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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3F?7oMNIh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +\doF  
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, Y\,aJL$  
["O_ Phb|  
ZveNe~D7C  
`q9n`h1  
  class filler 8J#U=qYei  
  { k vpkWD;  
public : ZaBmH|k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;A G&QdTMh  
} ; +v2)'?BS  
r|63T%q!  
HA J[Y3d<  
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: sYq:2Wn>8Q  
O#<F"e;$  
A`--*$8\  
+CVB[r#hu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Dm@h'*  
Z0/$XS9|h;  
CnpQdI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fsl ZJE  
PNo9.-@G  
^e]O-,UBk  
qeW.~B!B  
二. 战前分析 EI9;J-c  
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。 x8xz33  
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 {Rdh4ZKh  
=@nE:uto]  
;reBJk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J-|&[-Z  
  /* --------------------------------------------- */ yq?\.~ax  
vector < int *> vp( 10 ); Q>q-6/|UX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }[{9u#@#  
/* --------------------------------------------- */ O14\_eAu6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4(91T  
/* --------------------------------------------- */ ?KB] /gT^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 74 W Ky  
  /* --------------------------------------------- */ }rvX}   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e^<'H  
/* --------------------------------------------- */ gyQPQ;"H$2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !4a#);`G  
m-6&-G#  
oTRid G  
A0>r]<y  
看了之后,我们可以思考一些问题: W}y)vrL  
1._1, _2是什么? c1q;  
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。 S n<X   
2._1 = 1是在做什么? m68>`  
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。 a/v]E]=qI  
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。 -e_|^T"  
QH,Fw$1  
m2H?VY .^K  
三. 动工 (j~T7og  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !PA><F  
K_AdMXF9  
mrq,kwM  
_s+G02/q1  
template < typename T > cV"Ov@_.k  
class assignment v8WT?%  
  { z9:yt5ar  
T value; (&1.!R[X  
public : L|Xg4Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} hH9~.4+*`g  
template < typename T2 > JljCI@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2">de/jS  
} ; 8f<y~L_(`  
1 +s;a]-C  
!MrQ-B(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bEB2q\|Je  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ie11syhV"  
c5|sda{  
|g >Q3E  
vsyg u  
  class holder n=PfV3B  
  { HYmUD74FR  
public : q`'"+`h  
template < typename T > t`'jr=e,~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0VrsbkS  
  { {n&n^`Em  
  return assignment < T > (t); {/(.Bpld  
} (t\U5-w  
} ; 'Hzc"<2Y\  
$hHV Ie]+  
*Ojl@N  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: piH0_7qr  
Q)y5'u qZ  
  static holder _1; MD*dq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m?; ?I]`  
,2 rfN"o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h1"|$  
而不用手动写一个函数对象。 C=|8C70[%N  
{=\Fc`74  
yf;TIh%)=  
ahIDKvJ4  
四. 问题分析 _g fmo  
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。 [Y$ TVwFwX  
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。 TqL+^:cq  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 NM^uP+uS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wx[m-\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 gq;>DY]   
2NJ\`1HZ\  
五. 问题1:一致性 NjT*5 .  
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?| )#8g<]q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1<fW .Q)  
O) TS$  
struct holder _si5z  
  { )[cuYH>  
  // &PH:J*?C}  
  template < typename T > DRR)mQBb  
T &   operator ()( const T & r) const !zm;C@}ln  
  { 4;W{#jk  
  return (T & )r; 'e*w8h  
} Cl9rJ oT  
} ;  BdiV  
\ {]y(GT  
这样的话assignment也必须相应改动: (5E09K$  
>d=pl}-kOQ  
template < typename Left, typename Right > Ue60Mf  
class assignment #qmsZHd}b  
  { SE43C %hv  
Left l; fN&uat7  
Right r; !4cY^4>o  
public : ^[r1Dk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qrp@   
template < typename T2 > gC7Po  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _{; _wwz  
} ; 9P ACXW0  
tk*-Cx?_  
同时,holder的operator=也需要改动: +t%2V?  
;9WUt,R  
template < typename T > W7b m}JHn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const },#7  
  { Y)]C.V,~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rX /'  
} .4U*.Rf  
n}[S  
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。 <K<#)mcv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +-(,'slov  
JKfJ%yy |  
return l(rhs) = r; }% q-9  
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。 enZZ+|h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >$9}"  
b}ya9tCl;  
template < typename Tp > A)3H`L  
class constant_t 9M3"'^ {$  
  { DpvHIE:W  
  const Tp t; d"miPR  
public : %7}j|eS)G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9]w?mHslE  
template < typename T > "f_qG2A{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K)wWqC.  
  { TEY~E*=}$  
  return t; hm d3W`8D  
} CYQ)'v  
} ; G%: 3.:E"  
kyvl>I0q@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 GVJ||0D  
下面就可以修改holder的operator=了 ![_0GFbT  
+)WU:aKI  
template < typename T > J ffaT_"\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^d{5GK'  
  { -,b+tC<V)0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =#[oi3k  
} P "IR3=  
V`#2jDz  
同时也要修改assignment的operator() h*C!b?:"  
)MK $E,W  
template < typename T2 > sH;_U)ssH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7+hF1eoI  
现在代码看起来就很一致了。 isd-b]@:Lc  
TUC)S&bC  
六. 问题2:链式操作 YfB)TK\W9/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 M @-:iP  
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。 u "jV#,,  
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。 RU4X#gP4Vh  
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。 '!`\!=j-`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n`&D_AbQ  
RPgz"-  
template < typename T > J](NCD  
struct result_1 @WS77d~S  
  { 86 e13MF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^M6lF5  
} ; e 9RYk:O  
1J/'R37lP  
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: $8UW^#Bpq  
=hFY-~U  
template < typename T > $7DW-TA  
struct   ref l7qW)<r  
  { MkoK(m{7  
typedef T & reference; r>peKo[X(  
} ; bV&9>fC  
template < typename T > bA#9'Qu^j  
struct   ref < T &> 2<I=xWwFA  
  { f%@~|:G:  
typedef T & reference; yT_W\"=8  
} ; `}#rcDK  
,P`NtTN-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m","m  
jL^@;"/XhC  
template < typename T > czD" mI!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %eg+ .  
  { IJGw<cB]+  
  return l(t) = r(t); M=uT8JB  
} gtu<#h(  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 4/`;(*]Fv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HS{Vohy>  
N=<`|I  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 CL1*pL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G]f|?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8CZfz!2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 O;<wD h)Yt  
最后的布局是: M['O`^  
                Add +`k30-<P  
              /   \ 3PU_STSix  
            Divide   5 s{'Sl{-Eu  
            /   \ `hj,rF+4  
          _1     3 yj&GJuNb~  
似乎一切都解决了?不。 f|q/2}Bqb  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 >jAFt_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 +:;ddV  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: bp:`m>4<  
K$h\<_V  
template < typename Right > y'!OA+ob  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H)D|lt5xy  
Right & rt) const %T]^,y$n  
  { K9k!P8Rd  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [A84R04_%  
} n >y,{"J{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [cd1Mf:[Y  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ]A=\P,D  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ~?ezd0  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 )xV37]  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 PO"lY'W.U  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 'l.tV7  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: )dhR&@r*w  
49QsT5b)  
template < class Action > 5U47 5&  
class picker : public Action k9rws  
  { ?lsK?>uU  
public : .u7} p#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J#Hh4Kc  
  // all the operator overloaded /\/^= j  
} ; QLO;D)fC  
NLMvi!5w,  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 FFcCoPX_  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Z2$_9.  
5 qfvHQ ~M  
template < typename Right > imYfRi=$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H<_Tn$<zH.  
  { U~: H>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k=mQG~  
} bu _ @>`S  
}MRgNr'k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >6 o <Q  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 1z6aMd6.  
Z\IM~-  
template < typename T >   struct picker_maker y 9]d{:9  
  { lw9jk`7^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ZxnPSA@%  
} ; \ =hg^j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >+dS PI  
  { et 1HbX  
typedef picker < T > result; 7@;*e=v  
} ; 3k)xzv%r`  
m| ,Tk:xH  
下面总的结构就有了: zas&gsl-;  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ]\xt[/?{  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 OCx'cSs-=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 PK:Lv15"r  
至此链式操作完美实现。 eVfD&&@  
FTZ=u0  
);.$  `0  
七. 问题3 crIF5^3Yby  
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。 JU>~[yAP  
b\(f>g[  
template < typename T1, typename T2 > / 3N2?zS{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {S=<(A @  
  { _VT{2`|})  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5qnei\~  
} caQ1SV^{9  
d%P2V>P  
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: "mJo<i}  
lubsLI  
template < typename T1, typename T2 > 7#E/Q~]'6  
struct result_2 Z {^!z  
  { B46:LQ9[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n>v1<^  
} ; *LB-V%{|'  
bPOPoq1#  
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? e#;43=/Ia  
这个差事就留给了holder自己。 "rn  
    G!I++M"  
{A0F/#M]  
template < int Order > %Y ZC dS  
class holder; fxcE1=a  
template <> F-3=eKZ  
class holder < 1 > *1dZs~_  
  { !}*vM@)1  
public : 1-p#}VX  
template < typename T > kc2B_+Y1  
  struct result_1 t08U9`w  
  { Eg`~mE+a  
  typedef T & result; M$EF 8   
} ; QfEJU8/5d  
template < typename T1, typename T2 > U%@PY9#  
  struct result_2 ">Qxb.Y}  
  { mx}5":}  
  typedef T1 & result; h~#F2#.  
} ; $=plAi  
template < typename T > 5>9Q<*   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .@&FJYkLYi  
  { Wmd@%K  
  return (T & )r; nr]=O`Mvh  
} %_E5B6xi{  
template < typename T1, typename T2 > 66?`7j X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ELwXp|L  
  { HAO-|=c4  
  return (T1 & )r1; (>0`e8v!  
} KcV"<9rE  
} ; z#Jw?K_  
l5w^rj  
template <> tQzbYzGb7  
class holder < 2 > @M\JzV4 A[  
  { C,W@C  
public : c:K/0zY  
template < typename T > jF;<9-m&  
  struct result_1 'Q E8  
  { @-)S*+8  
  typedef T & result; ^IiA(?8  
} ; w]MI3_|'r(  
template < typename T1, typename T2 > ODu/B'*  
  struct result_2 oX)a6FXK>  
  { l)$mpMgAD  
  typedef T2 & result; 5]*lH t  
} ; bq7+l4CGTv  
template < typename T > ]xvhUv!G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YTTy6*\,_  
  { E4Q`)6]0  
  return (T & )r; On);SN'  
} O])vR<[  
template < typename T1, typename T2 > ,$Fh^KNo]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M %zf?>])  
  { 2+pw%#fe  
  return (T2 & )r2; w31O~Ve  
} ^kNVQJiZyG  
} ; =Jl\^u%H(x  
TgV-U  
?5">50  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 \_.'/<aQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mL1ZSX o!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1R-0b{w[  
1W*Qc_5 v1  
return l(i, j) = r(i, j); ]Yt3@ug_f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wOL%otEf  
53uptQ{   
  return ( int & )i; T|\sN*}\8J  
  return ( int & )j; |u`YT;`!"-  
最后执行i = j; MDa[bQ NM  
可见,参数被正确的选择了。 n2*Ua/J-8  
CxaI@+  
7Z]?a  
=z5=?  
0D4 4  
八. 中期总结 Pq~#SxA~  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: W\<OCD%X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rMG[,:V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 WClprSl8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dh]Hf,OLF  
<8%+-[(  
vH6(p(l  
~C 3 Y/}  
j*8Ze!^  
%zc.b  
九. 简化 G{.=27  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 7oLlRU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <2j$P Y9  
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: 5Qg*j/z?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n S$4[!0  
  +-*/&|^等 b7xOm"X,N  
2. 返回引用。 >*/ |t L  
  =,各种复合赋值等 f(}&8~&  
3. 返回固定类型。 \W_ Dz*N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ++w{)Io Z  
4. 原样返回。  `&a8Wv  
  operator, aU +uPP  
5. 返回解引用的类型。 \zVp8MMf  
  operator*(单目) eiOAbO#U  
6. 返回地址。 z1RHdu0;z  
  operator&(单目) )e[q% %ks  
7. 下表访问返回类型。 Wsd_RT}ww  
  operator[] ,f>^ q"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  b%F'Ou~  
  operator<<和operator>> lKQjG+YF  
LVP6vs  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 tvJl-&'N  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G|?V}pZ  
'lC=k7@x  
template < typename Left > F9w2+z.  
struct value_return o}36bi{  
  { z 4. |N  
template < typename T > 8oHIXnK  
  struct result_1 E]{0lG`l  
  { y54RD/`-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; oM n'{+(w  
} ; 8f?o?c|  
~Gg19x.#uW  
template < typename T1, typename T2 > Rp zuSh  
  struct result_2 6EWCJ%_  
  { 9 [E/^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; WFug-#;e  
} ; V!e`P  
} ; Q\~#cLJ/  
ieEt C,U  
ENYc.$ r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5U_ar   
;rh =63g  
下面我们来剥离functor中的operator() T/L\|_:'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^y&2N  
kYS\TMt,C  
return l(t) op r(t) u8~5e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UBwYwm0  
return op l(t) BhyLcUBuB  
return op l(t1, t2) Pw Amnk !  
return l(t) op  Mv%B#J  
return l(t1, t2) op [eF|2:  
return l(t)[r(t)] 8r.MODZG/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cJ,`71xop,  
"g!/^A!!  
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: sGMnm  
单目: return f(l(t), r(t)); gcM(K.n  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kvN6K6  
双目: return f(l(t)); |[bQJ<v6  
return f(l(t1, t2)); =:RNpi,  
下面就是f的实现,以operator/为例 :d~&Dt<c  
x6yO2Yo  
struct meta_divide b!;WF  
  { 4=ha$3h$  
template < typename T1, typename T2 > Z!?T&:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j~ qm5}  
  { G#^6H]`[J:  
  return t1 / t2; w^$$'5=  
} dfeN_0` -  
} ; B<!wh  
1N8YD .3  
这个工作可以让宏来做: BGT`) WP  
SkXx: @  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ i;+<5_   
template < typename T1, typename T2 > \ i\L7z)u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^\PNjj*C i  
以后可以直接用 `? f sU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1UH_"Q03  
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 R<>uCF0  
(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。。。) YH[HJ#:7r  
wlX K2D  
` \-m qe  
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 28,HZaXhc  
5sMyH[5zY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hcD.-(-;)  
class unary_op : public Rettype iEBxBsz_  
  { fVBu?<=d  
    Left l; 6[1lK8o  
public : 0Szt^l7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Fo| rRI2  
dC}4Er  
template < typename T > w >#.id[k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zU>bT20x/  
      { ^#j{9FpPs  
      return FuncType::execute(l(t)); ViG-tb   
    } =$%_asQJ  
\o!B:Vb<  
    template < typename T1, typename T2 > cp 7;~i3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /%)x!dmy  
      { 771r(X?Fa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); E'_$?wWn5  
    } .`N&,&H  
} ; I* JSb9r  
yi1V\8DC  
fL R.2vJ  
同样还可以申明一个binary_op U[l{cRT   
7vsXfIP+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {cYbM[}U"  
class binary_op : public Rettype v%2Jm!i+  
  { o7 X5{  
    Left l; u!VY6y7p  
Right r; ;hU~nj+{  
public : ZGWZ2>k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kv/mqKVr  
A v%'#1w<"  
template < typename T > h|&qWv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const so\8.(7n  
      { xHdv?69,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); N%+C5e<  
    } {nmBIk2v  
[ U?a %$G>  
    template < typename T1, typename T2 > lF1ieg"i M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0f|nI8,z  
      { V\><6v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +QVe -  
    } |h1 Y3  
} ; C")NN s =  
O0#9D'{  
g JMv  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 c1Ta!p{%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xu0pY(n^r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q\6ZmKGnT  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 IGtqY8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |G]M"3^  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 5%Q[X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ? v2JuhRe  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) VN9C@ ;'$  
下面是修改过的unary_op J deGQ  
WKPuIE:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J~vK`+Zs  
class unary_op zmMz6\ $  
  { /?P="j#u  
Left l; KUqD<Jj?  
  GT"gB$Mh  
public : -=D6[DjU<  
Xz, sL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [m 3k_;[  
.AgD`wba  
template < typename T > q9&d24|  
  struct result_1 ~?)ST?&  
  { #I.Wmfz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; FWbA+{8  
} ; aBLE:v  
&ii3Vlyzg  
template < typename T1, typename T2 > M(2c{TT  
  struct result_2 {~ngI<  
  { jreY'y:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c*g(R.!  
} ; 9H<6k*  
\;>idbV  
template < typename T1, typename T2 > "K8<X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5b9>a5j1;  
  { )'RLK4l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zF[>K4  
} x-_!I>l&  
kOGpe'bV  
template < typename T > _YH)E^If  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P:")Qb2  
  { {AY `\G  
  return OpClass::execute(lt(t)); e>kw>%3bl9  
} `"E|  
F_$K+6  
} ; v?7.)2XcX  
f&S,l3H<  
h.6yI  
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 WlnI`!)d  
好啦,现在才真正完美了。 F:CqB|  
现在在picker里面就可以这么添加了: In)#`E` g.  
&OiJJl[9  
template < typename Right > l }?'U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const UUx0#D/U0C  
  { ,z?Re)q m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #n'tpp~O  
} \DE`tkV8  
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。 j_?U6$xi  
uL!{xuN  
hNV" {V3`{  
g=;c*{  
10JxfDceD  
十. bind TCSm#?[B  
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。 m(Cn'@i`"0  
先来分析一下一段例子 $ #C$V>  
) tGC&l+?/  
o(. PxcD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I hvL2 zB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bQ=R,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a<[@p  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1@H3!V4  
我们来写个简单的。 MdWT[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0j1I  
对于函数对象类的版本: (d[)U<  
^z$-NSlI  
template < typename Func > MS6^= ["  
struct functor_trait {O6f1LuH  
  { oU m"qt_  
typedef typename Func::result_type result_type; WZ'3  
} ; $+sNjwv^F  
对于无参数函数的版本: N"b>]Ab] ;  
`?Wak =]g  
template < typename Ret > NwmO[pt+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > gU Cv#:  
  { ,c6ID|\  
typedef Ret result_type; EeKEw Sg  
} ; r}P{opn$t  
对于单参数函数的版本: X+{4,?04+  
cT8jG ,+"}  
template < typename Ret, typename V1 > =F ZvtcCa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N`/6 By  
  { W:P4XwR{  
typedef Ret result_type; Cl]E rg  
} ; ~?dPF;.6_  
对于双参数函数的版本: _EOQ*K#=Ct  
9q;\;-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @7%nMTZ@&v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 38%]G Q  
  { s} ,p>8  
typedef Ret result_type; R\+p`n$  
} ; Nl7"|()e  
等等。。。 Fk>/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b:>(U.   
z@$7T: H>  
template < typename Func > 7vV3"uns  
struct func_return `7Ni bZX0  
  { dKw* L|5  
template < typename T > B5!$5 Qc  
  struct result_1 4)iSz>  
  { :t]YPt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -ny[Lh^b  
} ; $CO^dFf  
~xu<xy@E  
template < typename T1, typename T2 > 5 %q26&  
  struct result_2 w1aa5-aF  
  { ?G1-X~Z8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u|=_!$8  
} ; Ud:v3"1  
} ; W z3y+I/&  
(M6B$:  
vI#\ Qe  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #OH-LWZh  
D2~e@J(K  
template < typename Func, typename aPicker > S(Xab_DT)H  
class binder_1 K3TMTY<p  
  { M=e]v9  
Func fn; w:& m_z#M  
aPicker pk; |qJQWmJO&U  
public : X #-U  
'>Y"s|  
template < typename T > %? _pSH}$!  
  struct result_1 JMw1qPJQ  
  { r<Ll>R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xe|o( !(  
} ; N/Z3 EF_  
A--Hg-N|  
template < typename T1, typename T2 > YQiTx)_  
  struct result_2 VLc=!W}  
  { d> `9!)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?I`']|I  
} ; kh 1 7  
_{KQQ5k\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} v'S}&zmF]  
>tqLwC."'  
template < typename T > LqPn$rZ|$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <Jo_f&&{  
  { <n>Kc}c  
  return fn(pk(t)); FlRbGg^  
} +o!".Hp  
template < typename T1, typename T2 > q.t>:`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7Xm pq&g  
  { 6YQ&+4   
  return fn(pk(t1, t2)); 8k]'P*9ulz  
} jhUab],  
} ; pA+W 8v#*  
sbrU;X_S  
x;l\#x/<  
一目了然不是么? "ZNiTND  
最后实现bind &|IY=$-  
^{_`jE  
<jQ?l% \  
template < typename Func, typename aPicker > 9@#Z6[=R,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u}JL*}Q  
  { ^LE`Y>&m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j\("d4n%C  
} $OHY^IE(  
#]oVVf_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YL=?Nk/  
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。 AM1J ^Dp  
"6lf~%R"  
十一. phoenix ^* ^te+N  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "?EA G  
Mje6Q  
for_each(v.begin(), v.end(), d3+pS\&IX?  
( x1]^].#Eo  
do_ 0"kNn5  
[ +iir]"8  
  cout << _1 <<   " , " !,+peMy  
] zJOjc/\  
.while_( -- _1), G7DEavtr  
cout << var( " \n " ) .ZFs+8qU>  
) E#`=xg  
); {^1GHU  
=4"D8 UaHr  
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: Bl2y~fCA  
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 5. 5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @>_`g=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h)"PPI  
@H"~/m_o  
j08}5Eo  
template < typename Cond, typename Actor > 0"(5\T  
class do_while G)';ucs:,  
  { <YP>c  
Cond cd; o> WH;EBL  
Actor act; qg vg MWj  
public : L@2T  
template < typename T > EkgS*q_  
  struct result_1 <- Q=h?D  
  { FylL7n  
  typedef int result_type; ( YF`#v6  
} ; 'xm_oGWE  
SG2s!Ht  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~EG`[cv  
1D&Q{?RM  
template < typename T > ]vMr@JM-G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M%7{g"J*  
  { 9Ruj_U  
  do y5 $h  
    { ZMy0iQ@  
  act(t); d_BECx <\  
  } YgNt>4K  
  while (cd(t)); ^]3Y11sI  
  return   0 ; sWP5=t(i+9  
} Yj|Oy  
} ; Cb7f-Eag  
tI|?k(D  
K4YpE}]u  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'due'|#^  
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。 UM(tM9  
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。 r j#K5/df  
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。 vcy}ZqWBO  
下面就是产生这个functor的类: ,di'279|  
 ~Jrtm7  
]y>)es1  
template < typename Actor > -Mx"ox  
class do_while_actor !Low%rP  
  { q{HfT d  
Actor act; $NC1>83  
public : X}Bo[YoY$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &u( eu'Q3  
 jhjb)r.  
template < typename Cond > ;|6kFBGC"+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m!3b.2/h  
} ; BoE;,s>]NW  
"rOe J~4 X  
$@"o BCc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 yT%"<m6Y*\  
最后,是那个do_ 9"Oz-!Y4  
%Sr/'7 K  
ZdJwy%  
class do_while_invoker 3e~ab#/  
  { "Kx2k>ym  
public : [,Q(~Qb  
template < typename Actor > jFY6}WY)}7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const D::$YR ~R  
  { RO+B/)~0<  
  return do_while_actor < Actor > (act); 19Xc0ez  
} m=<Tylv  
} do_; u[q1]]   
6ziiV _p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l2QO\O I9m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]fvU}4!  
最后来说说怎么处理break和continue 4nQk*:p(X  
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。 i_Dv+^&zV  
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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