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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,3c25.,*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ),y`Iw  
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, 2{Dnfl'k  
m+:JNgX6  
[s\8@5?E  
r$-P  
  class filler JiO8 EIM  
  { `HnZ{PKf  
public : ]Hq,Pr_+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @o*~\E<T  
} ; u"%D;  
)V+/@4  
EkRx/  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: mF!4*k  
Gc*=n*@^K  
a&2x;diF  
2<h~: L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p:$kX9mT&  
.fhfb\$  
w|6?A-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z C$F@  
(UhJ Pco"  
~% t'}JDZ  
5} <OB-9  
二. 战前分析 | oM`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 =./PY10'  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 (x@J@ GP*  
P*>?/I`G  
~`^kP.()  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1Z;cb0:  
  /* --------------------------------------------- */ #H4<8B  
vector < int *> vp( 10 ); 5-k gGOt  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); AZ^>osr  
/* --------------------------------------------- */ !FyO5`v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0S4Y3bac&  
/* --------------------------------------------- */ i92Z`jiR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `#85r{c$:  
  /* --------------------------------------------- */ $bF+J8%D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cyP+a  
/* --------------------------------------------- */ ?/5<}W#7}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d2US~.;>l  
e]ST0J"  
=jpRv<X|,  
&e3}Vop  
看了之后,我们可以思考一些问题: <0hVDk~  
1._1, _2是什么? 7mv([}Va  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ]5:[6;wS  
2._1 = 1是在做什么? &U=_:]/  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 nGK=Nf.5  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Q>;Aq!mr=  
=w8 0y'  
BILZ XMf  
三. 动工 'Z,7{U1P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /#"9!8%V  
-iW>T5f  
"Wk K1u  
8@rF~^-_  
template < typename T > KyDd( 'i  
class assignment  ;0$qT$,  
  { NU{eoqaT  
T value; k%-UW%  
public : A,4} $-7  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,If"4C!w  
template < typename T2 > \>w 2D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RLLL=?W@  
} ; 6 !fq658  
)[&j&AI  
/J c^XWf  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [!} uj`e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w)YTHY (k;  
=KnHa.%  
K&dc< 4DC  
KM^}d$x}s  
  class holder AGVipI #  
  { M3GFKWQI,`  
public : -W})<{End  
template < typename T > >%_i#|dE>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z|S4\Ae  
  { 4`r-*Lx  
  return assignment < T > (t); Nii5},  
} qe0ZM-C_  
} ; '$ G%HUn  
N a.e1A&?j  
:4"b(L  
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: ,? &$ c+  
=)Goip  
  static holder _1; *iPBpEWC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5hAs/i9_  
t +CU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  3+M+5  
而不用手动写一个函数对象。 J+hifO  
lgHzI(  
A2fuNV_  
*vzj(HGO  
四. 问题分析 f{]W*!VV-  
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。 a-5#8  
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。 2&F  H8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oYeFO w`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w /CD-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FvBnmYn W  
l W Lj==  
五. 问题1:一致性 ;, u7)  
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?| mi sPJO&QD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @=l.J+lh  
>9Y0t^Fl  
struct holder xn7bb[g;  
  { ]=]`Mnuxb  
  // 45Q#6Bt E  
  template < typename T > 6uWPIM;  
T &   operator ()( const T & r) const hB]<li)"C  
  { .[o?qCsw  
  return (T & )r; t~]tw  
} -/6Ms%O  
} ; sH)40QmO{  
QPsvc6ds  
这样的话assignment也必须相应改动: mC`U"rlK~  
=$vy_UN  
template < typename Left, typename Right > Dt+u f5o(  
class assignment dxWG+S  
  { a[V4EX1E  
Left l; 7C^W<SUo  
Right r; 'ewVn1ME[  
public : Csx??T_>r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^g N?Io  
template < typename T2 > ~2U5Wt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1VO>Bh.Wm  
} ; WLN;LT  
.?-]+ -J?`  
同时,holder的operator=也需要改动: @?<1~/sfL  
T#R*]  
template < typename T > (W $>!1~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const iJ~e8l0CA  
  { U^xtS g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `v1~nNoY  
} L)/^%/!  
L@LT*M  
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。 uze5u\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wE09%  
u69s}yZ  
return l(rhs) = r; $3 ~ /H"K  
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。 AG<TY<nqL  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '9q:gFO  
3gU*,K7  
template < typename Tp > W2j@Q=YDS  
class constant_t ZuQ\Pyx  
  { +^@6{1  
  const Tp t; T6p2=o&p  
public : 91j.%#[v'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .2:S0=xt<  
template < typename T > 5iP{)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8 n)3'ok  
  { cvl1 X"  
  return t; !7fVO2m T  
} RI64QD  
} ; 7`Bwo*Y  
[}bPkD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M-+= t8  
下面就可以修改holder的operator=了 :yC|Q)  
$ACD6u6  
template < typename T > 23=SXA!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AIa#t#8${  
  { /0I=?+QSo  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Kf-rthO  
} 1*J#:|({(  
rCdf*;  
同时也要修改assignment的operator() T hLR<\  
o@g/,V $  
template < typename T2 > 4 Gm(P~N  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `T;Y%"X!  
现在代码看起来就很一致了。 w_eUU)z  
9F"Q2^l'  
六. 问题2:链式操作 =3Hv  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P",E/beV  
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。 D&r2k 9  
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。 Jf=$h20x  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 E)7ODRVbl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;BMm47<  
86,$ I+  
template < typename T > %[C-KQH  
struct result_1 N$SJK  
  { ^  M4-O~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \v}3j^Yu  
} ; J6Q}a7I#  
!p~K;p,  
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 la4U  
U\Hd?&`9gz  
template < typename T > E5b JIC(  
struct   ref /Aq):T T  
  { H^no&$2`1  
typedef T & reference; 1"82JN|!  
} ; zsx12b^w  
template < typename T > Qb;5:U/x  
struct   ref < T &> CxOBH89(  
  { uF=xo`=|  
typedef T & reference; Kc:} Ky  
} ; mrfc.{`[  
>xt*(j&}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: S-Y(Vn4  
: a4FO  
template < typename T > i Y2%_b!5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const } bs2Rxkh  
  { 92k}ON  
  return l(t) = r(t); 0+\~^  
} !I? J^0T  
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。 /e5Fx  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~"*;lT5KX  
n>dM OQb  
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 !\NKu1ta  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }fo?K|Xx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %-4e8d74/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 O;A/(lPW+  
最后的布局是: z^f-MgWG  
                Add A/U tf0{3"  
              /   \ A*h)p@3t<  
            Divide   5 ^j2:fJOU#  
            /   \ +M\*C#  
          _1     3 Z v=p0xH  
似乎一切都解决了?不。 m,u? ^W  
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。 XU0"f!23x  
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。 "gCSbMq(Vq  
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: _W: S>ij(  
b)u9#%Q  
template < typename Right > 'FBvAk6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UY **3MK  
Right & rt) const zYOPE 6E  
  { 'ce9v@(0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $ZDh8 *ND  
} 'q[V*4g  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8IC((  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 GX_Lxc_<f  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 yh5KN_W  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 xuelo0h,  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 qc\o>$-:`  
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? d*3R0Q|#{  
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: 'q*1HNwGp  
No[xf9>t  
template < class Action > q@(N 38D  
class picker : public Action "_)   
  { *OF7 {^~&  
public : ]Ly)%a32  
picker( const Action & act) : Action(act) {} WaMn[/{  
  // all the operator overloaded ijhMJ?3  
} ; .yWdlq##  
l:@.D|(o3  
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。 & 8&WY1cU  
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: 1shvHmrV  
N7#GK]n%/}  
template < typename Right > 71/6=aq>n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5. l&nt'  
  { ^ O`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %n}]$ d  
} NM]6  o  
rbtPG=t_R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > oW+R:2I~O  
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。 eB]ZnJ2^=  
xU rfH$$!`  
template < typename T >   struct picker_maker L7xTAFe  
  { ;%82Z4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L,kF]  
} ; N]=.I   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > W4YC5ZH{l  
  { :e9E#o  
typedef picker < T > result; yz+r @I5  
} ; h'jnc.  
Y|lMa?\E  
下面总的结构就有了: G/`_$ c  
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。 3?}SXmA'@  
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。 ,,iQG' *  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !{3pp  
至此链式操作完美实现。 0 s 4j>  
$ `ho+  
 3sw1y  
七. 问题3 Yp;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。 DuFlN1Z  
FJ[(dGKeE  
template < typename T1, typename T2 > R`<E3J\*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const < <xJ-N  
  { :dj@i6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); RcE%?2l D  
} NSkI2>+P  
>pYgF =J  
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: BxG;vS3>*e  
&, )tD62s  
template < typename T1, typename T2 > r9U1O@c  
struct result_2 doa$ ;=wg  
  { Yk5kC 0B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G@(7d1){  
} ; 8;5/_BwMu  
g$97"d'  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? g?`J,*y  
这个差事就留给了holder自己。 8 , =$>@u  
    ?\yo~=N^  
| jkmh6  
template < int Order > {xr]xcM'b  
class holder; ~Mx fud  
template <> B+<k,ad  
class holder < 1 > 4>W`XH  
  { w*}9;l  
public : )<|TEp4r-  
template < typename T > DjKjEZHgM  
  struct result_1 )v9[/ ]*P  
  { `#]\Wnp~y  
  typedef T & result; t&xx-4  
} ; i~;8'>:|,M  
template < typename T1, typename T2 > YJy*OS_&  
  struct result_2 yV8).4  
  { MXy{]o_H~  
  typedef T1 & result; =~h54/#[I  
} ; @FTi*$Ix  
template < typename T > 1mX*0>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {G}HZv%S U  
  { :QVGY^c  
  return (T & )r; I%p#E#[G  
} b>i=",i\  
template < typename T1, typename T2 > AUC< m.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 82X.  
  { 7'|PHQ?S  
  return (T1 & )r1; {OOt+U!  
} 6"GpE5'*  
} ; p{rS -`I  
`T70FsSJ  
template <> a3;.{6el)H  
class holder < 2 > qo@dFKy  
  { x}{VHp`|ld  
public : ng*%1;P  
template < typename T > <IVz mzpL  
  struct result_1 |=LkV"_v  
  { Ro<kp8  
  typedef T & result; zqh{=&Tjx  
} ; kgz{m;R  
template < typename T1, typename T2 > mV,R0olF  
  struct result_2 2An`{')  
  { akQH+j  
  typedef T2 & result; =@2V#X]M*  
} ; _ ^{Ep/ME=  
template < typename T > yr>bL"!CA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Aq!['G  
  { S F>D:$a  
  return (T & )r; PAHlj,n)  
} 5-^%\?,x  
template < typename T1, typename T2 > NJ>p8P`_k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @@wx~|%  
  { `VtwKt*  
  return (T2 & )r2; opMUt,4  
}  2JP?6N  
} ; a[n$qPm}  
|L;psK  
Nb~dw;t  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 #[y<h3f]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5vf t}f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jJZsBOW[8  
JtpY][}"~3  
return l(i, j) = r(i, j); "<x~{BN?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) DYlvxF`  
7[g;|(G0  
  return ( int & )i; ^,lZ58 2  
  return ( int & )j; _-]!;0E IV  
最后执行i = j; z,FTsR$x  
可见,参数被正确的选择了。 q 9S z7_K  
VONAw3k7!  
y?n2`l7f  
lt6;*z[  
[fi'=Cb  
八. 中期总结 GWhAjL/N  
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: lVdT^"~3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }b+QYSt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 mO)PJd2ZD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lhoq3A  
+'/}[1q1/T  
?[VpN2*  
`%M-7n9Y  
Zknewv*sS4  
vA"niO  
九. 简化 Y^2Qxo3"3  
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。 ZBmXaP[9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z5` 8G =A  
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: F`0c?)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =+`j?1  
  +-*/&|^等 #M?F^u[  
2. 返回引用。 /.)[9bQ<  
  =,各种复合赋值等 cZr G:\A  
3. 返回固定类型。 XDkS ^9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) n2d8;B#  
4. 原样返回。 58&{5YpS  
  operator, 3`k[!!   
5. 返回解引用的类型。 1Vf78n  
  operator*(单目) 8 b  8\  
6. 返回地址。 }B"|z'u  
  operator&(单目) :,NFFN  
7. 下表访问返回类型。 gf3U#L}P  
  operator[] ^+.t-3|U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1a&/Zlr  
  operator<<和operator>> kxm:g)`=[  
`M?v!]o  
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。 cXS;z.M\_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `u#;MUg  
1xO!w+J#  
template < typename Left > N )zPxQ  
struct value_return @up&q  
  { ;w`sz.  
template < typename T > +65oC x  
  struct result_1 t_jyyHxoZ:  
  { :7p9t.R<$h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #K=b%;>  
} ; YBX)eWslK  
dqqnCXYuW  
template < typename T1, typename T2 > Mv.Ciyc  
  struct result_2 f).*NX  
  { $!!R:Wn/R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w&p~0cA~  
} ; ?gLR<d_  
} ; 7\IL  
i[$-_  
vO\:vp4fH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait m6b$Xyq[  
M_k`%o  
下面我们来剥离functor中的operator() >s&XX, w  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0 _Q * E3  
Bk,2WtVX  
return l(t) op r(t) ;0IvF#SJ(.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zhNQuK,L  
return op l(t) xEjx]w/&  
return op l(t1, t2) ~gP7s_ qr{  
return l(t) op ?RHn @$g8M  
return l(t1, t2) op v@VLVf)>9^  
return l(t)[r(t)] %/51o6a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rfYP*QQY  
<mL%P`Jj  
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: zm> >} 5R  
单目: return f(l(t), r(t)); OY:u',T  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %NNj9Bl<VV  
双目: return f(l(t)); ;_}~%-_ ~  
return f(l(t1, t2)); 13H;p[$  
下面就是f的实现,以operator/为例 yq?]V7~  
le.anJAr  
struct meta_divide u$C\E<G^  
  { 42&v % ;R  
template < typename T1, typename T2 > *ot> WVB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jgG$'|s}  
  { vv+km+  
  return t1 / t2; (~JwLe@a  
} !NTH.U:g  
} ; O$^xkv5.  
%,0%NjK  
这个工作可以让宏来做: 30s; }  
Goxl3LS<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ * r;xw  
template < typename T1, typename T2 > \ xYPxg!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \/ErPi=g  
以后可以直接用 |d[5l^6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X3<K 1/<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 8] `Ru5nd  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) \8e2?(@"k  
Sm)u9  
c;9.KCpwx  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 R:M,tL-l  
"N 3)Qr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "oR@JbdX  
class unary_op : public Rettype 0]B(a  
  { `PgdJrE  
    Left l; 3@_Elu  
public : E$A3|rjnoN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y\D=Z N@  
FQk!d$BG  
template < typename T > [*Uu#9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XRxj  W  
      { 2z\e\I  
      return FuncType::execute(l(t)); | &7S8Q  
    } 8PBvV[  
eVJ^\z:4  
    template < typename T1, typename T2 > pvF-Y9Xb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O6X"RsI}  
      { ((bTwx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); iX"C/L|JN  
    } P6\6?am  
} ; 5Sva}9H  
i{Ds&{  
/<{:I \<  
同样还可以申明一个binary_op 02=lsV!U  
w!&~??&=}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2YlH}fnH  
class binary_op : public Rettype <%P2qgz5  
  { YlF%UPp  
    Left l; t~hTp K*  
Right r; S6g<M5^R  
public : G8J*Wnwu[K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2VoKr)  
_zMgoc7  
template < typename T > k|xtr&1N.!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =0    
      { mJ}opy!{;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C\*4q8(  
    } Qk976  
[yS#O\$'e  
    template < typename T1, typename T2 > (Pbg[AY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p B;3bc  
      { n, i'Dhzk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )"+2Z^1-  
    } T~:|!`  
} ; ep/Y^&$M  
0#cy=*E  
]#2Y e7+  
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 /Q{P3:k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .iD*>M:W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) BV#78,8(  
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。 $*R/tJ.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -E"GX  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ^Yj xeNY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 JM- t<.  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ]X Z-o>+ ,  
下面是修改过的unary_op \</b4iR)LT  
,#?uJTLH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ={>Lrig:l  
class unary_op 0 &_UH}10  
  { 4(Iplo*Ys@  
Left l; z7GTaX$d  
  >K9#3 4hP  
public : >9e(.6&2XZ  
a2Pf/D]n  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y\dEk:\)  
kHw_ S-  
template < typename T > sm[94,26  
  struct result_1 s, k  
  { h\v'9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #jA[9gWI  
} ; 4SPy28<f  
|sRipWh  
template < typename T1, typename T2 > EI!6MC)  
  struct result_2 ib{-A&  
  { mKo C.J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B#/Q'V  
} ; Z87_#5  
`W/sP\3  
template < typename T1, typename T2 > L|bwZ,M=}?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7i&:DePM'q  
  { {43>m)8+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); b#7{{@H  
} ys 5&PZg*  
g1t0l%_7^  
template < typename T > #9K-7je;j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .tD*2  
  { a!O0,y  
  return OpClass::execute(lt(t)); M1KqY:9E  
} OS8q( 2z?s  
o=0]el^A  
} ; e=O,B8)_  
x c{hC4^V  
~NW32 O)/  
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 GnvL'ESa@M  
好啦,现在才真正完美了。 q$=#A7H>3)  
现在在picker里面就可以这么添加了: b0oMs=uBn  
zc[Si bT  
template < typename Right > ..rOsg{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #8)*1?  
  { 9-MUX^?u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); jy'13G/b\  
} P#AW\d^"B  
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。 -Z's@'*  
eH{[C*  
x&0vKo;  
f k&8]tK4  
.0es 3Rj  
十. bind Dd\jHF>u  
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。 aTt 12Sc  
先来分析一下一段例子 0=?<y'=  
+llR204  
*6VF $/rP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M]J ^N#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x@ms  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .nVa[B |.  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ]iUx p+  
我们来写个简单的。 B\XKw'   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r4SXE\ G  
对于函数对象类的版本: "/wyZ  
ojan Bg   
template < typename Func > =o$sxb E(  
struct functor_trait '!eKTC>  
  { 9J2NH|]c  
typedef typename Func::result_type result_type; H["`Mn7j2  
} ; E4M@WNPx  
对于无参数函数的版本: y#3j`. $3p  
N$U$5;r~`  
template < typename Ret > %yv<y+yP~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > # mV{#B=  
  { .N ,3 od@  
typedef Ret result_type; $}!p+$  
} ;  ']2E {V  
对于单参数函数的版本: |Uc_G13Y{D  
Hl{S]]z  
template < typename Ret, typename V1 > `)T13Xv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M`,)wi  
  { [PNT\ElT  
typedef Ret result_type; tFp Ygff<  
} ; X:vghOt?  
对于双参数函数的版本: Z{]0jhUyNh  
i OW#>66d  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &m-PC(W+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6WXRP;!Q  
  { Uq^#riq  
typedef Ret result_type; jIC_[  
} ; t gI{`jS%  
等等。。。 21K>`d\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r]:(Vk]|F  
9\_eK,*B  
template < typename Func > _`&m\Qe>  
struct func_return -?V-*jI  
  { CDQW !XHc  
template < typename T > $4h5rC g0  
  struct result_1 &$`P,i 1)  
  { J&W)(Cf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QdF5Cwf4  
} ; ZX9TYN  
(l^3Z3zf&  
template < typename T1, typename T2 > v%+:/m1  
  struct result_2 JTSlWq4  
  { J:CXW%\ <q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; + B B@OW  
} ; ?XrQ53  
} ; 8']M^|1  
$'BSH4~|.  
$rv8K j+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 We$:&K0  
Mm.<r-b  
template < typename Func, typename aPicker > Dz>^IMsY  
class binder_1 ]O+Ma}dxz:  
  { 8@i7pBl@  
Func fn; ~zCEpU|@N  
aPicker pk; I`-8Air5f  
public : } ()5"QB  
BLfTsNzmt  
template < typename T > ^Cu\VV  
  struct result_1 OK[T3/v,  
  { mn, =i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [#-b8Cu  
} ; F, W~,y  
QdT}wkX  
template < typename T1, typename T2 > |'P]GK  
  struct result_2 s )noo  
  { nzd2zY>V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %HGD;_bhI  
} ; sy:[T T!w  
%<k2#6K  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7!@-*/|!S9  
h1B? 8pD  
template < typename T > S^-DK~Xt4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  aC$B2  
  { En~5"yW5>]  
  return fn(pk(t)); f!\lg  
} <'qeXgi  
template < typename T1, typename T2 > 9>l*lCA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _,p/l&<  
  { Q\^O64geD  
  return fn(pk(t1, t2)); rf $QxJ  
} |v \_@09=  
} ;  3,p]/Z_  
ock Te5U  
n!YKz"$  
一目了然不是么? 3kw,(-'1  
最后实现bind DK$X2B"cV  
#*QO3y~ZM  
v=0(~<7B  
template < typename Func, typename aPicker > iX0i2ek  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W#^2#sjO  
  { l n{e1':$"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $w)!3c4  
} E)TN,@%  
YM1'L\^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hlV=qfc  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Mmxlp .l  
_y),J'W^3u  
十一. phoenix wb]%m1H`:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: iL7DRQ1  
<oR a3Gi(%  
for_each(v.begin(), v.end(), kO,zZF&  
( u$>4F|=T  
do_ 3Ndq>  
[ U7K,AflK?M  
  cout << _1 <<   " , " Fpm|_f7  
] C9~52+S  
.while_( -- _1), 4,sJE2"[9  
cout << var( " \n " ) Q3 u8bx|E  
) T^Y([23  
); q@Zn|NR  
8VeQ-#7M/  
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: >hPQRd  
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 [Yo,*,y31  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tasIDoo+!J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ZX>AE3wk  
kddZZA3`  
x,rlrxI  
template < typename Cond, typename Actor > S& S Q  
class do_while E8pB;\Z(  
  { mp=z  
Cond cd; <QA6/Ef7  
Actor act; PMN jn9d  
public : M@`;JjtSA  
template < typename T > pnjXf.g"O  
  struct result_1 -&3hEv5  
  { =-8bsV/l  
  typedef int result_type; Jll-`b 1  
} ; J&M o%"[)  
O!P H&;H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $"FQj4%d  
AfX}y+Ah  
template < typename T > rf>0H^r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UmKI1l  
  { f|B=_p80  
  do )Qe~ 8u@?  
    { *A"~m !=  
  act(t); oXb;w@:  
  } (BTVD,G  
  while (cd(t)); !ePr5On  
  return   0 ;  swK-/$#  
} ' 0J1vG~c  
} ; JT-J#Ag  
A/u)# ^\  
cki81bOT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E^.nc~  
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。 v.pBX<  
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。 hp#W 9@NR  
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。 @6wFst\t  
下面就是产生这个functor的类: |y0(Q V  
)Xv ilCk1  
U.DDaT1  
template < typename Actor > 1guJG_;z  
class do_while_actor t .7?  
  { .?R!DYC`  
Actor act; '}fzX2Q#  
public : )%`^xR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} l|kSsP:GO  
RxI(:i?  
template < typename Cond > L<ue$'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8=NM|i  
} ; f@Zszt  
^pQCNKLBY  
Bj1?x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 yXHUJgjl/  
最后,是那个do_ >'&p>Ad)  
xlA$:M&  
[_1G@S6Ex  
class do_while_invoker 3HcQ(+Z  
  { J|~MC7#@q  
public : CF?1R  
template < typename Actor > 45,1-? -!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -OapVac  
  { &6ZD136  
  return do_while_actor < Actor > (act); s'%R  
} ]x(e&fyHB  
} do_; J&.{7YF  
C|}iCB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A Q'J9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Rb%8)t x  
最后来说说怎么处理break和continue P<M?Qd 1.  
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。 ??M"6k  
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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