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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w8UuwFG?<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uv27Vos  
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, .mt%8GM  
|zYOCDFf  
o)/Pr7Qn  
{O^u^a\m  
  class filler !qj[$x-ns  
  { 9)ALJd,M  
public : ds(?:zx#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]~KLdgru_  
} ; _XV%}Xb'  
GWnIy6TH l  
jdP )y]c  
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: LdV&G/G-#D  
S{rltT-  
iqQT ^  
8w&-O~M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $/++afi m  
_`|1B$@x  
'6#G$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (~=.[Y  
En?V\|,  
xzm]v9k&  
0N.h:21(4  
二. 战前分析 !hBpon  
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。 jO-?t9^  
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 bf"'xn9  
i#]e&Bru5  
GQqGrUQ*}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6lSz/V;  
  /* --------------------------------------------- */ G^~[|a 4`  
vector < int *> vp( 10 ); sUZA!sv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); EiL#Dwx  
/* --------------------------------------------- */  5&&4-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2J ZR"P  
/* --------------------------------------------- */ 0 =j }`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~#A}=, 4>  
  /* --------------------------------------------- */ +jGHR& A t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /SD}`GxH  
/* --------------------------------------------- */ cqS :Zq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qTd[Da G#  
<(L@@.87R  
Y%s:oHt  
1iy$n  
看了之后,我们可以思考一些问题: HTJ2D@h  
1._1, _2是什么? 7K1-.uQ  
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。 mL{P4a 1xf  
2._1 = 1是在做什么?  `Y#At3{  
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。 5Q?Jm~H9  
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。 $KiCs]I+  
Oj5UG*  
&O&HczO  
三. 动工 k$w~JO!s  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EKwQ$?I  
I0Pw~Jj{  
LVj 1NP  
A`c%p7Z%  
template < typename T > !eLj + 0  
class assignment ;c(a)_1  
  { |*&l?S  
T value; 9y7N}T6  
public : "|SMRc  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2/LSB8n|  
template < typename T2 > ?"6Zf LRi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,N.8  
} ; wVs?E  
2ym(fk.6{  
,fkvvM{mq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9u B?-.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .DCHc,DxA  
Bt+^H6cb  
$)i`!7`4=  
7L{1S v  
  class holder `ONjEl  
  { b_0THy.Z  
public : X z+%Ym  
template < typename T > *o6}>;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e~o!Qm  
  { AjC:E+g  
  return assignment < T > (t); :t}\%%EbmE  
} R'Sd'pSDN  
} ; h)KHc/S  
CdolZW-!"  
SepjF  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: {%V(Dd[B6  
{ i5?R,a)  
  static holder _1; D BT4 W/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {ZJO5*  
9 BCW2@Kp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =kjKK  
而不用手动写一个函数对象。 1 ^~&"s U  
bjZJP\6  
o>el"0rn.h  
p=8Qv  
四. 问题分析 "[bkdL<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 +#}GmUwPG$  
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。 d>NGCe  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7FB?t<x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B VBn.ut  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8:ubtB  
Kb.qv)6i*  
五. 问题1:一致性 Njq}M/{U  
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?| o-,."|6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 YB#fAU  
rPV Q#iB  
struct holder  (I[_}l  
  { [);oj<  
  // DiCz%'N  
  template < typename T > H?$dnwR  
T &   operator ()( const T & r) const uZqL'l+/y  
  { B=_w9iVN  
  return (T & )r; o`U}u qrO  
} ,+=9Rp`md  
} ; +&GV-z~o  
#NS|9jW  
这样的话assignment也必须相应改动: 6x+ujUBkK  
=~D? K9o  
template < typename Left, typename Right > iSW2I~PD  
class assignment L 4By5)  
  { o3J#hQrl  
Left l; dbp\tWaW  
Right r; :6n#y-9^1  
public : E)"19l|}B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k[6J;/  
template < typename T2 > B}e/MlX3M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H4$qM_N  
} ; 'o AmA=  
!8{ VLg  
同时,holder的operator=也需要改动: ?Oyo /?/  
sS D8Sx/  
template < typename T > AjzTszByu  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -<W?it?D  
  { (jc@8@Wo.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +;N]34>S7  
} Q@D7 \<t  
VtBC~?2U)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。 &D, Iwq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d?,'$$aB  
{ 3G  
return l(rhs) = r; v 6~9)\!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。 222 Y?3>@D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u'YXI="(  
HJL! ;i  
template < typename Tp > tKbxC>w  
class constant_t %iyc1]w{  
  { 1\}vU  
  const Tp t; DfXkLOGik  
public : 5`;SI36"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !_QI<=X  
template < typename T > f|[7LIdh-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (gt\R}  
  { coP->&(@U#  
  return t; +m=b "g  
} %(CC  
} ; l:HQ@FX  
.OPknC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rRTKF0+  
下面就可以修改holder的operator=了 |IgR1kp+.  
Xp<q`w0I,  
template < typename T > >m%_`68  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const y>o:5':;'  
  { UXm_-/&b9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #bOv}1,s  
} M/ 3;-g  
MxTJgY  
同时也要修改assignment的operator() i~@gI5[k+  
^e:z ul{;]  
template < typename T2 > ,K5K?C$k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  H.5 6  
现在代码看起来就很一致了。 m=l>8  
!:{Qbv&T  
六. 问题2:链式操作 wNB?3v{n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bz*@[NQ  
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。 'L/)9.29  
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。 .N(R~_  
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。 Vt`4u5HG  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct '+Dsmoy  
xIdb9hm<  
template < typename T > lhUGo =  
struct result_1 E=NjWO  
  { Gu;40)gm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; b 74 !Zw  
} ; ;-db/$O  
U[ ]yN.J  
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: x]^d'o:cDP  
/s?%ft#-9o  
template < typename T > >6es 5}  
struct   ref @iz Onc:  
  { ,NO[Piok  
typedef T & reference; ^ u$gO3D  
} ; Bm~^d7;Cw  
template < typename T > `?VK(<w0q  
struct   ref < T &> Gb')a/  
  { %bcf% 7  
typedef T & reference; P`tOL#UeZL  
} ; H_xHoCLI  
D#GuF~-F!R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: g#S X$k-O  
7qC /a c  
template < typename T > ;qmnG3;Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;>,B(Xz4i  
  { qq)5)S  
  return l(t) = r(t); -J v,#Z3  
} NlYuT+  
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。 ko%mZ0Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rwWOhD)RU  
5Tn<  
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 '5}hm1,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Laj/~Ru6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vfSPgUB)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u#6s^ )W  
最后的布局是: !@C-|=9G  
                Add Zpd-ob  
              /   \ 'o='Q)Dk  
            Divide   5 /_{-~0Z=@B  
            /   \ T;u;r@R/  
          _1     3 P@y)K!{Nk  
似乎一切都解决了?不。 l;M,=ctB(  
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。 Zma;An6  
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。 tP_.-//  
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: r] /Ej!|  
f2.=1)u.  
template < typename Right > 7mtx^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "P7OD^(x/  
Right & rt) const 9O g  
  { N8]DzE0%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [I;C 6p  
} RHsVG &<j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D#nHg  
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。 <Zva  
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。 g0f4>m  
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。 h-p}Qil,  
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。 _DR@P(0>_  
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? >VhZv75  
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: rB J`=oz  
4 95Y<x}=  
template < class Action > 65Z}Hf  
class picker : public Action gX"  
  { 5Q"yn2b4  
public : c@A.jc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (-ELxshd  
  // all the operator overloaded 6+=_p$crMx  
} ; !\b-Ot(  
v hZXgp0X  
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。 p,=IL_  
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: h<L_ =)lH  
a>C;HO  
template < typename Right > :@(1~Hm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4EYD5  
  { fAh|43Y*a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7a[6@  
} p$"~v A .  
BMq> Cj+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "yymnIQ3u  
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 1i5"'][  
Pk&=\i<  
template < typename T >   struct picker_maker 8B ,S_0!  
  { drpx"d[c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =LGM[Z3$s  
} ; n)N!6u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x~k3kj  
  {  x,: k/]  
typedef picker < T > result; Ztk%uc8_lM  
} ; 23|JgKuA  
eNfH9l2k  
下面总的结构就有了: 5H'Iul<Os  
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。 ,b^Y8_ltoT  
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。 ; FI'nL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9z?c0W5x  
至此链式操作完美实现。 rvx2{1}I  
`;Ui6{|  
!bzWgD7j  
七. 问题3 =nHkFi@D=t  
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。 ZXLAX9|  
6Takx%U  
template < typename T1, typename T2 > -8)C6"V{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _)@G,E33f@  
  { pZ $>Hh#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N?3p,2  
} i`YZ;L L  
2V 8 "jc  
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: e O~p"d-|  
 Ju5Dd\  
template < typename T1, typename T2 > `D3q!e  
struct result_2 M*'8$|Z  
  { DK2Wjr;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .|"E:qTD  
} ; ,&Zp^  
"r`2V-E  
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? A46dtFD{  
这个差事就留给了holder自己。 CUB;0J(  
    5> dA7j^v  
PL"=>  
template < int Order > bv41et+Kb  
class holder; ;+DMv5A "  
template <> u;%~P 9O  
class holder < 1 > 0rX%z$D+@  
  { nVlZ_72d  
public : 4]}d'x&  
template < typename T > QlVj#Jv;~  
  struct result_1 wBlE!Pm  
  { t .&JPTK-H  
  typedef T & result; 4iSN.nxIZ  
} ; EqHToD I3  
template < typename T1, typename T2 > Vh01y f  
  struct result_2 W rT_7  
  { nzO -\`40  
  typedef T1 & result; Mg0ai6KD  
} ; -^np"Jk  
template < typename T > Rxw+`ru  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )EYs+7/t  
  {  "X=^MGV  
  return (T & )r; Gqq< -drR  
} %/)z!}{  
template < typename T1, typename T2 > EWl9rF@I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ">B&dNrt  
  { s o: o b}  
  return (T1 & )r1; O*2{V]Y @  
} +-x+c: IxA  
} ; d:Z|It  
N f?\O@  
template <> 2/ )~$0  
class holder < 2 > ]}S9KP  
  { ("f~gz<<  
public : R {-M%n4w  
template < typename T > K7$Q .  
  struct result_1 =C#z Px,  
  { hey/#GC*  
  typedef T & result; xhCNiYJ|  
} ; /2r&ga&  
template < typename T1, typename T2 > fyZtwl@6w#  
  struct result_2 dXWG`G_  
  { (RUc>Qi  
  typedef T2 & result; .|:(VG$MfI  
} ; ~ hP]<$v  
template < typename T > <,*w$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ko{&~   
  { V[8!ymi0  
  return (T & )r; .K_50 %s  
} Y3V2}  
template < typename T1, typename T2 > dF|n)+C~R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g5nL7;`N  
  { Vs>e"czfm/  
  return (T2 & )r2; EE9eG31|r  
} ?+c-m+;wj  
} ; q@mZ0D-  
@Us#c 7/  
Sw{rNzh%$  
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> >。 C:!&g~{cKi  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fX LsLh+~D  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: aTaL|&(  
I]#x0?D  
return l(i, j) = r(i, j); IQ JFL +f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) GB*^?Ii  
!bW^G} <t  
  return ( int & )i; W9GjUswv!  
  return ( int & )j; Kk% I N9  
最后执行i = j; Kk\,q?  
可见,参数被正确的选择了。 *EU1`q*  
gsIp y  
!}d_$U$  
Ngrj@_J  
wLq#,X>%B  
八. 中期总结 >'3nsR  
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: [MAvU?;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vA?3kfL|#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }y|_v^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1LmbXH]%  
h?QGJ^#8  
2 I.Q-'@  
Q9g^'a  
BgsU:eKe  
~:b5UIAk  
九. 简化 uY&t9L8  
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。 'Urx83  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 e9F+R@8  
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: 9WL$3z'*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 s_!F`[  
  +-*/&|^等 Tn'o$J  
2. 返回引用。 o~x49%X<c  
  =,各种复合赋值等 m*AiP]Qu  
3. 返回固定类型。 ` b)i;m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bz\nCfU  
4. 原样返回。 H9=8nLb.  
  operator, 7U)w\A;~  
5. 返回解引用的类型。 g s%[Cv  
  operator*(单目) Mn*v&O:  
6. 返回地址。 :Q;mgHTNz  
  operator&(单目) hC!8-uBK5<  
7. 下表访问返回类型。 5n=~l[O  
  operator[] wWJM./y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -+Ox/>k  
  operator<<和operator>> +W|VCz  
7MX5hZF"  
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。 :<6gP(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r#mH[|@W~  
G'iE`4`2  
template < typename Left > tRR<4}4R  
struct value_return _]kw |[)  
  { 2Gc0pBqx  
template < typename T > RbEtNwG@c  
  struct result_1 na|23jz4  
  { P.Qz>c^-C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )9 {!=k  
} ; D' h%.  
X$< CIZ  
template < typename T1, typename T2 > /,9n1|FrG  
  struct result_2 Zx|VOl,;  
  { E7U.>8C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X<:Zx#J?i  
} ; KhNE_. Z  
} ; =nUzBL%~  
;+~Phdy  
5Noy~;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'DB'lP  
RAoY`AWI  
下面我们来剥离functor中的operator() q:P44`Aq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Hy2~D:34  
xtd1>|  
return l(t) op r(t) AYoLpes  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AgJPtzs  
return op l(t) DLEHsbP{$  
return op l(t1, t2) j'LO '&sQ(  
return l(t) op NY%=6><t!  
return l(t1, t2) op u:}yE^8@  
return l(t)[r(t)]  rUBc5@|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Y-P?t+l  
xU;Q ~(  
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: (+.R8  
单目: return f(l(t), r(t)); MgQb" qx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $$---Y   
双目: return f(l(t)); :w26d-QR(  
return f(l(t1, t2)); bP1]:^ x@W  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?_@Mg\Hc  
QjFE  
struct meta_divide .10$n*  
  { 82w=t  
template < typename T1, typename T2 > $+w-r#,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fsV_>5I6  
  { *|.-y->  
  return t1 / t2; Z:<6Ck  
} NfXEW-  
} ; oedLe9!  
e`t-:~'  
这个工作可以让宏来做: KqWt4{\8v`  
f5vsxP)Y[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X/<Q3AK  
template < typename T1, typename T2 > \ }&/_ S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +#7)'c  
以后可以直接用 T']G:jkb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) I :o.%5)  
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 pa6-3c  
(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。。。) F)uS2  
]|K@0,  
-<@QR8:  
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 k`r`ZA(kQ-  
Y2P%0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l#!6 tw+e?  
class unary_op : public Rettype ),4c b  
  { %gV~e@|  
    Left l; Kd').w  
public : S0p[Kt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /\UFJ  
PG'+vl  
template < typename T > kTS #>uS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~cW,B}  
      { hD>cxo  
      return FuncType::execute(l(t)); E9v_6d[  
    } >vc$3%L[$  
VK]sK e  
    template < typename T1, typename T2 > s92SN F}g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2sahb#e )  
      { .L))EB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); bv4G!21]*;  
    } W3 2]#M=  
} ; >Ef{e6  
vFl06N2  
L [=JHW  
同样还可以申明一个binary_op I@o42%w2  
Eh|v>Yew  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #@K %Mx  
class binary_op : public Rettype 9 az{j 1  
  { 0m&W: c  
    Left l; {K>}eO:K  
Right r; yDe#,|-p  
public : *BAR`+;U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b&E9xD/;r  
%H8s_O  
template < typename T > u%I |os]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ynU20g  
      { Gil mJ2<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Kz2s{y~?  
    } #m36p+U  
h][$1b&B  
    template < typename T1, typename T2 > <~R{U> zO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0iTh |K0  
      { }\/ 3B_X6N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); KVZ-T1K  
    } =p 7eP  
} ; ,K~r':ht  
l"1at eM3  
zJX _EO  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 db0]D\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ])H[>.?K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) VJ()sbl{k  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 TjLW<D(i>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {<y.G1<.  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 acdF5ch@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w4(g]9^Q  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) I/ V`@*/+  
下面是修改过的unary_op ;FO( mL(  
H&E3RU> `  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^%jk.*  
class unary_op F%^)oQT+c  
  { s8iB>-dk  
Left l; fH*1.0f]6  
  9KGi%UIFvn  
public : 4g^Xe-  
]@9ZUtU,;N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0mi$_Ld+  
o2e gNTG  
template < typename T > b_rHt s  
  struct result_1 v2;' F  
  { dxK3462  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P1IL ]  
} ; :DoE_  
w-wap  
template < typename T1, typename T2 > /7jb&f   
  struct result_2 m%)Cw)t 7  
  { wC`+^>WFo  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m)Sdo gt_  
} ; ^q)AO?_  
B`?}jJa9*  
template < typename T1, typename T2 > }`^D O Ar  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "z9 p(|oZ  
  { #[ ?E,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); y';"tDFb  
} K4K]oT  
W2T6JFv  
template < typename T > =--oH'P=M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x#c%+  
  { lXOT>$qR<  
  return OpClass::execute(lt(t)); > xie+ ^  
} tv'=xDCp  
83g$k 9lG.  
} ; s5 ($b  
$ n"*scyI  
wjc&S'[  
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 w~wg[d  
好啦,现在才真正完美了。 "'v^X!"  
现在在picker里面就可以这么添加了: uN+]q qCf  
"^NsbA+  
template < typename Right > 4I!g?Moh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z )'gj  
  { ne9- c>>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); G;Py%8  
} 4c9 a"v  
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。 _(:<l Y aY  
6'45c1e   
WO!'("  
iph}!3f  
?'RB'o~  
十. bind lFZl}x  
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。 .)Zs:5 0l  
先来分析一下一段例子 Ci_Qra 6  
8T?D#,/  
CWa~~h<r-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B!1Bg9D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 NE4 }!I  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 b!oj3|9  
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。 0S2/,[-u+  
我们来写个简单的。 2uLBk<m5c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O b'Br  
对于函数对象类的版本: w9TE E,t;5  
Znd ,FqHk  
template < typename Func > zyP9 n[eZ  
struct functor_trait &>P<Zw-  
  { UU*v5&  
typedef typename Func::result_type result_type; \[&&4CN{  
} ; ,)M/mG?,  
对于无参数函数的版本: @UQ421Z`  
]\m >N]P]  
template < typename Ret > zvK'j"Wq=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D`R~d;U~  
  { SFR<T  
typedef Ret result_type; MFQyB+Z  
} ; IxaF *4JG  
对于单参数函数的版本: u~7fK  
E<sd\~~A:  
template < typename Ret, typename V1 > JA~q}C7A7o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Lu CiO  
  { +E-CsNAZ*"  
typedef Ret result_type; $:RR1.Tv  
} ; :}z `4S@b  
对于双参数函数的版本: JFFluL=-  
>Og|*g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1YN w=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @Yn+ir0>O  
  { ==AmL]*  
typedef Ret result_type; mgMa)yc!dp  
} ; otX/sg.B*  
等等。。。 |u]IOw&1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy a:Nf +t  
|]5`T9K@b#  
template < typename Func > "x3x$JQZy  
struct func_return D)tL}X$  
  { "!ks7:}v  
template < typename T > foUB/&Ee  
  struct result_1 0< 93i   
  { -9Dr;2\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  :!Nx'F9a  
} ; #>6Jsnv1  
X0Wx\xDg[  
template < typename T1, typename T2 > +ZOKfX  
  struct result_2 =Cd{bj.8  
  { 8([ MR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c:aW"U   
} ; C8x9 Jrc  
} ; -Fq`#"  
U"=Lzo.0  
8u%,5GV>Xr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yLPP6_59$  
l <p(zLR  
template < typename Func, typename aPicker > C1>zwU_zo  
class binder_1 05:?5M4};  
  { _F8THYg (  
Func fn; 4n"6<cO5q  
aPicker pk; 6-z(34&N  
public : ) "Z6Q5k^  
Kq5i8L=u  
template < typename T > i+F*vTM2,  
  struct result_1 /24}>oAH  
  { >#)%/Ti}DU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !_FTy^@c2  
} ; iI>7I<_  
=3ovaP  
template < typename T1, typename T2 > 9kh MG$  
  struct result_2 [(eX\kL  
  { f `D( V-4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 70'gVCb  
} ; _xmQGX!|  
`NTtw;%Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uW [yNwM  
3b|=V  
template < typename T > TB-dV'w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e{9~m  
  { \B^NdG5Y  
  return fn(pk(t)); M4D @G  
} OE}FZCX F  
template < typename T1, typename T2 > xZ6x`BET-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uq ;yR[w"  
  { !FDd5CS  
  return fn(pk(t1, t2)); I,<?Kv  
} =Z{jc  
} ; ?J,,RK.  
z(>QGzyc  
,`02fMOLc  
一目了然不是么? *{P/3yH  
最后实现bind 8N+T=c  
PfyJJAQ[  
<nb%$2r1  
template < typename Func, typename aPicker > 0ckmHv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b kc*it  
  { hNhEA $X5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); { 0-on"o  
} %<!YjJ  
U1HG{u,"y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 TEh.?  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 #4lIna%VX  
{z\K!=X/  
十一. phoenix lZuH:AH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ];lZ:gT  
e#,(a  
for_each(v.begin(), v.end(), C<3<,~gI  
( #UhH  
do_ .#-F@0a  
[ R :(-"GW'  
  cout << _1 <<   " , " 6M. |W;  
] \=7jp|{Yl  
.while_( -- _1), Mm(#N/  
cout << var( " \n " ) %1:caa@_p  
) -- FzRO{D  
); JSi0-S[Y{  
k_!e5c  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: )UM^#<-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Mn/@?K?y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'A^q)hpax  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [61*/=gWe  
K, I  
k@un}}0r  
template < typename Cond, typename Actor > TYb$+uY  
class do_while `CH,QT7e  
  { oda,  
Cond cd; KbtV>  
Actor act; dzBP<Xyh  
public : vy *-"=J  
template < typename T > D%nd7 |  
  struct result_1 gFKJbjT|  
  { M:{Aq&.  
  typedef int result_type; S,nELV~!  
} ; )-emSV0zE  
]/H6%"CTa  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /KX+'@  
* 70 ZAo4  
template < typename T > >Rd~-w)!|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (/N&_r4x  
  { q :TNf\/o  
  do 4k-Ak6s  
    { $\Y&2&1s  
  act(t); pITF%J@_]  
  } xE w\'tH  
  while (cd(t)); Pv/ v=s>X  
  return   0 ; XWnP(C9?  
} w $6Z}M1d  
} ; [)1vKaC  
kI)}7e  
vM6W64S  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gWGDm~+  
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。 $q)YC.5$  
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。 4minzrKM\  
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。 5N;'CAk  
下面就是产生这个functor的类: Mh4MaLw  
D,ZLo~  
|DJ8 "T]E  
template < typename Actor > Leb|YX  
class do_while_actor ro\ oL  
  { T1 $E][@Iv  
Actor act; p>;@]!YWQ  
public : =I546($  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;6Yg}L  
LCH\;07V#  
template < typename Cond > wuA?t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; gK`w|kh`  
} ; ,M;9|kE*  
1.F&gP)9  
rBNVI;JZW  
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 #e8 Piw  
最后,是那个do_ hc[ K VLpS  
5 tQz!M  
;_e9v,  
class do_while_invoker JEp)8{.bW8  
  { n jWe^  
public : 5b7(^T^K  
template < typename Actor > kFWwz^x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {h7 vJ^  
  { 3W%6n-*u  
  return do_while_actor < Actor > (act); eKvr1m- -  
} 0_gN]>,9n  
} do_; )*;Tt @'y  
vKG\8+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q[a\a7U z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uLS]=:BT  
最后来说说怎么处理break和continue fx5S2%f^  
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。 SQ_?4 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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