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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o}$ EG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bdc&1I$  
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, *3?'4"B{8  
Dp':oJC  
2n|K5FR()  
!Ze5)g%H  
  class filler 4 XAQVq5  
  { sashzVwJ-=  
public : NB8/g0:=n&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (,8$V\  
} ; [Lzw#XE  
oomT)gO 6*  
4B^ZnFJ%m  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: u4/kR  
{o>j6RS\  
nYX@J6!  
Ipf =ZD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;9c<K  
&MCbYph,  
1 =M ?GDc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7BJzM lJ1Y  
BYMi6wts  
#n#@fAY  
|%' nVxc4r  
二. 战前分析 b4QI)z  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 IkGfnXJ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 `a2n:F  
J{k79v  
-$dXE+&   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e=+?K5q{P(  
  /* --------------------------------------------- */ SgS~ {4Zx*  
vector < int *> vp( 10 ); Mw;sLsu  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2u5|8  
/* --------------------------------------------- */ i*@< y/&'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (w}H]LQ  
/* --------------------------------------------- */ P7{gfiB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }#n;C{z2e  
  /* --------------------------------------------- */ orjj' +;X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LyAn&h}  
/* --------------------------------------------- */ ce7CcHQ?B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Yo|,]X>/  
<c2'0I >  
Z\k&gio5C^  
\Hn>oonph  
看了之后,我们可以思考一些问题: \Ol kM<  
1._1, _2是什么? _t Yx~J2.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。 BS:+~|3w  
2._1 = 1是在做什么? yge,8i)c  
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.FlX  
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。 U 15H2-`  
<|SRe6m  
b)e *$)  
三. 动工 [O?z@)dx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5nKj )RH7M  
xo&]$W8  
$7rq3y  
z}*9uZ  
template < typename T > ]%IT|/;9Y  
class assignment (adyZ/j  
  { F;7dt@5;  
T value; :{q < {^c  
public : u[DfzH  
assignment( const T & v) : value(v) {} N-e @j4WU  
template < typename T2 > [< &oF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a 0GpfW$t  
} ; yrC7F` .  
v~@pMA$(h  
V{:A3C41  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 USM4r!x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d~1 gMz+)  
mqSQL}vR  
4\4FolsK  
lXjXqk\  
  class holder ]Ccg`AR{  
  { 4UW_Do  
public : #0y)U;dA+w  
template < typename T > \cUC9/ b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +O*/"]h  
  { +7=K/[9p  
  return assignment < T > (t); z <##g  
} mjKS{  
} ; Yd#/1!A7u  
{l/-LZ.  
2kIa*#VOJ  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: z$?~Y(EY  
f]\CD<g3|E  
  static holder _1; 2C9V|[U,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 br":y>=,  
{;:/-0s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IHcD*zQ  
而不用手动写一个函数对象。 9 mmCp&~Z  
B#.L  
b"#WxgaF  
Y}#J4i0b*  
四. 问题分析 d;>#Sxf  
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。 U8LtG/  
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"Sd@%W(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VrxQc qPr`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2 -C!jAfd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  wv\w;'  
C'o64+W^  
五. 问题1:一致性 ! 3 f?: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?| =[@zF9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oaoU _V  
/ ;,Md,p  
struct holder _YLfL  
  { M>i9i -dU  
  // >76\nGO  
  template < typename T > VBcy9|lD  
T &   operator ()( const T & r) const :"xzj<(  
  { bqnNLs<N  
  return (T & )r; "hzB9*"t  
} /#VhkC _  
} ; /p+>NZ"b  
t ]_VG  
这样的话assignment也必须相应改动:  Pyb Z)5u  
LRb{hUt=  
template < typename Left, typename Right > p%*%n3bw  
class assignment A<qTg`gA  
  { xK6n0] A  
Left l; @EnuJe  
Right r; n=c 2K c  
public : P#XID 2;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O]1y0BOQ  
template < typename T2 > *Of4o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z`KC%!8K  
} ; Nz],IG.  
RWg No #<  
同时,holder的operator=也需要改动: JQ6zVS2SSS  
) `A3M)  
template < typename T > :=/>Vbd: )  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T QSzx%i2  
  { [ji#U s:h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o8-^cP1  
} LS88.w\=S@  
Zy(W^~NT  
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。 fv9V7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Te}8!_ohyC  
fDvl/|62{  
return l(rhs) = r; Db1pW=66:  
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。 Xt@Z}B))pu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cxr=k%~}J  
!VI]oRgP  
template < typename Tp > b+&% 1C  
class constant_t qIIv6''5@  
  { WzF !6n!h  
  const Tp t; HY%i`]4X  
public : ~R26  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p%R  
template < typename T > kT'u1q$3Vo  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const elFtBnL'  
  { */|9= $54  
  return t; I| b2acW  
} 0iwZT&O  
} ;  oze&  
B3 5E8/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %]8qAtV^3j  
下面就可以修改holder的operator=了 :kf`?u  
a8 mVFm  
template < typename T > :"I E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const By9*1H2R  
  { nw<&3k(g}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~ ArP9 K "  
} 371 TvZ4  
 )8UWhl=  
同时也要修改assignment的operator() ,]cD  
_cJ2\`M  
template < typename T2 > ykX/9y+-s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %e(z /"M=`  
现在代码看起来就很一致了。 frT]5?{  
mHBnC&-/  
六. 问题2:链式操作 A0q|J/T  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 YA +E\  
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。 7e#?e+5+A  
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。 HsHB!mQV  
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。 HOE_S!N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =IW?WIXk  
}c}| $h^Y  
template < typename T > =UJ:tSr  
struct result_1 )Ib<F 7v  
  { \a6^LD}B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h0g:@ae%&  
} ; P3nb2.  
N%"Y  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: mqAWL:VvQ7  
j  S?xk  
template < typename T > G1"zElug  
struct   ref i]|Yg$  
  { Mc%Nf$XQ  
typedef T & reference; pSr{>;bN  
} ; ]) rrG/3  
template < typename T > -xDGH  
struct   ref < T &> hDcEGU_  
  { CFqJ/ ''  
typedef T & reference; fD07VBS yl  
} ; 1!1 beR]  
,Td!|~I|j6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -Gw$#!  
o_D?t-XH  
template < typename T > C_n9T{k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #L{OV)a<  
  {  y7$iOR  
  return l(t) = r(t);  k7>|q"0C  
} E !a|Xp  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 :w<V  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9f',7i  
rSHpS`\ou  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 mN>h5G>a  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ewfP G,S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {e[c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sp5eVAd  
最后的布局是: Tjl:|F8  
                Add 8&Oa_{1+Q  
              /   \ nD)K}4  
            Divide   5 P4F3Dc  
            /   \ C!R1})_^  
          _1     3 dd\n8f  
似乎一切都解决了?不。 EvWzq%z l  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 5o6>T!  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 <HJl2p N  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: H]$)Eg%6  
lNL6M%e$Q  
template < typename Right > d8m6B6 CW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E/09hD Q  
Right & rt) const |R56ho5C  
  { e?Ho a$k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 98WZ){+,m  
} ;Y; qg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 59!Fkd3  
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。 ooV3gj4  
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。 rN%F) q#  
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。 7hi"6,  
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。 aS pWsT  
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? #F*1V(!  
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: ,daKC  
^~$)F_`"  
template < class Action > Fb4`|  
class picker : public Action UY<e&Npo  
  { FI<q@HF  
public : x,otFp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~,BIf+ \XF  
  // all the operator overloaded :sP!p`dl  
} ; 3Ezy %7  
jWY$5Vq<H  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ?APe R,"V  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 13+<Q \  
`"@g8PWe  
template < typename Right > }Y*VAnY6;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u_ '!_T L  
  { 4lM8\Lr  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S3@ |Q\*r  
} TU GNq  
[ e8x&{L-_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |<Gl91  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]Z oD'-,  
`d[1`P1i[  
template < typename T >   struct picker_maker jU3Z*Z)zN  
  { .-IkL |M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }4{fQ`HT  
} ; l6~-8d+lfN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b L]erYm  
  { MzP7Py 8.  
typedef picker < T > result; OZIW_'Wm/  
} ; 24/XNSE,-  
Rt{B(L.?<  
下面总的结构就有了: OKP9CLg9  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 q-rB2  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 %rF?dvb;?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?  BE6  
至此链式操作完美实现。 gi-Yqco  
=r.mlc``W  
}->.k/vc  
七. 问题3 A)~X,  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 E%'~'[Q  
K3' niGT  
template < typename T1, typename T2 > p?2Y }9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d~?X/sJ t  
  { (s1k$@d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z{ u a=0  
} $F/EJ>  
cwuO[^S}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: I`w4Xrd  
U|5nNiJM  
template < typename T1, typename T2 > Z1h]  
struct result_2 je6CDFqw  
  { p[@5&_u(z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; < n:}kQTT  
} ; Zo}y(N1K}  
rx5B=M  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? xy<`#  
这个差事就留给了holder自己。 90# ;?#  
    I"t(%2*q  
v @O&t4  
template < int Order > V=X:=  
class holder; % ',F  
template <> qA:#iJ8w  
class holder < 1 > O0:)X)b  
  { ~-#yOu ,w  
public : C'!;J  
template < typename T > tdEnk.O  
  struct result_1 O$g_@B0E1  
  { ZKz,|+X0G  
  typedef T & result; Cv*x2KF G  
} ; 2iU7 0(H  
template < typename T1, typename T2 > %+F"QI1~0  
  struct result_2 ~fa(=.h  
  { N 6T{  
  typedef T1 & result; 4_D@ST%  
} ; o%4Gd~  
template < typename T > 5I,gBT|B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z*a8sr  
  { ?|1Mv1C?  
  return (T & )r; :qvI%1cP=  
} )g|xpb  
template < typename T1, typename T2 > a6h>=uT [  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e2+BWKaU  
  { =X!IH d0  
  return (T1 & )r1; m$LVCB  
} ZO7&vF}  
} ; ur\qOX|{  
68iV/ 7  
template <> Nk;iiz+_p  
class holder < 2 > Y2R\]FrT  
  { ]O TH"*j  
public : E_1="&p  
template < typename T > QI!F6pGF  
  struct result_1 r{sebE\ ;  
  { @[6,6:h|  
  typedef T & result; ,zQOZ'^  
} ; M('d-Q{B7L  
template < typename T1, typename T2 > `Ci4YDaz;k  
  struct result_2 fRvAKz|rL  
  { kL90&nP   
  typedef T2 & result; #RMI&[M  
} ; 2`a q**}  
template < typename T > SMf+qiM-E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F=)&98^v$_  
  { j+8TlVur  
  return (T & )r; :+%Zh@u\  
} >az;!7~cD  
template < typename T1, typename T2 > B(DrY1ztj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;XC@ =RpX  
  { U{ ;l0 2S  
  return (T2 & )r2; M0c 9pE  
} o+?r I p  
} ; f&hwi:t  
_0pO8o-x  
 y\F=ui  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =6=_/q2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .5Q:Xp  
*zWWmxcJa  
return l(i, j) = r(i, j); 8z<r.joxC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) DXQi-+?  
%g cc y|  
  return ( int & )i; S*"u/b;  
  return ( int & )j; -Z^4L  
最后执行i = j; CkRX>)=py  
可见,参数被正确的选择了。 zQH]s?v  
t/Z:)4Z  
(shK  
>?YNW   
{6d b{ ay_  
八. 中期总结 -Y:ROoFOZ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: DJQglt}~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ArI]`h'W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }Uf<ZXW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uD[ "{?H  
*o' 4,+=am  
ecX/K.8l  
!]S=z^"<  
-qebQv  
l SkEuN  
九. 简化 z}.D" P+  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 cX At :m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1Qh`6Ya f  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Z0fJ9 HW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L|^o7 1t|  
  +-*/&|^等 DI&MC9j(   
2. 返回引用。 YCw('i(|  
  =,各种复合赋值等 sg'NBAo"  
3. 返回固定类型。 6U,fz#<,}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .h;Se  
4. 原样返回。 >&H~nGP.  
  operator, t#<KxwhcN  
5. 返回解引用的类型。 hN(L@0)  
  operator*(单目) Z,WW]Y,$  
6. 返回地址。 {@r*+~C3  
  operator&(单目) :w?7j_p#  
7. 下表访问返回类型。 WwW^[k (X  
  operator[] ~4)Y#IxL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *(*+`qZL{(  
  operator<<和operator>> gvnj&h.GV  
djT. 1(  
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。 LW39YMw<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G5{Ot>;*%  
oA~4p(  
template < typename Left > `W[+%b  
struct value_return XLTD;[jO  
  { rF'R >/H  
template < typename T > daOS8_py  
  struct result_1 >$ F:*lO  
  { XKq@]=\F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Qa$NBNxKl  
} ;  v_sm  
7aQcP  
template < typename T1, typename T2 > 7nz!0I^   
  struct result_2 hXX1<~k  
  { 8mgQu]>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; n=`w9qajd  
} ; 6~W u`  
} ; viuiqs5[Bi  
C(]'&~}(  
):bu;3E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,deUsc  
3#Y3Dz`  
下面我们来剥离functor中的operator() Q-R}qy5y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: V_;9TC  
`)[dVfxA  
return l(t) op r(t) abZdGnc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (5;D7zdA  
return op l(t) /R%^rz'w  
return op l(t1, t2) fr#Qz{  
return l(t) op 8Inx/>eOI  
return l(t1, t2) op WOO%YU =  
return l(t)[r(t)] +8UdvMN  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] pN$;!  
\ $;~74}  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Z5>V{o  
单目: return f(l(t), r(t)); j, t~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e d;"bb  
双目: return f(l(t)); L#j |2H|  
return f(l(t1, t2)); 6;JP76PD  
下面就是f的实现,以operator/为例 ozxYH],  
Z( #Ln  
struct meta_divide |mj# 0  
  { :^G%57NX  
template < typename T1, typename T2 > >Me]m<$E;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l#6&WWmr  
  { ny`(f,)u*  
  return t1 / t2; pAg$oe#  
} v[D&L_  
} ; _>v0R'  
5w-JPjH  
这个工作可以让宏来做: zKJ. Tj W  
_[1^s$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ kV 1vb  
template < typename T1, typename T2 > \ QV/";A3k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d +xA:  
以后可以直接用 P Ey/k.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1CiA 8  
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 OMd# ^z  
(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。。。) =yh3Nd:u  
( 2zeG`  
&A"e,h(^  
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 p1 4d ,}4W  
b8HE."*t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U"B.:C2  
class unary_op : public Rettype Vr\Q`H.  
  { .\)k+ R  
    Left l; qsvpW%?aE  
public : OT+Ee  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i7f%^7!  
fqX~xp  
template < typename T > \[k% )_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l% |cB93  
      { C.HYS S  
      return FuncType::execute(l(t)); k<,u0  
    } &GU@8  
/p}{#DLB  
    template < typename T1, typename T2 > *]'qLL7d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F(E<,l2[  
      { V{FE[v_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?C~X@sq  
    } #|ddyCg2  
} ; cdN/Qy  
#Jv43L H  
}\4p3RQrz  
同样还可以申明一个binary_op p6[#f96^u  
GY7s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w~{| S7/  
class binary_op : public Rettype >3+FZ@.iT  
  { V*~423  
    Left l; 7g-$oO  
Right r; lDlj+fK  
public : N GSS:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Pn J*Zea  
mb~./.5F  
template < typename T > ;'hi9L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lb^(E-  
      { jjX%$Hr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,{pGP#  
    } " SLvUzO>q  
`1$y(w]  
    template < typename T1, typename T2 > k%^<}s@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ z>BfL  
      { Wk,6) jS=}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i[8NO$tN1)  
    } b^%?S8]h  
} ; %awVVt{aG  
[]r T? -  
ru DP529;  
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 9,w}Xe=C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Liij{ahm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /4^G34  
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。 '}T;b}&s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =tNzGaWJ  
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。。。 p; F2z;#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 AX8gij  
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) >"O1`xdG  
下面是修改过的unary_op |&Au6 3  
^IYJEqK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > q`cEA<~S  
class unary_op .E#<fz  
  { ;hkro$  
Left l; zdqnL^wb  
  {f&NStiB  
public : 0Ux<16#  
4uX,uEa  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6mi$.' qP  
tnN'V  
template < typename T > Tt`L(oF  
  struct result_1 H/pcX j  
  { 2|$lk8/,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D>ojW|@}  
} ; 1Jl{1;c  
@uoT{E[  
template < typename T1, typename T2 > HRj7n<>L=  
  struct result_2 WBy[m ?d  
  { <8g=BWA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !8we8)7  
} ; iwB8I^  
0Y[*lM-  
template < typename T1, typename T2 > ~Vwk:+):  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m; 1'u;  
  { 0GS{F8f~,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U) +?$ Tbm  
} nZ&T8@m  
fVG$8tB  
template < typename T > y#&$ f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ k!-;mi   
  { ~."!l'a  
  return OpClass::execute(lt(t)); `}[VwQ  
} 1 pa*T!  
+g)_4fV0|  
} ; AS`2=w  
%A8Pkr<&E  
-QN1oK@\mE  
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 BXNI(7xi  
好啦,现在才真正完美了。 FwXKRZa  
现在在picker里面就可以这么添加了: T!Xm")d  
1]_?$)$T  
template < typename Right > <"hb#Tn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "3\oQvi.  
  { | A3U@>6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (W7;}gysh  
} i5.?g<.H  
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。 eVZa6la"  
.4H_Zt[2  
f3/SO+Me}  
&t~zD4u B  
<9ePi9D(  
十. bind h U 9\y  
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。 N 9c8c  
先来分析一下一段例子 :a#F  
N$C{f;xV  
L[CU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @>M8Pe  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &/sGh0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 oK#\HD4U  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 LKIW*M  
我们来写个简单的。 C(EYM$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }A^ 1q5  
对于函数对象类的版本: 7fap*  
c9\B[@-q  
template < typename Func > Vxp$#3 ;S  
struct functor_trait O|HIO&M  
  { <sgZ3*,A  
typedef typename Func::result_type result_type; 5dg-d\ 6S  
} ; UN-T ^  
对于无参数函数的版本: BjH~Ml2  
=Dh$yC-Zr  
template < typename Ret > oP+kAV#]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TTeAa  
  { "Q3PC!7X:5  
typedef Ret result_type; xN e_qO  
} ; fndK/~?]H  
对于单参数函数的版本: >{j,+$%kp  
=$^Wkau  
template < typename Ret, typename V1 > _7rqXkp%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &=v/VRan[  
  { <^CYxy  
typedef Ret result_type; I++W0wa.n  
} ; xIS\4]F?r  
对于双参数函数的版本: gV<0Hj  
]]\)=F`n77  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .tZjdNE(h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > cYZwWMzp  
  { wrz+2EP`  
typedef Ret result_type; \Ku9"x  
} ; 'dmp4VT3  
等等。。。 N90\]dFmy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy jHs<s`#h  
3C> 2x(]M  
template < typename Func > HF*j`}  
struct func_return B`g<Ge~  
  { bHhC56[M  
template < typename T > ,"P5D&,_  
  struct result_1 .'l.7t  
  { Zk~nB}Xw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0t5Q9#RY  
} ; s,1pZT <E  
eNI kiJ$uS  
template < typename T1, typename T2 > BengRG[  
  struct result_2 u3Zzu\{  
  { JK@izI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :SpG&\+  
} ; 3S[w'  
} ; XX]5T`D  
r!{w93rPX  
z5x ,fQw6O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )z]q"s5 Y  
ke3HK9P;  
template < typename Func, typename aPicker > Ybs=W< -  
class binder_1 xT_fr,P  
  { uS! 35{.>  
Func fn; PphR4 sIM  
aPicker pk; ](B& l{V  
public : |y{; |K  
t x:rj6 -z  
template < typename T > F|]o9&/<]  
  struct result_1 l%sp[uqcg  
  { j33P~H~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; g5kYyE  
} ; >>oASo  
dD/29b(  
template < typename T1, typename T2 > s,UN'~e1  
  struct result_2 l|@/?GaH  
  { GibggOj2Q,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^}i5 0SG:y  
} ; xZ9}8*Q&:  
:GwSs'$O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;kyL>mV{  
}S~ysQwT  
template < typename T > ^7ea6G"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nLFx/5sL  
  { A@@)lD.  
  return fn(pk(t)); <F#*:Re_y  
} .oi}SG  
template < typename T1, typename T2 > T3u5al  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `}k&HRn  
  { #a7Amh\nT  
  return fn(pk(t1, t2)); } #\;np  
} E<zT  
} ; v@$evmA  
'f=)pc#&g  
Ckl7rpY+  
一目了然不是么? a'_MhJzs  
最后实现bind \p>]G[g  
Y^c,mK^  
X]JpS  
template < typename Func, typename aPicker > C0t+Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #q~3c;ec  
  { *!r\GGb  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :Fi%Cef|  
} IS0HV$OI  
h30QCk  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DJ mQZ+{2  
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。 (PsSE:r}+  
RB lOTQjv  
十一. phoenix 0_,3/EWa  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X YNUss  
|g?/~%7  
for_each(v.begin(), v.end(), O, ``\(P  
( Kh:#S|   
do_ ;G%wc!  
[ j$|Yd=  
  cout << _1 <<   " , " G)tq/`zNw  
] E1l\~%A  
.while_( -- _1), 4PO%qO  
cout << var( " \n " ) yv!''F:9F  
) TzevC$m;z  
); X5L(_0?F1  
|7S4;  
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: 7kX7\[zN  
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 +c]N]?k&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7'{Yz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "x:)$@  
o/  x5  
wQdW lon  
template < typename Cond, typename Actor > U>L=.\\|  
class do_while ."!8B9 s  
  { VJ6>3  
Cond cd; 8H 3!; ]  
Actor act; q5I4'6NF  
public : oxCs*   
template < typename T > ~7ATt8T  
  struct result_1 VHgF#6'   
  { K)h"G#NZM  
  typedef int result_type; I7G\X#,iz  
} ; j;AzkReb  
<D;H} ef  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [KimY  
PO%yWns30o  
template < typename T > g<hv7?"[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t'=~"?T/o  
  { CQ8o9A/  
  do U&w 5&W{F}  
    { j quSR=  
  act(t); w}bEufU+2  
  } ^+- L;XkeY  
  while (cd(t)); ?9('o\N:  
  return   0 ; /K1$_   
} l9ifUh e  
} ; D25gg  
{o5K?Pb  
9A} kkMB:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). j0pvLZjM  
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。 :_~PU$%0  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 H%NLL4&wu  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 9$Pl'>5  
下面就是产生这个functor的类: F'5d\v  
:`>+f.)  
Z z; <P  
template < typename Actor > {Jw<<<G  
class do_while_actor o$blPTN  
  { ,I2re G  
Actor act; jC/JiI  
public : (;2J(GZ:$U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {ck  
%B {D  
template < typename Cond > ]!tYrSM!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y9G57D  
} ; S!I <m&Cgc  
vU$O{|J  
qs c-e,rl  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >nIcF m  
最后,是那个do_ L1Cn  
+{Jf]"KD  
@'<j!CqQ o  
class do_while_invoker 1[gjb((  
  { P{i8  
public : <k-@R!K~JC  
template < typename Actor > U70@}5!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R8r[;u\iV  
  { H`6Jq?\  
  return do_while_actor < Actor > (act); S9"y@F <  
} VU+s7L0  
} do_; -{:Lx E  
FvI0 J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? dVmAMQk.g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <1g1hqK3  
最后来说说怎么处理break和continue E-U;8cOMv  
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。 SKc T  
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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