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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [XKudw%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <l.l6okp  
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, X"k:+  
X7g@.Oy`  
IrMUw$  
(2J\o  
  class filler \2c 3Nsra  
  { q^w@l   
public : j&Trvw<t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} F<+!28&h  
} ; m}$7d5  
3!u`PIQv  
_t/~C*=:=  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: */6lyODf  
euyd(y$'k  
bl3?C  
i< b-$9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P U2^4h/[`  
Ht"?ajW{  
DP8%/CV!*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'nT#c[x[0  
jAcrXB*  
(UB?UJc  
0g`$Dap  
二. 战前分析 (uVL!%61k  
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。 idNra#  
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 <5 }  
|kGQ~:k+P  
|[Rlg`TQ;*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sR4B/1'E  
  /* --------------------------------------------- */ 6Qk[TL)t  
vector < int *> vp( 10 ); bP Q=88*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Nl'@Y^8N  
/* --------------------------------------------- */ 1N}vz(0"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0T7t.  
/* --------------------------------------------- */ Y:R*AOx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "WzKJwFr  
  /* --------------------------------------------- */ S J2l6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q-s(2C  
/* --------------------------------------------- */ Yi j^hs@eV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3yrb7Rn3  
/Nkxb&  
P~M[i9 V  
brX[-  
看了之后,我们可以思考一些问题: 63i&<  
1._1, _2是什么? TM5 Y(Q*  
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。 y_' 6bpb  
2._1 = 1是在做什么? DNr*|A2<  
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。 "~mY4WVG  
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。 [MuZ^'dR  
edo+ o{^  
4T-"\tmg/  
三. 动工 4f&"1:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: guG&3{&\s  
{;N2 &S o  
S=gb y  
'55G:r39  
template < typename T > UiVGOQq  
class assignment d N$,AOT  
  { B Dp")[l  
T value; Y1ks'=c>  
public : K9-9 c"cz  
assignment( const T & v) : value(v) {} >C19Kie72  
template < typename T2 > kno[!A7_6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y]7503J  
} ; QWnGolN  
;{aGEOP'U  
+4  h!;i  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1BEs> Sm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment R+U$;r8l  
x0b=r!Duu  
aL_/2/@X8  
b8_F2  
  class holder 1yZA_x15:  
  { t>AOF\  
public : 3@qv[yOE  
template < typename T > d]Y;rqjue  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WrSc@j&Ycv  
  { EK5$z>k>m  
  return assignment < T > (t); haY]gmC  
} _3:%b6&Pz  
} ; $~iZaX8&  
8]Tv1Wc  
"V(P)_  
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: ^;'8yE/  
/OWwC%tM/  
  static holder _1; Pmo<t6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ccrWk*tr  
v2E<~/|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TIxOMYy  
而不用手动写一个函数对象。 *!ng)3#  
PMpq>$6b7  
vUVFW'-  
vX\9#Hj  
四. 问题分析 }L)[>  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]c~yMA+]FZ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 xa@$cxt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kqm(D#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Jz~:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xy]O8> b  
BLy V~   
五. 问题1:一致性 P*A+k"DU1  
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?| .Pponmy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ai1"UYk\\Y  
T2MC`s|`  
struct holder y\Aa;pL)RQ  
  { wKLYyetM!  
  // G;}WZy  
  template < typename T > S(Afo`  
T &   operator ()( const T & r) const \ saV8U7B  
  { q* p  
  return (T & )r; (|K+1R  
} SjB"#E)  
} ; M; wKTTQy  
5[jcw`  
这样的话assignment也必须相应改动: <E4(KE  
j|[rT^b@  
template < typename Left, typename Right > z3uR1vF'  
class assignment xrPZy*Y,  
  { YWK0.F,8a  
Left l; fA6IW(_bi  
Right r; {P8d^=#q  
public : *'-4%7C`1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Gk*u^J(  
template < typename T2 > K<e #y!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iAk:CJ{  
} ; ?>h ~"D#  
Ojc Tu  
同时,holder的operator=也需要改动: $&as5z8  
y''~j<'  
template < typename T > {s mk<NL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fEZuv?@  
  { 1?Y>Xz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U3{<+vSR`  
} [=>=5'-  
 `Eh>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。 &s+l/;3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m !*F5x  
r%.k,FzGZY  
return l(rhs) = r; 3J#LxYK  
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。 ]%E h"   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: nqo{]fn  
]@#9B>v=  
template < typename Tp > ab2FK  
class constant_t Y"mFUW4  
  { I_r@Y:5{  
  const Tp t; *D?_,s  
public : 5bLNQz\WJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} spV7\Gs.@  
template < typename T > qdix@ @  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u"HGT=Nl  
  { L BbST!  
  return t; ai_ve[A  
} Ol>q(-ea  
} ; 1CB&z@  
zV&l^.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~m6=s~Vn  
下面就可以修改holder的operator=了 N{v)pu.  
l8oaDL\f  
template < typename T > <o%T]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const TPN+jK  
  { .TGw+E1k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Vf cIR(  
} ' h7Faj  
1[!:|=  
同时也要修改assignment的operator() |n 26[=\B  
oai=1vt@  
template < typename T2 > o !tC{"g  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `;UWq{"  
现在代码看起来就很一致了。 fp [gKRSF  
<A,V/']  
六. 问题2:链式操作 -Uo11'{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q}LDFsU  
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。 Af _4Z]F  
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。 E.K^v/dNdq  
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。 5NhFjPETr  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fmW{c mr|  
hN3FH# YO  
template < typename T > P{o)Ir8Tt  
struct result_1 /*#o1W?wQZ  
  { Q4u.v,sE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %,T*[d&i  
} ; &aRL}#U  
9B0ON*`  
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: 0/GBs~P  
mUg :<.^  
template < typename T > J p?XV<3Z  
struct   ref ^+>*Y=fl  
  { P(shbi@  
typedef T & reference; b? ); D  
} ; eAlOMSL\  
template < typename T > jqaX|)8|$  
struct   ref < T &> #^T`vTD-  
  { ?#z$(upQ  
typedef T & reference; 5MnP6(3$  
} ; Yz/Blh%V  
[.}qi[=n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: v5M4Rs&t  
 LSC[S:  
template < typename T > t W UI?\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const QD@O!}; T  
  { H7+"BWc  
  return l(t) = r(t); "u6pl);G  
} {xZY4b2  
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。 H\>{<`sD;f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 E+/Nicn=  
$}&a*c>  
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 JK! (\Ae.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Jx+6Kq(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LACrg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t<v.rb  
最后的布局是: PLz{EQ[cV  
                Add lq9|tt6Z  
              /   \ in1rDN%Vi  
            Divide   5 AY52j  
            /   \ 3= =["hO  
          _1     3 5sJ>+Rg  
似乎一切都解决了?不。 7z;2J;u`n  
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。 .:?v;rYk{  
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。 F7<mm7BGZ  
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: "p O  
Y~}MfRE3z  
template < typename Right > wH|%3 @eJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^&<M""Z  
Right & rt) const U,U=udsi  
  { -- %XkO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OL\-SQ&  
} ={B C0,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 gfggL&t(  
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。 fK7 ?"^`/  
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。 Vo"G@W)lZ  
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。 4XAB_Q  
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。 +'m9b7+v  
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? j/TnKO  
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: *<^C0:i(  
}Cu:BD.zQ  
template < class Action > 8U@f/ P  
class picker : public Action ;> 7~@ K  
  { ~m fG Yk"  
public : 7u"Q1n(h/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q b^{`  
  // all the operator overloaded jsAx;Z:QT  
} ; \Hb!<mrp  
2}<tzDI'  
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。 ~Y43`@3H:  
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: EF&CV{Sw  
:'r* 5EX  
template < typename Right > W)1nc"WqY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -$!r+4|q  
  { | K|AUI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Jm , :6T  
} Y1lUO[F j  
>yc),]1~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > y={ k7  
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。 to13&#o  
iAe"oXK|  
template < typename T >   struct picker_maker g Nz  
  { i$pUUK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q:) 4  
} ; dZ" }wKbO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )*%uG{h  
  { BUZ74  
typedef picker < T > result; 3T(ft^~  
} ; 0qR#o/~I  
+;!^aNJ,  
下面总的结构就有了: x=0Ak'1M  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 s]yZ<uA  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 8r}tf3xMCM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gD%o0 jt"  
至此链式操作完美实现。 \Uh/(q7  
:M;|0w*b  
h_X'O3r  
七. 问题3 f`vWCb  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 KdiJ'K.  
yo5-x"ze  
template < typename T1, typename T2 > 1$))@K-I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *#p}FB2H#  
  { %>nAPO+e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); J%Y-3{TQK  
} xNY&*jI  
GwgY{-|`  
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: [ )X(Qtk  
0(5qVJ12  
template < typename T1, typename T2 > %N\45nYU:  
struct result_2 &B8x0 yi  
  { Lz9|"F"V  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; M$v\7vBgO!  
} ; }K.)yv n  
'D+njxCk.A  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ty;a!yjC  
这个差事就留给了holder自己。 ]q #"8 =  
    ,~=+]9t  
*ax&}AHK[/  
template < int Order > N#OO{`":Z`  
class holder; W)2k>cS  
template <> gBgaVG  
class holder < 1 > zcV~)go6  
  { x;JC{d#  
public : OS~Z@'Eg  
template < typename T > YFcMU5_F  
  struct result_1  ^AwDZX  
  { 9-Qu5L~  
  typedef T & result; N mNj0&  
} ; fn//j7 j  
template < typename T1, typename T2 > xs)SKG*  
  struct result_2 skLr6Cs|  
  { uq!d8{IMu  
  typedef T1 & result; ^x >R #.R  
} ; 6 #jpA.;  
template < typename T > fQfd1=4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0VgsV;  
  { 0#sf,ja>  
  return (T & )r; aH$DEs  
} H"JzTo8u  
template < typename T1, typename T2 > I~M@v59C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uw&p)  
  { 4n\O6$&.x  
  return (T1 & )r1; F PAj}as  
} J.,7d ,  
} ; l5Q-M{w0x  
I(Q3YDdb  
template <> ?&XpwJw:~  
class holder < 2 > %\ !3tN  
  { %c&< {D}r  
public : KupQtT<  
template < typename T >  4V 5  
  struct result_1 ESY\!X:|  
  { ]%6XE)  
  typedef T & result; 8Dc'"3+6  
} ; J+nUxF;EE  
template < typename T1, typename T2 > LeXkl=CC  
  struct result_2 \ci[<CP  
  { K1|xatx1V  
  typedef T2 & result; X_J(P?  
} ; >KCnmi  
template < typename T > 0(az80 p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Cq%1j[  
  { F@@6D0\X?  
  return (T & )r; K2oyHw<mk  
} 6tT*b@/_o  
template < typename T1, typename T2 > )tR@\G>%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k9o LJ<.k  
  { Q\GSX RP  
  return (T2 & )r2; J*r%b+  
} %@x.km3e2  
} ; L=-v>YL+  
-@G,Ry-\t  
Ab)X/g-I @  
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> >。 #bdSH)V  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <(dg^;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z'4oE )  
f-l(H="e  
return l(i, j) = r(i, j); nv2p&-e+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tFYo d#  
85]3y%f9  
  return ( int & )i; )_Wo6l)i  
  return ( int & )j; KMogwulG  
最后执行i = j; ,e5#wz  
可见,参数被正确的选择了。 nEboet-#D0  
4 .d~u@=  
6]5e(J{Fz  
+*ZF52hy|  
Jde@T h  
八. 中期总结 `oGL==  
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: 7C@%1kL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zY&/^^y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M7g6m  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y>2kOE  
byetbt(IF  
eg Zb)pP  
r*XEne  
^ woCwW8n  
B~t[Gy  
九. 简化 s2ixiv=  
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。 TIre,s)_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]3bXJE  
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: ym.:I@b?6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iW,fKXuo&y  
  +-*/&|^等 , UiA?7k  
2. 返回引用。 5x/LHsr=m  
  =,各种复合赋值等 Nr#" 5<W  
3. 返回固定类型。 rwSmdJ~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C3>`e3v  
4. 原样返回。  4fa2_  
  operator, b!3Y<D*  
5. 返回解引用的类型。 A-om?$7  
  operator*(单目) mcqLN5  
6. 返回地址。 /Dk`vn2eN  
  operator&(单目) 5 i;n:&Y  
7. 下表访问返回类型。 99tKs  
  operator[] i_M0P12  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _q<Ke/  
  operator<<和operator>> NT&sk rzW  
0JS#{EDh+  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 lbUUf}   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z.rR)  
"ukiuCfVuW  
template < typename Left > ^a{cK  
struct value_return g886RhCe  
  { 7ts`uI<E@7  
template < typename T > ])3(@.  
  struct result_1 ^DH*\ee  
  { .qAlPe L:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I5mtr  
} ; LCouDk(=`  
>3&Oe  
template < typename T1, typename T2 > .Mb<.R3  
  struct result_2 6Ud6F t6  
  { +fRABY5C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3]cW08"c  
} ; ILyI%DA&  
} ; }ofx?s}  
Is1(]^EE*  
2?)8s"Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vn(ji=  
7+;$_,Xo<  
下面我们来剥离functor中的operator() cf`g.9pjlx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Uuq*;L  
CD:$22*]  
return l(t) op r(t) _6!@>`u~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =%Z5"];  
return op l(t) b<E+5;u  
return op l(t1, t2) Ehw2o-s^  
return l(t) op r~q 3nIe/,  
return l(t1, t2) op (T 8In  
return l(t)[r(t)] W:hg*0z-*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7GG:1:2+>  
$rV4JROb  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: d$qi. %<kh  
单目: return f(l(t), r(t)); e~P4>3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T:=ST3#m  
双目: return f(l(t)); Fz.Ij'8.H  
return f(l(t1, t2)); e<+$E%"7hS  
下面就是f的实现,以operator/为例 GJTakhj3  
>i!y[F  
struct meta_divide wmB_)`QNP  
  { =lZtI6tZ  
template < typename T1, typename T2 > Vf#g~IOI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dC(5I{I|  
  { I#UL nSJ3  
  return t1 / t2; aE 2=  
} <i~=-Z(  
} ; 6]NaP_\0  
~+S,`8-P  
这个工作可以让宏来做: \N[2-;[3  
gN; E}AQt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r)|6H"n#]S  
template < typename T1, typename T2 > \ :j&-Lc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^y.|KA3[  
以后可以直接用 YkF52_^_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rH$M6S  
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 `l?(zy:R  
(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。。。) utU ;M*  
'l $ViNq;  
t03T1.:(Mg  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 oS^g "hQ`\  
ov\+&=IRG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3FG'A[x3O  
class unary_op : public Rettype )(+q~KA}  
  { vD76IG jm  
    Left l; j~Mx^ivwj  
public : s0m k<>z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^VsE2CX  
*nB-] w/  
template < typename T > c)Ne/E{!0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3,0b<vfSv  
      { 4m!w<c0NL  
      return FuncType::execute(l(t)); !@>q^_Gez  
    } C:.>*;?7  
Q})&c.L  
    template < typename T1, typename T2 > y*!8[wASHq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (Rsf;VPO  
      { z\-/R9E/5-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xoQ(GrBY  
    } X*M2 O%g`L  
} ; -s^)HR l  
B\tm  
5!BW!-q  
同样还可以申明一个binary_op xAr&sGMA  
b+$E*}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3Xm> 3  
class binary_op : public Rettype MS\?+8|SV(  
  { ;Kh?iq n^  
    Left l; ]U&<y8Q_6  
Right r; ?3gf)g=  
public : K%UjPzPWw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EUW>8kw0  
/4;Sxx-  
template < typename T > t/@t_6m}*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %~[@5<p  
      { TLq^5,qG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); QZJnb%]  
    } vy-q<6T}:p  
^91Ae!)d  
    template < typename T1, typename T2 > ~=9S AJr]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D^6Q`o  
      { q2/kegAT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iNilk!d6Q3  
    } yb,$UT"]  
} ; iUs_)1  
7g:Lj,Z4L  
& Zjs  
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 aq\Fh7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #Jt1AV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sRZ?Ilua6  
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。 /qFY $vj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ' H4m"  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 d[Zx [=h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <[$a7l i  
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) cj[x%eK>  
下面是修改过的unary_op egH,7f(yP  
<$ qT(3w<y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eZD"!AT  
class unary_op pfw`<*e'  
  { db@^CS[P  
Left l; 14A(ZWwq9  
  ^XG$?2<U  
public : ,5j3(Lk  
Bd- &~s^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y!+H9R  
Z!*6;[]SfG  
template < typename T > AMASh*  
  struct result_1 zF|c3ap  
  { u6%\ZK._ \  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; aX*9T8H/  
} ; kU#k#4X4g  
/F46Ac}I  
template < typename T1, typename T2 > ya[f? 0b0  
  struct result_2 2R,8q0qR:  
  { EPR85[k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ; 6PRi/@  
} ; [rW];H8:~  
r^H,H'BohJ  
template < typename T1, typename T2 > j@Pd" Z9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F1BXu@~e(  
  { A&M(a  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'X6Z:dZY  
} HF"TS*  
%*o  
template < typename T > `)4v Q+A>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t0r0{:  
  { `& '{R<cL  
  return OpClass::execute(lt(t)); w%..*+P  
} u&[L!w  
X Q CE`m  
} ; *j,bI Y&se  
)WW*X6[k  
m{$}u@a  
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 TU58  
好啦,现在才真正完美了。 QgQclML1|  
现在在picker里面就可以这么添加了: }0Uh<v@  
;#S]mso1  
template < typename Right > 7l[ @c|e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4]$OO'  
  { JtsXMZz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !]Qk?T~9-  
} t&F:C  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 mEu2@3^E }  
*9xxX,QT8Q  
/U0Hk>$~(  
d*VvQU8C  
j@^zK!mO  
十. bind GQk/ G0*&  
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。 HY1K(T  
先来分析一下一段例子 =S\^j"  
GDe,n  
J~4mp\4b  
int foo( int x, int y) { return x - y;} jDTG15_=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 BD;T>M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8 5)C7tJ-g  
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。 &|}QdbW  
我们来写个简单的。 r@]`#PL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0#Pa;(  
对于函数对象类的版本:  S.B?l_d^  
_b>{:H&\  
template < typename Func > /W-ges  
struct functor_trait =nc;~u|]  
  { a^|9rho<  
typedef typename Func::result_type result_type; je2"D7D  
} ; _&U#*g  
对于无参数函数的版本: 1aV32oK  
Y?7GFkIP$  
template < typename Ret > iAk.pH]a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > On~KTt3Mp  
  { zLJmHb{(  
typedef Ret result_type; .9=4Af  
} ; vu.?@k@  
对于单参数函数的版本: q+oc^FD?@  
vqQ)Pu?T  
template < typename Ret, typename V1 > nw+^@|4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > , .~ k  
  { dQ-shfTr]  
typedef Ret result_type; D}X6I#U'/  
} ; [kqtkgK$j2  
对于双参数函数的版本: E@xrn+L>-  
~$C<^?"b  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _>;MQ)Km~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > cLwnV.  
  { yp^k;G?_d  
typedef Ret result_type; bHx@   
} ; 3)#Nc|  
等等。。。 X=abaKl  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0L8fpGJ  
4@Db $PHs  
template < typename Func > M&29J  
struct func_return N[\J#x!U  
  { K$qY^oyQFw  
template < typename T > |te=DCO  
  struct result_1 ,.V<rDwN&  
  { +a|Q)Ob  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x*'H@!!G  
} ; XR7v\rd  
+y'2 h%>h[  
template < typename T1, typename T2 > ,"gPd!HD (  
  struct result_2 lOeX5%$Z  
  { $H)!h^7^9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %dW ;P[0  
} ; ,<#Rk 'y$  
} ; %~M*<pN  
{'wvb "b  
.AO-S)wHR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zT6nC5E  
C"**>OGe  
template < typename Func, typename aPicker > u<fZ.1  
class binder_1 D QxuV1  
  { & ck}3\sQ  
Func fn; d|Wqx7t]P  
aPicker pk; !a:e=b7g  
public : 'fb\t,  
m3pDFI  
template < typename T > V~/-e- 9u  
  struct result_1 wn.6l `  
  { 1?|"33\03R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; B?-w<":!  
} ; 1~~GF_l?  
Q"{Dijc%  
template < typename T1, typename T2 > 3fQ`}OcNr  
  struct result_2 G93V=Bk=  
  { tl!dRV92  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x X3I`  
} ; \rxjvV4fcZ  
=0EKrG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} LkzA_|8:D  
F>#F@j^c  
template < typename T > ;K8}Yq9p9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >%92,hg  
  { ey[Z<i1  
  return fn(pk(t)); :ZB.I(v  
} ibQ xL3  
template < typename T1, typename T2 > WUz69o be  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gvWgw7z  
  { 8g_kZ^<[  
  return fn(pk(t1, t2)); +VW8{=$  
} b,+KXx  
} ; vI(LIfe;  
1I69O6"  
g7hI9(8+  
一目了然不是么? Ieq_XF]U  
最后实现bind ]W Yub1  
4<UAT|L^`  
/"A=Yf  
template < typename Func, typename aPicker > r`Fs"n#^-4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C)yw b6  
  { dg#Pb@7a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hwe6@T.#  
} _MIheCvV  
ju[y-am$/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s Y1@~v  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ZaY|v-  
MLTS<pW/  
十一. phoenix !})Y9oZc8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ESoC7d&.K{  
9fbbJ"I+  
for_each(v.begin(), v.end(), _qf~ hhi  
( =d"5k DK-m  
do_ L58H)V3Pn  
[ aiz ws[C  
  cout << _1 <<   " , " [75?cQD  
] zTMLE~w  
.while_( -- _1), *^ G,  
cout << var( " \n " ) L|#0CRiN  
) C"5P7F{  
); O[U`(A:  
_\k?uUo&,^  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: V73/q  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor F%lC%~-qh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rt*>)GI]b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Io IhQ  
.UX4p =  
+Z_VF30pa  
template < typename Cond, typename Actor > g.62XZF@  
class do_while )n9,?F#l  
  { ,37<F XX,  
Cond cd; 38X{>*  
Actor act; T3=h7a %=  
public : Zz:%KUl3  
template < typename T > & uwOyb  
  struct result_1 _XY(Qd  
  { KCZ<#ca^  
  typedef int result_type; }JQy&V%  
} ; V,& OO  
E%8uQ2p(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2auJp .  
^%Y-~yB-  
template < typename T > '/loJz 1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /L(}VJg-  
  { @C=gMn.E  
  do M(\{U"%@?  
    { 9o?\*{'KT  
  act(t); cotySio$  
  } )+,h}XqlX  
  while (cd(t)); .C+(E@eyA  
  return   0 ; #Q=c.AL{  
} BaP'y8dVN  
} ; 2-UD^;0  
oz]3 Tx  
wRK27=\z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `?l /HUw  
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。 rk;]7Wu  
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。 ra^%__N}  
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。 w9"~NK8xzM  
下面就是产生这个functor的类: sEfT#$ a^8  
?A.ah  
92D~trn  
template < typename Actor > G[u6X_Q  
class do_while_actor _e8v12s  
  { Jwj=a1I 53  
Actor act; "+&pd!\  
public : sHPeAa22  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xbcmvJrG  
b-<@3N.9]  
template < typename Cond > a!u5}[{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; W)o*$c u  
} ; <RC%<  
ofz?L#:2  
c 8Q2H  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 z9 #-  
最后,是那个do_ sc# EL~  
suWO:]FR  
x11riK  
class do_while_invoker Tw*p^rU  
  { _tje xS'  
public : x\:KfYr4Y;  
template < typename Actor > >X:!Y[N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const GA[bo)"  
  { fJk'5kv  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]8$H'u(C  
} CZ$B2i6  
} do_; ~5Mj:{B  
k*,+ag*j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }F9#3W&`c  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |tLD^`bt  
最后来说说怎么处理break和continue 7D 3-/_v  
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。 DNqC*IvuzM  
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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