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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Q =4~u z|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 NJPp6RZ%  
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, ]3CWb>!_  
ETrL3W<  
GUUd(xS {  
N`NW*~  
  class filler v6O5n(5,,  
  { 'rSJ9Mw"x  
public :    
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h:{^&d a  
} ; e6_`  
]s}9-!{O  
K'S \$  
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: r<EwtO+x  
:djbZ><  
:;N2hnHoG  
s+6tdBvzs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4x?4[J~u[  
->5[C0: ]  
f- ~]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k5eTfaxl  
-5<G^AS  
?T_bjALW  
}Ih5`$   
二. 战前分析 30Udba+{]p  
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。 cb%ML1c  
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 :?H1h8wbCt  
gCv[AIE_m  
\x=!'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >W^)1E,Qh  
  /* --------------------------------------------- */ .'=-@W*  
vector < int *> vp( 10 ); \Vl)q>K _h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 17yg ~  
/* --------------------------------------------- */ ew*;mQd  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5~=wia  
/* --------------------------------------------- */ gwN y]!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X{;5jnpG  
  /* --------------------------------------------- */ CzG/=#IU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !s47A"O&B  
/* --------------------------------------------- */ 6yhRcvJ}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `{'h+v`  
*2r(!fJP=^  
tS6r4d%~=  
aIklAj)=  
看了之后,我们可以思考一些问题: Rj~y#m  
1._1, _2是什么? jP"yG#  
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。 Zl{ DqC^  
2._1 = 1是在做什么? b%|6y  
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。 Pt?d+aBtV  
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。 $QJ,V~  
4\(|V fy  
\v p^[,SI  
三. 动工 dyuT-.2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7*g'4p-  
9RJFj?^"  
okLhe F  
89a`WV@}  
template < typename T > ,<<HkEMS  
class assignment &|c] U/_w  
  { RbJbVFz8C  
T value; W>m #Mz  
public : HQ`A.E2  
assignment( const T & v) : value(v) {} `lN Z|U  
template < typename T2 > og8"#%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +3o 4KB}  
} ; !l~3K(&4  
i 2n66d  
`bcCj~j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 HOlMj!.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8|-064i>  
sH\ h{^  
<(B: "wI  
 f%c-  
  class holder "Sd2VSLg  
  { 4Q^i"jT  
public : <77v8=as5  
template < typename T > ,=y8[(h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UjH+BC+9`b  
  { }7Y @u@R  
  return assignment < T > (t); Df=zrs["  
} A3zO&4f ]  
} ; `sJv?  
n^k Uu2g|  
W0KSLxM  
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: y<n<uZ;  
zq4)Uab*  
  static holder _1; znu [i&\=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 i`" L?3T  
yMBFw:/o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WkK.ON^  
而不用手动写一个函数对象。 % !p/r`  
z)&GF$*  
R4[dh.lf  
#{suH7  
四. 问题分析 8ubb~B;  
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。 :qO)^~x  
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。 =.f<"P51k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cK H By  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6 +x>g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .DZ8kKY  
y2NVx!?n  
五. 问题1:一致性 7g&<ZZo  
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?| 0} Lx}2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >d#Ks0\&  
S}XVr?l 2O  
struct holder %XK<[BF  
  {  \%/zf  
  // 6'QlC+E  
  template < typename T > j[\aGS7u  
T &   operator ()( const T & r) const s14;\  
  { XyE%<]  
  return (T & )r; qjVhBu7A  
} iV8O<en&i  
} ; <[<]+r&*  
\z)` pno  
这样的话assignment也必须相应改动: ~h6aTN  
$sBje*;  
template < typename Left, typename Right > TH#5j.uUs  
class assignment %<Kw  
  { D-4\AzIb  
Left l; Vh;P,no#  
Right r; ">NPp\t>/Z  
public : + hKH\]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l?swW+ x\  
template < typename T2 > O5?3 nYHa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !:w&eFC6  
} ; PR*qyELu  
_4MT,kN  
同时,holder的operator=也需要改动: :h60  
|4A938'4j  
template < typename T > ck\gazo~q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Yeb-u+23  
  { 0@*EwI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;c~%:|  
} fN{JLp  
l/o 4bkV  
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。 gCc::[}\Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 FV W&)-I  
S#l6=zI7^R  
return l(rhs) = r; 6qzyeli  
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。 TWAt)Q"J  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^Q""N<  
BA cnFO  
template < typename Tp > $Hbd:1%i {  
class constant_t VA0p1AD  
  { [^GXHE=  
  const Tp t;  MuCnBx  
public : $7JWA9#N!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ums*EKjs97  
template < typename T > d ,!sZ&v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [_,Gk]F=  
  { #{oGmzG!  
  return t; p:9^46N @  
} dqo&3^px  
} ; A%dI8Z,  
Th[Gu8b3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;H:+w\?8f$  
下面就可以修改holder的operator=了 >Lr ud{  
Y<oDv`a Z0  
template < typename T > T~(AXwaJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const S6pvbaMZ  
  { ^RO_B}n3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %V3xO%  
} *{e?%!Q  
Zo(p6rku  
同时也要修改assignment的operator() }|!9aojr  
/~B \1  
template < typename T2 > #+]-}v3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9#A&Qvyywg  
现在代码看起来就很一致了。 ss>p  
K{#1O=Gi  
六. 问题2:链式操作 I3$/ #  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 C~#ndl Ij  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 JK@" &  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Ko|p&-Z;  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {s/u [T_D2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Gv uX"J  
w~I;4p~(N  
template < typename T > 5EqC.g.  
struct result_1 .8K ~ h  
  { ~\~K ,v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; mrvPzoF,]  
} ; V)g{ Ew]:  
9?~K"+-SI  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: s$ v<p(yl  
"P_PqM  
template < typename T > G)'(%rl  
struct   ref ;$= GrR  
  { |w7D&p$  
typedef T & reference; ~'aK[3  
} ; :P1/kYg  
template < typename T > !tL&Ktoj  
struct   ref < T &> ehCZhi~  
  { !O-9W=NJ  
typedef T & reference; auKGm:  
} ; gQ@fe3[  
{F~:8 6z(g  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [C TR8  
GE0,d  
template < typename T > UPI'O %  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R?K[O   
  { > l@ o\  
  return l(t) = r(t); O%n=n3  
} 9uL="z$\  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 O] nZr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~ [4oA$[a|  
aAX(M=3  
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 Gap\~Z@L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WO=,NQOw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 STxreW1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4}\Dr %US  
最后的布局是: `vijd(a?v  
                Add 1*>lYd8 _  
              /   \ 5U3 b&0  
            Divide   5 ,Q5Z<\  
            /   \ 8eVQnp*  
          _1     3 [$D4U@mRp  
似乎一切都解决了?不。 c!{]Z_d\  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 =H\ig%%E@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 z'FJx2  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: v'QmuMWF  
@9wug!,  
template < typename Right > ;1&7v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Gpauy=4f  
Right & rt) const %HNe"7gk  
  { 6_w;dnVA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FLI0C  
} q["T6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~/B[;#  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 =n}+p>\s  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 u=5~^ 9  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 #<\A[Po  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 l{7q(  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? kZsat4r  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: }8W5m(Zq9n  
S1R:/9 z  
template < class Action > nDh D"rc  
class picker : public Action /4R|QD  
  { ?5>Ep:{+/  
public : j(;o   
picker( const Action & act) : Action(act) {} #z*-  
  // all the operator overloaded Z\`i~  
} ; ;U^7 ]JO;  
Y`x54_32  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }4; \sY  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: j/FFxlFNL  
o$=D`B  
template < typename Right > iA^GA8dn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const XA$Z 7_gu3  
  { b\U p(]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f0^DsP  
} iYyJq;S   
BtZycI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2[Ja|W\If  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 oA _,jsD4  
}h6 N.vz  
template < typename T >   struct picker_maker {bSi3oI  
  { B[]v[q<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?G#T6$E8  
} ; 5DHFxym'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /kAu&}  
  { P7||d@VW,  
typedef picker < T > result; AvN\^ &G  
} ; FE`:1  
Vko1{$}t  
下面总的结构就有了: W* XG9  
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。 d +]Gw  
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。 8mCL3F  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~ [por  
至此链式操作完美实现。 er0hf2N]  
O%(E 6 n  
q x1}e  
七. 问题3 ~t $zypw  
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。 8?L7h\)-  
g]=w_  
template < typename T1, typename T2 > GTw3rD^wg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yH<^txNF  
  { u_C/Y[ik  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /uc*V6Xd (  
} ?E@ 9Nvr  
,~!rn}MI<  
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: Sc<%$ Gd  
llf|d'5Nl  
template < typename T1, typename T2 > w2!5Cb2  
struct result_2 03iD(,@  
  { 0<{+M`G/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]yxRaW9f  
} ; a-t}L{~  
:\+;5Se+l  
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? Tn~b#-0  
这个差事就留给了holder自己。 {jOCz1J  
    e7j3 0Iy  
.{-&3++WZ  
template < int Order > p~T)Af<(  
class holder; D3^Yc:[_@  
template <> f?iQ0wv)  
class holder < 1 > | %Dh  
  { uqhNi!;  
public : g|W|>`>  
template < typename T > wX3x.@!:  
  struct result_1 Z;^UY\&X  
  { Z2yZz:.'  
  typedef T & result; "]%.%$  
} ; 9tW=9<E  
template < typename T1, typename T2 > Yy4? |wVl  
  struct result_2 F8\nAX  
  { /$7_*4e  
  typedef T1 & result; nyZUf{:  
} ; [jD.l;jF  
template < typename T > pZu2[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pq"3)+3:  
  { , qj  
  return (T & )r; !+?,y/*5(  
} je^!W?U4<  
template < typename T1, typename T2 > YQzs0t ,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D&0@k'  
  { Y7{9C*>  
  return (T1 & )r1; I/ pv0  
} K<HF!YU#I2  
} ; \X5>HPB  
Nw`}iR0i  
template <> cxhS*"Ph  
class holder < 2 > oC]|ARgQk|  
  { [@U2a$k+d  
public : :nuMakZZ  
template < typename T > Yg5m=Lis  
  struct result_1 hw?'aXK{  
  { ('/5#^%R  
  typedef T & result; Fm@G@W7,m  
} ; :%M[|Fj  
template < typename T1, typename T2 > p{knQ],   
  struct result_2 `%lgT+~T  
  { 9/rX%  
  typedef T2 & result; X\?e=rUfn  
} ; -5Qsc/ s&  
template < typename T > (UDR=7w)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qB`zyd8yu  
  { #`tn:cP  
  return (T & )r;  g?qh  
} O`nrXC{  
template < typename T1, typename T2 > <lHelX=/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V9:h4]  
  { DP=4<ES%+  
  return (T2 & )r2; Sri,sZv  
} 7/.-dfEK  
} ; u:+wuyu  
aB9Pdu t  
?UAB}CjY  
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> >。 IfHB+H   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  fL9R{=I%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  '&/"_  
(>THN*i  
return l(i, j) = r(i, j); f n9[Li  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) q' };.tv  
^c1%$@H  
  return ( int & )i; |k~\E|^  
  return ( int & )j; \29a@6  
最后执行i = j; mmrx*sr=  
可见,参数被正确的选择了。 y6|&bJ @  
ipB*]B F[  
Las4ux[_  
B;A^5~b  
][8ZeM9&p  
八. 中期总结 OO.. Y  
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: "^j& ^sA+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 eWvL(2`Tx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bXoj/zek  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !br0s(|  
i 7:R4G(/#  
i]{M G'tg  
41y}n{4n8  
k'uN2m  
5_U3Fs  
九. 简化 $ig%YB  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 . W{\wk n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .d:sQ\k~=  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: .@#i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ShAI6j  
  +-*/&|^等  WDr'w'  
2. 返回引用。 /esSM~*H  
  =,各种复合赋值等 >#z*gCO5,  
3. 返回固定类型。 pEIc ?i*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t.m65  
4. 原样返回。 hETTD%  
  operator, MR$Bl"d  
5. 返回解引用的类型。 K29]B~0%E  
  operator*(单目) BJDe1W3;'  
6. 返回地址。 9.R)iA  
  operator&(单目) @; ayl  
7. 下表访问返回类型。 $\>GQ~k  
  operator[] p:u?a,p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S/CT;M@W  
  operator<<和operator>> "WOY`su>  
Pb$ep|`u  
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。 0R~{|RHM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JF]HkH_u  
L*tn>AO  
template < typename Left > mBgMu@zt)  
struct value_return }PGl8F !  
  { D\8~3S'd  
template < typename T > :(EU\yCzK  
  struct result_1 x0wy3+GZc  
  { dxlaoyv:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; gCAWRNp  
} ; aF4vNUeG  
hA)tad]  
template < typename T1, typename T2 > Eh;SH^&6  
  struct result_2 !h&A^sAc  
  { (v*$ExF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; afRUBjs  
} ; .3k"1I '\  
} ; _@0>y MZ^  
e"^* ~'mJ  
l+S08IZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $-9m8}U(Y  
R?g qPi-  
下面我们来剥离functor中的operator() qy6zHw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I3o6ym-i  
\M M(w&  
return l(t) op r(t) B3uv>\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &G?b|Tb2  
return op l(t) 5!,`LM9  
return op l(t1, t2) w@Ut[ ;6^  
return l(t) op )}\T~#Q]y  
return l(t1, t2) op jvn:W{'Q  
return l(t)[r(t)] A][\L[8X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l=%v  
Px:PoOw\  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: (</cu$w>H)  
单目: return f(l(t), r(t)); T%K"^4k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `V[{(&?,n  
双目: return f(l(t)); +~RiCZt  
return f(l(t1, t2)); t5 n$sF  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,6?L.L  
+avu&2B  
struct meta_divide rwr>43S5<3  
  { knZee!FA7  
template < typename T1, typename T2 > g&;:[&% T]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "Q]`~u':  
  { W@jBX{k  
  return t1 / t2; zZDa7 1>  
} <T JUKznO  
} ; \M1-  
D OiL3i"H  
这个工作可以让宏来做: ZZp6@@zyq'  
i[A$K~f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,o\v umx  
template < typename T1, typename T2 > \ W>0 36  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u$d T^c  
以后可以直接用 "1_eZ`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XJTY91~R  
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 S{aK\>>H  
(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。。。) n\&[^Q#b|  
CGvU{n,"  
he;;p="!*  
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 ve_TpP  
1i:l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Js[dT|>.  
class unary_op : public Rettype #:v}d+  
  { JX@/rXFY}  
    Left l; 37Vs9w  
public : ^B~z .F i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g|8G!7O  
jV`xRjh  
template < typename T > dM8`!~#&PI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w$4fS  
      { 4v cUHa|4  
      return FuncType::execute(l(t)); ?n9gqwO  
    } <7cm[  
!lp *0h(7  
    template < typename T1, typename T2 > Y ## ftQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Oe=7z'o  
      { C]K|;VQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lO>w|=<  
    } >8+:{NW  
} ; }2;~':Mklz  
J@w Q3#5a  
eS9uKb5n(  
同样还可以申明一个binary_op _oxhS!.*  
6hQ?MYX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <rV3(qb#]J  
class binary_op : public Rettype 3G|n`dj  
  { GV'Y'  
    Left l; <eK F  
Right r; F Cg{!h  
public : -Zd0[& ']  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3 4CqLPg8  
VeidB!GyP  
template < typename T > -bT1Qh X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7<DlA>(oUX  
      { -R@mnG 5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #x! h BS!  
    } { [ QCuR  
?]SSmZpk  
    template < typename T1, typename T2 > &u0JzK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wB~Ag$~  
      { Z}6   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XOK.E&eilj  
    } Q[J%  
} ; tb#. Y  
5SKj% %B2,  
Ha{#  
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 G$&SlJZEk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gB,~Y511  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1:5jUUL8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 B*#lkMr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t=\y|Idc  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 d[(KgX9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N 0h* |  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 'N#,,d/G  
下面是修改过的unary_op dq[X:3i  
}DiMt4!ZC!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9B gR@b  
class unary_op ` MtI>x c  
  { ;(AVZxCM  
Left l; wd&Tf R4!  
  ^\:"o  
public : JG-\~'9  
N9 yL(2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gOaL4tu  
[;yEG$)K  
template < typename T > p\T.l <p  
  struct result_1 ikd~k>F  
  { Oo<L~7B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7kJ =C  
} ; luAmq+  
v.Wkz9 w}  
template < typename T1, typename T2 > seO7/h_a  
  struct result_2 KLi&T mIB  
  { qBL >C\V +  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #)hc^gIO&<  
} ; G*.}EoA  
Kv3cKNvu~  
template < typename T1, typename T2 > *m$P17/C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H]2cw{2  
  { 8wJfG Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZdQt!  
} ?QuD:v ck  
TV#X@jQ  
template < typename T > rbfP6t:c3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c!n\?lB  
  { T 2Uu/^  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8bT]NvCA  
} @AM;58.  
; C/:$l  
} ; kOi@QLdN  
Hg<d%7.  
F2jZ3[P  
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 xx[XwN;  
好啦,现在才真正完美了。 Z_^i2eJYT  
现在在picker里面就可以这么添加了: K]5@bm  
;la sk4|  
template < typename Right > Xtv^q> !  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vhe[:`=a  
  { #w_cos[I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `a *_b9  
} 7OSk0%Q,  
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。 T \d-r#{  
a B(_ZX'L  
4#jW}4C{  
w<}kY|A"=-  
<OF2\#Nh  
十. bind 1nHQ)od  
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。 ?4p\ujc  
先来分析一下一段例子 X6hm,0[  
;Ih:$"$!  
NrQGoAOw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -2Bkun4Pt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J0xV\O !e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )?es3Ehqq  
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。 jhU'UAn  
我们来写个简单的。 Vqr#%. 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: ']]C zze  
对于函数对象类的版本: N$cm;G=]  
fGK=lT$  
template < typename Func > >iE/t$%1  
struct functor_trait S.G"*'N  
  { _Z9HOl@  
typedef typename Func::result_type result_type; aNd6# yU$  
} ; LU'<EXUbY  
对于无参数函数的版本: M1UabqQ  
b8Bf,&:ys  
template < typename Ret > 9@'^}c#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > s @AGU/v  
  { [diUO1p  
typedef Ret result_type; dY|~"6d)  
} ; q6R``  
对于单参数函数的版本: &d5n_:^  
K=S-p3\g  
template < typename Ret, typename V1 > J3 Y-d7=|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VTM*=5|c   
  { OAlV7cfD  
typedef Ret result_type; t(d$v_*y51  
} ; g7Xjo )  
对于双参数函数的版本: DcjF $E  
|AgdD  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G3Z>,"w;=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > BC*)@=7fx  
  { 4gyC?#Ede  
typedef Ret result_type; D7v-+jypp  
} ; }bkQr)us  
等等。。。 Vp"=8p#k  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \L6kCY  
{lNvKm)w  
template < typename Func > r .&<~x  
struct func_return ^a,Oi%  
  { 3mmp5 d  
template < typename T > ZeB"k)FI>  
  struct result_1 WD`z\{hcom  
  { VR5CRNBJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B4uJT~,7>  
} ; NFYo@kX> G  
E;I'b:U`  
template < typename T1, typename T2 > 0-s[S  
  struct result_2 "`va_Mk  
  { F0Nl,9h('  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `B1r+uTP~  
} ; `lI(SS]w  
} ; 1]DPy+  
Oq[2<ept  
pv3SAO4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nu=yE$BN{  
Vn7FbaO^  
template < typename Func, typename aPicker > E2hy%y9Tp  
class binder_1 NA=I7I@  
  { CO%o.j=1  
Func fn; utH/E7^8  
aPicker pk; F=T};b  
public : seNJ6p=`  
+1uAzm4SL  
template < typename T > \E}YtN#  
  struct result_1 [unK5l4_!  
  { QGC%, F"+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Un~ }M/  
} ; 6}q8%[l|  
6ct'O**k*&  
template < typename T1, typename T2 > 'MWu2L!F  
  struct result_2 7{"urs7 T  
  { 3zr95$Mt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t9C.|6X  
} ; XA1gV>SJ  
VuU{7:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %I`%N2ss  
?QbxC,& i  
template < typename T > }=7? & b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $;k2b4u  
  { 2#y-3y<G  
  return fn(pk(t)); F4b$  
}   (4GDh%  
template < typename T1, typename T2 > 6g6BE^o\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5LYzX+a)  
  { OV.f+_LS  
  return fn(pk(t1, t2)); WP}NHz4H  
} $2><4~T;|A  
} ; j0X Jf<  
#?3oGrS Y  
]cKxYX)J  
一目了然不是么? '{-7%>`bn  
最后实现bind ntZl(]l  
ru>c\X^|  
#Yd 'Vve  
template < typename Func, typename aPicker > bJWPr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *vqr+jr9  
  { $~h\`vF&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (q 0wV3Qv  
} rBLcj;,  
T F[8r[93  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A0A]#=S  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 =N~*`5|rk  
g> <*qd?t  
十一. phoenix X<8   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O8mmS!  
O]1aez[  
for_each(v.begin(), v.end(), C1M @;  
( .7`c(9<  
do_ S^z t>  
[ p~evPTHnrX  
  cout << _1 <<   " , " K|ZB!oq  
] #Rj&PzBe  
.while_( -- _1), \'>ZU-V  
cout << var( " \n " ) zHg1K,t:  
) "NM SLqO  
); gK#G8V-,  
"C~Zl&3  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: <J o\RUx  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor d7U%Q8?wUR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 eKv{N\E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u$MXO].Q  
4\pUA4  
`^G?+p2E  
template < typename Cond, typename Actor > >OotgJnhC  
class do_while Z'cL"n\9R]  
  { K1oSoD8c  
Cond cd; Qw@_.I  
Actor act; u|Tg*B  
public : ZR*Dl.GWY  
template < typename T > g~v>{F+u  
  struct result_1 VX+:C(m~  
  { b9L" ?{  
  typedef int result_type; 9l&4mt;+&<  
} ; ;3P~eeQR  
J9V,U;"\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D>`lN  
\pwg8p[4Q  
template < typename T >  IPDQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qi]"`\  
  { lmbC2\GT  
  do T[\?fSP  
    { a j13cC$  
  act(t); VQ(l=k:}2  
  } J;#7dRW{  
  while (cd(t)); n%&+yg   
  return   0 ; )Zbrg~-@  
} =K8z8K?  
} ; t \;,$i  
{~0r3N4Zl  
":Uv u[-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L >HyBB  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 C#tY};t  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 277Am*2  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 H"vy[/UcR  
下面就是产生这个functor的类: 6_zyPh  
(O`2$~mIM  
ZmKxs^5S  
template < typename Actor > Og E<bw  
class do_while_actor vNIQ1x5Za  
  { T*bBw  
Actor act; T~G~M/  
public : tEl_a~s*3?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S @tpd'  
haoQr)S  
template < typename Cond > [[A}MF*@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0~GtK8^B  
} ; Sft+Gb6  
r zO5 3\  
6JUjT]S%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 NB#-W4NA  
最后,是那个do_ syB.Z-Cpd  
2)^gd  
F\BD7W  
class do_while_invoker p`mNy o'  
  { TChKm- x  
public : V^D!\)#  
template < typename Actor > P;DGs]PF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 89+Q^79m  
  { eUZvJTE  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z+M* z;  
} {<#~Ya-  
} do_; >[&Zs3>  
0$1-5XY9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? WJs2d73Qp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ` Clh;  
最后来说说怎么处理break和continue 5fuB((fd(  
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。 |x$2- RUP  
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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