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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O'5(L9,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ] >`Q"g~0  
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, qe\j$Cjy  
Wxp^*._q3I  
VMtR4!:q  
t/q\Ne\\,  
  class filler ]A'e+RD4k  
  { nre8 F  
public : Grw_SVa^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ; G E0iSC  
} ; &|9?B!,`  
1` 9/[2z  
8qBw;A)  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: "pHQ  
rtUd L,Hx  
G-} zkax  
QR^pu.k@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y8,es$  
kuUH 2:L  
][0HJG{{g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [!aHP ?-  
)ns;S  
o.j;dsZ  
(S(=WG  
二. 战前分析 Vxk0oI k`  
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。 R?]>8o,  
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 *W i(%  
3btciR!N]  
lz# inC|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [i&tE.7  
  /* --------------------------------------------- */ lUWjm%|  
vector < int *> vp( 10 ); Q>z0?%B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k"L_0HK  
/* --------------------------------------------- */ SZyPl9.b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b\;QR?16R  
/* --------------------------------------------- */ d5u,x.R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U;{VL!  
  /* --------------------------------------------- */ I:Z38xz-[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); XvdK;  
/* --------------------------------------------- */ g=Qj9Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); '9RHwKu&s  
ozGK -$  
VT0I1KQx.  
?DpMR/  
看了之后,我们可以思考一些问题: OO\UF6MCU  
1._1, _2是什么? 6%fU}si,  
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。 'MC) %N,  
2._1 = 1是在做什么? ,',fO?Qv'  
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。 q 2= ^l  
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。 oR3$A :!P=  
`#9ZP  
UkeW2l`:  
三. 动工 >Axe7<l  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i>0bI^H  
XSZW9/I-(|  
242lR0#aY  
Y.&z$+  
template < typename T > J)o~FC]b*  
class assignment uRUysLIw  
  { Q OdvzVy<  
T value; w+ _'BU1#  
public : rKR<R(=!=  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2M|jWy_  
template < typename T2 > L x(Y=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >\VZ9bP<   
} ; ,"*[T\u  
qt3 \*U7x  
3 vE;s"/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m~X:KwK4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \N;s@j W  
TrHBbyqk  
PRf2@0ZV  
hp[8.Z$7  
  class holder Aja'`Mu  
  { =k0l>)  
public : +fKLCzj  
template < typename T > ==|//:: \  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JqFFI:Q5a  
  { Z/a]oR@  
  return assignment < T > (t); ,wnF]K 2D0  
} i\,#Z!  
} ; 3B;B#0g50  
|s s_<  
QvqX3FU  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ;i Ud3 '*  
T#h`BtET[  
  static holder _1; 6h;$^3x$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 UG1^G07s  
u*PN1E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n {^D_S  
而不用手动写一个函数对象。 ;2& (]1X  
$'kIo*cZ  
 E#ti  
m-ZVlj  
四. 问题分析 }X}fX#[  
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。 ?;}2 Z)  
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。 M|76,2u   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =X>?Y,   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B \[P/AC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "z7.i{  
<!4'?K-N  
五. 问题1:一致性 T;.#=h  
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?| 4. R >mN[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &~ uzu{  
z`{Ld9W  
struct holder n802!d+Tn  
  { ].` i`.T  
  // }0qgvw  
  template < typename T > $FCLo8/=  
T &   operator ()( const T & r) const Jfo#IRC  
  { 6Pd;I,k  
  return (T & )r; Hz+edM UL  
} o^5xCK:Oi2  
} ; lts{<AU~  
H?^Poe(=(  
这样的话assignment也必须相应改动: aq[kKS`  
NcFHvK  
template < typename Left, typename Right > -pyTzC$HO  
class assignment Y+j|T`d  
  { }!5"EL(L80  
Left l; E}4R[6YD  
Right r; ;v>2z!M  
public : =][[TH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dN;C-XF3s  
template < typename T2 > lYD-U8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mI?AI7DqK  
} ; yv]/A<gP+  
_ jF, k>F  
同时,holder的operator=也需要改动: jD'\\jAUdm  
|*jnJWH4:  
template < typename T > m03;'Nj'7#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Lk=f^qJ ]  
  { 8^^Xr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M)( 5S1ndq  
} oB#KR1 >%7  
)Q&:$]  
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。 bp;b;f>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G-9]z[\#  
E0Ig/ j  
return l(rhs) = r; S 0,p:Wey  
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。 7;0^r#:87#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ebp18_a|  
8v5cQ5Lc  
template < typename Tp > ##EMJi  
class constant_t vRYfB{~  
  { *Xn{{  
  const Tp t; *oKc4S+  
public : j[ kg9z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pa4zSl  
template < typename T > Ihw^g <X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Yfs60f  
  { t1wNOoRa  
  return t; S:+SZq  
} }p]8'($  
} ; DO8@/W( `  
QI.{M$,m~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OpW4@le_r  
下面就可以修改holder的operator=了 9)];l?l  
)zf&`T  
template < typename T > h/mmV:v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pa`"f&JO  
  { ( Y'q%$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ` XE8[XY  
} V80g+)|  
:Bz*vH  
同时也要修改assignment的operator() ~K&ko8  
S[n ;u-U  
template < typename T2 > ;r B2Q H]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U4w^eWzP  
现在代码看起来就很一致了。 wG ua"@IE  
xi %u)p  
六. 问题2:链式操作 ~C\R!DN,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,Hlbl}.ls  
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。 m+?$cyA>v  
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。 [z5pqd-  
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。 x9hkE!{8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct o cotO  
5RrzRAxq  
template < typename T > [u`v'*0d  
struct result_1 \L($;8` \  
  { ?h2!Z{[0b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kn:X^mDXC/  
} ; "eA4JL\%)  
d %1j4JE{  
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: rF'_YYpr>  
AvfSR p  
template < typename T > +fBbW::R^  
struct   ref Y`eUWCD  
  { (J I4ibP  
typedef T & reference; 2f2Vy:&O_  
} ; \fj* .[,  
template < typename T > ANR?An  
struct   ref < T &> |08b=aR6ro  
  { airg[dK  
typedef T & reference; p6VS<L  
} ; Zi<Y?Vm/,O  
P-[6'mw`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ha>Hb`  
j *B,b4  
template < typename T > gY9HEfB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &FHzd/  
  { FZf{kWH  
  return l(t) = r(t); /@h)IuW  
} `@!4#3H  
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 Sm9m*/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GTgG0Ifeh  
8vpB(VxV+  
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 #e|G!'wdj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~\B1\ G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 DyhW_PH2J  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !~#zH0#  
最后的布局是: t@m!k+0  
                Add OMgFp|^  
              /   \ 0&XdCoIe  
            Divide   5 r {R879  
            /   \ n]{sBI3  
          _1     3 sl?> X)}  
似乎一切都解决了?不。 rWsUWA T*  
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。 v/gxQy+l  
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。 eLPWoQXt  
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: wl2P^Pj  
]@LeyT'cY  
template < typename Right > HG kL6o=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const S<fSoU+RJ  
Right & rt) const lrrNyaFn  
  { 3msb"|DG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hq+j8w}<-  
} H%y!lR{c^D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <vS3 [(  
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。 c"F3[mrff  
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。 '&v.h#<  
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。 OynQlQD/Eu  
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。 e x" E50  
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? L{PH8Xl_  
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: rnX D(  
dA4DW  
template < class Action > p6P .I8g  
class picker : public Action Dfz3\|LJ  
  { /<zBjvr%%  
public : eI99itDQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} EH1GdlhA  
  // all the operator overloaded iR(=< >  
} ; rx[l7F q  
< KB V  
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。 wN}@%D-[v  
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: !g|)?XWc  
}[2  
template < typename Right > X 0\O3l* j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LKC^Y) 6o  
  { $?`-} wY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q%&JAX=  
} ' tyblj C  
pb8sx1.j;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9feVy\u  
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。 q)N]*~  
~| CWy  
template < typename T >   struct picker_maker KAkD" (!  
  { =Pj+^+UM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |-+IF,j  
} ; B=!&rKF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <?8 aM7W7  
  { IZ2(F,{o  
typedef picker < T > result; YL[n85l>1  
} ; ?F=^& v8  
*.F^`]yz  
下面总的结构就有了: 1 >}x9D  
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。 cJ^{iOQ+  
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。 cpLlkR O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u([|^~H]  
至此链式操作完美实现。 tRC*@>I$  
*h([ai"1-  
9Ub##5$[,  
七. 问题3 |J:|56kVZq  
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。 -6KNMk   
rm}%C(C{J  
template < typename T1, typename T2 > 3fBV SFVS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3:]c>GPQ  
  { >v?&&FhHK<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "O (N=|b  
} sd m4zV]&  
!vfbgK  
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: H\vd0DD;  
[uLwr$N<%L  
template < typename T1, typename T2 > NP#6'eH\  
struct result_2 Q%T[&A}3B  
  { 1U?,}w   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k.5(d.*(  
} ; I,8f{T!O@"  
Ez)hArxns  
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? w ag^Sk  
这个差事就留给了holder自己。 MJ?fMR@  
    %$Sm ei  
5|<jPc  
template < int Order > ](@HPAG]  
class holder; \>]C  
template <> 4it^-M  
class holder < 1 > w! kWG,{C  
  { x9!3i{_  
public : {r>iUgg  
template < typename T >  |43dyJW  
  struct result_1 z?3t^UPW  
  { T%Nm  
  typedef T & result; '-KYeT\;  
} ; 14DHU  
template < typename T1, typename T2 > u5Tu~  
  struct result_2 T9'd?nw9  
  { a +$'ULK+r  
  typedef T1 & result; ]_5qME#N  
} ; >}7Ml  
template < typename T > 'qy LQ:6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o'?[6B>oj  
  { m%s&$  
  return (T & )r; c>b!{e@*  
} iwVsq_[]L  
template < typename T1, typename T2 > FL|\D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MW|*Z{6*  
  { BB9+d"Sq  
  return (T1 & )r1; ud grZ/w]  
} p!Xn iY  
} ; QWQJSz5  
umo<9Y  
template <> eYQPK?jo  
class holder < 2 > *ufVZzP(  
  { [C^&iLX/F*  
public : ^h?]$P  
template < typename T > *,FU*zi  
  struct result_1 wl.a|~-  
  { P P-U.  
  typedef T & result; ^&Vj m  
} ; FGey%:p9$  
template < typename T1, typename T2 > <y2HzBC  
  struct result_2 +5i~}Q!  
  { q@=3`yQ  
  typedef T2 & result; e0:[,aF`  
} ; %o  
template < typename T > <p5?yF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4K(oOxc9.  
  { }.k*4Vw#Wt  
  return (T & )r; 1@:BUE;jZ  
} 4Q17vCC*n  
template < typename T1, typename T2 > Y a/+|mv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dMw}4c3E  
  { Liv.i;-qE  
  return (T2 & )r2; !)4'[5t"U  
} IQ\5!e  
} ; kxH` c  
ia#8 ^z  
XVfw0-O  
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.Q.G<ol  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8= "01  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S Rb-eDk'  
,^1B"#0{C<  
return l(i, j) = r(i, j); PJF1+I.%c#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :*I=' M9B  
Q+7+||RW  
  return ( int & )i; OK" fFv  
  return ( int & )j; ?1.W F}X'  
最后执行i = j; Zg&o][T  
可见,参数被正确的选择了。 6Z#$(oC  
G0Y]-*1  
f\vMdY  
b*)F7{/Z  
3EV?=R  
八. 中期总结 9<Ks2W.N  
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: k?;@5r)y-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M(U<H;Csk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4DgH/Yo  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]%2y`Jrl^W  
6]|-%  
z'&tmje[?  
"lRxatM  
e'|IRhr  
zQ#2BOx1  
九. 简化 6L<QKE=  
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。 %Y-5L;MI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qM18 Ji*  
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: #b9V&/ln  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Mc~L%5  
  +-*/&|^等 7 MS-Gs|  
2. 返回引用。 |,Kk#`lW<f  
  =,各种复合赋值等 :MihVLF  
3. 返回固定类型。 ~%L=<TBAc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 43,baeG  
4. 原样返回。 ] ^53Qbrv  
  operator, tGJJ|mle>  
5. 返回解引用的类型。 |OiM(E(  
  operator*(单目) BG8`B'i  
6. 返回地址。 &3$FkU^F6  
  operator&(单目) |Ae7wXOs  
7. 下表访问返回类型。 K=1prv2  
  operator[] WH_ W:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i ?%_P u  
  operator<<和operator>> watTV\b  
dUL*~%2I  
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。 BA8g[T A7K  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3b?8<*  
?vP6~$*B  
template < typename Left > qVW3oj<2  
struct value_return dpvEY(Ds  
  { V an=dz G  
template < typename T > to;^'#B  
  struct result_1 {>Hn:jW<.  
  { ++ZP X'|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EXsVZg"#  
} ; @<3kj R?j  
:_|Xr'n`A  
template < typename T1, typename T2 > y@(EGfI  
  struct result_2 pJ JOy  
  { \]0#jI/:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2UG>(R:  
} ; Bbtc[@"X  
} ; R*?!xDJ  
N/eus"O;  
WfHa  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2 sj: &][R  
,Jx.Kj.,  
下面我们来剥离functor中的operator() EE*|#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p=V1M-  
u2OrH3E4E3  
return l(t) op r(t) <'48mip  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H43d[@h  
return op l(t) TR%8O;  
return op l(t1, t2) a'g&1N0Rc  
return l(t) op N8DouDq  
return l(t1, t2) op  @{Dfro  
return l(t)[r(t)] Tb!FO"o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %)Z,?DzZ  
}:Y)DH% u  
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: Q!r&vQ/g  
单目: return f(l(t), r(t)); _4T7Vg''  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >2F9Tz,3  
双目: return f(l(t)); s@E) =;!  
return f(l(t1, t2)); 5LZs_%#  
下面就是f的实现,以operator/为例 I%b5a`7  
f&txg,W,yv  
struct meta_divide >*uj )u%  
  { mi1^hl'2  
template < typename T1, typename T2 > 7j HrLsB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) A]1dR\p  
  { fQ1Dp  
  return t1 / t2; |)br-?2  
} )3O#T$h  
} ; ^Nu j/  
C$$Zwgy  
这个工作可以让宏来做: G`/4 n@  
'blMwD{0&\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1Y%lt5,*  
template < typename T1, typename T2 > \ s IBP$9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %zo 6A1Q;  
以后可以直接用 ^=a:{["@!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) H0jbG;  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 gvPHB+#A  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) (N/-blto  
&kn?=NW  
BS?i!Bm7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 6pt|Crvu  
R+!oPWfb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m 2/S(f  
class unary_op : public Rettype Udf\;G@  
  { 9Z f  
    Left l; CEBu[TT/9  
public : ]1eZ<le`6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hTWZIW@  
0!RP7Sx  
template < typename T > 7HQL^Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5!pNo*QK  
      { &ld<fa(w+2  
      return FuncType::execute(l(t)); :5'hd^Q  
    } nf[KD,f  
Qmb+%z  
    template < typename T1, typename T2 > ;JgSA&'e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EQk omjv  
      { -0BxZ AW=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q&lb]U+\u  
    } )A6=P%;}>I  
} ; &/:c?F?l  
.t9`e=%  
-ik=P ]?  
同样还可以申明一个binary_op j}K 3YfH  
T!Tp:&O-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4=`1C-v?q  
class binary_op : public Rettype )2 q r^)  
  { Pa#Jwo  
    Left l; .gN ziDO  
Right r; W$Xr:RU  
public : f="ZplW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IwS<p -  
mKyF<1,m  
template < typename T > B5h)F> &G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GT80k]e.  
      { ;8f)p9vE  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O*lIZ,!n  
    } 2yD ?f8P4  
LOu9#w"  
    template < typename T1, typename T2 > 0v6Z 4Ahpo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %rf6 >  
      { Yt{Z+.;9OI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 90,UhNz9D  
    } k]P'D .  
} ; fZS'e{V  
&~x|w6M]J  
bD3d T>(+  
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 T~SkFZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 q4'`qe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rf 60'   
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。 QNv5CQ&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T-lP=KF=  
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。。。 (lq%4h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 DY/%|w*L  
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) UF\k0oLz  
下面是修改过的unary_op 09 f;z  
"4T36b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > > PL}7f&:  
class unary_op V$iA3)7W%  
  { R%t|R7 9I  
Left l; EFu$>Z4  
  M?<iQxtyb}  
public : 2#CN:b]+  
s0h0Ep ED  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Sht3\cJ8  
G=CP17&h6  
template < typename T > !c0x^,iE  
  struct result_1 %m/5! "  
  { 9Uz2j$p7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o)CW7Y#?,  
} ; Xi+l1xe  
`r}a:w-  
template < typename T1, typename T2 > Y(ClG*6 ++  
  struct result_2 *_Ih@f H  
  { ADP3Nic  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *+2BZ ZwT  
} ; Z^J)]UL/  
d7x6r3J$  
template < typename T1, typename T2 > [iyhrc:@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xk,1 D  
  { yFDt%&*n^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]n'.}"8Kn  
} 1-<?EOYaE  
!wKNYe  
template < typename T > jd "YaZOQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q&PEO%/D  
  {  ;Yg/y  
  return OpClass::execute(lt(t)); m1tc="j  
} dDA&\BuS  
DGz}d,ie  
} ; D.a\O9q"&{  
<iH"5DEe  
#k!;=\FV  
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 |="Y3}a  
好啦,现在才真正完美了。 V4W(> g  
现在在picker里面就可以这么添加了: s(=@J?7As  
qA25P<  
template < typename Right > [s%uE+``S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 62[_u]<Yub  
  { 6pZ/C<Y|W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6$csFW3R  
} \!0~$?_)P  
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。 3cNr~`7  
o_ixdnc  
+4 D#Ht 7  
\TYH7wXDP  
9/R=_y-  
十. bind 4s <Z KU  
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。 0f5)]  
先来分析一下一段例子 em ]0^otM  
6}\J-A/  
Gq?>Bi;`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :0o]#7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i^4i]+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6HpiG`  
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。 : D !/.0  
我们来写个简单的。 =trLL+vGw'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fCv.$5  
对于函数对象类的版本: SuBUhzR  
g\aq#QV  
template < typename Func > SK,UW6h  
struct functor_trait #g1,U7vv8  
  { }|c-i.0=  
typedef typename Func::result_type result_type; P Qi=  
} ; `2HNQiK'@  
对于无参数函数的版本: gzyi'K<  
T{F 'Y%  
template < typename Ret > LcHe5Bv%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @4]dv> Z  
  {  LD}<|  
typedef Ret result_type; b X/%Q^Y  
} ; "?"+1S  
对于单参数函数的版本: In#m~nE[M  
9t&m\J >8;  
template < typename Ret, typename V1 > Qf}}/k|)k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w?R#ly  
  { GVM)-Dp]  
typedef Ret result_type; FyllVrK  
} ; }eLth0d`'o  
对于双参数函数的版本: 73+)> "x>  
r}#,@<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > qu/b:P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8fb<hq<  
  { a0&R! E;  
typedef Ret result_type; b5^-q c6X  
} ; ;k,#o!>  
等等。。。 IvB)d}p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5VE9DTE  
A_|X54}w&  
template < typename Func > Twk,R. O  
struct func_return VyOpPIP  
  { 6" GHVFB  
template < typename T > tI+P&L"  
  struct result_1 I@I-QiI  
  { -1]8f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ()(/9t  
} ; QbEb} Jt  
KhNO xMZ  
template < typename T1, typename T2 > '2S?4Z  
  struct result_2 Uc]sWcR  
  { c(lG_"q6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p4wx&VLi  
} ; Xm~N Bt  
} ; !<4=@  
rSNaflYAr  
Hni?r!8r  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4inM d![  
 *#sY-Gd  
template < typename Func, typename aPicker > b("M8}o  
class binder_1 je5GZFQw  
  { _F tI2G9  
Func fn; ^7V{nT@H3  
aPicker pk; q#P@,|nc:  
public : n]v,cfn/=<  
ECLQqjB  
template < typename T > oNIt<T  
  struct result_1 UR DXyAt  
  { W=!di3IA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qnTW?c9Z5  
} ; Ag0)> PD^  
Pfl8x  
template < typename T1, typename T2 > ^,6c9Dxy  
  struct result_2 U6LENY+Ja  
  { nlR7V.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 05Y4=7,!  
} ; Tu_4kUCR!f  
pij%u<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p [7?0 (  
+`'>   
template < typename T > m53~Ysq<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XywsjeI4  
  { ^#)]ICV  
  return fn(pk(t)); 3\0,>L9ET@  
} @XN|R  
template < typename T1, typename T2 > M|}V6F_y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L<[%tvV  
  { y5`$Aa4~  
  return fn(pk(t1, t2)); 9; `E,w  
} <@J0 770  
} ; HCZVvsG  
xpB* > zb  
Wr;9Mz&{  
一目了然不是么? -5d^n\CDK  
最后实现bind J @^Ypq  
#B!<gA$/  
tlpTq\;  
template < typename Func, typename aPicker > JbXd9AMh2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^H~g7&f9?N  
  { ISi^BFU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W|AK"vf  
} GVld]ioycG  
agp7zw=N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 pra0:oHN  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 fO t?2Bh  
GtpBd40"  
十一. phoenix in#lpDa[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZXC_kmBN/  
Vi'zSR28Z  
for_each(v.begin(), v.end(), I T?~`vi  
( s%i \z }/  
do_ ~UQX t r  
[ aXh~w<5F  
  cout << _1 <<   " , " <N,:w`g#  
] tx,q=.(  
.while_( -- _1), KuZZKh  
cout << var( " \n " ) g<g$c<sm  
) {wvBs87  
); e3,@prr  
_t?#  
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: 3wN{k\n 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 Y@ X>ejk"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @wcrtf~{)&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: P71] Z  
6 l7iX]  
-S7i':  
template < typename Cond, typename Actor > gubw&W  
class do_while I+W:}}"j  
  { "P yG;N!W  
Cond cd; W5Vh+'3  
Actor act; $;Z0CG  
public : {'sp8:$a  
template < typename T > ^j7>Ul,  
  struct result_1 ko ~D;M:  
  { w_#C8}2  
  typedef int result_type; /Xl(>^|&  
} ; .S[M: <<*  
V-dyeb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lf#5X)V  
uc aa;zj  
template < typename T > >~jl0!2z@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X3'd~!a)  
  { iX-.mq$  
  do m= rMx]k  
    { q\xsXM  
  act(t); Zs2;VW4RW  
  } ]z8Th5a?o  
  while (cd(t)); pgBIYeY,  
  return   0 ; YRQ?:a{H  
} z}F^HQ 1  
} ; 2TgS )  
P"+R:O\!g  
XZT|ID_u"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r4Xaa<  
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。 o)+C4f[G4  
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。 >Se-5QtLcf  
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。 |E &|6h1  
下面就是产生这个functor的类: .>1vN+  
XZrzG P(  
oiOu169]  
template < typename Actor > 08/Tk+  
class do_while_actor 0{/'[o7  
  { ; W$.>*O  
Actor act; 0E9 lv"3o  
public : I#;.; %u  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <?%49  
Y$_^f*sFn  
template < typename Cond > vAjog])9s  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .  LeS-  
} ; *Ag3qnY  
qe/5'dw  
:s1.TQ;Y(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h+}{FB 29  
最后,是那个do_ WR_B:%W.  
SNf~%B?`L  
(dh9aR_a  
class do_while_invoker 8( Q  
  { 5sSAH  
public : GC|V>| tz#  
template < typename Actor > %vbov}R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7Rd(,eWE@  
  { _#we1m  
  return do_while_actor < Actor > (act); }"[/BT5t  
} l;@bs  
} do_; IFW7MF9V  
0IZF%`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >h.HW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kOC0d,  
最后来说说怎么处理break和continue ?)Je%H  
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。 Df$~=A}  
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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