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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =0O`VSb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SB]|y -su  
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, ]ul]L R%.  
aP2  
|>d5 6  
!K3 #4   
  class filler sg2T)^*V  
  { ( vgoG5  
public : BE:GB?XBH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O.!|;)HQ  
} ; 2#p6.4h=  
rq+E"Uj?  
)x8Izn  
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: tEZ@v(D  
A5 /Q:8b  
$+ lc;N  
5a_1x|Fhi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Dy5'm?  
++5So fG@  
vrQ/Yf:\B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E{1O<qO<  
/\OjtE  
ix6j=5{  
`@-H ;  
二. 战前分析 wzF/`z&0?6  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 _0ep[r  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 YJF!_kg.  
> u~ l_?  
:+Y+5:U]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >f74]J=V  
  /* --------------------------------------------- */ 0oc5ahp  
vector < int *> vp( 10 ); qMKXS,s  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Bv@NE2  
/* --------------------------------------------- */ 1Hk`i%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OZDnU6  
/* --------------------------------------------- */ F0])g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wwk=*X-8  
  /* --------------------------------------------- */ \za 0?b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y!"LrkC  
/* --------------------------------------------- */ QGn3xM66  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9qIjs$g  
K+2<{qwh  
[3}m|W<  
0LeR#l:I  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4ZSc'9e9  
1._1, _2是什么? |*K AqTO0  
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。 IP9mv`[  
2._1 = 1是在做什么? hvwKhQ}wX  
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。 "NMX>a,(  
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。 `[X5mEe  
:$L^l{gT  
lN -vFna  
三. 动工 MZl6 J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^ yyL4{/  
vYcea  
NirG99kyo  
r[ni{ &  
template < typename T > JPR o<jt=  
class assignment Z vM~]8m  
  {  MV'q_{J  
T value; ..)O/g.  
public : aHuZzYQ*"j  
assignment( const T & v) : value(v) {} K!=Y4"5%  
template < typename T2 > 33:{IV;k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6Q"fRXM   
} ; Gx,<|v  
4l_!OUvt  
)7f;FWI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F-D9nI4{X  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  At3>  
Psm5J80}n  
4,4S5u[|  
}%x2Z{VF  
  class holder Y HSdaocp  
  { FhpS#, Y$  
public : $pr\"!|z  
template < typename T > KP,#x$Bg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1Tm,#o  
  { 1wAD_PI|BH  
  return assignment < T > (t); # 3UrGom  
} n W:P"L  
} ; | KY6IGcqV  
sVWOh|O[W  
_c$l@8KS^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: __LR!F]=i  
+&bJhX  
  static holder _1; rr~O6Db  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L6<.>\^Z"  
40h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fab gJu  
而不用手动写一个函数对象。 {8p<iY- %  
@$mh0K>  
r9sq3z|%  
V7DMn@Ckw  
四. 问题分析 =[5F~--Tf  
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。 eO%w i.Q  
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。 #$n >+ lc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 gV~_m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^hZZ5(</8P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w eX%S&#?  
_?~EWT   
五. 问题1:一致性 F)K&a  
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?| 1z IX $A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )IBvm1  
S@4p.NMU  
struct holder IX+!+XC"U  
  { Q%>6u@'  
  // D`hl}  
  template < typename T > C}jFR] x)  
T &   operator ()( const T & r) const l/xpAx  
  { ]8 vsr$E#  
  return (T & )r; E>_N|j)9  
} 1#tFO  
} ; !1m7^3l7j  
h8XoF1wuw  
这样的话assignment也必须相应改动: {3Y R_^>?  
= q \TWz  
template < typename Left, typename Right > yjE $o?A  
class assignment emT/5'y  
  { \gCh'3  
Left l; {HO,d{{  
Right r; W79Sz}):  
public : pG&#xRk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K&4FFZ  
template < typename T2 > Wr+/ 9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } V |cPAT%  
} ; :;Xh`br  
\JLea$TM:  
同时,holder的operator=也需要改动: )gVz?-u+D  
GAP,$xAaW  
template < typename T > mE"(d*fe'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :@@aIFRv  
  { ]621Z1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4$oDq  
} dD351!-  
0<FT=tKm  
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。 EQ [K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 L/ g8@G ;  
zFi)R }Ot  
return l(rhs) = r; W\EvMV"  
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。 4|/}~9/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: y0]"qB  
\ gO!6  
template < typename Tp > O>y*u8  
class constant_t 2`^M OGYk  
  {  MFyi#nq  
  const Tp t; U6?3 z  
public : `T,^os#6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .k -!/^  
template < typename T > VX:Kq<XwQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #;0F-pt  
  { z!G?T(SpA  
  return t; l@:&0id4I  
} j4wsDtmAU  
} ; " M3S  
A'aYH`j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O03N$ Jq A  
下面就可以修改holder的operator=了 Nt,:`o |  
50e vWD  
template < typename T > uCHM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a! 3eZ,  
  { LGh#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HDi_|{2^  
} "cwvx8un  
MX"M2>"pT  
同时也要修改assignment的operator() %RX!Pi}5+g  
]T=o>%  
template < typename T2 > &3Ry0?RET  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zeshM8=  
现在代码看起来就很一致了。 eRm*+l|?  
/H*[~b   
六. 问题2:链式操作 LFAefl\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G%fXHAs.+  
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。 .npD<*  
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。 >r>pM(h  
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。  c?*x2Vk  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct KK?R|1VK9  
u p zBd]  
template < typename T > V]Kk =  
struct result_1 0DaKd<Scv  
  { 0 s@>e  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; D}rnp wp{  
} ; N C3XJ 4  
A;TNR  
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: qtjx<`EK>  
m 0]1(\%  
template < typename T > Am<){&XT ]  
struct   ref qzWnl[3  
  { +^q- v-  
typedef T & reference; 8&:dzS  
} ; V#+M lN  
template < typename T > ZEB,Q~  
struct   ref < T &> &8dj*!4H  
  { 62o nMY  
typedef T & reference; [5PQrf~Mo  
} ; F8J\#PW  
[+!~RV_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !jg< S>S5  
f3*SIKi  
template < typename T > 8CUl |I ~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MSb0J`  
  { %<>|cO  
  return l(t) = r(t); F6ZL{2$k@  
} I K,aA;d  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 b?-KC\}v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 NftR2  
3 jghV?I{T  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 -+0!Fkt@,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &23{(]eO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 geNvp0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &r!jjT  
最后的布局是: ] V,#>'  
                Add ft$ 'UJ% j  
              /   \ fM3ZoH/  
            Divide   5 gMPvzBpP  
            /   \ h$d`Jmaq  
          _1     3 i'`>YX  
似乎一切都解决了?不。 r@CbhD  
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。 qhmA)AWG>  
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。 ${tBu#$-d  
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: 'DUY f5nF  
+hIMfhF  
template < typename Right > hdpA& OteR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \/!jGy*  
Right & rt) const _o-01gu.  
  { D.YT u$T  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -yMD9b  
} ?^U1~5ff)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &g!yRvM!;Q  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 p@3 <{kLm  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 iwfH~  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ={I(i6  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 [ z{ }?  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 8p]Krs:  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: )5x,-m@  
# "TL*p  
template < class Action > W3xObt3w\  
class picker : public Action KS;Wr6]@(O  
  { zLjQ,Lp.I  
public : 4EJ6Zy![0*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5Y5N   
  // all the operator overloaded :&m0eZZ%  
} ; O/ZyWT  
A[Vhy;xz  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 3 Ol`i$  
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: 9j1 tcT  
t.] e8=dE  
template < typename Right > dLw,dg  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {+ WI>3  
  { 51puR8AG>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *KPNWY9!W  
} )z7+%nTO  
\Bn$b2j!%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rlkg.e6  
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。 = $6pL  
-l$-\(,M`#  
template < typename T >   struct picker_maker I_'0!@Nn7  
  { nn/_>%Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <a=k"'0  
} ; Lu~M=Fh  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > SA.,Q~_T7  
  { G=>LW1E|  
typedef picker < T > result; 7;NvR4P%  
} ; (L"G,l  
+w+qTZyky  
下面总的结构就有了: `BY&&Bv#?  
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。 &uxwz@RC0  
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。 Mh5 =]O+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %|3NCyJ*7  
至此链式操作完美实现。 z.*=3   
Zc*gRC  
^4tz*i  
七. 问题3 } "AGX  
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" b" VB  
E#,n.U>#)  
template < typename T1, typename T2 > B1 [O9U:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pAd SOR2  
  { 3o^  oq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /-1 F9  
} a\v@^4   
]39A1&af}  
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: q}%;O >Z  
f"A?\w @  
template < typename T1, typename T2 > ,7izrf8  
struct result_2 lof}isOz  
  { &^JY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u9)<i]2  
} ; <utD&D8w  
+X7+:QQ }  
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? IF.6sJg:  
这个差事就留给了holder自己。 F anA~  
    S-)%#  
BW%"]J  
template < int Order > f m'Qif q^  
class holder; ( O/+.qb  
template <> 0:3<33]x  
class holder < 1 > 0x8aKq\'  
  { P6o-H$ a+  
public : P7kb*  
template < typename T > 6WX+p3Kv  
  struct result_1 @d=4C{g%o  
  { @@Vf"o+S  
  typedef T & result; U)gr C8 C  
} ; N;d@)h(N!  
template < typename T1, typename T2 > N}j^55M_]  
  struct result_2 `Hq)g1a7q  
  { C!aK5rqhv  
  typedef T1 & result; |{H-PH*Iz  
} ; ~F9WR5}]  
template < typename T > ^ql+l~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3ws}E6\D  
  { J2adA9R/,  
  return (T & )r; 6s|4'!  
} (@1*-4l  
template < typename T1, typename T2 > hh>mX6A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ckPI^0A!  
  {  *$o{+YP  
  return (T1 & )r1; xYCX}bksh  
} M/mUY  
} ; P(&9S`I  
VwV`tKit  
template <> T'nQj<dBt:  
class holder < 2 > naoH685R4  
  { Qs.g%  
public : -l` 1j6  
template < typename T > f*^)0Po  
  struct result_1 ~wsD g[  
  { P2;I0 !  
  typedef T & result; 0qrsf!  
} ; *PJg~F%  
template < typename T1, typename T2 > Y l1sAf/  
  struct result_2 s8]9OG3g  
  { csF!*!tta  
  typedef T2 & result; #7~M1/eH=t  
} ; C4~`3Mk  
template < typename T > 2v6QUf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DIu rFDQSS  
  { ^?)o,djY&  
  return (T & )r; }$ZcC_  
} r&t)%R@q  
template < typename T1, typename T2 > >-{)wk;1&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z:PsQ~M  
  { 9V=bV=4:  
  return (T2 & )r2; j7)Xm,wI8  
} 2So7fZa^wg  
} ; .Z"p'v  
yEe4{j$  
UldG0+1d  
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> >。 /Ma"a ^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: oG)JH)!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,HFoy-Yq  
}#/,nJm'  
return l(i, j) = r(i, j); v"6ij k&(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) eSgCS*}0$z  
.iB?:  
  return ( int & )i; 'e4  ;,m  
  return ( int & )j; RqIic\aD  
最后执行i = j; /f7Fv*z/  
可见,参数被正确的选择了。 .Qp5wCkM  
%:eep G|  
|*im$[g=-  
r>hkm53  
Ta38/v;S  
八. 中期总结 Q4_+3-g<7L  
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: 0 pH qNlb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 12Hy.l  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 EQkv&k5X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \Om< FH}  
6uYCU|JsU  
z Lw=*  
/?jAG3"  
tndtwM*B'  
5CxD ys&<  
九. 简化 XTHy CK  
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。 3JiDi X"|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P{eL;^I  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !S[8w9q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |-hzvuSX  
  +-*/&|^等 #KonVM(`  
2. 返回引用。 f.`noZN  
  =,各种复合赋值等 -O2ZrJ!q  
3. 返回固定类型。 O7shY4Sr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) T3o}%wGW  
4. 原样返回。 'Dq!o[2y  
  operator, 7B$iM,}.b  
5. 返回解引用的类型。  ?6!7fs,  
  operator*(单目) (L?fYSP!  
6. 返回地址。 yFT)R hN  
  operator&(单目) "$? f&*  
7. 下表访问返回类型。 ?#^_yd|<  
  operator[] L[d 7@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y#_,Ig5.  
  operator<<和operator>> Z~t OR{q  
zQ$*!1FmN  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 H[guJ)4#@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dlC)&Ai  
A-O@e e  
template < typename Left > 3y%B&W,sm  
struct value_return c,1Yxg]|  
  { ?Ovl(4VG  
template < typename T > cbl2D5s+i]  
  struct result_1 1pC!F ;9Oo  
  { M* (]hu0!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Bl-nS{9"  
} ; }"<|.[V)  
tt`j!!  
template < typename T1, typename T2 > _-%A_5lCRE  
  struct result_2 A e&t#,)  
  { [0D( PV(n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pq6}q($Rk  
} ; [Z484dS`_  
} ; s#ijpc>h  
9cAb\5c|  
, e{kC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait c~(+#a  
N %-Cp)  
下面我们来剥离functor中的operator() r>S?,qr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K vC`6  
g*b`V{/Vw  
return l(t) op r(t) ?yF)tF+<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wAxXK94#3  
return op l(t) D;It0"  
return op l(t1, t2) -cCujDM#T  
return l(t) op "w0>  
return l(t1, t2) op }\`MXh's  
return l(t)[r(t)] w} *;^n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P=eVp(/x  
@^:R1c![s  
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: uh3%}2'P  
单目: return f(l(t), r(t)); G}Cze Lw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Cs7YD~,  
双目: return f(l(t)); w: ~66 TCI  
return f(l(t1, t2)); q_5k2'4K  
下面就是f的实现,以operator/为例 716JnG>  
IMjnj|Fj  
struct meta_divide o`HZS|>K*  
  { OS6 l*S('  
template < typename T1, typename T2 > 8*3<Erv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l [?o du4  
  { S1{UVkr  
  return t1 / t2; PD12gUU?  
} ~AxA ,  
} ; gvO}u2.:  
9@ 6y(#s  
这个工作可以让宏来做: )_OKw?Zi  
z%;b-PpS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ gmy$_4+6o  
template < typename T1, typename T2 > \ NyI0 []z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j^T.7Zv  
以后可以直接用 m UpLD+-j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &,2h=H,M  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 7jT]J   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 1q<BYc+z  
tT87TmNsA  
|ul25/B B  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Mo|[Muj8b  
<\GP\G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2J =K\ L  
class unary_op : public Rettype LFob1HH*8  
  { 9D++SU2 :}  
    Left l; *{8K b>D  
public : Eym<DPu$n  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hm>JBc:n-  
`uy)][j-  
template < typename T > ulV)X/]1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f8kPbpV,  
      { .{x-A{l  
      return FuncType::execute(l(t)); 9l9 nT  
    } uPc}a3'?  
zE5%l`@|o  
    template < typename T1, typename T2 > 9(DS"fgC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $-m@cObw!.  
      { \];0S4SBy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); N"/jn_>+j  
    } $Zp\^cIE+  
} ; z9pv|  
bl NJ  
u HqPb8  
同样还可以申明一个binary_op ~~k_A|&  
rvuskXdo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MZ o\1tU-i  
class binary_op : public Rettype z=B*s!G  
  { $^?"/;8P5  
    Left l; E&P'@'Yk  
Right r; NL 3ri7n  
public : .5'M^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3JM0 m (  
MW8GM}Ho[  
template < typename T > 6=s!~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]#;;)K}>  
      { >&3M #s(w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T1jAY^^I  
    } yKF"\^`@  
Yo3my>N&g  
    template < typename T1, typename T2 > Cqy84!Z<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ms8de>A|H  
      { C-lv=FJEk/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;75K:_  
    } o<bZ.t  
} ; `"zXf-qeE  
GZ,`?  
~wf&78  
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 8R"c}87  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hdt;_qa   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9`Bmop  
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。 nI.K|hU:P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;QkUW<(  
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。。。 "n3r,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =B@+[b0Z  
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) reJw&t}Q  
下面是修改过的unary_op Z8*E-y0  
Aon 3G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P*Va<'{:{  
class unary_op Lg Xc}3  
  { TeaP\a  
Left l; Q.X)QCp#r  
  b{JcV  
public :  |`[0U  
,Bax0p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} tIfA]pE  
3*x_S"h  
template < typename T > ")m 0 {  
  struct result_1 p&dpDJ?d:=  
  { VWf&F`^B(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ewHk (ru  
} ; %^tKt  
wb~B Y  
template < typename T1, typename T2 > b>SG5EqU@  
  struct result_2 TtTp ,If  
  { =REMSe j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4FUY1p  
} ; }-QFMPXhG  
DCr&%)Ll  
template < typename T1, typename T2 > @=JOAo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OQ>8Q`  
  { Z$ q{!aY  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `&y Qtj# '  
} # 4UKkd  
mU@pRjq=  
template < typename T > UW%zR5q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nki08qZ[  
  { tN P>6F/  
  return OpClass::execute(lt(t)); +l'l*<  
} ]S!:p>R  
M ,!Dhuas  
} ; RlW0U-%u  
]e`&py E  
C#<b7iMg  
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 8Ld{Xg  
好啦,现在才真正完美了。 }#%3y&7M7  
现在在picker里面就可以这么添加了: A$d)xq-]K  
&%eWCe+ +  
template < typename Right > @GTkS!86  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +I~`Ob  
  { [ye!3h&]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pY@$N&+W  
} ^#-d^ )f;  
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。 *UL++/f  
~4gOv  
*iLlBE  
Z*uv~0a>9Q  
I_h u s  
十. bind K9-;-{qb  
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。 AzFd#P  
先来分析一下一段例子 8(d Hn  
0QJ :  
DpD19)ouy  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :c75*h`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rdj_3Utv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Rhw- 49AWx  
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,Ams  
我们来写个简单的。 v=m!$~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .+ezcG4q  
对于函数对象类的版本: Oly"ll*K  
 Y7*8 A,  
template < typename Func > 6g fn5G  
struct functor_trait f6/<lSoW  
  { BQWhTS7  
typedef typename Func::result_type result_type; yV"k:_O{  
} ; r_R( kns  
对于无参数函数的版本: xA7>";sla[  
(U_`Q1Jo  
template < typename Ret > vbA<=V*P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Kd='l~rby  
  { -d-vzri  
typedef Ret result_type; ~,Y xUn8@  
} ; f%,Vplb  
对于单参数函数的版本: %<dvdIB  
TEJn;D<1I,  
template < typename Ret, typename V1 > 2uSXC*Phz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c/Dk*.xy<  
  { ,5*Z<[*  
typedef Ret result_type; ) wZ;}O  
} ; L<D<3g|4  
对于双参数函数的版本: 8NF93tqD6  
p]jkfsCjN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > SI)QX\is8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > srbES6  
  { hZZ  
typedef Ret result_type; 5S9i>B  
} ; T6ihEb$C  
等等。。。 ^U q%-a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ()}(3>O-  
{{:QtkN  
template < typename Func > Bm>>-nG;  
struct func_return rtSG- _[i  
  { ]3D>ai?  
template < typename T > a^vTBJXo  
  struct result_1 iY,Ffu E  
  { ZA1:Y{ V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ']bw37_U,  
} ; "1P[D'HV4|  
AONEUSxJ  
template < typename T1, typename T2 > :  I q  
  struct result_2 A4~- {.w=  
  { |l-~,eRvi5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8NZQTRdH  
} ; J#'8]p3E  
} ; }AW"2<@  
 Y+d+  
mAM:Q*a'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9}|x N8  
5FJ(x:k?z  
template < typename Func, typename aPicker > eG_@WLxwD  
class binder_1 jd.{J{o  
  { gf ?_tB0C  
Func fn; ROhhd.  
aPicker pk; [%c5MQ?H  
public : _|Uv7>}J^  
?S<`*O +  
template < typename T > MvKr~  
  struct result_1 =vs]Kmm  
  { 56?RFnZ&j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %f?Z/Wn  
} ; fsjCu!  
y9Q #%a8V  
template < typename T1, typename T2 > g:fkM{"{  
  struct result_2 !AXt6z cZ  
  { b!<\#[ A4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; drQI@sPp  
} ; .fgVzDR|+  
>~;= j~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V8hmfV~=]P  
diWi0@  
template < typename T > -Hh.8(!XoO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yU"lJ>Eh}}  
  { uXouN$&  
  return fn(pk(t)); ge4QaK  
} <nk9IAH  
template < typename T1, typename T2 > ;Rf@S$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^)E# c  
  { HfPu~P  
  return fn(pk(t1, t2)); ^]NFr*'!  
} Bwc_N.w?3  
} ; 50CjH"3PZ`  
(PC)R9r5  
N mA6L+  
一目了然不是么? #F=!g?  
最后实现bind 5{xK&[wR*  
#9glGPR(  
+-!2nk`"a  
template < typename Func, typename aPicker > ._q}lWT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h e[2,  
  { 4;2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !%'"l{R  
} 8AJ#].q0F  
Ys0N+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n5 2Q-6H  
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。 #OlPnP2  
"s.hO0Z  
十一. phoenix [Y4Wm?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Z,oCkv("n  
I8/tD|3  
for_each(v.begin(), v.end(), !C@+CZXLx  
( 050V-S>s  
do_ 9S|a!9J  
[ []$L"?]0uk  
  cout << _1 <<   " , " VfFbZds8f  
] $H`{wJ?2(  
.while_( -- _1), v~A*?WU;n  
cout << var( " \n " ) &^7(?C' u  
) |=:<[FU  
); M0$_x~  
FR']Rj  
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: ,u=+%6b)A  
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 zHKx,]9b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 UyAy?i8K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }tO>&$ Z6f  
)x<BeD  
F/cA tT.M?  
template < typename Cond, typename Actor > -wr_x<7  
class do_while g`w46X  
  { iwy;9x  
Cond cd; B- D&1gO  
Actor act; Oye6IT"  
public : $)eS Gslz  
template < typename T > @*roW{?!  
  struct result_1 U4[GA4DZ   
  { 1ozb tn  
  typedef int result_type; #5=W[+4eN  
} ; CFUn1^?0  
[1mEdtqf*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NwVhJdo  
]=p^32  
template < typename T > "yc|ng  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I+,CiJ|4  
  { N@Q_5t0bk  
  do a2[rY  
    { >Q=Q%~  
  act(t); P;eXUF+jn  
  } B1A:}#  
  while (cd(t)); T!I3.  
  return   0 ; +KaVvf  
} g4y& 6!g  
} ; R9  Y@I  
];'7~",Y  
+sV~#%%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /I((A /ks  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 yp[,WZt  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 .%!^L#g  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 TT no  
下面就是产生这个functor的类: kE:{#>[Uz  
6a<zZO`Z6+  
6Jq3l_  
template < typename Actor > I1#MS4;$^  
class do_while_actor 6 FN#Xg  
  { DJ9x?SL@KD  
Actor act; A+j!VM   
public : B>4/[ YHr;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o7 0] F  
M!D6i5k,   
template < typename Cond > gWL`J=DiU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :G#+ 5 }  
} ; cvQAo|  
i{16&4 '  
UmArl)R/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Cg|\UKfy$  
最后,是那个do_ LIrebz  
0 6M?ecN  
JL>frS3M  
class do_while_invoker ddN G :  
  { :>/6:c?atG  
public : CYlS8j  
template < typename Actor > -:kIIK   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Abi(1nXdQ  
  { Yep~C %/}  
  return do_while_actor < Actor > (act); jSSEfy>^  
} ExMd$`gW  
} do_; B*Ey&DAV  
Rt:^'Qi$!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ];jp)P2o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O"/Sv'|H#  
最后来说说怎么处理break和continue 2[;~@n1P  
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。 ,p#r; O<O  
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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