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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4\%0a,\^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 & j@i>(7  
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, _kR,R"lh  
0K -jF5i$`  
&n% 3rC5{  
`(|jm$Q  
  class filler Y4PB&pZ$O2  
  { iJg3`1@j  
public : ~!c~jcq]lZ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N?d4Pu1m  
} ; lGa'Y  
C7ZU)MEUd/  
Z5/g\G[  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: o0:[,ock  
&H!#jh\w  
\JBJ$lBL  
h9)QQPP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); dm60O8  
U?u0|Y+  
eMf+b;~R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;!(.hCHvr  
;J3az`  
XgUvgJ  
s)q;{wz  
二. 战前分析 W&[}-E8<Y  
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。 {`0GAW)q  
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 Ly?yW S-x  
/? n 9c;w  
@0`Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lZTD>$  
  /* --------------------------------------------- */ 2M>Y3Q2Yv  
vector < int *> vp( 10 ); 5b_[f(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); RVmD&  
/* --------------------------------------------- */ v*Qr(4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i[b?W$]7  
/* --------------------------------------------- */ pIh%5Z U  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); uy~KJn?Tu  
  /* --------------------------------------------- */ [@@Ovv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s9 '*Vm  
/* --------------------------------------------- */ Cc:m~e6r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n237%LH[  
CErkmod{}e  
f!}c0nb  
:%Dw3IrOM  
看了之后,我们可以思考一些问题: h(hb?f@1:  
1._1, _2是什么? 9?)r0`:#  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 <$s G]l!\  
2._1 = 1是在做什么? fL7ym,?  
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。 ZFy>Z:&S,  
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。 1!RD kZw e  
dA<PQKm  
{q2H_H  
三. 动工 s1XW}Dw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /i+8b(x  
wVD-}n1"  
(o,&P9  
ruM16*S{=  
template < typename T > z<~gv"  
class assignment Xidt\08s  
  { 6Cut[*lj^  
T value; CUOxx,V  
public : 7kM_Ijd$  
assignment( const T & v) : value(v) {} d;KrV=%30s  
template < typename T2 > &UG7 g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O?omL5  
} ; 372ewh3'  
jyPY]r  
(S+tQ2bt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 { #CyO b4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K /h9x9^  
8o~<\eF%  
94L P )n  
{\G4YQ  
  class holder `Nnqdc2  
  { Pg%OFhA  
public : $l }MB7  
template < typename T > DoA4#+RU  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const vs|>U-Mpw~  
  { @RKw1$BA  
  return assignment < T > (t); Dqu1!f  
} 28M! G~|  
} ; w/s{{X<bF  
Qz;2RELz  
}et^'BkA(  
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: 'sI=*c  
1c S{3  
  static holder _1; z#b31;A@$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Gnmj-'x  
6C>x,kU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6o&{~SV3  
而不用手动写一个函数对象。 FA\gz?h  
}2M2R}D  
krm&.J  
Y;>0)eP  
四. 问题分析 93:s[b mx  
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。 H@er"boi  
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。 +O:Qw[BL/Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @= )_PG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 MId\ dFu  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %(b`i C9  
r7sPFM  
五. 问题1:一致性 Nzz" w_#  
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?| uj_u j!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 r?d601(fa  
6l IFxc  
struct holder M")v ph^  
  { @#ih;F  
  // 39?iX'*p  
  template < typename T > T$13"?sr=  
T &   operator ()( const T & r) const *nDyB. (  
  { f+Nq?GvwBQ  
  return (T & )r; CDei+ q  
} iUqL /  
} ; I'G$:GX  
AEm?g$a  
这样的话assignment也必须相应改动: ;5-Sn(G  
kc `Q- N}  
template < typename Left, typename Right > %VsuG A  
class assignment D %~s  
  { >1xlP/4jx  
Left l; he&*N*of:  
Right r; M~;Ww-./  
public : hRSRz5 J}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t#oJr2  
template < typename T2 > zzy%dc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H-?SlVsf  
} ; a9}cpfG=)  
?G+v#?A  
同时,holder的operator=也需要改动: T>d-f=(9KH  
u!mUUFl  
template < typename T > :<Y,^V(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T<~NB5&f  
  { #)_4$<P*'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); & :x_  
} S/ ]2Qt#T  
[2.uwn]i  
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。 WcAX/<Y>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -uenCWF\#  
5[[4A]#T  
return l(rhs) = r; ^3IO.`|  
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。 $d?<(n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?AX./LI  
# 9Z];<g  
template < typename Tp > ( du<0J|PT  
class constant_t D_`MeqF}C  
  { tlu-zUsi  
  const Tp t; >f4H<V-  
public : )Ve?1?s '8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} py9(z`}  
template < typename T > 4dv+RRpGOv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Xm*gH, '  
  { ~c,HE] B  
  return t; )P@t,mxW/  
} |i7|QLUT  
} ; 3,e^; {w  
Hn0 ,LH$/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y^=\w?d  
下面就可以修改holder的operator=了 &V$_u#<  
(}vi"mCeW  
template < typename T > bNp RGhlV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a_w# ,^/P  
  { l~Hs]*jm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5`*S'W}\>  
} K+TRt"W8&s  
dGMBgj  
同时也要修改assignment的operator() I0sd%'Ht?  
{LVii}<  
template < typename T2 > { :'#Ts<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `$SX%AZA  
现在代码看起来就很一致了。 )FGm5-K@  
Y~hBVz2g  
六. 问题2:链式操作 X0+$pJ60  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 w0x, ~  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ?V"X=B2  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 DzYi> E:*  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 5X4; (Qj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /=A^@&:_#  
6pM[.:TM   
template < typename T > R8Nr3M9 )  
struct result_1 _dVzvk`_R  
  { u)y6$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J,%v`A~ N  
} ; yYwZZa1  
b;`gxXeL  
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: lhva|  
bEyZRG  
template < typename T > &z8@  rk|  
struct   ref T?{"T/  
  { ?<bByxa  
typedef T & reference; SwpS6  
} ; g"c\ouSY  
template < typename T > xX*I .saK  
struct   ref < T &> $3zs?Fd`  
  { DXl3  
typedef T & reference; <XiHQ B!  
} ; e82SG8#]  
({i}EC7{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QI'ule  
t J N;WK.6  
template < typename T > /]=Ih  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const aFGEHZJQ  
  { s'qd%JxD  
  return l(t) = r(t); 4*< x0  
} Y^Y|\0  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 2'Cwx-_G`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .;)7)%  
W0J d2*]  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 XdjM/hB{fD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Md mS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {.qeVE{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5P-7"g ca  
最后的布局是: n*{aN}auJ  
                Add ?j9J6=2  
              /   \ '!^5GSP3&  
            Divide   5 @(M-ZO!D  
            /   \ {fFZ%$  
          _1     3 s(jixAf  
似乎一切都解决了?不。 j\k|5 ="w-  
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。 W5PNp%+KE  
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。 AP5[}$TT  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: g|ewc'y  
jI %v[]V  
template < typename Right > #N9^C@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k#X~+}N^  
Right & rt) const f]Z%,'1^  
  { n4\UoKq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y:u7*%"  
} o.W:R Ux  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O?5uCh$H  
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。 Cl#PYB{1Y  
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。 W6J%x[>Z  
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。 nb dm@   
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。 9"hH2jc  
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?  "TE F  
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: >>/|Q:  
Yci>'$tQ  
template < class Action > 'Dw+k;RH  
class picker : public Action F3+ ;2GG2  
  { 2-=Ov@y2k!  
public : |`vwykhezO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7niZ`doBA  
  // all the operator overloaded EZnXS"z  
} ; n'*4zxAA  
4'u +%6+__  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 9MP_#M7  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 55Z)*JMv  
5"5!\Zo  
template < typename Right > 4A0 ,N8ja}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const San3^uX  
  { c IK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %d?.v_Hu0  
} S;@nPzhc  
vDI$ QUMD6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t 7GK\B8:  
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。 1%Hc/N-  
jHjap:i`cI  
template < typename T >   struct picker_maker Nl/^ga  
  { xb{G:v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r+ v?~m!  
} ; {<ms;Oi'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p1t qwV  
  { IE*eDj  
typedef picker < T > result; xs#g  
} ; >,%or cN  
#<h//<  
下面总的结构就有了: +}3l$L'bY  
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。 u7||]|2  
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。 PY81MTv0;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9u[^9tL+D  
至此链式操作完美实现。 k-it#'ll{x  
\jA#RF.W  
RW"QUT  
七. 问题3 vq?Lej  
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。 Cp"a,%b6u  
7)Cn 4{B6  
template < typename T1, typename T2 > ,f*Q3 S/I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y#e,NN  
  { LH}]& >F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '#<4oW\]  
}  kg &R  
tzIcR #Z  
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: CghlyT  
\-?0ab3Z  
template < typename T1, typename T2 > L5[{taZ,  
struct result_2 ;f?suawMv  
  { ZLI t 3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c'|](vOd]  
} ; 5aZbNV}-  
N 2XL5<  
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? 4og/y0n,l"  
这个差事就留给了holder自己。 JjMa   
    i}Q"'?  
W 6c]a/  
template < int Order > njxfBA:  
class holder; 9{*$[%d1  
template <> 33},lNS|  
class holder < 1 > 216=7O2F  
  { Wn%b}{9Fb  
public : Cer&VMrQK  
template < typename T > = Ed0vw  
  struct result_1 X 0vcBHh  
  { ;yu#Bs  
  typedef T & result; J7;8 S  
} ; <uG6!P  
template < typename T1, typename T2 > 5Z@0XI  
  struct result_2 )L/0X40<.  
  { ;kD UQw  
  typedef T1 & result; \>$3'i=mQ  
} ; /hN;\Z[@  
template < typename T > v<3KxP'a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =h\unQ1T  
  { 'MgYSP<  
  return (T & )r; c/DK31K  
} O!G!Gq&  
template < typename T1, typename T2 > zm!M'|~@7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4`e[gvh  
  { C4aAPkcp2$  
  return (T1 & )r1; lrjVD(R=g  
} :%-w/QwTR  
} ; ~pT1,1  
}el7@Gv  
template <> Xj9\:M-  
class holder < 2 > a[_IG-l|i4  
  { ${)oi:K@:  
public : 5pT8 }?7  
template < typename T > p'`?CJq8  
  struct result_1 PrHoN2y5E  
  { \483S]_-z{  
  typedef T & result; r2*8.j51  
} ; \,xa_zeO  
template < typename T1, typename T2 > H+{@V B  
  struct result_2 hd*GDjmRQ/  
  { B:Y F|k}T  
  typedef T2 & result; W{%X1::q$  
} ; 9Nw&l@  
template < typename T > n$ rgJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Xub*i^(]  
  { b:5-0uxjs  
  return (T & )r; jM}(?^@  
} n)0M1o#  
template < typename T1, typename T2 > '%X29B5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >4#: qIU  
  { Lb?WhjqZ  
  return (T2 & )r2; ;}Ei #T,D  
} ",xTgB3?V  
} ; f(G1xw]]@Y  
c@2a)S8Y]  
oJZxRm[g$t  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 TSD7R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8@[S,[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )@ofczl6  
jddhX]>I  
return l(i, j) = r(i, j); q3v v^~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) G6.lRaPu"m  
+ ZK U2N*  
  return ( int & )i; jOU99X\0  
  return ( int & )j; ;X^#$*=Q  
最后执行i = j; OxPl0-]t  
可见,参数被正确的选择了。 &) 64:l&  
&:&~[4>%a  
,5V6=pr$  
%AN,cE*  
L+S)hgUH  
八. 中期总结 #*q]^Is"  
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: nG";?TT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A%2B3@1'q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'ieTt_1.G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !Rc %  
cQ]c!G|a4  
k'_f?_PBu  
h% KEg667  
aAbA)'G  
qyxd9Lk1  
九. 简化 Gy[anDE&  
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。 D>8p: ^3g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `KtP ;nG  
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: .*f 6n|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2i0;b|-=  
  +-*/&|^等 !u'xdV+bf  
2. 返回引用。 "F}dZ  
  =,各种复合赋值等 z#Fel/L`O  
3. 返回固定类型。 q 'd]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <S=( `D  
4. 原样返回。 MhR`  
  operator, RcO"k3J  
5. 返回解引用的类型。 $E&T6=Wn  
  operator*(单目) F3qCtx *N  
6. 返回地址。 /* qx5$~  
  operator&(单目) H[nco#  
7. 下表访问返回类型。 N,Z*d  
  operator[] 4 ob?M:S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "P0!cY8r  
  operator<<和operator>> }S8aR:'  
 B$6KI  
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。 E}KGZSj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $#-rOi /  
{:3\Ms#  
template < typename Left > HAL\j 5i  
struct value_return _  xym  
  { n807?FORB  
template < typename T > IIih9I`IR  
  struct result_1 uJCp  
  { "AZ|u#0P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !qp$Xtf+  
} ; "0uM%*2  
.;Mb4"7=  
template < typename T1, typename T2 > tewp-M KA  
  struct result_2 <$yA*  
  { $cK}Tl q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A yr ,  
} ; p3Qls*  
} ; z bYv}q  
Yb^e7Eug  
`kuu}YUi  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait aPzn4}~/_  
YHO}z}f[!  
下面我们来剥离functor中的operator() ^utOVi  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =3c?W&:  
S9Oz5_x  
return l(t) op r(t) Dm{Xd+Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o5p{ O>D[z  
return op l(t) G"` }"T0}  
return op l(t1, t2) -Uy)=]Zae  
return l(t) op R;!@ xy  
return l(t1, t2) op \H bZ~I-  
return l(t)[r(t)] U+qyS|i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "d:rPJT)(@  
W03mdRW  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 1$eoW/8.  
单目: return f(l(t), r(t)); F$DA/{.D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4VZI]3K,  
双目: return f(l(t)); , + G  
return f(l(t1, t2)); Nd]F 33|X  
下面就是f的实现,以operator/为例 6FNGyvBU  
'x{oAtCP9  
struct meta_divide {=3A@/vM  
  { zwZvKV/g  
template < typename T1, typename T2 > #lrwKHZ+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X+ITW#  
  { 2zqaR[C  
  return t1 / t2; l>K+4  
} cN0 *<  
} ; dkz% Y]  
uUg;v/:  
这个工作可以让宏来做: tu<<pR>  
BW7AjtxQ&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {iX#  
template < typename T1, typename T2 > \ ". tW5O>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |J,zU6t  
以后可以直接用 aSvv(iV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !Ztqh Xr  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 _]OY[&R  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) QZ l#^-on  
tO{{ci$-T  
: c~SH/qS  
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 b'\Q/;oz>  
Q3ty K{JE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z^U+ oG  
class unary_op : public Rettype +Q u.86dH  
  { e?.j8 Q ~  
    Left l; X#ttDB  
public : 3T8d?%.l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f-enF)z  
84QOW|1  
template < typename T > a$|U4Eqo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k}v`UiGM  
      { "G [Nb:,CR  
      return FuncType::execute(l(t)); wHbkF#[:i  
    } wx*?@f>u^  
Q"dq_8\`U  
    template < typename T1, typename T2 > It[51NMal  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c'i5,\ #X  
      { gSwV:hm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); fgd2jr 3T  
    } x|a&wC2,{  
} ; iT :3e%  
Z?{\34lPj  
6ieul@?*u*  
同样还可以申明一个binary_op [*^.$s(  
,gVVYH?qR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E`oA(x7l  
class binary_op : public Rettype -`I|=lBz{H  
  { Cw+boB_tip  
    Left l; ?YW~7zG  
Right r; 3W7^,ir  
public : :awkhx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OF7hp5  
Sv M\9  
template < typename T > qUd7O](b=?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AB'+6QU9k  
      { !^% 3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); FB[b]+t`D{  
    } LG&BWs!  
D6Ad "|Z  
    template < typename T1, typename T2 > )k=KLQ\b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +a!3*G@N+  
      { H ni^S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ML_VD*t9  
    } euB1}M  
} ; H7X-\K 1w  
$\BYN=#  
Rlewp8?LB  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 !:|*!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3:x(2 A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A0Mjk  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 X(ph$,[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t Ly:F*1i  
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。。。 ^xa, r#N:V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O6hzOyNX@  
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) /xk7Z q  
下面是修改过的unary_op pJ] Ix *M  
0(7 IsG=t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >}V?GK36  
class unary_op tVRN3fJH  
  { `3F#k[IR  
Left l; /Sj~lHh  
  +]%S}<R  
public : T'5{p  
|Mq+QDTTw~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G\gjCp?!  
TN0KS]^A3  
template < typename T > rM7qBt  
  struct result_1 U=G49 ~E  
  { ]j3>=Jb;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 13s/m&  
} ; w ~*@TG  
H.ZIRt !RB  
template < typename T1, typename T2 > ln82pQD2Y~  
  struct result_2 EH |+S  
  { <c}@lj-j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KyyR Hf5  
} ; Y*c]C;%=  
2 l)"I  
template < typename T1, typename T2 > .H)H9cmf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dTg`z,^F  
  { /]`@.mZ9:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U+!RIF[Je  
} "0CFvN'4  
<K[y~9u  
template < typename T > 63W;N7@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j*DPW)RkKX  
  { e#C v*i_<  
  return OpClass::execute(lt(t)); RM|J |R  
} d)AYY}pw  
}emUpju<C  
} ; 7_\sx7h{3  
Yj&Sb  
e"04jd/  
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 9[.HWe,  
好啦,现在才真正完美了。 D^6*Cwb  
现在在picker里面就可以这么添加了: XG/xMz~  
!vwio!  
template < typename Right > ]UvB+M]Lv)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !J7`frv"(  
  { z(\a JW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); aoN\n]g  
} fUjo',<s  
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。 *cb|9elF^  
/whaY4__O\  
,{0Y:/T'  
K3!3[dR*  
@Go_5X(  
十. bind juHL$SGC  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 [bh?p+V  
先来分析一下一段例子 40kAGs>_  
i6if\B  
G)7U &B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 60+zoL'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6^b)Q(Edut  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 64/ZfXD  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 *O_fw 0jV  
我们来写个简单的。 G8M~}I/)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3:WqUb\QK  
对于函数对象类的版本: %OBW/Ti  
0<m7:D Gd  
template < typename Func > & BPYlfB1  
struct functor_trait d1D f`  
  { # ?2*I2_  
typedef typename Func::result_type result_type; ]F y' M  
} ; ly%^\jW  
对于无参数函数的版本: |}G"^r  
N1'`^ay$  
template < typename Ret > egq,)6>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w 0BphK[  
  { eft=k}  
typedef Ret result_type; =!\Nh,\eQ  
} ; #p(gB)o:l  
对于单参数函数的版本: Xw4Eti._D  
*?m)VvR>|  
template < typename Ret, typename V1 > X/4CXtX^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > oXG_6E!^  
  { [\ao#f0WR  
typedef Ret result_type; \ja6g  
} ; e/D{^*~S  
对于双参数函数的版本: <,~OcJG(   
x/s:/YN'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > AIHH@z   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [PIMG2"G  
  { i<ES/U\  
typedef Ret result_type;  V(&L  
} ; *u$aItx  
等等。。。 *Dp&;,b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %p}vX9U')  
puOtF YZ\  
template < typename Func > rp@:i _]  
struct func_return |nQfgl=V  
  { >fC&bab  
template < typename T > lD0p=`.  
  struct result_1 NN4Z:6W5  
  { P#A,(Bke3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fV"Y/9}(  
} ; I1 ]YT  
d4b!  r  
template < typename T1, typename T2 > 7\UHADr  
  struct result_2 $>/d)o  
  { [E9iuym  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B /;(#{U;  
} ; v^&HZk=(  
} ; #ZZe*B!s_  
'Dfs&sm  
p\[!=ZXFr\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5HbHJ.|r  
&y_t,8>5  
template < typename Func, typename aPicker > }U7IMONU  
class binder_1 b~.$1oZ  
  { ) 9Q+07  
Func fn; ,kJ'_mq  
aPicker pk; ,l&?%H9q  
public :  P@O_MT  
=i)%AnZ^9  
template < typename T > \92M\S  
  struct result_1 .F ?ww}2p]  
  { u$JAjA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vC,FE )'  
} ;  9tpyrGv  
ika*w  
template < typename T1, typename T2 > E]#;K-j  
  struct result_2 <J^5l0)q  
  { \6 \bD<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,3?=W/Um4  
} ; "r6qFxY  
]>~.U ~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ' #K@%P  
?^|[Yzk  
template < typename T > g V]4R"/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8>x5|  
  { t]&.'n,  
  return fn(pk(t)); j)@W1I]2#  
} Ny"9!3V   
template < typename T1, typename T2 > l4RqQ+[KA;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X0j\nXk  
  { F>.y>h  
  return fn(pk(t1, t2)); *A9v8$  
} ?,VpZ%Df2  
} ; ewcFzlA@  
!hHe`  
^6Aa^|  
一目了然不是么? 8g=O0Gb  
最后实现bind S*Ea" vBA  
2[Bbdg[O  
,.Ofv):=  
template < typename Func, typename aPicker > E]q>ggeNH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N~|f^#L  
  { q;AD#A|\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [ &Wy $  
} Y's=31G@  
}P2*MrkcHB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0-p^o A  
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。 Ow-ejo  
lz=DGm  
十一. phoenix Ps0 Cc_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .yF-<Y  
UusAsezm:  
for_each(v.begin(), v.end(), moM'RO,M  
( 3+>R%TX6i<  
do_ yi^X?E{WnX  
[ k8E2?kbF  
  cout << _1 <<   " , " @yGnrfr  
] &# fPJc  
.while_( -- _1), q!&:y7O8  
cout << var( " \n " ) <2*+Y|Lk2  
) v0r:qku  
); Fz8& Jn!  
LEKE+775  
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: |%4nU#GoB  
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 ';eAaDM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~RLjL"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: PM*lnd#J  
|vi=h2*  
:TrP3wV _  
template < typename Cond, typename Actor > {(-TWh7V  
class do_while "j%Gr :a  
  { \R&ZWJKh  
Cond cd; !@gjIYq_Y  
Actor act; P,S!Z&!  
public : j; /@A lZl  
template < typename T > jhG6,;1zMI  
  struct result_1 Xj?LU7  
  { fpNq  
  typedef int result_type; 7TX$  
} ; l7ES*==&@0  
5'Mw{`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Md:*[]<~  
}8.$)&O$^  
template < typename T > } 2y"F@{T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const On4Vqbks  
  { ~O;?;@  
  do 5k_%%><: q  
    { "=f,4Zbj  
  act(t); I~ SFY>s  
  } F8m@mh*8>  
  while (cd(t)); ~}YgZ/U7T  
  return   0 ; mX SLH'  
} 0/+TQD!L  
} ; (>D{"}  
A|L-;P NP  
"^pF2JI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). BGB.SN#q+  
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。 h 7\EN  
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。 @(st![i+  
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!Dr3x  
下面就是产生这个functor的类: Izfj 9h ?  
53 ^1;  
AQBr{^inH|  
template < typename Actor > /i~n**HeF?  
class do_while_actor +fF4]WF P  
  { h8SK8sK<  
Actor act; l&Fx< W  
public : ~i@Z4t j7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (P:.@P~  
Jxb+NPUB  
template < typename Cond > ~f2-%~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YsjTC$Tx,  
} ; 1K$8F ~%Z  
47/YD y%  
`WU"*HqW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1lUY27MF  
最后,是那个do_ "6'# L,  
U}`HN*Q.q  
DOo34l6#  
class do_while_invoker Yv;18j*<  
  { k3"Y!Uha:  
public : _{gRCR)  
template < typename Actor > [=xO>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y1F P |  
  { 7+p=4i^@Zs  
  return do_while_actor < Actor > (act); h "r)z6Q/  
} wvSaq+N  
} do_; 0/%VejZ'  
R75np^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Yg7C"3;Vt  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q,f5r%A.  
最后来说说怎么处理break和continue *j= whdw%J  
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。 [[:wSAO>6'  
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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