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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r1Z<:}ZwK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;|TT(P:d  
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, K@r*;T  
 O<GF>  
O >FO>  
Km*<Kfcz  
  class filler lIh[|]  
  { 7Fl-(Nv`  
public : " H1:0p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ei~f`{i  
} ; 7lU.Ni t  
/6U 4S>'(  
J#7y< s  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: -0 0}if7  
GZ8:e3ri  
I7mG/  
<zfKC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gj+3y9  
L'9N9CR{i  
xK;e\^v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "^%Z'ou  
~>%DKJe  
Zq*eX\#C  
3k' .(P|F  
二. 战前分析 A1A3~9HuK  
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。 5f{|"LG&  
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 .7Kk2Y  
& iSD/W  
Nn#u%xvJt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -_~)f{KN@  
  /* --------------------------------------------- */ jTSOnF}C~+  
vector < int *> vp( 10 ); rkYjq4Z@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =Od>;|]m  
/* --------------------------------------------- */ tt4+m>/T  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Kx6y" {me|  
/* --------------------------------------------- */ R8<eN9bJ9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iV hJH4  
  /* --------------------------------------------- */ SxMj,u%X/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o6|-=FcvC  
/* --------------------------------------------- */ 0H:dv:#WAI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); HXks_ix )  
R]Qp Mj%o  
[ rdsv  
',mW`ZN  
看了之后,我们可以思考一些问题: _N'75  
1._1, _2是什么? )|]Z>>%t  
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。 @2' %o<lF  
2._1 = 1是在做什么? (ZPXdr  
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。 7ZFJexN]  
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。 o4)hxs  
F~_;o+e;X  
&KqVN]1+^  
三. 动工 zk=\lp2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e|'N(D}h*  
!T'X 'Q  
nq;#_Rkr  
7Dt"]o"+  
template < typename T > wUp)JI  
class assignment vWY(%Q,  
  { r4eUZ .8R  
T value; *gu8-7'  
public : RJc%, ]:  
assignment( const T & v) : value(v) {} X+ f9q0  
template < typename T2 > i'tp1CI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } SRz&Nb  
} ;  T-8J   
77Q}=80GU;  
xmH-!Da  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \G;CQV#{9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7 g6RiH}  
zvf3b!}  
[7W(NeMk  
$a.u05  
  class holder _CdROo6I  
  { U9ZbVjqv@  
public : a8s4T$  
template < typename T > =!<G!^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mG(N:n%*K  
  { n Ga1a  
  return assignment < T > (t); +d39f-[  
} E $6ejGw-  
} ; 0Nr\2|  
WE.Tuo5L  
 5$Kf]ZP  
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: GGE[{Gb9  
_#'9kx|)  
  static holder _1; 8H $#+^lW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 JTUNb'#RZ  
>q(6,Mmb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xm^95}80yh  
而不用手动写一个函数对象。 :ba/W&-d  
eXzXd*$S  
'_o@V O  
@"8R3BN  
四. 问题分析 ;<-7*}Dj  
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/R+$h(%  
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。 0.DQO;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 - L~Uu^o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0HbJKix!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <abKiXA"  
a [C&e,)}  
五. 问题1:一致性 "!q?P" @C  
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?| xzikD,FV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7rIlTrG  
<t}?$1  
struct holder u!1/B4!'O  
  { B8~= RmWLl  
  // (@Zcx9  
  template < typename T > _01Px a2.  
T &   operator ()( const T & r) const A3s57.Z]|  
  { /77z\[CeYH  
  return (T & )r; #x~_`>mDN  
} 2k+16/T  
} ; -e*BqH2t  
v2J0u:#,  
这样的话assignment也必须相应改动: Q!$IQJ]|Y  
D'L{wm  
template < typename Left, typename Right >  ;Qa;@  
class assignment j>!sN`dBj  
  { OoaY  
Left l; sv=H~wce  
Right r; n\ Uh  
public : ma]? )1<{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oVkr3K Z  
template < typename T2 > cU+>|'f &  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } oh\1>3,Ns  
} ; Gah lS*W  
}1>atgq]w  
同时,holder的operator=也需要改动: e@j8T gI)  
2Xgx*'t\  
template < typename T > NG9vml  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d@g2k> >  
  { #F4X}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |s|/]aD}o  
} e2Jp'93o'  
=|0/Ynfe  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 l0`'5>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dS$ji#+d$  
fn1pa@P  
return l(rhs) = r; O71BM@2<  
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。 s.y}U5Ty?P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g1qi\axm  
8]C1K Zs  
template < typename Tp > 7) 0q--B  
class constant_t 2U%qCfh6|  
  { b1=pO]3u  
  const Tp t; S=O$JP79  
public : Wz{%"o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !K\itOEP-  
template < typename T > 8c).8RLf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mP!N<K  
  { ) `I=oB  
  return t; *Sb2w*c>  
} fuyl/bx}  
} ; T.@sq  
qLRE}$P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 HRHrSf7  
下面就可以修改holder的operator=了 D rTM$)  
c[{UI  
template < typename T > a: IwA9!L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,n5a])Dg  
  { gj;@?o0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wOcg4HlW  
} )E`+BH  
oKiD8':  
同时也要修改assignment的operator() q?i Cc c  
!4B_$6US  
template < typename T2 > ;[~^( . f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xBWx+My  
现在代码看起来就很一致了。 i+AUQ0Zbf6  
[q$e6JwAt  
六. 问题2:链式操作 pqq?*\W&[v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \HG$V>2  
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。 s##Ay{  
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。 ^ LbGH<#J  
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。 ohplj`X[21  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct z8tl0gd%D  
,'_( DJX  
template < typename T > N 8}lt  
struct result_1 d h?dO`  
  { 6n-r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @g\;` #l  
} ; kaO{#i2-  
yoW> BX  
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: 5)*6V&  
-fPT}v  
template < typename T > raHVkE{<  
struct   ref 2Oi'E  
  { % $.vOFP9  
typedef T & reference; xgs@gw7!n0  
} ; fz8h]PZ  
template < typename T > Hf_'32e3<  
struct   ref < T &> 0etwz3NuW  
  { nNs .,J)  
typedef T & reference; M8_R  
} ; G"C;A`6  
kp; &cQu!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Nm"<!a<F  
C9pnU,[  
template < typename T > N(BiOLZL6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const j%5a+(H,z;  
  { x~Cz?ljbn  
  return l(t) = r(t); Um'Ro4  
} q_pmwJ:UL  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 0Jg+sUs{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 SS0_P jKz  
U/5$%0)  
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 K=o:V&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: AZBC P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 OA5f}+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %-r?=L  
最后的布局是: XLocg  
                Add \-d '9b?  
              /   \ 1b+h>.gWar  
            Divide   5 m2ox8(sd  
            /   \ p2^)2v  
          _1     3 dFMAh&:>  
似乎一切都解决了?不。 |Q6h /"2  
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。 OF-WUa4t  
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。 Pv[ykrm/  
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: 2_.CX(kI  
L?Tu)<Mn  
template < typename Right > S[sr 'ZW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }{t3SGsJ  
Right & rt) const <K,[sy&Qy  
  { d QDLI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >qn+iI2U  
}  RY9. n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L,W:,i/C  
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。 lfRH`u  
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。 gtMw3D`FL  
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。 cTy'JT7  
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。 =G*z 5 3  
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? :i}@Br+R7L  
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: aC}p^Nkr"k  
s"N\82z)  
template < class Action > Ta^.$O=F  
class picker : public Action o Fi) d[`  
  { IF e+ B"  
public : pSXEJ 2k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?F25D2[(  
  // all the operator overloaded eN4t1 $  
} ; k1m'Ka-  
^} tuP  
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。 s*eyTm  
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: Z) t{JHm:  
#:Xa'D+  
template < typename Right > Eny!R@u7q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z :? :  
  { {H'X)n$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~\3l!zIq  
} mfz"M)1p1  
Wy!uRzbBv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 03C .Xh=!  
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"]xdOre  
c{ 7<H  
template < typename T >   struct picker_maker !;jgzi?z  
  { \:h0w;34O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Eh:yR J_8  
} ; :Nkz,R?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >ks3WMm  
  { dt0T t  
typedef picker < T > result; +~:x}QwGT  
} ; 0+rW;-_(  
j+ I*Xw  
下面总的结构就有了: k}#@8n|b  
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。 N7a[B>+`  
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。 >6w@{p2B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y1|^>C#a  
至此链式操作完美实现。 |MVV +.X  
ig+k[`W  
zWJKYFqK  
七. 问题3 Ls(&HOK[p  
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。 8z?$t-DO  
mcCB7<. e  
template < typename T1, typename T2 > ^^7gDgT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n00z8B1j(l  
  { @\+%GDv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y _6r/z^  
} BL7>dZOa  
'r6cVBb}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 6R L~iD;X  
|I(%7K  
template < typename T1, typename T2 > X"wF Qa  
struct result_2 vu44!c@  
  { UC.8DaIPN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DhHtz.6  
} ; N-Qu/,~+  
x4@MO|C  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Cy]"  
这个差事就留给了holder自己。 a$A2IkD  
    xJ$Rs/9C  
58 kv#;j  
template < int Order > 2lF WW(  
class holder; aD0Q0C+  
template <> DZ,<Jmg&e*  
class holder < 1 > \ =S3 L<  
  { `d.Gw+Un  
public : F|9a}(-7  
template < typename T > e#K rgUG  
  struct result_1 x-tm[x@;o  
  { u6]gQP">I  
  typedef T & result; .vN)A *  
} ; uQO(?nCi  
template < typename T1, typename T2 > /@6E3lh S  
  struct result_2 6Q?BwD+>  
  { :vw0r`  
  typedef T1 & result; cn@03&dAl  
} ; c]S+70!n  
template < typename T >  |h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }5QZ6i#  
  { BDWim`DK"  
  return (T & )r; d~w}NK[(  
} hkkF1 h  
template < typename T1, typename T2 > NJ.rv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,"x23=]  
  { Pv^(Q ]  
  return (T1 & )r1; <yis  
} 2*N&q|ED  
} ; ys:1Z\$P  
4F}g(  
template <> -/@|2!d  
class holder < 2 > zw}@nqp   
  { cb\jrbj6  
public : ^- u[q- !  
template < typename T > 5`(((_Um+  
  struct result_1 U f=vs(  
  { 3| GNi~  
  typedef T & result; ,w,ENU0~f  
} ; ^qE<yn  
template < typename T1, typename T2 > ' #;,oX~5  
  struct result_2 [Od>NO,n+]  
  { vx({N?  
  typedef T2 & result; d4b 9rtM  
} ; #9URVq,  
template < typename T > 8XLxT(YFIs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y:DNu9  
  { .CIbpV?T  
  return (T & )r; 3L'en  
} >lUBt5gU  
template < typename T1, typename T2 > #|)JD@;Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t-3v1cv"  
  { yg]suU<z]  
  return (T2 & )r2; 53g8T+`\(  
} |!?2OTY  
} ; oG|?F4l*  
ykErt%k<n  
E geG,/-`  
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> >。 e[d7UV[Knn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Zkwy.Hq^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2+c>O%L  
M Ak-=?t  
return l(i, j) = r(i, j); }CB=c]p  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) MAm1w'ol"  
oO!1  
  return ( int & )i; (mD-FR@#  
  return ( int & )j; /\IAr,w[  
最后执行i = j; x!Z:K5%O  
可见,参数被正确的选择了。 F{a0X0ru~  
S!`4Bl  
@d8&3@{R^  
-D.B J(  
gb!@OZ c  
八. 中期总结 f;@ b a[  
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: u|_I Twk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m'G?0^Ft  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 N7RG5?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  [%gK^Zt  
3Hb .Z LE#  
pIU#c&%<9  
Zztt)/6*  
pq/ FLYiv  
Thht_3_C,f  
九. 简化 v*C+U$_3\1  
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。 lx A<iQia  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S0Rf>Eo4  
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: HJ2]Nz:   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'O\d<F.c$2  
  +-*/&|^等 H{Y5YTg]  
2. 返回引用。 O+{pF.P#V  
  =,各种复合赋值等 o{S}e!Vb  
3. 返回固定类型。 W<cW;mO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }iiG$?|.  
4. 原样返回。 ne !j%9Ar  
  operator, 7gZVg@   
5. 返回解引用的类型。 {kRDegby  
  operator*(单目) Skr\a\ J  
6. 返回地址。 MA/"UV&M(  
  operator&(单目) eMpEFY  
7. 下表访问返回类型。 g%fJyk'  
  operator[] B $ y44  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R:pBbA7E  
  operator<<和operator>> "tg\yem  
clR?< LO  
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。 %%-U .   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R%]9y]HQ  
7YQK@lS  
template < typename Left > T}b( M*E  
struct value_return :?&WKW  
  { IgHs&=  
template < typename T > 61s2bt#  
  struct result_1 ZH`K%h0  
  { *`S)@'@:(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &bS"N)je  
} ; @gu77^='  
}jyS\drJ  
template < typename T1, typename T2 > xsY>{/C  
  struct result_2 dEAAm=K,<  
  { 2EqsfU* I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =yhn8t7@]  
} ; N,sqrk]  
} ; 5 vu_D^Q  
[#P`_hx  
=?`y(k4a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Nak'g/uP>  
DO1N`7@o  
下面我们来剥离functor中的operator() ^NnU gj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: nY"rqILX?  
c=jI.=mi3  
return l(t) op r(t) 6b+ Wl Ib  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D<D k1  
return op l(t) cV=_G E  
return op l(t1, t2) "[".3V  
return l(t) op }G,SqpcG  
return l(t1, t2) op @6i8RmOu}  
return l(t)[r(t)] &=6cz$]z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] iuU3*yyn  
:UJUh/U  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Fl'xmz^  
单目: return f(l(t), r(t)); #by9D&QP]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jt10gVC  
双目: return f(l(t)); oX:1 qJrC  
return f(l(t1, t2)); Z imMjZ%4  
下面就是f的实现,以operator/为例 13>3R+o  
e2Kpx8kWj  
struct meta_divide tE9_dR^K  
  { N`|Ab(.  
template < typename T1, typename T2 > 13_+$DhU-L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) x4HMT/@AG2  
  { 'j,Li(@}  
  return t1 / t2; OCOO02Wq1  
} 4f*Ua`E_  
} ; p$b= r+1f  
thm3JfQt  
这个工作可以让宏来做: 1A/c/iC  
ncw?;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c^[1]'y  
template < typename T1, typename T2 > \ (zTI)EV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; = "hY{RUa  
以后可以直接用 s>M~g,xTU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) O.up%' %,  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 HBga'xJ  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) T>uWf#&pjs  
7p>-oR"  
%6c*dy  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 W|-N>,G  
)r6SGlE[Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }^ Ua  
class unary_op : public Rettype <{z3p:\  
  { L ugk`NUvF  
    Left l; Eztz ~oFo  
public : v YmtpKNj%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a a Y Q<  
8yo6v3JqC  
template < typename T > +q_lYGTiO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A@  
      { WJh;p: q[  
      return FuncType::execute(l(t)); 9bcyPN  
    } E[Ws} n.  
fF-\TW  
    template < typename T1, typename T2 > #+ lq7HJ1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sc"4%L  
      { vL=--#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T~~$=vP9  
    } `Py= ?[cD  
} ; @01D1A  
?D^,K`wY=B  
Xx<&6 4W  
同样还可以申明一个binary_op uA/.4 b  
*ZSp9g"Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7%"\DLA  
class binary_op : public Rettype uSQ>oi]  
  { :mtw}H 'F8  
    Left l; t>h i$NX{p  
Right r; y[5P<:&s  
public : Ccd7|L1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vyx\N{  
Lv5 ==w}  
template < typename T > 0qd;'r<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $I6eHjYT  
      { qpwh #^2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g(Xg%&@KZ  
    } i6ypx  
ZYD88kQ  
    template < typename T1, typename T2 > |KrG3-i3X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .8PO7#  
      { <pl2 dxy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %d#)({N  
    } $J0~2TV<  
} ; Gx*0$4xJ3  
[.Wt,zrE  
v7OV;e a$  
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 .fh?=B[o#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M^JZ]W(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dVG UhXN6  
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。 *=If1qZs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! s riq(A  
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。。。 ^FMa8;'o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .rB;zA;4S)  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) n ua8y(W  
下面是修改过的unary_op I~ ]mX;  
MbFe1U]B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > kRXg."b(  
class unary_op ~$ qJw?r  
  { '>mb@m  
Left l; ].f,3it g&  
  }nY^T&?`  
public : f]A6Mx6  
ST8/ ;S#c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WAmoKZw2  
#bZ=R  
template < typename T > q.b4m 'J  
  struct result_1 PXu<4VF  
  { g!Yh=kA'N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; pfQZ|*>lkb  
} ; *|#JFy?c[  
tc2GI6]e'  
template < typename T1, typename T2 > /Vd#q)b%T  
  struct result_2 1Da [!^u,D  
  { _xL&sy09t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -+_aL4.  
} ; -Fc#  
4kF .  
template < typename T1, typename T2 > m'"VuH?^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p'!,F; xX  
  { s]8J+8 <uO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nzJi)A./  
} M-K@n$k   
KdMA58)  
template < typename T > FRQ("6(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x&/Syb  
  { $,zM99  
  return OpClass::execute(lt(t)); F20-!b  
} .-~% w  
$#JVI:  
} ; *]{I\rX  
f#Cdx"  
<\>ak7m  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug RYJc>  
好啦,现在才真正完美了。 SVWSO  
现在在picker里面就可以这么添加了: L=w Fo^N  
rkc%S5we  
template < typename Right > 54cgX)E[x  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sH,)e'0  
  { {ZEXlNPww  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Dlf=N$BL7d  
} iwjl--)@K  
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。 5qfKV&D  
9l_?n@   
(C|V-}/*m  
"<$vU_  
5N+(Gv[`"  
十. bind oqHm:u ^2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 M &EJFpc*  
先来分析一下一段例子 E^W*'D  
>P"/ nS"nn  
\0T*msYQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Xt*%"7yTp  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 f/i,Zw  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +9rbQ? '  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6U9Fa=%>}  
我们来写个简单的。 ayz1i:Q|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -vfu0XI~  
对于函数对象类的版本: f_2^PF>?  
5nqdY*  
template < typename Func > 9}$dwl(  
struct functor_trait D c.WvUM  
  { j =%-b]  
typedef typename Func::result_type result_type; k#NMD4(%O  
} ; cD@lor j  
对于无参数函数的版本: Y8'_5?+ 0  
aMg f6veM  
template < typename Ret > IMrOPwjc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [y;ZbfMP|o  
  { (MiOrzT  
typedef Ret result_type; -mo ' $1  
} ; %)ov,p |  
对于单参数函数的版本: T\CQ  
@Hdg-f>y]  
template < typename Ret, typename V1 > (`/i1#nR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z@O e}\.$  
  { 6v)eM=   
typedef Ret result_type; `|?$; )  
} ; @7 HBXP  
对于双参数函数的版本: \J&#C(pn  
zn$ Ld,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5MU@g*gj,C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *<QL[qyV  
  { 9sU,.T  
typedef Ret result_type; &n kGdHX/a  
} ; '6J$X-  
等等。。。 Eakjsk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H4A+Dg,  
"dOY_@kg  
template < typename Func > S9+gVR8]C  
struct func_return Dq 4}VkY  
  { J&1N8Wk)  
template < typename T > xi=uXxl  
  struct result_1 _'dy$.g  
  { 2+cicBD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lS*.?4zX  
} ; GhA~PjZS  
O'U,|A  
template < typename T1, typename T2 > ys6"Q[B  
  struct result_2 iGNKf|8{  
  { xmd$Jol^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {\Y,UANZ  
} ; B#n}y  
} ; Ps4A B#3  
`&7? +s  
]r5Xp#q2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q 5TyS8  
io_64K+K  
template < typename Func, typename aPicker > -z1o~~  
class binder_1 V t;&2v  
  { j'cCX[i  
Func fn; \9Zfu4WR  
aPicker pk; 7O :Gi*MA  
public :  PMZzzZ  
v3#47F)  
template < typename T > g&5VorGx  
  struct result_1 0k]N%!U  
  { sRI8znus  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :b)@h|4  
} ; /^ 7 9|$E  
kIo?<=F8T  
template < typename T1, typename T2 > e$I:[>  
  struct result_2 -q|M=6gOs  
  { )+R3C%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HXo'^^}q;  
} ; 5|z[%x~f  
$7g(-W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^@eCT}p{  
'o9V0#$!  
template < typename T > f89<o#bm7h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1h{_v!X  
  { X)5O@"4 ?  
  return fn(pk(t)); ^>uGbhBp  
} ^T>.04";x  
template < typename T1, typename T2 > ?id^v 7d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]TN}` ]  
  { .1M>KRSr,  
  return fn(pk(t1, t2)); uS.a9 Q(  
} 'iK*#b8l  
} ; JDlIf  
u?/]"4  
%&GQ]pmcY  
一目了然不是么? {.W%m  
最后实现bind N?:S?p9R@  
<h0ptCB  
%)]RM/e8  
template < typename Func, typename aPicker > Rv o<ISp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8yl /!O,v  
  { tJ3s#q6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); EB,>k1IJ  
} !{\c`Z<#  
[r'M_foga*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #y%Ao\~kG  
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。 9a unv   
ktb. fhO  
十一. phoenix ^jA}*YP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #{sb>^BF  
H& +s&F{%  
for_each(v.begin(), v.end(), \ 02e zG  
( euK!JZ  
do_ K*[wr@)u  
[ ['j,S<Bu~  
  cout << _1 <<   " , " oQO3:2a  
] dno*Usx5d0  
.while_( -- _1), ,B><la87  
cout << var( " \n " ) Ho|n\7$  
) uqH ;1T;s  
); 54&2SU$kx  
6!N&,I  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: A}# Mrb  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor E}+A)7mA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /@e\I0P^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I&0yUhn  
|n/id(R+  
CJ b ~~  
template < typename Cond, typename Actor > cj)~7 WF  
class do_while eS|p3jk;  
  { ( d.i np(  
Cond cd; >6j`ZWab>  
Actor act; >LSA?dy!?  
public : 52,a5TVG  
template < typename T > 7 5u*ZMK  
  struct result_1 %iNDRLR%I  
  { |xOOdy6 )~  
  typedef int result_type; 3 -FNd~%  
} ; `)fGw7J {  
|v&&%>A2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )Ec;krb+  
R_ }(p2  
template < typename T > @ ri. r1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fk:(% ci  
  { /uVB[Tk^  
  do &0`L;1R  
    { q ^?{6}sy  
  act(t); R<)uvW_@  
  } &r_B\j3  
  while (cd(t)); K||85l?<  
  return   0 ; _ev^5`>p/  
} I/l]Yv!  
} ;  %JZIg!  
1C{~!=6#  
7E'C o|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RVe3@|9(G  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 w;"'l]W  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 *V/SI E*8  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &nYmVwi?"Q  
下面就是产生这个functor的类: y[vjqfdmU  
n3w2&  
;L7<mU  
template < typename Actor > =}[V69a  
class do_while_actor |(fWT}tg  
  { >=bO@)[  
Actor act; li[g =A,  
public : aw`mB,5U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2iu;7/  
<fxYTd<#D[  
template < typename Cond > ^]kDYhe*Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +^.(3Aw  
} ; 0M"E6z)9  
IlVi1`]w  
6S(3tvUr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %K%z<R8  
最后,是那个do_ c-,/qn/  
LQe<mZ<  
]=/f`  
class do_while_invoker _Z%C{~,7)x  
  { 8LL);"$  
public : >9DgsA`'  
template < typename Actor > AjpQb ~\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1g@kHq  
  { lUrchLoDt  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1/z1~:Il  
}  `@p*1  
} do_; YG%Zw  
p`It=16trT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qxq ~9\My  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `]Xb w^Y'x  
最后来说说怎么处理break和continue q7;)&_'  
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。 ,70|I{,Km  
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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