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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  j%lW+ [%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o_cj-  
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, 3E#acnqn*  
(g 8K?Q  
?/;<32cE,  
T"$"`A"  
  class filler n[<Vj1n  
  { {d) +a$qj  
public : {2,V3*NF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^'}Td~(  
} ; MSA*XDnN  
wFh{\  
`H\^#Zu  
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: A&z  
: "UBeo<Z  
Cu}Rq!9i  
`.n[G~*w~1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E@?jsN7  
" `lRX  
# H4dmnV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 PS>k67sI  
ex-`+cF  
b*$^8%  
}hGbF"clqg  
二. 战前分析 419t"1b  
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。 L%!jj7,9-  
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 #CM2FN:W  
KNV$9&Z  
`A #r6+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D.RHvo~6  
  /* --------------------------------------------- */ oYu5]ry  
vector < int *> vp( 10 ); JMoWA0f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); UlyX$f%2  
/* --------------------------------------------- */ $Cte$ jg{;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `74A'(u_  
/* --------------------------------------------- */ :z.< ||T  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JIK;/1  
  /* --------------------------------------------- */ &D/_@\ 0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *F=w MWa  
/* --------------------------------------------- */ 2Ddrxc>48  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); hF6EOCY6D  
X _XqT  
T1Xm^{  
k)4   
看了之后,我们可以思考一些问题: ~dC^|  
1._1, _2是什么? )5B90[M|t  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ) ~X\W\  
2._1 = 1是在做什么? 4rv3D@E  
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。 FX\ -Y$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。 i2EB.Zlv  
Ehg5u'cj  
 Y]P]^3  
三. 动工 R:11w#m7w  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: HdVGkv/  
* ,,D%L  
2&dtOyxo>  
JI(8{ f  
template < typename T > /+%1Kq.hP  
class assignment ~W!sxM5(*  
  { w+P bT6;  
T value; 1'M< {h<sP  
public : gg5`\}  
assignment( const T & v) : value(v) {} i4AmNRs  
template < typename T2 > Krz[ f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NFsMc0{  
} ; < jfi"SJu  
2U i)'0  
A2]N :=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]kR 93  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r%F{1.  
9;kWuP>k4u  
'R= r9_%  
(eHvp  
  class holder <Cm:4)~  
  { \S3C"P%w  
public : IeE+h-3p  
template < typename T > eo"6 \3z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0/;T\9  
  { .hnGHX  
  return assignment < T > (t); "h\{PoG  
} JQ!D8Ut  
} ; [K,&s8N5  
6dV92:  
Bx2E9/S3  
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: Q']:k}y  
\3Ys8umKq  
  static holder _1; Bm1yBKjO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3Cq17A 9  
5{VrzzOK}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9_oIAn:<  
而不用手动写一个函数对象。 o1 QK@@}  
@:X~^K.  
%=%jy  
:43K)O"  
四. 问题分析 jO3Z2/#  
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。 76(&O  
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。 > PfYHO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 DM"`If%3j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -&y{8<bu4H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  ]Ocf %(  
a'rN&*P  
五. 问题1:一致性 4, 8gf2  
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?| mbU[fHyV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 WADNr8.  
hI]KT a  
struct holder =k'3rm*ld  
  { aV,>y"S  
  // {])F%Q_#cD  
  template < typename T > >?'cZTNk]  
T &   operator ()( const T & r) const tNoo3&  
  { /EA4-#uw  
  return (T & )r; P.=&:ay7?  
} R@u6mMX{N,  
} ; Wl?*AlFlk  
@?f3(G h,  
这样的话assignment也必须相应改动: 79z(n[^  
Xq1n1_Z  
template < typename Left, typename Right > 52,pCyU  
class assignment wqK>=Ri_  
  { hT#[[md"  
Left l; `fj(xrI  
Right r; mM&H; W  
public : 8S &`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [ wi "  
template < typename T2 > $*{PUj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o *S"`_   
} ; ;a*i*{\Rm  
T1LtO O  
同时,holder的operator=也需要改动: Q9]7.^l  
<G/O!02  
template < typename T > 'cu( Sd}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Gmf.lHr$%  
  { m&EwX ^1-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s-J>(|  
} -H#{[M8xX  
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。 Zm4IN3FGLv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,0[bzk  
S9t_2%e  
return l(rhs) = r; .TSj8,  
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。 n'U*8ID  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HJ:s)As  
HBXp#$dPc  
template < typename Tp > =(3Qbb1i  
class constant_t l%oie1g l  
  { ]Jq1b210  
  const Tp t; mTwz&N\  
public : 5M;fh)fT  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~6Vs>E4G  
template < typename T > b`usRoD{+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g>CF|Wj  
  { i-vhX4:bd  
  return t; x~?,Wv|cm  
} x@;XyQq  
} ; =\eM -"r  
Eg FV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;@Alr?y  
下面就可以修改holder的operator=了 ;^^u_SuH  
tz4MT_f  
template < typename T > dw5.vXL`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n{6XtIoYq  
  { 6@t4pML  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U"v(9m@  
} No=Ig-It  
G^ZL,{  
同时也要修改assignment的operator() @kenv3[Lc  
a]>gDDF  
template < typename T2 > H 0aDWFWS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~*GJO74  
现在代码看起来就很一致了。 J}Bg<[n  
Ia=wf"JS)  
六. 问题2:链式操作 V<$g^Vb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bc}U &X<  
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。 ),(ejRP'r  
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。 cZuZfMDM  
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。 4_ztIrw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RY8;bUSR  
q.yS j  
template < typename T > (`5No:?v<  
struct result_1 :bkACuaEn  
  { |FHeT*"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "CapP`:  
} ; I,(m\NalK  
5?r#6:(yI  
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: < N}UwB&  
"WdGY*r  
template < typename T > bae .?+0[  
struct   ref @NWjYHM[`  
  { &^Zo}F2V  
typedef T & reference; B.-5$4*s  
} ; 0?qXDO&~  
template < typename T > v`A^6)U#M  
struct   ref < T &> o7i/~JkTP  
  { OB)Vk  
typedef T & reference; S7N3L."  
} ; ,%w_E[2  
T^B&GgW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'S@%  
iA3d[%tBb  
template < typename T > FbO-K-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $Q{)AN;m  
  { +Pd&YfU9  
  return l(t) = r(t); _A|1_^[G(  
} z6#N f,  
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。 eS8tsI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,>A9OTSN\  
LzB)o\a  
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 ]:(>r&'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :WIbjI=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $~`a,[e<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =24)`Lyb  
最后的布局是:  TOdH  
                Add A)Wp W M  
              /   \ "#z4  
            Divide   5 ck>|p09q'9  
            /   \ VI,z7 \  
          _1     3 C18pK8-  
似乎一切都解决了?不。 y:WRpCZoa  
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。 7}(wEC  
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。 B(w k $2  
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: W"?|OQ'  
/6B!& b2f  
template < typename Right > @a#qq`b;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $IX>o&S@|  
Right & rt) const QDYS}{A:V  
  { .\= GfF'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9:4PJ%R9  
} 5Al 59]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 UeV2`zIg`  
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。 7Oe |:Z  
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。 w~y+Pv@   
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。 rVowHP  
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。 :BKY#uH~  
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? pXL_`=3Q  
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: ; 29q  
rV d(H  
template < class Action > W-<E p<7{  
class picker : public Action }@=m[Zx#  
  { G,9osTt/  
public : `Jhu&MWg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~z#Faed=a  
  // all the operator overloaded A ^ $9[_  
} ; aF2 eGh  
#~*fZ|sq+3  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 +6@".<  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: I~y[8  
3C 84b/A  
template < typename Right > ,uqSq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const AX}l~ sv  
  { zk=5uKcPE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S9d+#6rn  
} gm~Ka%O|F  
A1e|Y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > RKFj6u  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 7\@[e, ^9  
I$xfCu  
template < typename T >   struct picker_maker G`!#k!&r  
  { jCqs^`-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _;3xG0+  
} ; 6 DqV1'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &MsnQP  
  { V^B'T]s  
typedef picker < T > result; &:`T!n  
} ; L$6{{Tw"2  
,pE{N&p9  
下面总的结构就有了: Zm& X $U  
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。 <\eHK[_*  
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。 ^]o]'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w]X~I/6g  
至此链式操作完美实现。 wG [X*/v  
|K| c  
s <Pk[7`*  
七. 问题3 -twV?~f  
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。 rU`#3}s  
[U@#whEO  
template < typename T1, typename T2 > unKTa*U^q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]u  4  
  { KZUB{Y^)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {r Q6IV3=  
} #]<j.Fc`  
/{ Lo0  
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: uoR_/vol8  
&l2oyQEF)  
template < typename T1, typename T2 > }md[hiJ  
struct result_2 \E1[ /  
  { +pp|Qgr 3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =UYZ){rt9E  
} ; v?BX 4FO  
hZf0q 2  
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? (@@t,\iF  
这个差事就留给了holder自己。 0*S]m5#;  
    Gh}sk-Xk=  
O`1_eK~1<  
template < int Order > URS6 LM  
class holder; H4p N+  
template <> !]=  
class holder < 1 > F B-?{78~  
  { jPU:&1(_ n  
public : $ ,Y\  
template < typename T > u^T)4~(  
  struct result_1 &QFg=  
  { Lb;:<  
  typedef T & result; SVWtKc<  
} ; 4%>iIPXi.(  
template < typename T1, typename T2 > Uu ~BErEC  
  struct result_2 SE/GT:}  
  { Y5 e6|b|  
  typedef T1 & result; p'z fo!  
} ; 0)n#$d>  
template < typename T > .si!`?K%[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0J7)UqMf.  
  { ,pL%,>R5  
  return (T & )r; C# IV"Pkq  
} L]I ;{Y  
template < typename T1, typename T2 > r(-`b8ZE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h}r64<Y2{  
  { ?4v&TB@  
  return (T1 & )r1; Jk=E"I6  
} :E'uV" j%  
} ; ]FV,}EZ  
k)j, ~JH  
template <> W@U<GF1  
class holder < 2 > w:%3]2c  
  { `%_yRJd|;  
public : 60p*$Vqy  
template < typename T > h^o>9s/|/H  
  struct result_1 |^p7:)cy  
  { L5$r<t<  
  typedef T & result; X:Z4QqT  
} ; ^-Ob($(\  
template < typename T1, typename T2 > + |(-7 "  
  struct result_2 OXc!^2 ^  
  { w/+e  
  typedef T2 & result; t Dn{;ED<  
} ; Ca}T)]//  
template < typename T > $j=c;+W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KqC8ozup  
  { '| (#^jAj  
  return (T & )r; Y&M}3H>E  
} fui;F"+1  
template < typename T1, typename T2 > {jB& e,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k\(LBZ"vR  
  { pJ)PVo\cV  
  return (T2 & )r2; !9w3/Gthj  
} 8+'9K%'@qX  
} ; ('k;Ikut  
<j CD^  
<NRW^#g<x  
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> >。 NKyaR_q`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: O#Y;s;)i"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  <sdC#j  
d +0(H   
return l(i, j) = r(i, j); _Q&O#f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T^FeahA7;  
 peW4J<,  
  return ( int & )i; \$;Q3t3  
  return ( int & )j; @hC,J  
最后执行i = j; NQb!?w  
可见,参数被正确的选择了。 ^f][;>c  
kB~KC-&O  
K(bid0 Y  
+M@p)pyu  
o2p;$W4`  
八. 中期总结 qz]b8rX  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 2^Y@e=^A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `Hj{XIOx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >IZ|:lsxE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2Lravb3  
e'%"G{(D  
PEA<H0  
2|a@,TW}-  
tR`'( *wh  
x@^Kd*fo  
九. 简化 OJX* :Q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 PeCU V6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 WGy3SV )  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: lM0`yh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 08*O|Ym,  
  +-*/&|^等 \~j6}4XS1.  
2. 返回引用。 :yPA6O 4  
  =,各种复合赋值等 B_Qi  
3. 返回固定类型。 z +NxO !y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) oEfy{54  
4. 原样返回。 @|A w T  
  operator, c;RB!`9"  
5. 返回解引用的类型。 &dA{<.  
  operator*(单目) [Ol}GvzJ7  
6. 返回地址。 #fT1\1[]  
  operator&(单目) ~r(/)w\  
7. 下表访问返回类型。 (y^[k {#  
  operator[] o]Ln:kl  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 AH?T}t2  
  operator<<和operator>> NR98I7  
5Z (1&  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ~Ey)9phZK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VE_%/Fs,  
"XvM1G&s`  
template < typename Left > K8>-%ns  
struct value_return i;+]Y   
  { PWErlA:58  
template < typename T > \gtI4zl*J  
  struct result_1 E]Wnl\Be  
  { J})#43P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; # MpW\yX  
} ; pS [nKcyj  
>LqW;/&S<  
template < typename T1, typename T2 > :i{$p00 G  
  struct result_2 xw1@&QwM  
  { cSMiNR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; z x e6M~+  
} ; q ERdQ~M,  
} ; QY$Z,#V)  
l;u_4`1H  
a04I.5!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z{' .fq2A  
1w30Vj2<  
下面我们来剥离functor中的operator() Z.!tp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]m ED3#  
4JOw@/nE  
return l(t) op r(t) <OYy ;s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _6Ex}`fyJ  
return op l(t) ZH@BHg|}H  
return op l(t1, t2) kTCWyc  
return l(t) op |dLA D4%  
return l(t1, t2) op A4kYE A  
return l(t)[r(t)] ez2rCpA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K/^70;/!.  
d5b \kRr  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 4tZnYGvqe  
单目: return f(l(t), r(t)); (YOp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f76bEe/B9  
双目: return f(l(t)); BkZmE,  
return f(l(t1, t2)); 1m$< %t.>  
下面就是f的实现,以operator/为例 $ U~3$*R  
f;Cu@z{b  
struct meta_divide c= f _  
  { SfHs,y6  
template < typename T1, typename T2 > =%wwepz6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }Y{aVn&C  
  { L%3m_'6QP  
  return t1 / t2; xt{f+c@P  
} k3:8T#N>!O  
} ; T3-8AUCK8?  
^:c:~F6J  
这个工作可以让宏来做: 'yrU_k,h  
jsXj9:X I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ MV+S.`R  
template < typename T1, typename T2 > \ > `uk2QdC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !a(#G7zA  
以后可以直接用 wK0= I\WN9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dcK7Dd->  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #<^ngoOj  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Ru1I,QvCj"  
X?RnP3t~  
*58`}]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 C>1fL6ct  
5)}3C_pmW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )ifEgBT  
class unary_op : public Rettype 81(.{Y839_  
  { =Wb!j18]  
    Left l; d|nJp-%V  
public : ]["=K!la:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} > x$eKN  
Sk'S`vH  
template < typename T > )v4?+$g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4V$DV!dPQ}  
      { Q%x |  
      return FuncType::execute(l(t)); _A8x{[$  
    } `0]kRA8=  
01 UEd8  
    template < typename T1, typename T2 > d=q&UCC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wq4>!|  
      { (|(#W+l~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )^G&p[G  
    } s'4S,  
} ; 4bT21J37  
%B;e 7 UJ  
[c{/0*  
同样还可以申明一个binary_op }s0?RH  
iMrNp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R4?OFhN9  
class binary_op : public Rettype "zT#*>U  
  { ~6:<OdQ  
    Left l; q. %[!O  
Right r; sQBl9E'!be  
public : yAge2m]<B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rPk=9I  
r306`)kX  
template < typename T > q- U/JC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D"5uN0Z  
      { ?1r>t"e5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "IK QFt'  
    } q#8$@*I  
H*l2,0&W  
    template < typename T1, typename T2 > 9M$=X-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "y%S.ipWG  
      { 4 Ar\`{c>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $LS$:%i4  
    } B&tU~  
} ; fgb%SIi?  
~"<AYJlO  
pH?tr  
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 {V> >a  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 rv(Qz|K@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /Dn,;@ZwAi  
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。 U%swqle4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +m> %(?=A  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 f}4bnu3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 CC(At.dd  
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) xB1Oh+@i  
下面是修改过的unary_op _x.!, g{  
\2F$FRWo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6[-N})  
class unary_op s|Hrb_[;l  
  { \'rh7!v-u  
Left l; 1gq(s2izy  
  ^|z  
public : 4FmT.P  
(6xrs_ea  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1 LgzqRq  
ZfzUvN&!  
template < typename T > 0;*1g47\  
  struct result_1 h\ZnUn_J  
  { 1:3I G=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <f l-P  
} ; DPrFBy  
[Rz9Di ;  
template < typename T1, typename T2 > ``~7z;E%@  
  struct result_2 -ejH%CT  
  { B2QC#R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [SluYmW  
} ; "?I]h  
(GLd" Zq  
template < typename T1, typename T2 > "V|1w>s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,ux?wa+  
  { !nQ!J+ g  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4M)  s  
} 9-<EeV_/  
HG(J+ocn   
template < typename T > -t92!O   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v&[Ff|>  
  { 82w='~y  
  return OpClass::execute(lt(t)); VA9" Au  
} k<mfBNvuo  
N# Ru `;  
} ; 80X #V  
a$ f$CjQ  
Kh)SgJ3B@  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug <NV[8B#k]  
好啦,现在才真正完美了。 9{gY|2R_  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6}aIb.j  
xWY%-CWY.  
template < typename Right > 95.m^~5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jU1([(?"  
  { f'hrS}e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }i32  
} Pt/dH+r`%  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5ua`5Hb;  
gr\UI!]F  
.OLm{  
kaSy 9Y{  
&E0d{ 2  
十. bind PZVh)6f"c  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 C_SJ4Sh  
先来分析一下一段例子 KrcL*j&^  
+{Qk9Z  
BDW%cs  
int foo( int x, int y) { return x - y;} aCu 8 D!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \2q!2XWgK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^Ge3"^x1  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 3I87|5V,Z  
我们来写个简单的。 N5>ioJj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: by 'P}  
对于函数对象类的版本: 9oOr-9t3  
_*d8:|qw  
template < typename Func > `|Aj3a3sND  
struct functor_trait f(Vr&X  
  { d5/x2!mH8  
typedef typename Func::result_type result_type; dQD YN_  
} ; _K(w &Kr  
对于无参数函数的版本: 7Y`/w$  
[LDV*79Z  
template < typename Ret > )<_e{_ h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '&?OhSeN  
  { D%L}vugxK  
typedef Ret result_type; ZPrL)']  
} ; ~YQC!x  
对于单参数函数的版本: Czj]jA(0f  
7 &y'\  
template < typename Ret, typename V1 > D6cqON0a.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3lw KV  
  { (;RmfE'PX  
typedef Ret result_type; "bI'XaSv  
} ; )%8 ;C]G;  
对于双参数函数的版本: Up:<NHJT  
2Zf} t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G}!dm0s$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  4x.1J  
  { PQ6.1}  
typedef Ret result_type; } 0su[gy[  
} ; p.(8ekh  
等等。。。 H/qv%!/o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ne{2fV>8Ay  
[PVem  
template < typename Func > AfU~k!4`  
struct func_return ^FaBaDcnl  
  { YNEPu:5J  
template < typename T > SFKfsb!C  
  struct result_1 e^;<T9Esr  
  { L9,;zkgo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mB.ybrig  
} ; IM""s]  
P ?- #d\qi  
template < typename T1, typename T2 > xq#YBi,  
  struct result_2 du,mbTQib  
  { uB;\nj5'D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z[zURj-*]  
} ;  58S>B'  
} ; [1OX: O|  
rCOH*m&  
0)@7$Xhf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }n!$)W*?  
azEN_oUV  
template < typename Func, typename aPicker > "pQFIV,  
class binder_1 ]yc&ffe%  
  { ="~yD[S  
Func fn; O+8]y4%5  
aPicker pk; u"WqI[IV  
public : PVK. %y9  
wH?r522`c  
template < typename T > nT(Lh/  
  struct result_1 `7.(dn>WL0  
  { eouxNw}F1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WA~PE` U  
} ; PubO|Mf  
lCyBdY9n  
template < typename T1, typename T2 > hUL5V1-j  
  struct result_2 ]3u$%v c  
  { [(*ObvEF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L[Z SgRTu  
} ; y `)oD0)Fj  
>bgx o<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} # Uc0 W  
/' +GYS  
template < typename T > ?^y!}(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uyE_7)2d  
  { M/!5r  
  return fn(pk(t)); aPR0DZ@  
} \=3fO(  
template < typename T1, typename T2 > _'CYS3-P3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E{):z g  
  { etcpto=Mo  
  return fn(pk(t1, t2)); BQ[,(T`+R  
} (z8^^j[  
} ; fga{ b7  
p\>im+0oh  
a$}n4p  
一目了然不是么? cJIA/HQe  
最后实现bind u]<7}R@s  
@<n8?"{5S  
*hm;C+<~  
template < typename Func, typename aPicker > .>/Tc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g8+Ke'=_  
  { rM|] }M=_V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~~8?|@V  
} p3e_:5k  
be@\5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \J)ffEKIp  
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。 A2C|YmHk  
}DCR(p rD  
十一. phoenix $e99[y@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: mVSaC  
Or({|S9d2  
for_each(v.begin(), v.end(), {? a@UUvC  
( l(o;O.dLt  
do_ {[ E7Cf  
[ ;usv/8  
  cout << _1 <<   " , " -Hx._I$l  
] +Jf4 5[D   
.while_( -- _1), Oo)MxYPU  
cout << var( " \n " ) -GqMis}c  
) @i" ^b  
); t;>"V.F<1  
 4E"OD+  
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: J|'e.1v  
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 r.JY88"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &,4 3&pFU  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6Cdc?#&  
"OdR"M(G\  
H#Aar  
template < typename Cond, typename Actor > l^LYSZg'R8  
class do_while QH) uh"  
  { /4Df 'd  
Cond cd; ZysZS%  
Actor act; PkqOBU*|=  
public : g^`; B"  
template < typename T > iC$mb~G  
  struct result_1 r+#!]wNPe  
  { y*f 5_  
  typedef int result_type; Q?1' JF!G  
} ; `S&$y4|Vs  
|Z"5zL10  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} r@|{mQOxa  
r )pg9}+  
template < typename T > w^rINPAS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h 8ND=(  
  { !BQ:R(w  
  do 4mqA*c%6S  
    { ljS~>&  
  act(t); o<J_?7c~}  
  } |= xK-;qs  
  while (cd(t)); 6wmMg i_m  
  return   0 ; tB,1+I=   
} t%B ,ATW  
} ; Dej2-Y  
\Y?ByY  
F74^HQ*J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). uyp|Xh,  
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。 4a]$4LQV  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~EV7E F  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 0/vmj,&B(  
下面就是产生这个functor的类: 7,pn0,HI  
qMHI-h_A  
z. 6-D  
template < typename Actor > A.D@21py  
class do_while_actor e2P ds`  
  { H7I&Ky  
Actor act; 2$Fy?08q  
public : <c X\|dM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RKt#2%FFO  
3T<aGW1  
template < typename Cond > RV&=B%w+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $_u9Y!  
} ; 7*a']W{aJ  
i6.HR?n  
+O2z&a;q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o'`:$ (  
最后,是那个do_ ipIexv1/S  
8}Qmhm`_j=  
nWyn}+C-  
class do_while_invoker ]P5|V4FXo  
  { ]csfK${  
public : *yDsK+[_  
template < typename Actor > H J8rb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {dbPMx  
  { U6B-{l:W  
  return do_while_actor < Actor > (act); *[QFIDn:  
} ;1wRo`RD  
} do_; nO{m2&r+  
wcd1.$ n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tlz+!>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <z=d5g{n  
最后来说说怎么处理break和continue 7FTf8  
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。 oa K&!$S]  
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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