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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda G=yQYsC$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -pg7>vOq  
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, `I6)e{5t  
2eyvY|:Q>  
jWP(7}U  
G@,qO#5&  
  class filler Lc<Gn y^  
  { F!zZIaB]  
public : Kq-y1h]7H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} aASnk2DFd  
} ; pC#Z]_k  
<@;eN&  
jUBlIVl]  
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: J )@x:,o  
x%cKTpDh!  
%pTbJaM\U  
4I{|M,+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QbOm JQ  
QD\S E  
RsTpjY*Xb  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .z+QyNc:  
)I!l:!Ij*D  
8MW|CM4Q  
p9l&K/  
二. 战前分析 \%^<Ll  
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。 g*Cs /w  
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 2Ybz`O!  
m#%5H  
nNBxT+3*i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ckhW?T>l  
  /* --------------------------------------------- */ tk1qgjE(?  
vector < int *> vp( 10 ); +twBFhS7k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?+`Zef.g  
/* --------------------------------------------- */ < >f12pu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hr]NW>;  
/* --------------------------------------------- */ 1iF |t5>e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); WGp81DNS|  
  /* --------------------------------------------- */ 1*>a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); S1`+r0Fk~n  
/* --------------------------------------------- */ 0B3*\ H}5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w9.r`_-  
Zu~ #d)l3N  
puMpUY  
mE^6Zu  
看了之后,我们可以思考一些问题: <7^_M*F9  
1._1, _2是什么? (sr_& 7A  
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。 F Fg0}  
2._1 = 1是在做什么? =( Gv_  
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。 `$MO.K{  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 L$(W* PG}  
mjy%xzVr6^  
\B2=E  
三. 动工 d@] 0 =Ax  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PX]A1Kt?  
z KJ6j]m  
HESwz{eSS  
}>)"!p;t_  
template < typename T > wPqIy}-  
class assignment jL`S6E?7  
  { r,yhc =  
T value; |? r,W ~9`  
public : ].:S!QO  
assignment( const T & v) : value(v) {} (M5=8g%>d  
template < typename T2 > >@T ZYdl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !>t |vgW  
} ; #a}fI  
=A=er1~%  
c*1B*_08  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 K6|*-Wo.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 'lIT7MK  
:/Sx\Nz78  
M[TgNWl/[  
eJJvEvZ,  
  class holder 7i 6-Hq  
  { UyK|KL  
public : JrCm >0g  
template < typename T > Fz>J7(Y.j  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dc%+f  
  { $!KV]]  
  return assignment < T > (t); T4\,b  
} trgj]|?M  
} ; Z8nNZ<k  
LD^V="d  
% YU(,83(+  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: EJZl'CR  
oD!72W_:  
  static holder _1; N,Y<mX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *K m%Vl  
Ij{{Z;o3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WERK JA  
而不用手动写一个函数对象。 rxm!'.+  
vco:6Ab$  
X$%RJ3t e  
ZH~m%sA  
四. 问题分析 Hyq| %\A  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 X "1q$xwc  
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。 }$iH 3#E8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *qKwu?]?>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 SV8rZWJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 GH^i,88  
PTL52+}/  
五. 问题1:一致性 X3RpJ#m"'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| D!)'c(b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 FV:{lC{h~  
HOu<,9?>Q  
struct holder j: ]/AReOL  
  { _=4Dh/Dv  
  // yfuvU2nVH  
  template < typename T > y;#p=,r  
T &   operator ()( const T & r) const E: XzX Fxx  
  { #7gOtP#{  
  return (T & )r; &\c$s  
}  h}+,]^  
} ; J/RUKhs/  
^qV*W1|0  
这样的话assignment也必须相应改动: &o:ZOD.  
/ ^!(rHf  
template < typename Left, typename Right > n;O 3.2  
class assignment 3(vI{[yhT  
  { ##R]$-<4dQ  
Left l; G^ n|9)CVW  
Right r; "o[\Aec:  
public : .;*0odxv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i,* DWD+  
template < typename T2 > > -k$:[l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \ m 2[  
} ; 97$y,a{6  
^B]M- XG  
同时,holder的operator=也需要改动: F"a,[i,[W  
) `;?%N\  
template < typename T > Vs9fAAXS4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const nQ/(*d  
  { 8!:4m"Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nLo:\I(  
} mN ~;MR;  
N"HN] Y@w  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ~_^nWT*BV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2R|2yAh  
0/-[k  
return l(rhs) = r; R,6?1Z:J  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 HHg=:>L z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: MZ% P(5  
qK(? \ t$  
template < typename Tp > ` LU&]NS3  
class constant_t t {x&|%u  
  { dd98v Vj  
  const Tp t; yK[ ~(!c5  
public : !cWKY \lpv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .@1\26<  
template < typename T > ) c+ ZQq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nFxogCn   
  { t%N#Yh!  
  return t; o.y4&bC14;  
} F+c*v#T  
} ;  ) VJ|  
&w LI:x5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 s_E iA _  
下面就可以修改holder的operator=了 {^$rmwN  
eQzSWn[  
template < typename T > JX>_imo  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _gw~A {O  
  { [&)9|EV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bYow EzieF  
} RHE< QG  
=Z%&jul  
同时也要修改assignment的operator() Pu}r` E_  
#!Kg?BR2  
template < typename T2 > ,X9Y/S l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } CX\# |Q8q  
现在代码看起来就很一致了。 LTFA2X&E=  
y{"8VT)  
六. 问题2:链式操作 TLO-$>h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8G(wYlxi  
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。 ;~xkT'  
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。 oh,Nu_!  
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。 "4Anh1,js  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L3i\06M  
U .G*C  
template < typename T > 5RZAs63t  
struct result_1 qmJFXnf  
  { %o*afd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >W 8!YOc  
} ; 4sROMk=l  
[+ 1([#  
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: 0'aZ*ozk  
uXtfP?3Vy  
template < typename T > =C5 [75z#+  
struct   ref [(UQQa=+  
  { uw;s](~E  
typedef T & reference; H^'EY:|  
} ; "f5u2=7 }  
template < typename T > VZw("a*TB  
struct   ref < T &> >;0z-;k6  
  { N=:yl/M  
typedef T & reference; !"p,9  
} ; #YhKAG@|  
saYn\o"m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]3Mm"7`  
H6e ^" E  
template < typename T > Q/0;r{@Tq}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )3z.{.F  
  { 31J7# S2  
  return l(t) = r(t); IKAF%0[R|j  
} )lH?XpfTjm  
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。 5.5dB2w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qH"0?<$9  
24|:VxO  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 kD"dZQx  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wBCnP  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U3A>#EV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sHh2>f@x$  
最后的布局是: )e]:T4*vo  
                Add :n>:*e@w%  
              /   \ r\_aux^z  
            Divide   5 'VR5>r  
            /   \ l.b  
          _1     3 e`8z1r  
似乎一切都解决了?不。 gY;N>Yq,C  
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。 e#&[4tQF  
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。 :=*>:*.Kb  
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: o3}12i S  
`| R8WM  
template < typename Right > &[JI L=m5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const b @5&<V;r2  
Right & rt) const vJXd{iQE@C  
  { L'z?M]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r}03&h~Hc&  
} QT^( oog=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :tR%y"  
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。 E39:}_IV  
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。 >-+MWu=  
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。 lL%7lO   
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。 G{ F>=z"(l  
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? kZF\V7k  
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: {TUCa  
{`l]RIig  
template < class Action > c3oI\lU  
class picker : public Action qY#*zx  
  { ^W#[6]S  
public : @yobT,DXi  
picker( const Action & act) : Action(act) {} XTHrf'BU  
  // all the operator overloaded :GGsQ n  
} ; K\n %&w  
$m{\<A  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Tz%l 9aC  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ,3N8  
ZFrK'BvbR  
template < typename Right > 2Uu,Vv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8>O'_6Joj  
  { TvM{ QGN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VwtGHF'  
} ^JY R^X>_  
r]8tl  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <*4=sX@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 {jlm]<:&Z  
?;uzx7@F  
template < typename T >   struct picker_maker >o'D/'>ku  
  { @0B<b7Jv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F~RUb&*/<  
} ; 1Kwl_jf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ilFM+x@  
  { 0!+ab'3a  
typedef picker < T > result; zse! t  
} ; @/|sOF;8W  
unjo&  
下面总的结构就有了: 7e}p:Vfp  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 x2|DI)J1'  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !.3 MtXr  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 '90B),c{  
至此链式操作完美实现。 ub.pJJlC  
yu}4L'e  
uiHlaMf  
七. 问题3 `EWeJ(4Z@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 )Tb{O  
b/ZX}<s(1=  
template < typename T1, typename T2 > :(I)+;M}P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @JN%P} 4)  
  { _k6N(c2Nd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4 Ag+  
} 7B7I'{d  
Gg,,qJO  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: zhYE#hv2  
ojyG|Y  
template < typename T1, typename T2 > %!YsSk,   
struct result_2  ocL  
  { Z < uwqA  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; KJ'MK~g  
} ; HJ_xg6.x  
?A2EuvQH]  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? S :(1=@  
这个差事就留给了holder自己。 qJISB7F[%O  
    |k?,4 Pk  
[C7:Yg7  
template < int Order > .fQDj{  
class holder; n7{1m$/  
template <> EHo"y.ODg  
class holder < 1 > Qj3UO]>  
  { 17};I7  
public : |,}QhR  
template < typename T > eZ  ]6 Q  
  struct result_1 6p1TI1(  
  { >E)UmO{S  
  typedef T & result; I<[(hPQUf  
} ; qn4Dm ^  
template < typename T1, typename T2 > \a|gzC1G  
  struct result_2 2.; OHQTE  
  { ZO0_:T#Z  
  typedef T1 & result; _KD(V2W  
} ; s'LG3YV-<  
template < typename T > R`s /^0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )NyGV!Zuu  
  { lG jdDqi  
  return (T & )r; $,6=.YuY  
} 6 t A?<S  
template < typename T1, typename T2 > Uv%"45&7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p8F|]6Z  
  {  NPf,9c;  
  return (T1 & )r1; }m0Lr:vq<r  
} M5P63=1+  
} ; FIG5]u  
?]paAP;4  
template <> Kz^aW  
class holder < 2 > %\5y6  
  { XtQ3$0{*%  
public : 6EPC$*Xp!  
template < typename T > drb_GT  
  struct result_1 #uey1I@"9  
  { &,KxtlR![  
  typedef T & result; ;39{iU. m  
} ; h]MSjC.X  
template < typename T1, typename T2 > 9)f1CC]  
  struct result_2 xFyMg&  
  { !q7M+j4  
  typedef T2 & result; #2cH.`ty  
} ; ;>Z#1~8  
template < typename T > >n` OLHg;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,QKG$F  
  { [3/P EDkw  
  return (T & )r; YK}(VF?&  
} Qt@~y'O  
template < typename T1, typename T2 > nq6]?ZJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lXB_HDY  
  { Tri.>@-u  
  return (T2 & )r2; L;BYPZR  
} YW/<. 0rI  
} ; KP:O]520  
VN$#y4  
@br%:Nt  
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> >。 L^ +0K}eD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sPd5f2'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gHox{*hb[  
mZq*o<kTA  
return l(i, j) = r(i, j); =8tdu B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W^y F5  
L`"cu.l  
  return ( int & )i; OgOu$.  
  return ( int & )j; t^h>~o' \  
最后执行i = j; VfZ/SByh7p  
可见,参数被正确的选择了。 2\s-4H| q  
59EAqz[:  
o'H$g%  
FWD9!M K  
)hQ`l d7B  
八. 中期总结 QQrvT,]  
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: WP}__1!%u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4Y-9W2s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o +aB[+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qrt+{5/t  
2;kab^iv'  
,,{Uz)>'W6  
:uI}"Bp  
<|m"Q!f  
KDn`XCnk,  
九. 简化 Sfvi|kZX  
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。 O#k?c }  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 e7hPIG  
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: <BO|.(ys  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *$hO C%(  
  +-*/&|^等 - iJ[9O  
2. 返回引用。 xQmk2S` y  
  =,各种复合赋值等 Kvk;D ]$  
3. 返回固定类型。 if `/LJsa  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (Ojg~P4;&  
4. 原样返回。 }4bwLO  
  operator, w5&UG/z%l  
5. 返回解引用的类型。 . t~I[J\<  
  operator*(单目) i\`[0dfY  
6. 返回地址。 0~FX!1;  
  operator&(单目) rj:$'m7  
7. 下表访问返回类型。 ;>CmVC'/  
  operator[] "ENgu/A!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ay2|@1e  
  operator<<和operator>> *1elUI2Rg  
!\!fd(BN  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ?m~;*wn%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xy|;WB  
63k8j[$  
template < typename Left > IAtc^'l#  
struct value_return ^Yn6kF  
  { 5E.cJ{   
template < typename T > AS8T!  
  struct result_1 Ky$ <WZs  
  { j.m-6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4uTYuaCNs  
} ; +J#H9>To!  
*^NC5=A(d  
template < typename T1, typename T2 > 0?sIod  
  struct result_2 TuX#;!p6  
  { lSbAZ6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S:t7U %  
} ; 0|NbU  
} ; jo"[$%0`  
]")i~-|R  
bu$5gGWVf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qA03EU  
&[kwM3 95  
下面我们来剥离functor中的operator() qkR.{?x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GLk7# Y  
3S.rIai+  
return l(t) op r(t) 7R)"HfUh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  rZDKVx  
return op l(t) n JLr]`_  
return op l(t1, t2) al" 1T-  
return l(t) op l~uRZLx  
return l(t1, t2) op ~(yh0V  
return l(t)[r(t)] OS \co :  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -@i2]o  
bggSYhJ?\#  
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: os#j;C]l  
单目: return f(l(t), r(t)); r]8B6iV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4RdpROK  
双目: return f(l(t)); B8;ZOLAU  
return f(l(t1, t2)); (M[Kh ^  
下面就是f的实现,以operator/为例 H]}- U8}sp  
z3a te^PJF  
struct meta_divide ,@[Q:fY  
  { E=7" };  
template < typename T1, typename T2 > pX!S*(Q{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;jnnCXp>  
  { g3Ff<P P  
  return t1 / t2; /n:s9eq  
} > m5j.GP;  
} ; /#Ew{RvW'  
q A G0t{K  
这个工作可以让宏来做: ~_h4|vG  
u/k#b2BqL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ar>Om!]=v  
template < typename T1, typename T2 > \ ;E##bdSCA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; we{*%8I;  
以后可以直接用 +z9;BPw %  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;2bG-v'4vO  
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 eo,m ^&  
(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。。。) JfC.U,7Nc  
M,mj{OY~x  
"-I>  
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 Imv kB~8N  
 5+VdZ'@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;ATk?O4T  
class unary_op : public Rettype mu:Q2t^  
  { hbN*_[  
    Left l; nY(jN D  
public : #Dy;x\a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }*? e w  
$`]<4I9d  
template < typename T > =Ybbh`$<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |w\D6d]o  
      { 85nUR [)h  
      return FuncType::execute(l(t)); ?(ks=rRK  
    } m6g+ B>  
|!&,etu  
    template < typename T1, typename T2 > F,4Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Hm4lR{A  
      { Tm` QZh3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >~XX'}  
    } ! 4i  
} ; y.mojx%?a  
%f, 9  
cZ o]*Gv.  
同样还可以申明一个binary_op ts)0+x  
e6{/e+/R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VsUEp_I  
class binary_op : public Rettype E{lq@it32p  
  { n>!E ]  
    Left l; EStHl(DUPq  
Right r; lt(,/  
public : (|bht0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zW+Y{^hf  
J$'T2@H#  
template < typename T >  rro,AS}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7tfFRUw  
      { pk"JcUzR  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @*_#zU#g  
    } rytizbc  
)(?s=<H  
    template < typename T1, typename T2 > xG<S2R2VQh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S;*,V |#QD  
      { >"ZTyrK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +Mg^u-(A  
    } <pi q?:ac  
} ; l65'EO|  
ztb2Ign<  
=Jem.Ph  
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 l<v /T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G::6?+S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g]jtVQH']  
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?POJT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! nw\p3  
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。。。 PqvwM2}4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $aGK8%.O  
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) 5%G++oLXf  
下面是修改过的unary_op 1eT|  
B&L{/.v_z\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > tD>m%1'&  
class unary_op q9Fc0(&Vf  
  { 5X~ko>  
Left l; ~ |!q>z  
  sU{+.k{  
public : FeCQGT  
BRH:5h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vtr:{   
vqL{~tR  
template < typename T > `cZG&R  
  struct result_1 uomFE(  
  { '^P Ud`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w*bVBuX s  
} ; 0<i~XN0g  
Y&gfe8%5N  
template < typename T1, typename T2 > =OjzBiHR  
  struct result_2 /=Xen mmS  
  { +mxsjcq0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6W#+U<  
} ; cYGZZC8|K  
+>I4@1qC-|  
template < typename T1, typename T2 > rJNf&x%6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GWP"i77y0s  
  { |y=CmNG,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (EohxLl!p  
} vTB*J,6.  
q F}5mUcZ4  
template < typename T > rj{'X  /  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hO(HwG?8t  
  { [ BN2c  
  return OpClass::execute(lt(t)); <{cPa\  
} u1<xt1K  
$_)f|\s  
} ; blp)a  
Xe+Hez,  
:0srFg?X  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug e3[QM  
好啦,现在才真正完美了。 W>@+H"pZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: V=S`%1dLN  
8#oF7eE  
template < typename Right > "@ox=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const uCUBs(iD  
  { _$Fi]l!f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [;X YT  
} ~I'Z=Wo  
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。 *X<De  
jCa{WV:K}  
}hBv?B2/1  
c%B=TAs5c  
hSg: Rqnk  
十. bind v}cm-_*v  
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。 wOa_"  
先来分析一下一段例子 3K#e]zoI  
P- vA.7  
C-2n2OM.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]=_BK!O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !C/`"JeYL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4/d#)6  
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。 s"Kp+tTWj  
我们来写个简单的。 _ l/6Qpf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =,?@p{g}  
对于函数对象类的版本: ZW\h,8%  
|kVxrq  
template < typename Func > Ni0lj:  
struct functor_trait b UWtlg  
  { p=r{ODw#3  
typedef typename Func::result_type result_type; *tP,Ol  
} ; JLG5`{  
对于无参数函数的版本: e`_3= kI  
16aaIK  
template < typename Ret > .y'OoDe  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K}$PIW  
  { ev+N KUi=  
typedef Ret result_type; vhUuf+P*  
} ; (d!vm\-PH  
对于单参数函数的版本: >|rL0  
^Cak/5^K  
template < typename Ret, typename V1 > A"P1 B]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q?t>!1c  
  { 6zNN 8  
typedef Ret result_type; h{TnvI/"  
} ; ({i|  
对于双参数函数的版本: I5D\Z  
0\ gE^=o[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w$t2Hd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f,?7,?x  
  { DSnsi@Mi  
typedef Ret result_type; s ^}V  
} ; (8>k_  
等等。。。 ^\wosB3E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eM~i (]PY  
/Pf7=P  
template < typename Func > :!#-k  
struct func_return 979L]H#  
  { e%f8|3<6  
template < typename T > B j*X_m  
  struct result_1 Q2#)Jx\6!  
  {  $hN!DHz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; , D&FCs%v  
} ; nF//y}  
=RV$8.Xp  
template < typename T1, typename T2 > 4 A  
  struct result_2 %ZZ}TUI W  
  { t>b^S,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {`}RYfZ  
} ; 0 Q1}u@G  
} ; #p[=iP  
Lv5AtZl}  
^^%*2^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7"S|GEs:  
kPxrI=  
template < typename Func, typename aPicker > {fS/ZG"5<t  
class binder_1 Dbtw>:=  
  { I4") ;T3  
Func fn; :r~?Z6gK  
aPicker pk; hz/5k%%UX  
public : qI'a|p4fn?  
'<@PgO~  
template < typename T > w!xSYh')  
  struct result_1 ,*bxNs'/  
  { }y0UyOa{C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #G\)ZheG  
} ; u{_T,k<!  
Y- w5S|!  
template < typename T1, typename T2 > 2Nj0 Hqjq  
  struct result_2 G N{.R7  
  { *.K}`89T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~E`l4'g?  
} ; zU}0AVlIL:  
I015)vFc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9PGSr4V 1  
_PRm4 :  
template < typename T > V&f3>#n\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QP qa\87  
  { XFX:) l#o  
  return fn(pk(t)); $AX!L+<!  
} .rMGI "  
template < typename T1, typename T2 > [qb#>P2G3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \@80Z5?n  
  { 4sva%Up  
  return fn(pk(t1, t2)); K3@UoR  
} t[DXG2&  
} ; )X7ZX#ttH  
mM95BUB  
1 8&^k|  
一目了然不是么? S]9xqiJW  
最后实现bind Q"(i  
yX)2 hj:s  
x2nNkd0h  
template < typename Func, typename aPicker > 1ITa6vjS  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) AFY;;_Xks  
  { IYrO;GQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v0HFW%YJ^J  
} N8!B2uPQ  
q_I''L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "%sW/ph  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 #q=?Zu^Da  
<Siz5qQI4  
十一. phoenix Sx pl%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^h' wZ7-\  
+tOV+6Uz  
for_each(v.begin(), v.end(), a{{([uZ  
( N2~Nc"L  
do_ XCk \#(VSE  
[ xo]|m\#k5E  
  cout << _1 <<   " , " g{nu3F}8){  
] 2R)Y}*VX  
.while_( -- _1), le1'r>E$  
cout << var( " \n " ) s^E%Uk m  
) ANWa%%\T  
); Z3Vi il:  
z:acrQwJ?1  
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: jF'S"_/?  
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 ")8wu1V-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _p90Zm-3X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: jaDZPX-yS  
H7R1GaJ  
vZk+NS<  
template < typename Cond, typename Actor > Dn9Ta}miTO  
class do_while T3Tk:r  
  { Q"\*JV5  
Cond cd; Iunt!L  
Actor act; 7?F0~[eGG  
public : iJ#sg+  
template < typename T > 2.CI^.5&  
  struct result_1 z*kn.sW  
  { 92S<TAdPP  
  typedef int result_type; CjD2FnjT  
} ; I|08[ mO  
yA6"8fr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} K 0b(D8!  
2N>:GwN  
template < typename T > S=o Ab&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j'v2m6/  
  { xeZ,}YP)  
  do qex.}[  
    { " Z#&A  
  act(t); Vw+U?  
  } Dd :Qotu  
  while (cd(t)); ,%D \  
  return   0 ; y%z$_V]  
} TqzkF7;k4  
} ; yfi.<G)S  
)=2iGEVW  
cnQ( G$kh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gzi~ BJ  
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。 \-c70v63X  
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。 Azu$F5G!n  
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。 :Oy9`vv  
下面就是产生这个functor的类: v vOG]2z  
Ey 4GyAl  
_g 3hXsA  
template < typename Actor > Un7jzAvQ  
class do_while_actor MdCEp1Z  
  { :+en8^r%  
Actor act; f%d7?<rw  
public : U%"v7G-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3>c<E1   
+Z /Pj_.o  
template < typename Cond > Pij*?qmeQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qm] k (/w  
} ; Y}ITA=L7  
2Fp.m}42i(  
DzH1q r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b,~6cDU  
最后,是那个do_ /tDwgxJ  
^~( @QfY  
O~trv,?)  
class do_while_invoker -NHc~=m  
  { <`n T+c  
public : j l%27Ld  
template < typename Actor > a%V6RyT4qW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y/Paq^Hd  
  { c?>@P  
  return do_while_actor < Actor > (act); -n+ =[M  
} eG=Hyc  
} do_; E2+O-;VN  
gT?:zd=;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X\V1c$13CK  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L >Y%$|4  
最后来说说怎么处理break和continue ~*ST fyFw  
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。 _e7 Y R+  
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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