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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }dgfqq  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Oo5w?+t  
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, >=:&D)m"  
a&/#X9/  
VVac:  
d3 ZdB4L  
  class filler [q?<Qe  
  { RP[{4 Q8  
public : B +\3-q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  D~S<U  
} ; ^o3"#r{:+  
Ve}(s?hU5  
GpY"f c%  
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: w$zu~/qV2  
3x{ t(  
 oM2l-[-  
KL1/^1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \^L`7cBL  
8 OY3A  
EofymAi%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >,gg5<F-E  
x@P y>f2  
52:HNA\E/  
:61Tun  
二. 战前分析 EMwS1~3dD  
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。 ! h"Kq>9 T  
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 $HHs^tW  
+b0eE)  
]m g)Q:d,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G&D7a/G\  
  /* --------------------------------------------- */ +)!YrKuu  
vector < int *> vp( 10 ); YVQN&|-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); PRu 6xsyA  
/* --------------------------------------------- */ .7e2YI,S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); JD)(oK%C  
/* --------------------------------------------- */ <*16(!k0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tItX y  
  /* --------------------------------------------- */ mn, =i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }zkHJxZgE  
/* --------------------------------------------- */ _<k\FU r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I4/8 _)b^  
IHam4$~-  
QdT}wkX  
z>58dA@f  
看了之后,我们可以思考一些问题: N60rgSzI  
1._1, _2是什么? _4"mAPt  
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。 }Lc-7[/  
2._1 = 1是在做什么? R.jIl@p   
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。 sF!($k;!  
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。 fd +hA  
UK595n;P  
!\nBh  
三. 动工 6G1@smP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v\KA'PmiP  
d"}k! 0m  
-G}[AkmS  
cii_U=   
template < typename T > -~s!73pDY  
class assignment Rp.Sj{<2  
  { 6h|q'.Y  
T value; z.7cy@N6  
public : f[<m<I  
assignment( const T & v) : value(v) {} EN$2,qf  
template < typename T2 > K-bD<X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *W.C7=  
} ; ]NUl9t*N4  
JlH&??  
K(q+ "  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]$ L|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <e Th  
7&t-pv92*  
<'qeXgi  
{@eJtF+2  
  class holder 1C< uz29  
  { u[@l~gwL  
public : l1T m`7}  
template < typename T > g[1gF&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F~T]u2qt  
  { $G8E 3|k  
  return assignment < T > (t); S{]x  
} SX<` {x&L  
} ;  3,p]/Z_  
+MR.>"  
gp5_Z-me  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *,e:]!*  
2/vMoVT,  
  static holder _1; -=%@L&y1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 QqFR\6  
0"kbrv2y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XRcqhv  
而不用手动写一个函数对象。 {_7 i8c<s=  
m_.>C  
PH1p2Je  
g<l1zo`_  
四. 问题分析 JSkLEa~<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 K~c=M",mW  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 }p}[j t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dYT%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iIMd!Q.)@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 k3u "A_"c  
G0/4JSH  
五. 问题1:一致性 [<2<Y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| P^ A!.}d  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {9?JjA  
uD}2<$PP  
struct holder W}m)cn3@  
  { iL7DRQ1  
  // BUWqI dg  
  template < typename T > 0+?7EL~  
T &   operator ()( const T & r) const OBMTgZHxv  
  { /j4P9y^]=  
  return (T & )r; ".W8)  
} )k\H@Dy%$  
} ; +1uF !G&l  
XlV0*}S  
这样的话assignment也必须相应改动: U7K,AflK?M  
hWM< 0=  
template < typename Left, typename Right > mtJ9nC  
class assignment '?!zG{x  
  { ~k!j+>yT  
Left l; !ipR$ dM  
Right r; \?Z{hmN  
public : |uX,5Q#6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !j:9`XD|  
template < typename T2 > FoNSM$x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2/?`J  
} ; mR&H9 NG  
*C5R}9O5  
同时,holder的operator=也需要改动: ;1:Js0=;H  
!B\R''J5  
template < typename T > ,VCyG:dw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W{5#@_pL  
  { 3?c3<`TW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5k`l $mW{  
} %6t2ohO"  
)Hpa}FGT  
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。 Z)! qW?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G!"YpYml  
SW*"\X;  
return l(rhs) = r; : ]sUpO  
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。 $K]m{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [#l*_0  
MXw hxk#E  
template < typename Tp >  Q?nN!e T  
class constant_t U* i{5/$  
  { ;*Ivn@L  
  const Tp t; xCg52zkH#  
public : ox(j^x]NC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jE}33"  
template < typename T > &^#VN%{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C1 jHz  
  { /DK"QV!]s  
  return t; mzeY%A<0^  
} v-#Q7T  
} ; #pb92kA'  
e4!:c^?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }])oM|fgO  
下面就可以修改holder的operator=了 )\eI;8  
%+j8["VEC  
template < typename T > lBK}VU^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :[O 8  
  { ()5[x.xK@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,quoRan  
} L;*ljZ^c  
3on7~*  
同时也要修改assignment的operator() {zn!vJX  
TM_/ `a2}  
template < typename T2 > >+JqA7K  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v3aYc:C  
现在代码看起来就很一致了。 }q $5ig  
W+PJZn  
六. 问题2:链式操作 x c/}#>ED  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *VFf.aPwYi  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 g+pml*LJ  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 K? y[V1,  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 x[$z({Yf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )2bvQy8K  
+3BBQ+x!  
template < typename T > 8zRP (+&W  
struct result_1 ZZHDp&lh}  
  { )/pU.Z/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DVSL [p?_  
} ; 0s/w,?  
Hkwl>R$  
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: #73F} tZ^  
^Pbk#|$rU  
template < typename T > Q4+gAS9  
struct   ref d/[; `ZD+  
  { umiBj)r  
typedef T & reference; E%r k[wI  
} ; )Xv ilCk1  
template < typename T > )L#i%)+  
struct   ref < T &> !a7[ 8&  
  { swM*k;$q{  
typedef T & reference; q(`/Vo4g(  
} ; rEB @$C^  
LIcM3_.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N"]q='t  
[H6hyG~  
template < typename T > a0D%k:k5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D|e uX7b  
  { k@/sn (x  
  return l(t) = r(t); ,.kha8v  
} {]:7bV#JP  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 U)E(`{p]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >8k _n  
GBRa.;Kk  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 f@Zszt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q36qIq_0e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V:VO[e<e  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U56G.  
最后的布局是: G LIi6  
                Add aqj@Cjk4Z  
              /   \ ,.OERw  
            Divide   5 (NF~Ck$#q  
            /   \ _3TY,l~  
          _1     3 )N7Y^CN~  
似乎一切都解决了?不。 Qa-K$dm%  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 sj HrPs e  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 I'uSp-Sfy  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: nlW +.a[  
7ccO93Mz  
template < typename Right > 7Rd'm'l)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {bJ`~b9e  
Right & rt) const 4nh>'v%pD  
  { >`A9[`$n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n:yTeZ=-s4  
} zi]\<?\X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &Low/Y'.jJ  
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。 s'%R  
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。 8W,Jh8N6  
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。 mP0yk|  
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。 m^ tFi7c  
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? y:~ZLTAv  
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: C|}iCB  
-o $QS,  
template < class Action > '}B+r@YCN  
class picker : public Action Cjc6d4~  
  { Gn ~6X-l  
public : tjdaaN#,V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L?WFm n  
  // all the operator overloaded gG*X^Uo  
} ; $5ak_@AC  
P)Rh=U  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 05b_)&4R  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: A v2 08}Y  
jRJn+  
template < typename Right > 0n;< ge&~R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;"dV"W  
  { -f%'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q*_/to  
} a&c6.#E{y  
+l9!Fl{MK\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @?yX!_YC  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]yK7PH-{L  
18+)`M-5o  
template < typename T >   struct picker_maker eZIhEOF  
  { AiEd!u.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; NQ(1   
} ; GP?M!C,/}k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DU5c=rxW  
  { BJM.iXU)[  
typedef picker < T > result; `*_mP<Ag  
} ; [lWQ'DZ  
/s@oZ{h  
下面总的结构就有了: VyzS^AH K  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 e4HA7=z  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ew#B [[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8<8:+M}  
至此链式操作完美实现。 pTPi@SBaP{  
lI*o@wQg  
= \'}g?  
七. 问题3 x:),P-~w  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 b:l P%|7  
jL%x7?*U0  
template < typename T1, typename T2 > 1FlX'[vh  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]x RM&=)<  
  { \m(VdE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K{|p~B  
} &cxRD  
Y9uC&/_C  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Pv_Jm  
9N@W\DT  
template < typename T1, typename T2 > ,z;cbsV-{  
struct result_2 &O9 |#YUq  
  { j27?w<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `j,Yb]~s79  
} ; x3 q]I8q  
^@3sT,M,S  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? OSs&r$  
这个差事就留给了holder自己。 :Av#j@#  
    7"sD5N/>uh  
fZ0M%f  
template < int Order > =G7m)!  
class holder; cq}EZ@ .  
template <> }uJu>'1[G  
class holder < 1 > *5%d XixN  
  { ABQ('#78  
public : ';3{T:I  
template < typename T > "P 7nNa  
  struct result_1 C-Q28lD}f  
  { sH{4Y-J  
  typedef T & result; U>]$a71  
} ; _I@9HC 4  
template < typename T1, typename T2 > }=<  
  struct result_2 YC++& Nk  
  { Z/k:~%|E  
  typedef T1 & result; h"X;3b^ m  
} ; &,zq%;-f  
template < typename T > kD=WO4}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G`cHCP_n  
  { ZrPbl "`7  
  return (T & )r; KN<S}3MN  
} ~;l@|7wGz  
template < typename T1, typename T2 > ED=V8';D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s}w{:Hk,x8  
  { h2Ld[xvCu%  
  return (T1 & )r1; tSr8 zAV  
} oI }VV6vO  
} ; ?}wk.gt>  
3EJj9}#x"'  
template <> G<}()+L  
class holder < 2 > ?zh9d%R  
  { A\4D79>x  
public : 1eS&&J5  
template < typename T > IpYM;tYw&  
  struct result_1 pMw*9s X  
  { IwQ"eUnK  
  typedef T & result; eD,.~Y#?=  
} ; NjVYLn<.r  
template < typename T1, typename T2 > FHj" nB  
  struct result_2 ur)9x^y  
  { Of*Pw[vD  
  typedef T2 & result; &S~zNl^m  
} ; z* ^_)Z  
template < typename T > tr<Nm6!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hx"ob_^'7  
  { nV"~-On  
  return (T & )r; CAfGH!l!  
} ((H^2KJn  
template < typename T1, typename T2 > t<#TJ>Le  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const th  
  { O#ai)e_uQk  
  return (T2 & )r2; ??^5;P{yx  
} xN5)   
} ; `, OG7hg  
@5N]ZQ9  
smlpD3?va  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ;rF\kX&Jh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2;k*@k-t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Sdp&jZY  
NCiW^#b  
return l(i, j) = r(i, j); j'Gt&\4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PQy4{0 _  
-.1y(k^4E  
  return ( int & )i; '*K:  lx  
  return ( int & )j; Bal$+S  
最后执行i = j; GzhYY"iif#  
可见,参数被正确的选择了。 J?V?R  
``,fodA8  
gZN8!#h}B  
9B{k , 1  
e^8 O_VB  
八. 中期总结 <CS(c|7  
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: l{5IUuUi  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T. }1/S"m  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I3a NFa}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6/5YjO|a  
F0GxH?  
p*< 0"0  
yMG1XEhuG  
`.E[}W  
K*%9)hq  
九. 简化 RiDJ> 6S  
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。 _dqzB$JV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~5NXd)2+Ks  
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: Zq^At+8+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +[M6X} TQ  
  +-*/&|^等 [A~y%bI"  
2. 返回引用。 i`(XLi}k  
  =,各种复合赋值等 h?AS{`.1  
3. 返回固定类型。 DVG(V w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dzARI`  
4. 原样返回。 =b%MXT  
  operator, 1a?!@g )  
5. 返回解引用的类型。 O9G[j=U  
  operator*(单目) qU+t/C.  
6. 返回地址。 VrHv)lUr  
  operator&(单目) m}C>ti`VD  
7. 下表访问返回类型。 ap.K=-H  
  operator[] bLB:MW\%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Jb0`42  
  operator<<和operator>> tRs [ YK  
p)jk>j B  
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。 rV2WnAb[H&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L9r8BK;  
J*r*X.  
template < typename Left > -f3p U:G8  
struct value_return w{I vmdto  
  { P 0SQr?W  
template < typename T > \MA+f~)9  
  struct result_1 ^ UciW  
  { C;;Sih5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c?tBi9'Y]  
} ; q_Q/3rh  
)mg:_K  
template < typename T1, typename T2 > 69PE9zz  
  struct result_2 |N4.u _hM  
  { U\ ig:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -?H#LUk  
} ; &b.=M>\9Q  
} ; ?ME6+Z\  
[glLre^  
35A|BD) q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?8I?'\F;  
zkt+7,vI  
下面我们来剥离functor中的operator() <->{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: R] vV*  
KxI&G%z  
return l(t) op r(t)  '<jyw   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u#Pa7_zBj]  
return op l(t) sr r :!5  
return op l(t1, t2) |v`AA?@{8  
return l(t) op } K7#Q  
return l(t1, t2) op GD&uQ`Y5  
return l(t)[r(t)] VEH&&@d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xmNB29#  
-Y1e8H ='  
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: w;;BSJ]+[  
单目: return f(l(t), r(t)); c>,'Y)8   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @GPCwE1  
双目: return f(l(t)); o@r7 n>G  
return f(l(t1, t2)); Hn7_FOC  
下面就是f的实现,以operator/为例 s28`OKC}  
XR8,Vt)=  
struct meta_divide TcyNIx  
  { :iK(JE`   
template < typename T1, typename T2 > J; 3{3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O%Scjm-^X  
  { y_'Ub{w  
  return t1 / t2; LSm$dK  
} \<&m&%Zs  
} ; Nu0C;B66  
[8P:?nDDL  
这个工作可以让宏来做: }v@dL3{f  
T]R|qlZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5/q}`T9i%7  
template < typename T1, typename T2 > \ cCSs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5Iy|BRU(%  
以后可以直接用 x5|I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %G3h?3  
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 FG PB:  
(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。。。) <>n0arAn  
>Y&N8PHD  
dah[:rP,n{  
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 }^4Xv^dW>g  
5 z~1Dw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > __lM7LFL  
class unary_op : public Rettype ,oORW/0iS  
  { d)B@x`  
    Left l; @*F"Q1 wI  
public : b}OY4~ Y4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~9?cn  
Av @b!iw+  
template < typename T > Y_Eb'*PY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a[v0%W ]u  
      { 5uGqX"  
      return FuncType::execute(l(t)); ]O Z5 fd  
    } *w$W2I>b7  
w:??h4lt  
    template < typename T1, typename T2 > IW)()*8;/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LnFdhrB@x  
      { 7WZrSC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B5gj_^  
    } jL y  
} ; tN[L@t9#cr  
_geWE0 E  
fr,7rS/w{l  
同样还可以申明一个binary_op x"eRJii?  
Xk:OL,c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > anuL1f XO  
class binary_op : public Rettype BoA/6FRi[  
  { R7]l{2V#^  
    Left l; TSA,WP\  
Right r; =31"fS@  
public : { .n"Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +~St !QV%  
2:*w~|6>}5  
template < typename T > [l:x'_y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i}b${n o  
      { r~[Ia!U?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); f'8kish  
    } 7;u e  
4)E_0.C  
    template < typename T1, typename T2 > #w;v0&p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rI{=WPI&WU  
      { "B8Q:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z^KJ*E  
    } $JSL-NkE  
} ; qsL) }sC^8  
Gk967pC  
PEN \-*Pv  
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 D>|H 2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E"\/ M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~Xr=4V:a+  
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。 W"724fwu&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5&xB6|k  
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。。。 t4{rb, }W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &6DMk-  
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) 1h(0IjG8  
下面是修改过的unary_op 3E7ULK  
D@C-5rmq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yh^!'!I6u[  
class unary_op z+x\(/  
  { vVj  
Left l; BW-`t-,E;  
  tv>>l%  
public : H /,gro  
z|fmrwkN'$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} })uGRvz  
r[1i*b$  
template < typename T > :WQ^j!9'  
  struct result_1 ODZ5IO}v  
  { QS0:@.}$E)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; g"Ljm7  
} ; + r!1<AAE$  
ckV`OaRw4  
template < typename T1, typename T2 > oV)~@0B&0  
  struct result_2 avjpA ?Vz  
  { 0WT{,/>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hhb?6]Z/  
} ; #btLa\HJ  
UYFwS/ RW}  
template < typename T1, typename T2 > [N1hWcfvd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )_a~} U]=.  
  {  rL/H2[d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |]QqXE-7  
} Mc#*wEo)8  
_,q)hOI  
template < typename T > AoY -\E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $m7?3/YG  
  { iM2W]  
  return OpClass::execute(lt(t)); .e3NnOzyxS  
} L}GC<D:  
H&F9J ^rC  
} ; A01AlK_B  
Ny_lrfh)[  
Z:ni$7<.  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 1[kMOp  
好啦,现在才真正完美了。 nYWvTvZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z -,J)gW  
KiRUvWqa  
template < typename Right > ]'5;|xc9$/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b:=TB0Fx?n  
  { rI^zB mrr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); r~+\ Y"rM  
} |\_^ B  
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。 [qdRUV'  
;g6M%;1-  
*eIJwXE  
.R)PJc5^  
x??pBhJH  
十. bind ]DZE%  
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。 {)DHH:n  
先来分析一下一段例子 ktK_e  
~CtL9m3tO  
<$6QDfa#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} p7);uF^O%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~CVe yk< (  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nM\eDNK  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 9 Yx]=n  
我们来写个简单的。 ;WgJ<&33  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0~HKiH-  
对于函数对象类的版本: KQcs3F@t  
u4.ngjJ  
template < typename Func > *"WDb|PBb  
struct functor_trait J\J?yo 6  
  { qud\K+  
typedef typename Func::result_type result_type; GFfq+=se  
} ; o]Ol8I  
对于无参数函数的版本: hOFOO_byzO  
:,WtR  
template < typename Ret > eFBeJZuE|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :`E8Z:-R  
  { j>]nK~[ka  
typedef Ret result_type; kgy:Q'  
} ; 4VHqBQ4  
对于单参数函数的版本: ;^ La"m  
xBUya4w  
template < typename Ret, typename V1 > HODz*pI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o[v\|Q`d  
  { Z-8Yd6 4  
typedef Ret result_type; Jo$G,Q  
} ; IGS1|  
对于双参数函数的版本: rm4.aO~-F  
vy_D>tp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > '7D,m H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?notxE7 ]  
  { :[\v  
typedef Ret result_type; baJxU:Y=p  
} ; W3Dc r@Dy  
等等。。。 v$(lZa1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9Q(+ZG=JkV  
5K^69mx  
template < typename Func > 7@Zx@  
struct func_return #mZpeB~   
  { CqHK%M  
template < typename T > ^Y u6w\QM  
  struct result_1 nt;haeJ  
  { S{FROC~1R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %YSpCI  
} ; ?q(\=;Y  
%uJ<M-@r=u  
template < typename T1, typename T2 > !lxTX  
  struct result_2 \%/#x V  
  { 0VckocF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pWPIJ>2G:  
} ; A,V\"KU  
} ; BYO"u6  
TpmwD{c[\  
CPVjmRUF|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lY~4'8^  
HS{(v;  
template < typename Func, typename aPicker > AjJURn0`,!  
class binder_1 _<=S_ <$2  
  { "jTKSgv+q5  
Func fn; nL$x|}XAcj  
aPicker pk; :ml2.vP  
public : \Y|~2Ls8tu  
7M<'ddAN  
template < typename T > |+35y_i6  
  struct result_1 aO@ 7O*  
  { %FS$zOsgGK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  }8@M@  
} ; N=5)fe%{4  
hty0Rb[dH  
template < typename T1, typename T2 > XYS'.6k(  
  struct result_2 aFe`_cnG  
  { {K4+6p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JYrY[',u  
} ; [q_`X~3  
txZ?=8j_Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MZTx:EN!  
yu6`66h)  
template < typename T > ! iptT(2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !L;\cl  
  { Aub]IO~  
  return fn(pk(t)); -b9;5eS!  
} N[<H7_/3  
template < typename T1, typename T2 > r'dr9"-{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "p/j; 6H  
  { /,MJq#@K  
  return fn(pk(t1, t2)); d~/q"r1"  
} JCPUM *g8  
} ; #'-Sh7ycW  
UK$ms~H  
`6[I^qG".  
一目了然不是么? ^K7ic,{  
最后实现bind %.<H=!$  
JOb*-q|y  
v~T7`  
template < typename Func, typename aPicker > :Gu+m  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qS/V"|G(  
  { 4B4Z])$3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s0*0 'f  
} L4b:F0  
) c/% NiN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }R)=S_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。 i.xXb [M+  
$xOI 1|d   
十一. phoenix 9%iUG(DC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `C_jP|[e  
BnCKSg7V  
for_each(v.begin(), v.end(), ed!:/+3e/  
( ?E9DXg  
do_ &O)&k  
[ ?9HhG?_x  
  cout << _1 <<   " , " /wxE1][.  
] hY*0aZ|(  
.while_( -- _1), &n[~!%(  
cout << var( " \n " ) i\4hR?  
) osOVg0Gyj  
); +B'8|5tPX  
Z<#hS=eY  
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: 4<lQwV6=  
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 B aO1/zk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Tzt,/e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [L6w1b,  
kWlAY%   
/Y&02L%\3s  
template < typename Cond, typename Actor > *d(SI<j  
class do_while @v}B6j b;  
  { LuR,f"%2  
Cond cd; )jCo%P/  
Actor act; _TUk(Qe  
public : TgTnqR@/  
template < typename T > V $|<  
  struct result_1 sow d`I~  
  { 4J|t?]ij|E  
  typedef int result_type; YC=S5;  
} ; T# lP!c  
/({;0I*!i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B_ja&) !s1  
.}k(L4T|=  
template < typename T > nx:KoB"ny  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FP#FB$eP  
  { Y4F6qyP)"  
  do 1[E#vdbT  
    { 4Hb $0l  
  act(t); aup6?'G;  
  } _ 1*7Z=|  
  while (cd(t)); 1`LXz3uBe  
  return   0 ; 0G <hn8>  
} KtB!"yy#  
} ; Z?NEO>h7  
Jz:r7w{4eB  
HPQ/~0$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z,c,G2D  
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。 {kLGWbo|Q  
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。 `W `0Fwu9  
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。 Q<6P. PTya  
下面就是产生这个functor的类: ?X9]HlH  
Cs@ +r  
6al=Cwf  
template < typename Actor > QM5 .f+/  
class do_while_actor 85|fyX  
  { V8-h%|$p3W  
Actor act; 0IT@V5Gdj  
public : #hL*r bpT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j2M+]Zp.  
02JoA+  
template < typename Cond > zTo8OPr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~u&|G$1!0  
} ; W~ULc 9  
6QZ5|T ]  
q (+ZwaV@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C+F*690h  
最后,是那个do_ !umEyd@ "  
m"-[".-l-  
b8BD8~;  
class do_while_invoker sk2%  
  { Y'`"9Db  
public : `nJu?5  
template < typename Actor > Y\+KoR' ;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [m'CR 4(|  
  { 2.Yi( r  
  return do_while_actor < Actor > (act); HFo-4"  
} +VU4s$w6  
} do_; c 5`US  
0 nW F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H]31l~@]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 IeF keE  
最后来说说怎么处理break和continue x`Fjf/1T*m  
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。 9l+{OA  
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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