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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y[X5S{H`wj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JIjqGxR  
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, u'<Y#bsR#/  
2P"@=bYT"  
to(OVg7_  
!f V.#9AB#  
  class filler *(& J^  
  { t> -cTQm  
public : HRC5z<k%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L_=J(H|  
} ; 2< qq[2  
(3&@c!E  
)p).}"   
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: sbQmPV  
RT F9;]Ti  
Z[slN5]([  
1Hy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tt6ElP|D  
2sk^A ly  
Cx} Yp-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oy;N3  
WIQt5=-  
69`9!heu  
l)Q,*i  
二. 战前分析 bv)E>%Yy  
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。 p}}}~ lC/  
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 _+T;4U' p  
*;1G+Q#  
#Jq@p_T"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -$.$6"]  
  /* --------------------------------------------- */ ^{zwIH2I]  
vector < int *> vp( 10 ); iS hB ^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0/#XUX 4  
/* --------------------------------------------- */ "mSDL:$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O_FT@bo\  
/* --------------------------------------------- */ .KIAeCvl\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q4Hf!v]r  
  /* --------------------------------------------- */ @R9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0v,DQJ?w8  
/* --------------------------------------------- */ 44 o5I:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I`5F& 8J{  
rM2?"  
tv,^ Q}  
YL;ZZ2A  
看了之后,我们可以思考一些问题: @lc1Ipfk"  
1._1, _2是什么? X.o[=E  
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。 nsaf6y&E  
2._1 = 1是在做什么? qWy{{ A+  
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。 CDO _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。 MV e5j+8  
IhJ _Yed  
v7\~OOoH]  
三. 动工 *J 7>6N:-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a`~$6 "v  
oB&s2~  
b,#cc>76\  
OE}L})"  
template < typename T > 49 fs$wr@  
class assignment <Lyz7R6  
  { E"x 2jP  
T value; ?P4`  
public : nx $?wxIm  
assignment( const T & v) : value(v) {} Yn'XSV|g  
template < typename T2 > ]W5s!T_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &pZ]F=.r+  
} ; Zdr +{-  
Q^Y>T&Q  
X`.4byqdK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 < ;Qle  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment n?YGX W/  
]Q6,,/nn  
Q5Y4@  
k#5S'sCF<  
  class holder Rdwr?:y(]  
  { &rq7;X  
public : 7`~h'(k  
template < typename T > KG4~t=J`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;k (}~_  
  { t1n'Ecm(  
  return assignment < T > (t); $B2* x$  
} GNZQj8  
} ; shYcfLJ  
^NHQ[4I  
Q'7o_[o/  
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: .J&NM(qeZ  
{SqY77  
  static holder _1; CImB,AXS  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 A^3cP, L  
zblh_6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \7$m[h {l  
而不用手动写一个函数对象。 b1\z&IdC  
QEQ8gfN9>  
Kcsje_I-M  
q.K >v'  
四. 问题分析 wI#rAx7f-  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 (x&#>5  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 9/~m837x  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^Ac0#oX]M  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pZlBpGQf  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %vxd($Ti"  
zc*qmb  
五. 问题1:一致性 p#^L ZX  
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?| l1gAm#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d,8V-Dk+p  
eq(|%]a=  
struct holder  T~ /Bf  
  { !`=r('l  
  // G?<L{J2"Q  
  template < typename T > 3|/ ;`KfQ  
T &   operator ()( const T & r) const jdXkU  
  { /n@_Ihx  
  return (T & )r; e}(. u1  
} *q|.H9 K(  
} ; :2 QA#  
Y^2Ma878  
这样的话assignment也必须相应改动: :M1+[FT  
y{!`4CxF  
template < typename Left, typename Right > &{Uaa  
class assignment dQ/Xs.8  
  { K4,VSy1byI  
Left l; q/m}+v]  
Right r; z*zLK[t+  
public : K*7*`6iU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v:JFUn}  
template < typename T2 > \@MGO aR]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +\"@2mOH{+  
} ; WuSRA<{P  
o1GWcxu*\  
同时,holder的operator=也需要改动: }{=%j~V;&  
S4~^HvMG[Y  
template < typename T > oYlq1MB?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XLEA|#  
  { o~mY,7@a  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >Q[]i4*A  
} ;#~rd8Z52  
hCQ{D|/  
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。 q'C'S#qqn  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q^"P_pV\  
.zBSjh_=H  
return l(rhs) = r; n." j0kc7=  
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。 S9U9;>g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }gag?yQ.^  
Y($"i<rN  
template < typename Tp > /e4hB  
class constant_t Qy0bp;V/  
  { !%T@DT=l&  
  const Tp t; &b"PjtU.X  
public : /5U?4l(6[f  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /3FC@?l w4  
template < typename T > 5IVASqYp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X k<X:,T  
  { <0JW[m  
  return t; _.?$~;7  
} kIU"-;5tP  
} ; <:q]t6]$  
JOenVepQ,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 J5@_OIc1y  
下面就可以修改holder的operator=了 mEyZ<U9  
A3C<9wXx  
template < typename T > ?|N:[.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e)cmZ8~S  
  { w`F}3zm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); top3o{ 4  
} wy:.  
2s|[!:L5  
同时也要修改assignment的operator() {P1W{|  
5OpK~f5  
template < typename T2 > Zt[ P kBi  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (VC{#^2l  
现在代码看起来就很一致了。 1G{$ B^ f  
j%[|XfM  
六. 问题2:链式操作 m"H9C-Y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Xa9G;J$  
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。 +~w '?vNc  
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。 Q? W]g%:)  
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。 ={#r/x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ApU5,R0  
owmA]f  
template < typename T > 2MtaOG2l&q  
struct result_1 'hU&$lgMF  
  { Bk?MF6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t)$>++i  
} ; xV<NeU  
}6^(  
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: ?%oPWmj}  
vERsrg;(  
template < typename T > 96MRnj*Y[  
struct   ref R6{%o:{  
  { TO3Yz3+A  
typedef T & reference; 9FJU'$FN  
} ; |_!xA/_U'T  
template < typename T > i>b^n+74>  
struct   ref < T &> LL kAA?P  
  { 9-}&znLZe  
typedef T & reference; -!wm]kx f  
} ; { #>@h7  
L7a+ #mGE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H'Z[3e  
jr~76  
template < typename T > !C#q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8h;1(S)*Z  
  { {%UY1n  
  return l(t) = r(t); (_U&EX%  
} N @]*E  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 lyv9eM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1)%9h>F7  
?$=N!>P#  
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 )M'#l<9B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }{]{`\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $zxCv7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Dve5Ml-  
最后的布局是: #t3j u^ |?  
                Add .\*\bvyCw  
              /   \ Lrr6z05FQ  
            Divide   5 B6$s*SXNp  
            /   \ ]yCmGt+b  
          _1     3 }b6ja y  
似乎一切都解决了?不。 b>I -4  
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。 $~zqt%}  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 r(i<H%"Z  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: M7!&gFv8  
\*d@_oQ$  
template < typename Right > }JrM!'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const BD,~M*%z  
Right & rt) const {7B$%G'  
  { OO53U=NU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gt{ei)2b  
} TZ-n)rC)v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B\Rq0N]' M  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ]'2p"A0U  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 .+{nfmc,c  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 v2rXuo  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 <f{m=Dc  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? w;r -TLf  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ?ew^%1!W.  
f,`FbT  
template < class Action > 3cQTl5,  
class picker : public Action CaZEU(i  
  { C+-~Gmrb(7  
public : H-7*)D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1sn!!  
  // all the operator overloaded v_)cp9d]  
} ; 6mMJ$FY+  
&e3z)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。 oaRPYgh4  
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: '2:Ily,S@  
8=)A ksu  
template < typename Right > SZvw>=)a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &<.Z4GxS  
  { q:1 1XPP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5\EHu8  
} HmRwh  
|w /txn8G|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > XD%?'uUQ_  
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。 P{QRmEE  
S,Zjol%p  
template < typename T >   struct picker_maker vk;>#yoox  
  { Z2*hQ`eE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; LUS7-~:F  
} ; '#u2q=n4*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bs%]xf ~D;  
  { |(XV '-~  
typedef picker < T > result; q2gc.]K \  
} ; _2f}WY3S  
CdTmL{Y1  
下面总的结构就有了: ecf<(Vl}  
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。 R>pa? tQgK  
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。 W,AIE 6F  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \UtUP#Y{t  
至此链式操作完美实现。 n (cSfT  
a7#Eyw^H{  
|nU:  
七. 问题3 pklcRrx,a  
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。 {} vl^b  
\4zvknk<  
template < typename T1, typename T2 > ~}4H=[Zu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mpr["C"l  
  { o#0NIn"GS/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :peBQ{bj  
} kQVl8KS  
L=HL1Qe$G]  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: a[9;Okm #  
:VLuI  
template < typename T1, typename T2 > V!FzVl=G  
struct result_2 ' P-K}Y  
  { * k =L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3t%uUkXl  
} ; P?]q*KViM  
ZMx_J  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? G ROl9xp2  
这个差事就留给了holder自己。 \dufKeiS&a  
    ?kS5=&<  
-t*C-C'"|  
template < int Order > y)(SS8JR  
class holder; *+@/:$|U  
template <> zWjGGTP~3&  
class holder < 1 > 06Uxd\E~  
  { )]qFI"B7  
public : D-,sF8{ i  
template < typename T > o_\b{<^I  
  struct result_1 h)A+5^:^  
  { bXC 0f:L  
  typedef T & result; ,&)XhO?  
} ; ( !Ml2  
template < typename T1, typename T2 > ]]`+aF0  
  struct result_2 8,kbGlSD  
  { NPS=?5p>  
  typedef T1 & result; V?Nl%M[b  
} ; % )|/s %W  
template < typename T > < W&~tVv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [N7[%iQ%  
  { * =;=VUu5  
  return (T & )r; .!9]I'9M  
} "_q5\]z\O  
template < typename T1, typename T2 > AHZ6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Yn I   
  { ?58pkg J  
  return (T1 & )r1; v3]q2*`G#  
} ]L_HnmD6  
} ; 1p8E!c{}j  
5'z&kl0"S  
template <> /!%P7F  
class holder < 2 > c~C :"g.y  
  { 5h20\b?=$  
public : .vT'hu  
template < typename T > CZ&TUE|:DA  
  struct result_1 b]Z@zS<8  
  { ~$Mp>ZB2W  
  typedef T & result; !J:DBtGT  
} ; *`l>1)B>  
template < typename T1, typename T2 > ( bBetX  
  struct result_2 \XB71DUF  
  {  j, G/[V  
  typedef T2 & result; X2Lhb{ZHE  
} ; @*2FG\c<  
template < typename T > 8D+OF 6CM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U7ajDw  
  { *#2`b%qh\M  
  return (T & )r; Dt +"E  
} !HB,{+25  
template < typename T1, typename T2 > %b!p{p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }RoM N$r  
  { _;@kS<\N  
  return (T2 & )r2; I&(cdKY z  
} e=F' O] 5  
} ; <R !qOQI  
+ S%+Ku  
,,G0}N@7s  
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> >。 M>v M@j  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NGxii$F  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h1Q7(8=Eg  
AN.`tv  
return l(i, j) = r(i, j); 2ag]p  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Xbu >8d?n  
VKs$J)6  
  return ( int & )i; UW>~C  
  return ( int & )j; tSO F7N/<  
最后执行i = j; uZQ)A,#n;  
可见,参数被正确的选择了。 1-qQp.Wj  
$9l3 DJ  
F1,pAtA  
 NOQgkN  
p@Qzg /X  
八. 中期总结 aFC3yMKXh  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: rgP$\xn-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h]zx7zt-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hrXN 38-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '+}hVfN  
? `w ~1  
rzO:9# d  
Gpgi@ Uf  
.z{7 rH  
EG1SIEo  
九. 简化 g^]Q*EBa  
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。 UIu'x_qc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 klx4Mvq+/@  
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: De^is^{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #~#_) \l'F  
  +-*/&|^等 nxH$$}9  
2. 返回引用。 r^ "mPgY  
  =,各种复合赋值等 yDyq. -Q  
3. 返回固定类型。 \XpPb{:>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D&oC1  
4. 原样返回。 @RnGK 5  
  operator, 3s|tS2^4  
5. 返回解引用的类型。 -({\eL$n  
  operator*(单目) 95H`-A  
6. 返回地址。 $OUa3!U_!  
  operator&(单目) ", |wG7N K  
7. 下表访问返回类型。 tq*Q|9j7VG  
  operator[] _@@S,(MA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n@%'Nbc>b  
  operator<<和operator>> 9Qkww&VEk  
JEP"2MN,  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 fNK~z*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Tok"-$`N  
!?+3 jzG  
template < typename Left > "jpjBH:c$  
struct value_return `V?{  
  { >Ek `PVPD  
template < typename T > k(7! W  
  struct result_1 gF%ad=xm  
  { Q!Op^4Jz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9YvMJ  
} ; JTb<uC  
@lJGdp  
template < typename T1, typename T2 > oZ8SEC "]  
  struct result_2 AG9U2x  
  { 4,aBNuxWd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; PD$'xY|1=  
} ; s/T5aJR  
} ; GN>T }  
+V'Z%;/  
+g.WO5A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {<]abO  
JZc5U}i  
下面我们来剥离functor中的operator() 6 =kd4'yV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M9N|Ql  
|MRxm"]A   
return l(t) op r(t) gVD!.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?(|!VLu  
return op l(t) z^oi15D|{  
return op l(t1, t2) .CYq+^  
return l(t) op 91,\y  
return l(t1, t2) op PCU6E9~t2  
return l(t)[r(t)] *".7O*jjV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 59ivL6=3  
BPPhVE  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 7;_5 [_  
单目: return f(l(t), r(t)); xp39TiXJ*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0qTa @y  
双目: return f(l(t)); 'Gc6ZSLM  
return f(l(t1, t2)); ~bwFQYY=  
下面就是f的实现,以operator/为例 w?/,LV  
 r>G$u  
struct meta_divide %_ z]iz4  
  { fkI<RgM  
template < typename T1, typename T2 > Zkz:h7GUG-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y#Z&$&n  
  { d5i /:  
  return t1 / t2; i'57|;?  
} F^w0TD8  
} ; 'shOSB  
-kJF@w6u  
这个工作可以让宏来做: xA-G&oC]<T  
F>}).qx  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <h;P<4JX  
template < typename T1, typename T2 > \ J:Qp(s-N^:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2T|L# #C  
以后可以直接用 }tJ:-!*2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dk.da&P  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 eHjR/MMr_  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )GR^V=o7,Y  
a;lCr|*  
g3 qtWS  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 l/1uP  
0J_x*k6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1'g?B`  
class unary_op : public Rettype 3O]e  
  { -x RsYYw  
    Left l; C f+O7Y`^  
public : SGbo|Xe7:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} yRy9*r=  
@ce4sSo  
template < typename T > S-L6KA{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u&g} !Smc8  
      { BkC(9[Ei  
      return FuncType::execute(l(t)); CsE|pXVG  
    } |6uEf/*DX  
) ejvT-  
    template < typename T1, typename T2 > J6Kf z~%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `&+ L/  
      { ;Lu}>.t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3;Xs`dk  
    } ^yb_aCw  
} ; ~ PPGU1  
- Zw"o>  
5 )C~L]  
同样还可以申明一个binary_op 1]kk  
k20H|@g2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H37Z\xS  
class binary_op : public Rettype q`\lvdl  
  { q&wMp{  
    Left l; Q/+a{m0 f  
Right r; gF:wdcO  
public : TLkkB09fvk  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E+>;tLw3j  
kz??""G7/  
template < typename T > NR3IeTd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oW8[2$_N+  
      { Z uE 0'9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PJ_|=bn  
    } .p5*&i7  
(g;Ff`P Pc  
    template < typename T1, typename T2 > Rp|:$5&nE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?K]k(ZV_+Y  
      { j^k{~]+_^]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >Te{a*`"m:  
    } hVID~L$  
} ; 1"k +K~:  
71 2i |  
kxO$Uk&TX  
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 E>[~"~x"pV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~C[,P\,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _,'UP>Si  
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。 l==T3u r  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ZWFH5#=  
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。。。 J d`NS3;*p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *"4ltWS  
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) b_LzG_n!   
下面是修改过的unary_op $~j]/U  
[IYs4Y5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > HsXFglQ  
class unary_op ''(T3;^ +  
  { 0 Hq$h  
Left l; 9 (&!>z  
  kfHLjr.  
public :  "3v%|  
d,>l;l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} V2bod=&Lc  
.=NK^  
template < typename T > q}8R>`Z{  
  struct result_1 $@<\$I2s  
  { U-Iwda8v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J|>P,x#G  
} ; %AJdtJ@0H  
) HmpVH  
template < typename T1, typename T2 > }skXh_Vu4  
  struct result_2 leiza?[  
  { {4Isz-P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <k)rfv7  
} ; "#OmmU<U  
]l\J"*"aB  
template < typename T1, typename T2 > 4]g^aaQFd>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qv<VKJTi6]  
  { ik]UzB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5n"'M&Ce  
} W[vak F  
~vt8|OOo0  
template < typename T > h?SUDk:2^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -@QLE}~k[  
  { ^WRr "3  
  return OpClass::execute(lt(t)); `zvYuKQ.}  
} 2 o.Mh/D0  
KSexG:Xb  
} ; $`riB$v  
^ yfT7050  
](O!6_'d  
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 D4S>Pkv  
好啦,现在才真正完美了。 %++q+pa  
现在在picker里面就可以这么添加了: y<gmp  
4iw+3 Q|  
template < typename Right > +[>m`XTq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2qEy"DKu  
  { 5zU D W?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;\H2U .  
} -W oZwqh  
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。 #\"5:.H Oz  
*AJW8tIP  
Kg%_e9nj#  
tV T(!&(  
_ '}UNIL  
十. bind phNv^R+  
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。 VMNihx0FJ  
先来分析一下一段例子 Hu;#uAnxQ  
a([cuh.  
ruA!+@or  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S4\T (  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hxv/285B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u=4tW:W,  
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。 eHv/3"Og  
我们来写个简单的。 N". af)5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wWH5T}\  
对于函数对象类的版本: , n+dB2\  
\ET7  
template < typename Func > toP7b  
struct functor_trait {!<zk+h$  
  { -m-~  
typedef typename Func::result_type result_type; gXF.e.uU  
} ; (llg!1  
对于无参数函数的版本: ^c/.D*J[I  
w 5,-+&;  
template < typename Ret > yJ?4B?p(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C`DTPoXN  
  { mH;\z;lyK  
typedef Ret result_type; d^,u"Z9P  
} ; ;]'mx  
对于单参数函数的版本: k/*r2 C  
%SIbpk%  
template < typename Ret, typename V1 > sqsBGFeG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > SkS vu}  
  { ?a(ApD\  
typedef Ret result_type; 2'N%KKmJL  
} ; sv =6?uYW  
对于双参数函数的版本: O,hT< s "  
T,5]EHea  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > N5o jXX!l%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1*#64Y5F  
  { Z}WMpp^r  
typedef Ret result_type; (rvK@  
} ; >12phLu  
等等。。。 eR =P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Fq9AO~z  
/u5MAl.<[  
template < typename Func > y&UcTE2;%(  
struct func_return :<!a.%=  
  { TU^UR}=lP  
template < typename T > ' FF@I^O  
  struct result_1 Il,2^54q  
  { 7$Jb"s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KHI-m9(  
} ; X`ee}C.D_  
1 VcZg%I  
template < typename T1, typename T2 > 3* 1cCM42  
  struct result_2 ;3'ta!.c  
  { &iORB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1pg&?L.MA  
} ; tDJtsOL  
} ; `8/K+ e`  
scT,yNV  
AAb3Jf`UW  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *2P%731n5  
Op0n.\>  
template < typename Func, typename aPicker >  LhKaqR{  
class binder_1 jJml[iC  
  { #rD0`[pz  
Func fn; MAb*4e#  
aPicker pk; &{-r 5d23  
public : ;SnpD)x@)  
f#f<Ii  
template < typename T > g(& huS  
  struct result_1 *t=8^q(K[  
  { >"5 f B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e ?sMOBPlv  
} ; K2|2Ks_CS  
G9v'a&  
template < typename T1, typename T2 > Td(eNe_4T  
  struct result_2 zZp0g^;.?  
  { 2@~.FBby7@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PDQEI55  
} ; M~+}ss  
&rs   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6Ft?9 B(F:  
.Q!_.LX  
template < typename T > GBeWF-`B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ad)jw:n  
  { hQ7-m.UZw  
  return fn(pk(t)); /|s~X@%K  
} ;z2\ Q$  
template < typename T1, typename T2 > yxk:5L \A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aQ.QkM Z  
  { p>oC.[:4a  
  return fn(pk(t1, t2)); "%peYNZ&%  
} I-Q@v`  
} ; (/gv U80  
.q90+9Ek=  
/aTW X  
一目了然不是么? Sy@)Q[A  
最后实现bind u*}ltR~/  
r{>`"  
\+M6R<Qw  
template < typename Func, typename aPicker > z`}z7e'>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^ YOC HXg  
  { 3#A4A0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g ?.y7!m  
} _^/k  
/9pN.E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 HVdy!J  
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。 o;TS69|D  
*"nN To  
十一. phoenix LwlO)|E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ty8>(N(~  
;A6%YY  
for_each(v.begin(), v.end(), /S{U|GBB%r  
( WKAG)4  
do_ ;9CbioO  
[ a,|Hn  
  cout << _1 <<   " , " I q?n*P$  
] 9])Id;+91  
.while_( -- _1), Ij>G7Q*d  
cout << var( " \n " ) -aq3Lqi  
) C547})  
); t zShds  
:5sjF:@  
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: g#k@R'7E  
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 7{Lp/z%r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 o:'@|(&<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: EQWRfx?d  
< z#.J]  
z]2MR2W@X  
template < typename Cond, typename Actor > )1 f%kp#]  
class do_while ]]o?!NX  
  { Kf-XL ),3l  
Cond cd; o|$r;<o3R  
Actor act; RNF%i~nhO  
public : &S=Qu?H  
template < typename T > 2`^6``  
  struct result_1 gR+P !Eow  
  { Mkh/+f4  
  typedef int result_type; [_eT{v2B4  
} ; ppo.#p0w  
%+htA0aX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} GorEHlvVh  
KPVu-{_Fi  
template < typename T > 2"T b><^"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~:L5Ar<  
  { #Iu "qu  
  do S{RRlR6Z  
    { ,.kmUd  
  act(t); QOX'ZAB`  
  } <5E)6c_W)  
  while (cd(t)); :>}7^1I  
  return   0 ; XuWX@cK  
} \QQWhwE  
} ; h3bQ<?m  
?0'e_s  
g:O/~L0Xb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r$v \\^?2  
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。 Wks zN h  
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。 ]- 6q`'?[  
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。 %"cOX  
下面就是产生这个functor的类: k')H5h+Q=  
[,MaAB  
L8q#_k  
template < typename Actor > RH{+8?0  
class do_while_actor p$G3<Z&7  
  { _Ss}dU9  
Actor act; )Tieef*Q~  
public : k.7!)jL7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} VDro(?p8Z  
y #C9@C  
template < typename Cond > H,W8JNPs  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zB`J+r;LU  
} ; pP#D*hiP-g  
/Xj{]i3{  
k( Ik+=u  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h oO847  
最后,是那个do_ CDF;cM"td  
_k : BY  
'%ByFZ zi  
class do_while_invoker f[vm]1#  
  { :IU<AG6  
public : Z t4q= Lr  
template < typename Actor > Buso `G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const KWeE!f 7G  
  { p0y|pD  
  return do_while_actor < Actor > (act); U'msHF  
} /NjBC[P  
} do_; iITMBS`}  
g_n_Qlo  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C~ A`h=A<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?hAO-*);  
最后来说说怎么处理break和continue YcV^Fqi!  
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。 w >%^pO~}`  
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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