK  
最后的布局是: p JF 9Z  
                Add Y{dX[^[  
              /   \ T&6>Eb0{  
            Divide   5 Dl0{pGK~  
            /   \ .3_u5N|[=W  
          _1     3 .7Yox1,  
似乎一切都解决了?不。 ;(}~m&p  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Y[PC<-fyf  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 L{IMZ+IB2|  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: X)RgXl{  
q!U$\Q&  
template < typename Right > 5cA:;{z];g  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -"H$ &p~  
Right & rt) const oKz! Xu%Hl  
  { ~};q/-[r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &J9 + 5L8  
} {y5 L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 H2[0@|<<  
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。 [8Z#HjhQ  
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。 SzeY?04zj:  
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。 |[#Qk 4Ttf  
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。 {*8G<&  
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? CflyK@  
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: 6Ktq7'Z@  
+{;wOQ.  
template < class Action > 1D [>oK\  
class picker : public Action &CXk=Wj  
  { t&x\@p9  
public : pd,d"+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /TB{|_HbW  
  // all the operator overloaded ^A\(M%*F  
} ; ] FvGAG.*  
"B +F6  
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。 Pz D30VA  
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: 4IY|<  
]3 GO_tL  
template < typename Right > ?9eiT:2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /4 Kd  
  { tD#)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #Q=c.AL{  
} /G]/zlUE  
L|(U%$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2-UD^;0  
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。 $g VbeQ  
=tA;JB  
template < typename T >   struct picker_maker H ~fF; I  
  { 'ks  .TS&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6q`)%"4k  
} ; 8n2;47 a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <f.Eog  
  { Qqj9o2  
typedef picker < T > result; >e-0A  
} ; w3b?i89  
G9j f]Ye;  
下面总的结构就有了: )'7Qd(4WT  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?A.ah  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 "8?Fl&=Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Dz2Z (EXI~  
至此链式操作完美实现。 eYkg4O'  
Pq{p\Qkj  
S{MB$JA  
七. 问题3 Hc|cA(9sh9  
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。 )OQ<H.X  
?0sTx6x@  
template < typename T1, typename T2 > %Q}(.h%M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ld|GY>rH  
  { 6,~ 1^g*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X$Q.A^9  
} Vep 41\g^  
726UO#*  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 3PLA*n+%  
WLVkrTvX  
template < typename T1, typename T2 > 8a8D0}'  
struct result_2 Ie _{P&J  
  { rhaq!s38:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; WL,2<[)Ew  
} ; c 8Q2H  
]b1>bv%  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? N|"kuRN#  
这个差事就留给了holder自己。 jyyig%  
    b9T6JS j  
<|G!Qn?2-  
template < int Order > {w"Cr0F,  
class holder; E vY^]M_U  
template <> `@ ,Vbn^_  
class holder < 1 > {<}Hut:a  
  { \WdSj  
public : c`S+>:  
template < typename T > v,~f G>Y}  
  struct result_1 +`mI\+y,  
  { 2Ir*}s2{  
  typedef T & result; e$Yvy>I'tS  
} ; fJk'5kv  
template < typename T1, typename T2 > Sj/v:  
  struct result_2 CZ$B2i6  
  { ~FXq%-J  
  typedef T1 & result; &e*@:5Z:k  
} ; Hdd3n 6*  
template < typename T > '?_~{\9<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f TK84v"7_  
  { 4 eSFpy1  
  return (T & )r; *6=9 8C4I  
} {wz_ngQ  
template < typename T1, typename T2 > s!MD8i a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <*u^8lCA  
  { @;hdZLG]`&  
  return (T1 & )r1; `*kl>}$  
} i<tJG{A=  
} ; !SnLvW89Z  
H*f2fyC1\  
template <> /e|qyWs  
class holder < 2 > 4 540Lw'A  
  { ${wp}<u_  
public : &?xmu204  
template < typename T > cuy9QBB :  
  struct result_1 K:AP 0Te  
  { Nx*1m BC  
  typedef T & result; ;qWSfCt/^  
} ; "VoufXM:  
template < typename T1, typename T2 > ;g2UIb?{6  
  struct result_2 +7_U( |gO  
  { 0fUsERr1*  
  typedef T2 & result; &U}8@;  
} ; W|n$H`;R  
template < typename T > -rgdKA@)(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yUxz,36wZ  
  { Q^@7Yg@l  
  return (T & )r; N@!PhP  
} Ix@B*Xz:`  
template < typename T1, typename T2 > gsa@ci  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G'dN<Nw6  
  { :mf&,?  
  return (T2 & )r2; NNE(jJ`/  
} u.?jWvcv  
} ; 3qH1\  
O1DUBRli!q  
7d|1T'  
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> >。 )z4eRs F|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4UzXTsjM7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E:A!tu$B  
N{@~(>ee^  
return l(i, j) = r(i, j); iAXGf V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L?&&4%%  
L=C#E0{i  
  return ( int & )i; 9v3n4=gc  
  return ( int & )j; t6\--lk_  
最后执行i = j; #mK?:O\-1  
可见,参数被正确的选择了。 `GCK%evLG  
OTJMS_IT  
hJk:&!M=T  
q0vZR"y  
X*5N&AJ  
八. 中期总结 Pv\8 \,B9  
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: \l 8_aj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `Gl[e4U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?gvu E1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E_Y!in 70  
eU e, P  
lq, ]E/<&  
kDM?`(r  
r{S DJa  
87!m l  
九. 简化 l7@cov  
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。 8]1,EE<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 e#3RT8u#  
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: Acd@BL*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h5-yhG  
  +-*/&|^等 p T z]8[^  
2. 返回引用。 fy|I3  
  =,各种复合赋值等 m@w469&<(q  
3. 返回固定类型。 RQ^ \|+_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) W@'*G*f  
4. 原样返回。 BB(v,W  
  operator, DVKb`KJ"  
5. 返回解引用的类型。 T,vh=UF%]  
  operator*(单目) `P*BW,P'T  
6. 返回地址。 |90X_6(  
  operator&(单目) du#f_|xG  
7. 下表访问返回类型。 Rr[Wka9[  
  operator[] <63TN`B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aD_7^8>  
  operator<<和operator>> a1%}Ee  
wrXn|aV  
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。 } _^ vvu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3#>%_@<  
Qc PU{#6  
template < typename Left > NPM2qL9&J  
struct value_return >Q[ Z{  
  { SB.=x  
template < typename T > Ld/6{w4ir  
  struct result_1 ^=1u2YdVw  
  { U0{)goN.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #5'@at'1  
} ; hdSP#Y'-  
qfxEo76'  
template < typename T1, typename T2 > LXhR"PWZM\  
  struct result_2 `ah|BV  
  { oGl<i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .c0u##/0  
} ; 6iF&!Fd>J  
} ; ki/Cpfq40*  
O|^J;fS:  
X7`-dSVE  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vH1,As  
^Qn:#O9  
下面我们来剥离functor中的operator() o8hE.pf&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: dG]B-(WTC  
?K:. Pa  
return l(t) op r(t) iSW<7pNq0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^yq}>_  
return op l(t) g;nLR<]  
return op l(t1, t2) v2p0EOS  
return l(t) op n"D` =  
return l(t1, t2) op Q4a7g$^  
return l(t)[r(t)] V3r)u\ o'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _<Ij)#Rq7  
g`fMHU7  
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: !cM<&3/  
单目: return f(l(t), r(t)); Yh fQ pe  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i'"#{4I  
双目: return f(l(t)); ZZTf/s*  
return f(l(t1, t2)); ]FIIs58IM  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~K<h~TNP  
,r]H+vWS  
struct meta_divide -38"S;M8  
  { .>.GQUr  
template < typename T1, typename T2 > #=33TvprR2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  G +41D  
  { \b8#xT}  
  return t1 / t2; m6$&yKQ-=h  
} qBh@^GxY),  
} ; e.%I#rNI  
{#4a}:3  
这个工作可以让宏来做: m{X{h4t  
>wt.)c?5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H.' 9]*  
template < typename T1, typename T2 > \ XM w6b*O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Y&U-d{"  
以后可以直接用 dh [kx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ecoI-@CAI  
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 {Bk` Zlki  
(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。。。) xRhGBb{@s  
{k-_+#W"  
UI U:^g0  
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 S Z/yijf  
-s`Wd4AP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8Q<Nl=g>'  
class unary_op : public Rettype Mog [,{w  
  { ]w _&%mB  
    Left l; _|0#  
public : rOt{bh6r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zF[Xem  
%aK[Yvo6  
template < typename T > eLORG(;h4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;nW;M 4{  
      { ,\P|%yv  
      return FuncType::execute(l(t)); eaDZ^Z Er  
    } 0|tyKP|J  
Kb<c||2Nh5  
    template < typename T1, typename T2 > /*Q3=Dse]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2#lpIj  
      { g_P98_2f.k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r /a@ x9  
    } JU^Y27  
} ; qp6'n&^&  
Is3Y>oX  
X;6;v]  
同样还可以申明一个binary_op :'C?uk ?  
ro<w8V9.a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f&^}yqmuE  
class binary_op : public Rettype &`n:AR`  
  { z8}QXXa  
    Left l; \9#f:8Q  
Right r; +[uh);vD`G  
public : 1 Vt,5o5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >h#juO"  
mkyYs[  
template < typename T > lV^:2I/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ej kUNCKQt  
      { /ZabY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |g^YD;9s.  
    } *kK +Nvt8s  
/N*<Fq7w~  
    template < typename T1, typename T2 > Aqf91 [c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KNQj U-A  
      { U9b[t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SUMfebW5  
    } e\[q3J  
} ; dazML|1ow  
|&WYu,QQ4  
_oBx:G6E  
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 E`^ D9:3:)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P}gtJ;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vjm? X  
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。 ,JK0N_=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t/O^7)%  
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。。。 ?;P6#ByR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 pn(i18 x  
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) ]3*w3Y!XK  
下面是修改过的unary_op AhOBbss]q  
H'YKj'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > F1$XUos9  
class unary_op l }^ziY!  
  { H9TeMY  
Left l; '\8YH+%It  
  CckfoJ 9  
public : ]Bf1p  
Hi K+}?I  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Hn)? xw]x  
X4hz\={  
template < typename T > K*Ba;"Ugeg  
  struct result_1 $X)|`$#pL#  
  { ?OnL,y|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (NR( )2  
} ; (_}q>3  
zB+e;x f|  
template < typename T1, typename T2 > @]~.-(IMh  
  struct result_2 a6z0p%sIZ  
  { ~1*37w~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xV14Y9  
} ; I(BJ1 8F$  
k^K76mB  
template < typename T1, typename T2 > S#p_Y^A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _,K[kVn  
  { xh#_K@8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t d\gk  
} JleClB(2n/  
.0U[n t6  
template < typename T > O zC%6;6h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 85|u;Fxf  
  { b}Im>n!  
  return OpClass::execute(lt(t)); &I'J4gk[  
} FPK=Tr:b  
VK*H1EH1  
} ; .tfal9  
rf+}J_  
ak:f4dEd  
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 FYC]^D  
好啦,现在才真正完美了。 .,S`VNU  
现在在picker里面就可以这么添加了: yCkc3s|DA;  
e&ZTRgYdi  
template < typename Right > Txe*$T,(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >{Mv+  
  { U5cbO{\ 3I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); INk|NEX  
} /03 Wst  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #H~$^L   
@0H0!9'  
L)7{_s  
Bmt8yR2  
ia /#`#.  
十. bind &l-d_dh  
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。 5HbJE'  
先来分析一下一段例子 9'|k@i:  
nHXPEbq-g  
o^d|/;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7bGt'gvv  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 c-.F {~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $'!n4}$}  
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。 d=vD Pf  
我们来写个简单的。 +W-b3R:1>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !](Mt?e  
对于函数对象类的版本: _m a;b<I/<  
Q>w)b]d~c  
template < typename Func > Ut1s~b1  
struct functor_trait  ]5ibg"{S  
  { 67Tu8I/r  
typedef typename Func::result_type result_type; I%j]pY4  
} ; =''*'a-P  
对于无参数函数的版本: xTcY&   
wt_ae|hv  
template < typename Ret > h"2^` )!u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [5b[ztN%  
  { !#olG}#[  
typedef Ret result_type; G[zysxd  
} ; NLgeBLB  
对于单参数函数的版本: )kKeA  
&s\,+d0  
template < typename Ret, typename V1 > F?y C=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5':j=KQE_  
  { >u .u#de  
typedef Ret result_type; `I|Y7GoUO  
} ; l,b_' m@  
对于双参数函数的版本: TUp%Cx  
zFwO(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > = j l( Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > RC/& dB  
  { f,-'eW/j  
typedef Ret result_type; ]HG> Og  
} ; 6H|T )  
等等。。。 c8cGIAOY)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7tY~8gQel  
L{c\7  
template < typename Func > D@iS#+22  
struct func_return _9/Af1 X  
  { 1<M~ #  
template < typename T > U4e9[=q`'  
  struct result_1 x1#6~283  
  { 3ZYrNul"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2l8z/o7v  
} ; (L<G=XC  
Vf(n  
template < typename T1, typename T2 > {JcMJZ3  
  struct result_2 Fi+,omB&  
  { f%STkL)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -]MZP:s  
} ; hN1{?PQ  
} ; @v}M\$N?  
OgyHX>}bH  
8GT{vW9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Jz_`dLL^ w  
e(-Vp7vXG  
template < typename Func, typename aPicker > gf|&u4D  
class binder_1 M5LqZyY  
  { 54&&=NVs|  
Func fn; }j#c#''i  
aPicker pk; Z9PG7h  
public : 9t0NO-a  
X]%n#\t,]  
template < typename T > , @6_sl  
  struct result_1 " 1$hfs  
  { sX=_|<[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e5cvmUF_W  
} ;  Hh<}~s  
0o&7l%Y/  
template < typename T1, typename T2 > +P 9h%/Yk  
  struct result_2 I!,FxOM|$  
  { J$i5A9IUr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c5tCw3$t  
} ; UR.l*+<W7  
cH\.-5NQ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} '${xZrzmt  
"zBYhZr  
template < typename T > GbZqLZ0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,Tc598D  
  { TW?A/GoXI  
  return fn(pk(t)); >`c-Fqk  
} *4F6U  
template < typename T1, typename T2 > a-7T   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ojZvgF  
  { (y!<^ Q  
  return fn(pk(t1, t2)); ey>V^Fj  
} 0')O4IHH  
} ; Vi1= E])  
3]1uDgfr  
-*Z;EA-  
一目了然不是么? ohe0}~)V  
最后实现bind *XZlnO  
=tE7XC3X_  
eE/E#W8  
template < typename Func, typename aPicker > L<**J\=7M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V.*0k~  
  { |+Fko8-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O_jf)N\pi  
} Una7O]  
IirXF?&t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A\7qPfpG  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 *u4h+P  
QK3j.Ss  
十一. phoenix HG/`5$L +}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G 'sEbw'[  
2Po e-=  
for_each(v.begin(), v.end(), A[@xTq s{{  
( prx)Cfv  
do_ :NJ(QkTZv  
[ 3~7X2}qU  
  cout << _1 <<   " , " mPy=,xYyC  
] ? L A>5  
.while_( -- _1), `$*cW1  
cout << var( " \n " ) jF}u%T)HL  
) +&7D ;wj=  
); {uQp$`  
b3z {FP  
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: yrnIQu*Uu  
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 #R<ErX)F  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %4/>7 aB]Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fP>*EDn@xg  
?n 9<PMo  
y3 vDKZ  
template < typename Cond, typename Actor > G{,X_MZ%  
class do_while 2aef[TY  
  { +5|wd6  
Cond cd; zoUM<6q  
Actor act; df=G}M(  
public : Gy+/P6  
template < typename T > VfK8')IXk  
  struct result_1 G(2(-x"+  
  { %z}{jqD&:X  
  typedef int result_type; D\}A{I92F4  
} ; TmZ% ;TN  
{_GhS%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a9hK8e  
Sl,\  <a  
template < typename T > 7$8YBcZ6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const " Zo<$p3]  
  { h/7m.p]  
  do Bg"KNg  
    { Z= P]UD  
  act(t); +}eGCZra  
  } rq;Xcc  
  while (cd(t)); T2Q`Ax7  
  return   0 ; z@Klj qN  
} 8J}gj7^8  
} ; 5 *8 V4ca  
u|v2J/_5Y  
,i>{yrsOh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @+OX1-dd/w  
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。 8reis1]2S  
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。 V&i/3g  
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。 ^W&qTSjh  
下面就是产生这个functor的类: 9~ [Sio~  
>}& :y{z~  
IQ$cLr-S  
template < typename Actor > 5%+M:B  
class do_while_actor hG~TqH^} B  
  { gLyXe,Jp  
Actor act; `1AVw] k  
public : tVB9kxtE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]kXiT Yg  
:qfP>Ok  
template < typename Cond > i%M6$or  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T$p!I RPt  
} ; ) =KD   
p_^Jr*Mv  
it Byw1/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k0@b"y*  
最后,是那个do_  `7v"(  
;\[n{<   
re]e4lZ  
class do_while_invoker d:j65yu  
  { s7"NK"  
public : Pdq}~um3{  
template < typename Actor > ~pv|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M>eMDCB\  
  { AQx:}PO  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^Z dDs8j  
} }Kt`du=  
} do_; {WYJQKs8  
8-s7^*!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -2o_ L?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?@*hU2MTC  
最后来说说怎么处理break和continue |Ok@:Au  
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。 <8 $fo  
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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