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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r(46jV.sD:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P*O G`%y  
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, _!@:@e)yB{  
czuIs|_K*  
 p;w&}l{{  
+*:mKx@Nw  
  class filler /[.V(K D  
  { VNHce H  
public : : ~vodh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  JhFbze>  
} ; |JxVfX8^  
9Yv:6@.F  
 % D  
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: O {1" I  
iM)K:L7d  
:_~.Nt  
3k`Q]O=OU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); LV^^Bd8Ct  
d8wVhZKI"  
&aLTy&8Fv  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  D}98ZKi  
, ~O>8VbF  
IMH4GVr"  
&>,;ye>A  
二. 战前分析 K8;SE !  
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。 ,,gMUpL7_8  
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 iZ-R%-}B  
3ic /xy;}  
>8e)V ;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ahg:mlaob  
  /* --------------------------------------------- */ A'DFY {  
vector < int *> vp( 10 ); 3' i6<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E1eGZ&&Gd  
/* --------------------------------------------- */ CO='[1"_5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j Q5F}  
/* --------------------------------------------- */ ayy\7b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?e$&=FC0;  
  /* --------------------------------------------- */ g X!>ef  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rx1u*L  
/* --------------------------------------------- */ ub-3/T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [a2]_]E%  
b>; ?{  
Rql/@j`JX  
ga 5Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: u 2 s  
1._1, _2是什么? ,t9EL 21  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @N4_){s*  
2._1 = 1是在做什么? ws'e  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 SK}sf9gTv  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 tOiz tYu  
.SD-6GVD  
_O`p(6  
三. 动工 h0tiWHw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R^l0Bu]X  
 '"B  
MJXnAIG?2  
6]brL.eGj  
template < typename T > e*7O!Z=O  
class assignment vB8$Qx\J  
  { >G6kF!V  
T value; IA2VesHb  
public : \,Y .5?  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1K#>^!?M  
template < typename T2 > ^wIB;!W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } TEz;:*,CG  
} ; atTR6%!6  
I%YwG3uR  
=!'9TS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8R MM97@1Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r3'J{-kl  
q`*.F#/4c  
|[?Otv  
>3!~U.AA'x  
  class holder o[ZjXLJzV  
  { ,HZ%q]*:~  
public : |?T=4~b  
template < typename T > u cpU $+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w2 Y%yjCV  
  { DBAyc#&#  
  return assignment < T > (t); Bl b#h  
} \l GD8@,x  
} ; f .O^R~,  
Kb%Y%j  
;ElCWs->\  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: W=+n |1  
hVz yvpw  
  static holder _1; @_ %RQO_X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ib..X&N2  
<?.eU<+O`S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A9xe Oy8e  
而不用手动写一个函数对象。 //63|;EEkl  
Fv^zSoi2  
1&boD\ 7  
` UsJaoR#f  
四. 问题分析 ?Lg<)B9   
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 EF)BezG5y  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ojM'8z 0Hn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 32ki ?\P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^~~Rto)Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tWIOy6`  
:r q~5hK  
五. 问题1:一致性 *K/K97  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| I$; `^z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l U/Xi  
IC cr  
struct holder cGV%=N^BE<  
  { KQf WpHwfj  
  // xuXPVJdi  
  template < typename T > <XLae'R  
T &   operator ()( const T & r) const $g>bp<9v4  
  { syX?O'xJ  
  return (T & )r; DTezG':  
} &|Gg46P7  
} ; H$I~Vz[\yb  
r2RJb6  
这样的话assignment也必须相应改动: * :L"#20:R  
Z<X=00,wg  
template < typename Left, typename Right > eK7A8\;e  
class assignment y0xBNhev  
  { >=N-P< %  
Left l; DT]4C!dh  
Right r; hz:7W8  
public : +xYu@r%R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kY]"3a  
template < typename T2 > /b,>fK^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m*y&z'e\  
} ; IWo'{pk  
^% f8JoB  
同时,holder的operator=也需要改动: 'h$1 z$X5  
ljbAfd  
template < typename T > 1V2]@VQF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |=q~X}DA  
  { w9|x{B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c+FTt(\8.  
} ai<qK3!O  
%+'Ex]B  
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。 {"]!zL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?'k_K:_  
n-9xfn0U~#  
return l(rhs) = r; &PC6C<<f  
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%CZnY&7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V lx.C~WYn  
/h53;$zK  
template < typename Tp > "l&SRX?g  
class constant_t `rn/H;r!Z  
  { 89M'klZ   
  const Tp t; Q/|.=:~FO  
public : FAM{p=t]HT  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Au2?f~#Fv  
template < typename T > qx#M6\L!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YrL(4 Nt8  
  { UBL{3s^"  
  return t; `4K|L6  
} F~Dof({:  
} ; ,b5'<3\  
t'2A)S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 BH'*I yv  
下面就可以修改holder的operator=了 qm=U<'b^  
h3`}{ w  
template < typename T > !=YEhQ-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?|ZbQz(bL  
  { Ck/44Wfej  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GFFwk4n1  
} 7^i7U-A<A  
'HW l_M  
同时也要修改assignment的operator() $NR[U+  
xb\EJ1M>  
template < typename T2 > ]T)N{"&N/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HO<|EH~lu  
现在代码看起来就很一致了。 I(M/ X/  
uX-^ 9t  
六. 问题2:链式操作 =d Q[I6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uGZGI;9f4  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 xgxfPcI  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  T7nI/y  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 LzL)qdL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct CR$wzjP j  
(?l ]}p^[  
template < typename T > X$@`4  
struct result_1 zTc;-,  
  { l>;hQh  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !; >s.]  
} ; O+W<l:|$  
Rrh6-]A  
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: 4bk`i*-O  
[RXLR#  
template < typename T > K+)3 LR^  
struct   ref ?kR1T0lKkE  
  { NFTv4$5d  
typedef T & reference; WVR/0l&bU  
} ; a{xJ#_/6  
template < typename T > [7}3k?42X  
struct   ref < T &> {dxFd-K3  
  { VzXVy)d  
typedef T & reference; 4FzTf7h^  
} ; 9D14/9*(dU  
JtO}i{A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: },d^y:m  
+q pW"0[  
template < typename T > ymm]+v5S.]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const dU9;sx  
  { ;U3:1hn  
  return l(t) = r(t); yP7b))AW9  
} R3G\Gchd  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 f" Iui  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2|j=^  
'd2 :a2C]  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 <TVJ9l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;j9%D`u<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +.~K=.O)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6CFnE7TQf  
最后的布局是: ,f^fr&6jb  
                Add A8tJ&O rwY  
              /   \ e.vt"eRB  
            Divide   5 Fj`k3~tUw  
            /   \ <( OHX3~  
          _1     3 `qJJ{<1&U  
似乎一切都解决了?不。 )5( jx  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 \lG)J0  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 )(,O~w  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 4^r6RS@z  
m]V#fRC  
template < typename Right > \d;)U4__!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const * sldv  
Right & rt) const ,Vq$>T@z  
  { x'0_lf</ #  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '!A}.wF0  
} {F wvuk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'ge$}L}4  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 9 C)VW  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 f_)#  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。  el2Wk@*  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 &?y@`',a0{  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Y-bTKSn  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +ZbNSN=  
`xx.,;S  
template < class Action > pnuo;rs  
class picker : public Action (W#CDw<ja  
  { 4 xqzdR_  
public : :4AIYk=q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w)|9iL8  
  // all the operator overloaded pfZ[YC-  
} ; ]A}ZaXd  
'4M{Xn}@  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 8Ygf@*9L4  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 3UXZ|!-  
j_5&w Znq  
template < typename Right > L*4"D4V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Gx$m"Jeq\  
  { 3ibQbk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {X<g93  
} J;~YD$  
Aa_@&e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gHc1_G]  
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。 ;:Z5Ft m  
iT:i '\~  
template < typename T >   struct picker_maker ~D@YLW1z(  
  { tf6-DmMH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6am6'_{  
} ; JkN*hm?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r-YJ$/J  
  { 'Z#_"s#L  
typedef picker < T > result; ~~|Iw=:  
} ; T%oJmp?0  
-ysNo4#e&  
下面总的结构就有了: c BqbbZyUk  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 d BB?A~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 U\Y0v.11  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L+G0/G}O\  
至此链式操作完美实现。 I(AlRh  
ZxSnqbyA*  
~]?s A{  
七. 问题3 SW%}S*h  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 t]0DT_iE  
E} ]=<8V  
template < typename T1, typename T2 > j^#p#`m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const md<^x(h"<  
  { _IdW5G  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); JmDxsb^  
} 3#'8 S_  
bD=H$)  
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: *lA+ -gkK*  
<[n:Ij  
template < typename T1, typename T2 > 05{}@tW-  
struct result_2 . q -: 3b  
  { 3 1c*^ZE.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U2?R&c;b  
} ; I4%kYp]  
[K,P)V>K  
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? 3O; H&  
这个差事就留给了holder自己。 m8PS84."]M  
    OqS!y( (  
im9 w|P5  
template < int Order > "P?O1  
class holder; 1#c Tk  
template <> i`e[Vwe2x@  
class holder < 1 > ROn@tW  
  { iJE:>qOTD5  
public : { i6L/U.  
template < typename T > uvJHkAi  
  struct result_1 tz2=l.1  
  { mWYrUI  
  typedef T & result; ),vDn}>  
} ; T8Mqu`$r  
template < typename T1, typename T2 > G=[<KtWa  
  struct result_2 -a@e28Y  
  { 3QBzyJW f  
  typedef T1 & result; .-iW T4Dn  
} ; [/q Bvuun  
template < typename T > riOaqV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MvZa;B  
  { L,.~VNy-  
  return (T & )r; BFw_T3}zn  
} {e|.AD  
template < typename T1, typename T2 > d'Bxi"K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8#JX#<HEo  
  { TW>GYGz  
  return (T1 & )r1; UH6 7<_mK  
} ?e6>dNw  
} ; wdP(MkaV  
E"VF BKB  
template <> rxX4Cw]\"y  
class holder < 2 > hsrf2Xw[  
  { "G%</G8M  
public : w>9d^kU'  
template < typename T > vVSDPlN;  
  struct result_1 v=iiS}s  
  { Lfi6b%/z  
  typedef T & result; .Ja].hP  
} ; Z5(9=8hB/  
template < typename T1, typename T2 > X-nC2[tu'W  
  struct result_2 mj$Ucql  
  { 6 /YJA*  
  typedef T2 & result; 1|4,jm$  
} ; >Y8\f:KQ  
template < typename T > xE@/8h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Wgh@XB  
  { _rB,N#{2R=  
  return (T & )r; -->0e{y  
} H}kSXKO8!8  
template < typename T1, typename T2 > MuOKauYa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3%?tUt  
  { }~+,x#  
  return (T2 & )r2; 8O]`3oa>  
} z mip  
} ; 4zS0kk;+  
=[]6NjKS,  
ciODTq?  
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> >。 3E*m.jX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [s[ZOi!;I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E>]K#H  
]Ac}+?  
return l(i, j) = r(i, j); l~;>KjZg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \t=0rFV)t  
]87BP%G  
  return ( int & )i; :sg}e  
  return ( int & )j; Dj96t5R  
最后执行i = j; )%Fwfb  
可见,参数被正确的选择了。 lvWwr!w  
24#qg '  
L>~Tc  
.+u b\  
7?R600OA  
八. 中期总结 dWQsC|  
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: u|t l@_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8-x-?7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L_Gw:"-+Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z4SJxL  
op9dYjG7  
b*?u+tWP_  
?p@J7{a  
`5@F'tKQ  
uRko[W(  
九. 简化 1`7zYW&L  
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。 "QdK Md  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 To>,8E+GAb  
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: nte?a e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K#Ck,Y"  
  +-*/&|^等 HCN/|z1Xq  
2. 返回引用。 *z VN6wG{  
  =,各种复合赋值等 Ll|_Wd.K,  
3. 返回固定类型。 `?Q p>t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (|^m9v0:  
4. 原样返回。 QKj0~ia 5  
  operator, HGGq;Nbm  
5. 返回解引用的类型。 `RnWh9  
  operator*(单目) '3672wF/  
6. 返回地址。 Ldjz-  
  operator&(单目) p@G7}'|eyA  
7. 下表访问返回类型。 NV4g5)D&L  
  operator[] OtqFI!ns  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {3`385  
  operator<<和operator>> 4=tR_s  
'vBZh1`p  
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。 $].htm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: D|9+:Y  
2DCQ5XewYe  
template < typename Left > PoF3fy%.  
struct value_return <R$ 2x_  
  { N;|^C{uz  
template < typename T > sWYnoRxu  
  struct result_1 TsTc3  
  { hX{,P:d=f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w2nReB z  
} ; \2s`mCY  
[Iks8ZWr_  
template < typename T1, typename T2 > "O jAhKfG  
  struct result_2 tON>wmN  
  { sFFQ]ST2p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |EE1S{!24m  
} ; 6^Wep- $  
} ; 2cYBm^o|x  
i 6G40!G=)  
_!',%  +  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait YqX$a~  
C.jWT1  
下面我们来剥离functor中的operator() f,HUr% @  
首先operator里面的代码全是下面的形式: sApix=Lr  
, Z"<-%3  
return l(t) op r(t) EG>?>K_D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !?>V^#c  
return op l(t) EraGG"+  
return op l(t1, t2) dgw.OXa  
return l(t) op QadguV6|  
return l(t1, t2) op Ym6d'd<9(  
return l(t)[r(t)] {.:$F3T  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $6"(t=%{  
/d3Jd .l!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: OT{"C"%5t  
单目: return f(l(t), r(t)); *1dDs^D#|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~sk p}g]  
双目: return f(l(t)); v=N?(6T  
return f(l(t1, t2)); GDxv2^4  
下面就是f的实现,以operator/为例 =j,WQ66r3  
F[jE#M=k  
struct meta_divide ,L/x\_28  
  { |u&cN-}C d  
template < typename T1, typename T2 > _>- D*l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (9'^T.J  
  { 7{|QkTgC  
  return t1 / t2; So aqmY;+  
} Op'a=4x]  
} ; H -kX-7C  
OBWWcL-  
这个工作可以让宏来做: Y 2 @8B6  
Pv'Q3O2<I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,'X"(tpu@  
template < typename T1, typename T2 > \ L^+rsxR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; VPUVPq~&  
以后可以直接用 1^\w7Rew 2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q\Y4vWg  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 C%XO|sP  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) /v R>.'  
ZL!u$)(V  
c$g@3gL  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 n<ZPWlJ  
,>  zEG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ||Zup\QB  
class unary_op : public Rettype 9@ tp#  
  { V%s g+D2  
    Left l; 8+F5n!  
public : WTvUz.Et  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ot^pxun  
@5%&wC  
template < typename T > "7B}hZ^)W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `geHSx_  
      { ]\78(_o.zz  
      return FuncType::execute(l(t)); rJ!cma  
    } Z3`EXs  
>@YefNX6  
    template < typename T1, typename T2 > tEhg',2t(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,EB}IG ]  
      { z5>I9R^q;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7>E.0DP  
    } K;?D^n.  
} ; P-@MLIC{  
7zM:z,  
"j^i6RS  
同样还可以申明一个binary_op y?$DDD  
1+x" 5<(W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $83B10OQ&L  
class binary_op : public Rettype '/W$9jm  
  { 8|a./%gixs  
    Left l; 3A7774n=P  
Right r; mayJwBfU  
public : lE:g A,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #oUNF0L@6  
VeoG[Jl  
template < typename T > 2xI|G 3U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4<efj  
      { `Fy-"Uf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (j: ptQ2$  
    } V>{< pS  
t[^$F,  
    template < typename T1, typename T2 > ~3&{`9Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %ByPwu:f  
      { ~4~`bT9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yYG<tUG;  
    } Jup)m/  
} ; .Mt3e c<  
TktH28tK  
R@vcS=m7  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 kBu{ bxL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 oaoTd$/5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /R)wM#&  
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。 >[}oH2oi  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! YDt+1Kw}D  
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。。。 y>^a~}Zq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G95,J/w  
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) {Mx(|)WkL  
下面是修改过的unary_op 8K 3dwoT  
M([#Py9h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (Fv tL*  
class unary_op xs$$fPAQ  
  { n<I{x^!  
Left l; rwm^{Qa  
  IPiV_c-l  
public : cnv>&6a)  
ZO0 Ee1/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :GHv3hn5  
m>>.N?  
template < typename T > JAPr[O&  
  struct result_1 _VtQMg|u  
  { L4#pMc  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *H>rvE.K?  
} ; u;#]eUk9}  
!rvEo =^  
template < typename T1, typename T2 > ~wc :/UM|  
  struct result_2 v9*m0|T0M  
  { JxAQ,oOO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qWt}8_"  
} ; -yYdj1y;  
VtreOJ+  
template < typename T1, typename T2 > #(8|9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qUe _B  
  { pSZ2>^";  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6cQgp]%  
}  4M'>oa  
gq?:n.;TY  
template < typename T > +6m.f,14q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o4(*nz  
  { N.F5)04  
  return OpClass::execute(lt(t)); Szus*YL7  
} /7Q|D sa  
%u -x9  
} ; QrZ#<{,J5  
eL!41_QI  
yU?jmJ  
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 ; * [:~5Wc  
好啦,现在才真正完美了。 ~/ %Xm<  
现在在picker里面就可以这么添加了: s\ IKSoE  
*7BfK(9T  
template < typename Right > NW3 c_]`=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4zug9kFK  
  { hlTbCl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2z.ot'  
} Hvl n>x@  
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。 c\bL_  
{pzj@b 1S  
0c_xPBbB+  
I`>U#x*  
s}D>.9  
十. bind ]BQYVx/  
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。 r-2k<#^r  
先来分析一下一段例子 {7o#Ve  
ab0 Sx  
gT+/nSrLV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} enoj4g7em^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i;[y!U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vDy&sgS$<  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 p7h#.m~Qu  
我们来写个简单的。 WWT1= #"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5{Cz!ut;tE  
对于函数对象类的版本: uOxHa>h  
PT"}2sR)  
template < typename Func > }Q7y tE  
struct functor_trait 4#U}bN  
  { `]Bb0h1![  
typedef typename Func::result_type result_type; R[WiW RfD  
} ; |"H 2'L$  
对于无参数函数的版本: ~z,o):q1 }  
(!j#u)O  
template < typename Ret > 6CJMQi,kn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8;PkuJR_]  
  { yNTd_XPL  
typedef Ret result_type; DE?v'7cmA  
} ; &W `xZyb3  
对于单参数函数的版本: R>Ra~ b  
^;C&  
template < typename Ret, typename V1 > rg/{5f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > DwD$T%kF  
  { b7Y g~Lw  
typedef Ret result_type; 74s{b]jN'-  
} ; R1jl<=  
对于双参数函数的版本: pYO =pL^Q  
\& JZ >h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jDzQw>T X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (8nv&|  
  { ]@q%dsz  
typedef Ret result_type; en<mm#Ab  
} ; Lu.zc='\  
等等。。。 UHBXq;?&q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K^- 1M?  
Io6/Fv>!  
template < typename Func > f| RmAP;X,  
struct func_return *Cy54Z#  
  { +A9~h/"kt  
template < typename T > 6( HF)z  
  struct result_1 [P$Xr6#  
  { UA[`{rf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DM.lQ0xk  
} ; r8k(L{W  
f^c+M~\JKj  
template < typename T1, typename T2 > qsj{0Go  
  struct result_2 p [O6  
  { !iXRt")  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k.T=&0J_1  
} ; LZ*8YNp1'  
} ; Z%T Ajm  
9tiZIm93]  
f%Q)_F[0D4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jm0p%%z  
_=v#"l  
template < typename Func, typename aPicker > ]5!3|UYS  
class binder_1 OG\i?N  
  { )0{`}7X  
Func fn; QV4|f[Ki%  
aPicker pk; m 0HK1'  
public : .hTqZvDa  
Q=~"xB8  
template < typename T > tjdPi a  
  struct result_1 \0$+*ejz  
  { Q PH=`s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; A=|XlP$6  
} ; 3^xUN|.F*V  
{I#_0Q,i  
template < typename T1, typename T2 > i,Ct AbMx  
  struct result_2 U>5^:%3  
  { 16NHzAQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?HEqv$n  
} ; T^bA O-d#  
rb?7i&-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <O#&D|EMd|  
^BsT>VSH6  
template < typename T > 1$E(8"l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a[{$4JpK  
  { 3i^X9[.  
  return fn(pk(t)); F%>$WN#2  
}  C=D*  
template < typename T1, typename T2 > 1ni+)p>]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XcR=4q|7  
  { ^'UM@dd?!  
  return fn(pk(t1, t2)); N['DqS =  
} 43=v2P0=Tj  
} ; W"{Ggk `  
8NN+Z<  
]ua3I}_B6v  
一目了然不是么? hA=uoe\  
最后实现bind y:G%p3h)[  
m$0W^u  
EOPx 4+o  
template < typename Func, typename aPicker > CTMC78=9}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Nc[@QC{  
  {  A l[ZU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wO??"${OH  
} K:Z$V  
7Sdo*z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A U~DbU0O  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ( eV,f  
*&U~Io"U  
十一. phoenix *>fr'jj1$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *^>"  h@J  
+VwQ=[y]  
for_each(v.begin(), v.end(), hgU;7R,?ir  
( 6<&~ R 3dQ  
do_ $5nMD=   
[ InPE_  
  cout << _1 <<   " , " }YwaN'3p!  
] 1 ?@HOu  
.while_( -- _1), /9vi  
cout << var( " \n " ) AXyXK??  
) B,b8\\^k|  
); "Eh=@?]S_  
ax@H^Gj@2  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: z} fpV T  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor AD?zBg Zu  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 eORXyh\K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: k1&9 bgI  
`46~j  
g`fG84  
template < typename Cond, typename Actor > *s6 x  
class do_while zs$r>rlO  
  { $6"sRI6u  
Cond cd; 9A |A@E#  
Actor act; /=2aD5r  
public : _p$/.~Xo9  
template < typename T > \ o<ucp\J  
  struct result_1 3,PR6a,b'  
  { mK:gj&N7X|  
  typedef int result_type; ^PG"  
} ; O9ex=m `L  
0`/G(ukO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,dC.|P' `  
x $uhkP  
template < typename T > 7# AIX],  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =D<0&M9C  
  { Ai/X*y:[?  
  do (j}7|*.  
    { <J509j  
  act(t); j>8DaEfwx  
  } ;|Cd q  
  while (cd(t)); b.*LmSX#  
  return   0 ; c 4z&HQd  
} .*zN@y3  
} ; ^O|fw?,  
y2W+YV*  
0E.N3iU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H cmW  
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。 1>(EvY}Y\  
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。 PMjNc_))  
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。 U[C>Aoze  
下面就是产生这个functor的类: 5|*{~O|  
% /:1eE`!S  
-K|1w'E  
template < typename Actor > ly[yn{  
class do_while_actor r]9-~1T  
  { }M4dze  
Actor act; vF\>;pcT  
public : O_QDjxj^rZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,gV#x7IW  
*aErwGLB8  
template < typename Cond > .W]k 8N E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l!ow\ZuQBF  
} ; BN*:*cmUl  
[f+wP|NKL  
K0w}l" )A  
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}I{dNKZV  
最后,是那个do_ ^0]0ss;##R  
`gSMb UgF  
}rQQe:{]B  
class do_while_invoker 8D.c."q  
  { ]B>76?2W  
public : rLTBBvV  
template < typename Actor > SZGR9/* ^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]_ C"A  
  { ]zx%"SUM  
  return do_while_actor < Actor > (act); h@RpS8!Bi  
} ^ITF*  
} do_; Sk{skvd;  
bPVk5G*ruP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 461g7R%r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8 063LWV  
最后来说说怎么处理break和continue SkuR~!  
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。 JrcbJt  
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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