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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U*[E+Uq}:N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \EfX3ghPI  
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, S[F06.(1  
.nD#:86M  
T'5{p  
\P.h;|u  
  class filler 5*$yY-A  
  { ~</FF'Xz  
public : Bz ;r<Kn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5*%Gh&)  
} ; wmr?ANk  
ln82pQD2Y~  
{]Zan'{PCO  
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: v1:.t  
:oIBJ u%/  
u(f   
[ \_o_W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); OBAO(Ke  
 aO&U=!  
#3rS{4[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e#C v*i_<  
?),b902C  
^ j\LB23  
+5zXbfO  
二. 战前分析 8S1@,O,  
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。 XZ%,h  
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 A"JdG%t>.h  
&42 ]#B"*  
O@Aazc5K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !J7`frv"(  
  /* --------------------------------------------- */ L )JB^cxf  
vector < int *> vp( 10 );  _<S!tW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #kC~qux^  
/* --------------------------------------------- */ yLC[-.H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ce}`z L  
/* --------------------------------------------- */ }n9(|i+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [bh?p+V  
  /* --------------------------------------------- */ g"P%sA/E+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); G)7U &B  
/* --------------------------------------------- */ ZexC3LD"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ukR0E4p  
M/<ypJ  
& &}_[{fc  
wp?:@XM  
看了之后,我们可以思考一些问题: PF~@@j  
1._1, _2是什么? s%D%c;.|  
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。 g Q\.|'%  
2._1 = 1是在做什么? roS" q~GS,  
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。 o,rF15  
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。 V"#0\ |]m  
9<Pg2#*N0  
t=P+m   
三. 动工 #p(gB)o:l  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =z# trQ{  
^Hn}\5  
f+ r>ur}\)  
%ztZ#h~g  
template < typename T > R{@saa5I(>  
class assignment bg zd($)u  
  {  :xsZz$  
T value; ^?lpY{aa  
public : UPfE\KN+p#  
assignment( const T & v) : value(v) {} /]U$OP*0  
template < typename T2 > lju5+0BSb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MJ:c";KCq0  
} ; r)t[QoD1  
nd' D0<%  
E^-c,4'F  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 oKn$g[,SJh  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +p\E%<uQ  
J*zzjtY( 1  
-m`|Sq  
0C<\m\|~k  
  class holder B /;(#{U;  
  { 6(E4l5 %  
public : RE t&QP  
template < typename T > )w].m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8-G )lyfj  
  { Mq91HmC(@  
  return assignment < T > (t); M ygCg(h  
} /O[6PG  
} ; ]xvA2!) Q  
o CCtjr  
#eJfwc1JY  
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: sV"tN2W@  
kQ=bd{a6  
  static holder _1; E3wpC#[Q1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oywPPVxj  
L\4rvZa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); phDIUhL$z  
而不用手动写一个函数对象。 mu B Y  
"W5MZ  
a#1r'z~]}  
Z.${WZW  
四. 问题分析 @ 51!3jeu  
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。 Ny"9!3V   
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。 g+o$&'\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8ve-g\C8 H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n~0wq(8M  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `O7vPE  
F.TIdkvp  
五. 问题1:一致性 6@|!m'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| w^L`"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cs2-jbRn  
Ls2OnL9  
struct holder oN}\bK  
  { M Q =x:p{  
  // TD\TVK3P  
  template < typename T > @C-dCC?  
T &   operator ()( const T & r) const bAt!S  
  { kg Bkwp  
  return (T & )r; "0!#De  
} }'<Z&NW6  
} ; ok--Jyhv#  
+Vg(2Xt  
这样的话assignment也必须相应改动: U$D:gZ  
k8E2?kbF  
template < typename Left, typename Right > 2\{/|\  
class assignment ,% yC4  
  { EW]DzL 3  
Left l; 1N),k5I  
Right r; ;R >>,&g  
public : (l][_6Q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @{V`g8P>  
template < typename T2 > i8<5|du&?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z .lb(xQ  
} ; ';eAaDM  
[]\-*{^r  
同时,holder的operator=也需要改动: q|YnNk>1  
f$ /C.E  
template < typename T > $I`,nN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -0(+a$P7e  
  { >a@1y8B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); CEk [&39"  
} \R&ZWJKh  
(O ;R~Io  
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。 v 'L"sgW6I  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QdZHIgh`i  
lS;S:- -F  
return l(rhs) = r; %_]O|(  
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。 -{3^~vW|<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @bkSA  
{w>ofyqfp&  
template < typename Tp > E#w2'(t  
class constant_t %Y`)ZKh  
  { g7%vI8Y)@  
  const Tp t; ygm=q^bV]s  
public : _58&^:/^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `5t~ Vlp  
template < typename T > >taT V_,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -?T|1FA,  
  { yaj1nq! *"  
  return t; Qe[ai?iJkt  
} i/N68  
} ; MoC/xF&  
~}YgZ/U7T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^YPw'cZZ&  
下面就可以修改holder的operator=了 Y$q--JA  
{flxZ}  
template < typename T > :fG9p`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !Je!;mEvI  
  { '\7&Iz:%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h" YA>_1  
} mnMY)-6C  
LrfyH"#!:  
同时也要修改assignment的operator() [Az^i>iH  
{7Ez7'SVV  
template < typename T2 > xJzO?a'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9NC6q-2  
现在代码看起来就很一致了。 l&Fx< W  
\U`rF  
六. 问题2:链式操作 3Z)vJC9'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 & V/t0  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 bU(fH^  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 BYDOTy/%nJ  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 [\i1I`7pE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S1$&  
bO{wQ1)Z_  
template < typename T > F[|aDj@q e  
struct result_1 c;7ekj  
  { r+l3J>:K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DCtrTX  
} ; 0j~C6 vp  
/?8rj3  
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: `Axn  
Jqi^Z*PuX  
template < typename T > T*C]:=)  
struct   ref [[:wSAO>6'  
  { 4THGHS^  
typedef T & reference; &@D,|kHk  
} ; ,}#l0 BY  
template < typename T > j.rJfbE|X  
struct   ref < T &> ?G!DYUK  
  { C}GOwvAL>  
typedef T & reference; E^jb#9\R  
} ; ZA4vQDW  
?g'? Ou  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -i?-Xj#%  
-z4pI=  
template < typename T > ]q@6&]9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rfMzHY}%  
  { +lqX;*a=N  
  return l(t) = r(t); 7l3sd5  
} S2fBZ=V8  
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。 i~6qOlLD-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;HeUD5Nt6F  
FCEFg)c5=  
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 t/aT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (a i&v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e[7n`ka '  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #Hr>KQ5mJQ  
最后的布局是: v5GV"qY  
                Add <OEu 4,~:  
              /   \ 5}4r'P$m:  
            Divide   5 Ytnk^/Z1L  
            /   \ dw!cDfT+  
          _1     3 .5zqpm  
似乎一切都解决了?不。 y  ZsC>  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 IPoNAi<b  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 +mN]VO*y  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: tPHDnh^n]  
tQ:)j^\  
template < typename Right > >I3#ALF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -qBrJ1*  
Right & rt) const y#Ao6Od6  
  { ~% QVjzMC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8`*Wl;9u  
} c?{&=,u2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Bp`?inKBOd  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 hp]T^  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ,tZWPF-  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 wYJ.F  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 &C+pen) Z  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Wej8YF@  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: wTGH5}QZ+  
'8v^.gZ  
template < class Action > <8>gb!DG  
class picker : public Action PG8|w[V1"  
  { %+U.zd$  
public : hGx)X64Mw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A7|!&fi  
  // all the operator overloaded jX79Nm|  
} ; vcnUb$%  
w^?uBeqR  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 (7G5y7wI"  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: -gl7mO*  
t8,s]I&  
template < typename Right > J)iy6{0"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vlAYKtl3]  
  { q"@Y2lhD!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V^WR(Q}  
} '-tiH  
n5X0Gi9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4~8++b1/;  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 y|1,h}H^n  
Gk0f#;  
template < typename T >   struct picker_maker }u0t i"V  
  { y{ReQn3> y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Np=IZ npt  
} ; U)%gzXTZ%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1H{M0e  
  { 1-4iy_d  
typedef picker < T > result; J fFOU!F\  
} ; 8_6\>hW&  
?'_E$  
下面总的结构就有了: {k=H5<FV  
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。 Ly1V@  
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。 s+;J`_M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 LwQq0<v  
至此链式操作完美实现。 fX=o,=-f  
5T)qn`%  
E^a He  
七. 问题3 X(nbfh?n  
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。 =l?F_  
qi7(RL_N  
template < typename T1, typename T2 > #;59THdtPk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1'wwwxe7  
  { dGU io?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zWYm* c"n\  
} ;Ll/rJ:*  
jEwfa_Q%  
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: \^O#)&5 V  
*5'U3py  
template < typename T1, typename T2 > m%Ah]x;  
struct result_2 #flOaRl.  
  { z DDvXz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \~|+*^e)  
} ; B]Vnu7  
"L'0"  
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? [\(}dnj:  
这个差事就留给了holder自己。 wg<UCmfu!  
    $e66jV  
H4[];&]xr  
template < int Order > d4OWnPHv&}  
class holder; *k)v#;B  
template <> Vsh7>|@  
class holder < 1 > bvY'=   
  { h/u>F$}c  
public : i[obQx S94  
template < typename T > "RPX_  
  struct result_1 [C)JI;\  
  { KUs\7Sb  
  typedef T & result; ].Mr&@  
} ; x8H%88!j*  
template < typename T1, typename T2 > :2#8\7IU^'  
  struct result_2 Z|&Y1k-h  
  { ^6*LuXPv  
  typedef T1 & result; Ul@ Jg    
} ; `uRf*-   
template < typename T > Xq"@Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d5?"GFy  
  { HF@K$RPK  
  return (T & )r; 99Jk<x k  
} %si5cc?  
template < typename T1, typename T2 > '^Kmfc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~I^}'^Dbb  
  { xsjJ8>G  
  return (T1 & )r1; -P!_<\q\l  
} pyPS5vWG  
} ; 56!>}!8!  
BzFD_A>j;_  
template <> >?b<)Q*<  
class holder < 2 > 9d ZE#l!Q  
  { _ PC}`Y'&  
public : `? ayc/TK  
template < typename T > s^nPSY!  
  struct result_1 u+7B-l=u*  
  { [H#*#v  
  typedef T & result; EA )28]Y.  
} ; oS'M  
template < typename T1, typename T2 > <.c@l,[.z  
  struct result_2 v@OyB7}  
  { p)M\q fZ  
  typedef T2 & result; I W_:nm6  
} ; 9A]XuPAlh  
template < typename T > r Ntc{{3_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $)OUOv  
  { ;1Kxqp z_i  
  return (T & )r; 0(9]m)e  
} [.e Y xZ{=  
template < typename T1, typename T2 > ;9cBlthh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i?^C c\gH  
  { ;d17xu?ks  
  return (T2 & )r2; USVM' ~p I  
} xJ"CAg|B  
} ; 3HsjF5?W  
=m@5$  
5[WhjTo  
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> >。 ns.[PJ"8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Uk5O9D0 He  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }`/wj  
%9|=\# G  
return l(i, j) = r(i, j); -la~p~8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0 `X%&  
K7&A^$`  
  return ( int & )i; W'{q  
  return ( int & )j; 02]9 OnWw  
最后执行i = j; zT}Qrf~  
可见,参数被正确的选择了。 !=#230Y  
Meh?FW||5  
w;$@</  
0D1yG(ck  
JL1%XQ i  
八. 中期总结 \K 01 F  
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: |Iy55~hK`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fM]McZ9)D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1r}fnT<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H[%F o  
6Rn_@_Nn)f  
(^g?/i1@d  
n5_r 3{  
r;w_B%9  
iL1.R+  
九. 简化 3OHP-oa.  
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。 uPe4Rr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )61CrQiY  
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: \S;% "0!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $4kc i@.  
  +-*/&|^等 fmie,[  
2. 返回引用。 k>{i_`*  
  =,各种复合赋值等 @M4~,O6-  
3. 返回固定类型。 bIizh8d?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |bDN~c:/  
4. 原样返回。 uqZLlP#&#  
  operator, S6H=(l58  
5. 返回解引用的类型。 8aGZ% UI  
  operator*(单目) 8 Oeg"d  
6. 返回地址。 ,$3  
  operator&(单目) #I@]8U#,":  
7. 下表访问返回类型。 '2]u{rr~+  
  operator[] &RXd1>|c2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &tZ?%sr  
  operator<<和operator>> 0[D5]mcv  
U6X~]|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。 lGPC)Hu{`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: MV$>|^'em  
GMU<$x8o  
template < typename Left > |dD!@K  
struct value_return N(&FATZUW  
  { 1:7>Em<s  
template < typename T > [CPZj*|b  
  struct result_1 r_xo>y~S  
  { -7ct+3"J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; LO.4sO  
} ; q22cp&gmX  
0&/1{Dk*n  
template < typename T1, typename T2 > 6WfyP@ f  
  struct result_2 g) v"nNS  
  { CX':nai  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j)-D.bY0  
} ; =La}^  
} ; (6+6]`c$  
$%r|V*5  
`4}!+fXQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait FZ=6x}QZ  
(dMFYL>YP  
下面我们来剥离functor中的operator() a #@Q.wL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &K>]!yn   
?qO,=ms>-  
return l(t) op r(t) {'DP/]nK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) puqLXDjA/  
return op l(t) CHeG{l)<r  
return op l(t1, t2) WKah$l  
return l(t) op *|t]6!aVLS  
return l(t1, t2) op \)M 5o  
return l(t)[r(t)] FG#j0#|*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X3W)c&Pr  
VdeK~#k  
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: j%p~.kW5  
单目: return f(l(t), r(t)); Dx <IS^>i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c4-&I"z  
双目: return f(l(t)); H&03>.b  
return f(l(t1, t2)); Vj2GK"$v  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,6M-xSDs  
='VIbE@qC  
struct meta_divide w:Lu  
  { h.?[1hT4R  
template < typename T1, typename T2 > Mxd fuFss  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BB%(!O4Dl  
  { ';ZJuJ.  
  return t1 / t2; 0H>Fyl2_  
} ^mJvB[ u|  
} ; vj^U F(X  
Q}=RG//0*  
这个工作可以让宏来做: N"T8 Pt  
zr[~wM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E`?BaCrG~  
template < typename T1, typename T2 > \ &)X<yd0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )K?GAj]Pq  
以后可以直接用 L}21[ N~ky  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9Np0<e3p  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 @wFm])}0  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ;etQ  
J.nVEqLZ  
_yoG<qI  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 eAuJ}U[  
OeAPBhTmFj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bv+e'$U3  
class unary_op : public Rettype }cPV_^{  
  { AN%.LK  
    Left l; ^=W&p%Y(!  
public : ; Q 6:#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5o3_x ~e  
\6'A^cE/PX  
template < typename T > *C:+N>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v'>Yc#VJ  
      { ('lnQD.Hd  
      return FuncType::execute(l(t)); m[bu(qz  
    } # _7c>gn  
|X.z|wKT6  
    template < typename T1, typename T2 > 2"MI8EK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C C09:L?  
      { M[{Cy[ta  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  qN QsU  
    } Kje+Niz7  
} ; =B:poh[u  
Jzdc'3dq  
"_K 6=  
同样还可以申明一个binary_op MYPcH\K$h  
GMNb;D(>K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e)xWQ=,C  
class binary_op : public Rettype L)+ eM&W  
  { bVx]r[  
    Left l; 5QSmim  
Right r; etoE$2c  
public : 0?7uqS#L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d0=nAZZ  
mqHt%RX  
template < typename T > ,$]q2aL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 16>uD;G  
      { p~.@8r(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PsgzDhRv  
    } f3N:MH-c  
7&3URglsL"  
    template < typename T1, typename T2 > IebS~N E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /wTf&_"mTL  
      { gJ&!w8v.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); y]l"u=$Tr{  
    } ]#$kA9  
} ; _}&]`,s>  
lnDDFsA  
9^='&U9sr  
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 PNKT\yd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p*0Ve21i,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [hL1 PWKs  
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。 vb- .^l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $vBU}~l7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Hl;p>>n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 HD{`w1vcN  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .m?~TOR  
下面是修改过的unary_op Xa@wN/"F  
DQ\&5ytP  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > D5pF:~tQ(j  
class unary_op n@;x!c< +  
  { 'pY;]^M  
Left l; `yAo3A9vk  
  2&0<$>  
public : :BX{ *P  
$ rYS   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} o# xg:m_py  
} 4]<P  
template < typename T > 0f%:OU5Y  
  struct result_1 S;Z3v)E-f  
  { o0G`Xn  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %vtSeJ  
} ; A_Iu*pz^^  
K$cIVsfr  
template < typename T1, typename T2 > <aaDW  
  struct result_2 ox_h9=$-  
  { 0l: pWc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +n[wkgFd  
} ; 3DAGW"F  
Bh,)5E^m  
template < typename T1, typename T2 > 4E-A@FR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1MI7l)D?  
  { `4.sy +2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); RLz`aBT  
} OgN1{vRFx  
d?M!acB  
template < typename T > rz }l<t~H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (}X?v`Y^W  
  { :{s%=\k {d  
  return OpClass::execute(lt(t)); lF8 dRIav  
} P%`R7yk  
a\69,%!:  
} ; %<C G|]W  
GHJ=-9{YL  
bp>ps@zFq  
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 bepYeT  
好啦,现在才真正完美了。 Q^Z<RA(C  
现在在picker里面就可以这么添加了: =x0"6gTz>  
j]B $(pt  
template < typename Right > VuMDV6^Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const reM  
  { vvsNWA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ac!&j=ZE  
} :gD0EqV  
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。 ,AbKxT f2  
;2Ad])  
{#*?S>DA  
*[xNp[4EU  
sL7`=a.&T  
十. bind ]EM)_:tRf  
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。 &&9c&xgzE  
先来分析一下一段例子 3 2 1={\X  
9<A\npD  
7 xp1\j0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Vr-3M+l=O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 loC5o|Wh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 RC8)f8n  
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。 ]\a\6&R  
我们来写个简单的。 siRnH(^ J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zK>'tFU  
对于函数对象类的版本:  w{ r(F`  
=tf@4_  
template < typename Func > *K}z@a_  
struct functor_trait [^U;  
  { 5S\][;u  
typedef typename Func::result_type result_type; T`g?)/  
} ; uq|vNLW26  
对于无参数函数的版本: V|3yZ8lE  
miG; ]-"^  
template < typename Ret > 8L7Y A)u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yul<n>X|  
  { Th~3mf #  
typedef Ret result_type; W>?f^C!+m  
} ; h{W$ fZc<  
对于单参数函数的版本: )4!CR/ao  
bIb6yVnHi  
template < typename Ret, typename V1 > *h*j%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7cUR.PI#Q  
  { _@#uIOcE  
typedef Ret result_type; o\@ A2r3  
} ; ]^*_F  
对于双参数函数的版本: :jk)(=^  
 ko=aa5c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `q f\3JT\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1A%N0#_(Md  
  { Uh3wj|0  
typedef Ret result_type; d,Cz-.'sOf  
} ; |TB@@ 2Ky&  
等等。。。 F@=e2e 4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Tn4W\?R  
l~]hGLviJE  
template < typename Func > wO^$!zB W  
struct func_return U{T[*s  
  { |~@x4J5,  
template < typename T > N{1.g S  
  struct result_1 MB ]#%g&  
  { 22)0zY%\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &Pu+(~'Q  
} ; x[vpoB+c  
h^o+E2<]  
template < typename T1, typename T2 > t MxsR >sH  
  struct result_2 BW'L.*2  
  { $R A4U<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r+t ,J|V  
} ; &u+yM D  
} ; =d go!k  
Mam8\  
zW%>"y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X|X4L(i  
FX%t  
template < typename Func, typename aPicker > /C*~/}  
class binder_1 ! 9d _Gf-  
  { {V}t'x`4c  
Func fn; mSU@UD|'  
aPicker pk; Sp 7u_Pq{  
public : TRF]i/Bs  
_R EqT  
template < typename T > r0)JUc}Fyq  
  struct result_1 y\^@p=e  
  { ~c9>Nr9|`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5JS ZLC  
} ; gzVtxDh  
rei 8LW  
template < typename T1, typename T2 > |:./hdcad  
  struct result_2 PXV)NC  
  { JT4wb]kdV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qOW#Q:T  
} ; 3Bejp+xX  
X6Un;UL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~ct2`M$TL(  
@'*eC}\E  
template < typename T > 2$M,*Dnr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `q%U{IR  
  { 8h@q  
  return fn(pk(t)); B9YsA?hg  
} (@+h5@J[`I  
template < typename T1, typename T2 > vwVVBG;t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -^yXLa;D  
  { gdl| ^*tc  
  return fn(pk(t1, t2)); 2R~6<W+&:>  
} L~IE,4  
} ; 88 {1mA,v  
q%>7L<r  
7skljw(  
一目了然不是么? ;>DHD*3X  
最后实现bind {|z#70  
rOW;yJ[  
{-HDkG' 8  
template < typename Func, typename aPicker > _lXt8}:+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Dzr e'  
  { BBxc*alG0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A#(`9  
} 3E,DipHg  
A;,Dg=FL/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W"Z#Fs{n8  
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。 oE1M/*myS  
za T_d/?J  
十一. phoenix i E9\_MA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }z wX  
TiyUr [  
for_each(v.begin(), v.end(), F}D3,&9N  
( !{(ls<  
do_ mZ7B<F[qV  
[ ]boE{R!I  
  cout << _1 <<   " , " o&z!6"S<  
] paWxanSt  
.while_( -- _1), F;P5D<  
cout << var( " \n " ) "]#'QuR  
) )t%h[0{{  
); h=6xZuA\  
 <B )   
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: Ux}W&K/?'  
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 =We2^W-{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @}DFp`~5|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: w{`Acu  
r P'AJDuq  
59 <hV?  
template < typename Cond, typename Actor > 1`JB)9P  
class do_while \GL*0NJ  
  { ,?(ciO)  
Cond cd; Z5B/|{  
Actor act; j;\[pg MR/  
public : #!})3_Qc(y  
template < typename T > ] 8Tzr  
  struct result_1 ?#BV+#(  
  { GoIQ>n  
  typedef int result_type; _ie.|4k  
} ; &94W-zh  
ZzcPiTSO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} sbnjy"Z%  
S!h Xf|*0[  
template < typename T > g jxS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {kL&Rv%'  
  { H)>sTST(  
  do OJ1tV% E  
    { F*` t"7Lm  
  act(t); P :k+ y$  
  } exZLj0kvF  
  while (cd(t)); L:@fP~Erh  
  return   0 ; |^( M{  
} pRi<cO  
} ; $1Z6\G O  
BStk&b  
=a$Oecg?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u =J&~  
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。 =&vFVIhWcf  
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。 Ri)uq\E/#  
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。 iw\%h9  
下面就是产生这个functor的类: I=Ij dwbH  
h`Tz5% n  
lV6dm=k  
template < typename Actor > &<]<a_pw  
class do_while_actor R_N:#K.M  
  { 2k5/SV X  
Actor act; 73F5d/n  
public : rv7{Ow_Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [L(h G a  
M 2q"dz   
template < typename Cond > )uheV,ZnY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {whvTN1#dh  
} ; MX|H}+\  
,S&z<S_  
09h.1/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L'Q<>{;Ig  
最后,是那个do_ W|5_$p  
|E)aT#$f'  
Log|%P\  
class do_while_invoker PXk?aJ  
  { 9`B$V##-L  
public : <AoXEu D  
template < typename Actor > DAO]uh{6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *rh,"Zo  
  { K8I$]M   
  return do_while_actor < Actor > (act); h2Bz F  
} 7h9U{4r: M  
} do_; )> a B  
1;F`c`0<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9KuD(EJS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7'lZg<z{~j  
最后来说说怎么处理break和continue +^|iZbZKx  
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。 }6u2*(TmD  
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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