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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vZ$uD,@;.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [4( TG<I  
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, [#uX{!q'  
F]SexP4:A  
--.:eFE/  
MT;<\T  
  class filler Q_LPLmM  
  { IN`05Q  
public : U*v//@WbH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }=7tGqfw  
} ; &bnF{~<\  
7P!/jaw xb  
u[PO'6Kzd  
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: WB $Z<m :  
jcFh2  
]?mWnEi!z  
QoI@/ jLj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :NS;y-{^^y  
MdZ7Yep  
mNm 8I8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 56&s'  
N;RZIg(x  
HIi"zo=V  
&=t$ AIu  
二. 战前分析 BI,K?D&W-  
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。 7f[nNng  
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 #`v`e"  
"t`r_Aw  
~F>oNbJIv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kzgH p,;R{  
  /* --------------------------------------------- */ )v8;\1`s:  
vector < int *> vp( 10 ); #j iQa"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c3i|q@ k  
/* --------------------------------------------- */ M _$pqVm  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Lg_y1Mu7o  
/* --------------------------------------------- */ Hfm4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +z;xl-*[  
  /* --------------------------------------------- */  +6uun  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 44RZk|U1J{  
/* --------------------------------------------- */ mmr>"`5.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,LWM}L  
S1E2E3  
3 +BPqhzf  
x-CY G?-x  
看了之后,我们可以思考一些问题: "op1xto  
1._1, _2是什么? htlsU*x  
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。 ,N <;!6e  
2._1 = 1是在做什么? / D#vs9S  
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。 241YJ  
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。 SU2 (XP]5  
M+)%gnq`u  
QH~/UnV  
三. 动工 $:/y5zi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^yH|k@y  
NQ@ EZoJ  
T?^AllUZQR  
aW4tJN%!  
template < typename T > o(C({]UO/  
class assignment WO^sm Ck  
  { ./J.OU1  
T value; OQ W#BBet@  
public : 1\kOjF)l  
assignment( const T & v) : value(v) {}  6<sB   
template < typename T2 > d q"b_pr;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X f!Bsp#\g  
} ; (3c,;koRR  
52wq<[#tK  
dSk\J[D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^?&Jq_oU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :]=Y1*L\)  
-md2Z0^ Kc  
Wq F(  
;QREwT~H  
  class holder zu^?9k  
  { pk: ruf`)  
public : 8y~ Jn~t  
template < typename T > \QHe0?6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const '1=/G7g  
  { 0f;L!.eP  
  return assignment < T > (t); %jKR\f G  
} @Eqc&v!O  
} ; /=,^fCCN  
roj/GZAy"  
m5{Y  
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: Nz*qz"T  
;wJLH\/  
  static holder _1; DtXXfp@;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Rj+}L ~"  
G*\wu&7!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~;wSe[  
而不用手动写一个函数对象。 1K0 9iB  
ElqHZ$a?  
3f eI   
[M@i,d-;A  
四. 问题分析 >`'#4!}G5j  
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。 ZV_mP'1*  
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。 RvYew!n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0wAZ9AxA{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~k|~Q\   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 dH#S69>  
=qCVy:RL4  
五. 问题1:一致性 [3t N-aj[  
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?| Drk9F"J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mr E^D|  
|KplbU0iC  
struct holder TjgX' j  
  { b;9v.MZ4>g  
  // 7{v0K"E{  
  template < typename T > @T?:[nPf&F  
T &   operator ()( const T & r) const R 4E0avt  
  { K34ca-~  
  return (T & )r; ;# {XNq<1  
} [WY NA-O  
} ; J);1Tpm  
Rk2ZdNc\  
这样的话assignment也必须相应改动: ]/JE#  
A9p$5jt7  
template < typename Left, typename Right > A6q,"BS^d  
class assignment f.V0uBDN  
  { qaG%PH}a  
Left l; jR }h3!  
Right r; 1#aOgvf  
public : &tLg}7?iB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fnL!@WF  
template < typename T2 > 1S  0GjR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } FL(gwfL  
} ; isQ{Xt~K  
X7NRQ3P@  
同时,holder的operator=也需要改动: x>&1;g2r  
TnPdpynP  
template < typename T > az F"tke  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oopTo51,a  
  { Vy-H3BR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s@^GjA[6+  
} o=w& &B  
PKwHq<vAsB  
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。 PX\}lTJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;G;vpl  
3L=vsvO4  
return l(rhs) = r; 2ZNTg@o  
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。 0 (@8   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: MfCu\[qOz  
/<zBcpVNV  
template < typename Tp > n KDX=73  
class constant_t Il~ph9{JH  
  { 9)aXLM4Y  
  const Tp t; Ocx=)WKdW  
public : uAK-%Uu?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6H.D `"cj  
template < typename T > X<,sc;"b`k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const OHp 121  
  { ra_`NsKF}  
  return t; ^0~?3t5  
} Zhz.8W  
} ; 7!<cU  
Z-Bw?_e_K  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e,`+6qP{  
下面就可以修改holder的operator=了 r}D`15IHJ  
wH{lp/  
template < typename T > c6E@+xU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /bfsC& 3  
  { KB *[b  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #E{OOcM  
} 1wE~dpnx  
@~QW~{y  
同时也要修改assignment的operator() 'u_'y  
fCO!M1t  
template < typename T2 > QmbD%kW`3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b==<7[8  
现在代码看起来就很一致了。 Q4CxtY  
q:J,xC_sF(  
六. 问题2:链式操作 4=*VXM/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NnrX64|0  
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。 jP@H$$-=wH  
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。 1 /7H` O?  
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。 )Qp?N<&'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @e$z Ej5  
!;zacw  
template < typename T > X/2Xr(z"k  
struct result_1 {xr4CDP  
  { LPO3B W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uDQ d48>  
} ; uJF,:}qA  
3MNo&0M9  
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: ]*ZL>fuD|  
,%v  
template < typename T > ASR"<]  
struct   ref i/-Xpj]Zf  
  { *D*K`dk  
typedef T & reference; VISNmz2P  
} ; Vyu0OiGcR  
template < typename T > h+t{z"Ic=  
struct   ref < T &> iN<&  
  { pRPz1J$58  
typedef T & reference; Y.[^3  
} ; $-jj%x\}  
<M7@JgC &  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: EAj2uV  
^qS[2Dy  
template < typename T > T$0//7$')  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bkLm]n3  
  { [fxAj]  
  return l(t) = r(t); PG&@.KY  
} y9pQ1H<F;  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 /".+OpL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @m1vB!  
x AkM_<  
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 BqCBH!^x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j:O=9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5?kF'yksR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @Zjy"u  
最后的布局是: jiC;*]n  
                Add daGGgSbh  
              /   \ u"?cmg<.1  
            Divide   5 |Y0BnyGK  
            /   \ )0yY|E\  
          _1     3 ]Tx8ImD#)A  
似乎一切都解决了?不。 7K {/2k  
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。 M _Z*F!al<  
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。 FC.y%P,  
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: ?U cW@B{  
z,X ^;  
template < typename Right > ?h<I:[oZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :PY~Cws  
Right & rt) const 6AUXYbK,  
  { (C!u3ke2D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UqsVqi h(  
} O-U_Zx0zd  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )o SFHf  
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。 >]&LbUW+  
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。 g(;t,Vy,I  
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。 x5c pv  
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。 rgRh ySud  
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? fY}e.lD  
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: D ( <_1  
RI')iz?  
template < class Action > u;F++$=  
class picker : public Action 13'tsM&  
  { 05TZ  
public : gX{V>T(<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]$EKowi  
  // all the operator overloaded 38>8{Ma  
} ; f]h99T  
CTD{!I(  
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。 I'`Q_5s5  
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: .o]vjNrd/  
*QG>U[  
template < typename Right > cW/RH.N  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const BikmAa  
  { 6*A S4l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "c\ZUx_i6  
} !BIq>pO%Ui  
OU]!2[7c  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > so9h6K{qcp  
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。 W&;X+XA_W  
MV-fDqA(  
template < typename T >   struct picker_maker 5$`i)}:s  
  { #6 e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |4\.",Bg  
} ;  G;Q)A$-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9} :n  
  { )U6T]1  
typedef picker < T > result; $"!"=v%B  
} ; Z h)Qq?H  
$Dxz21|P7  
下面总的结构就有了: h:Q*T*py  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 isLIfE>  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 eRWTuIV6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P B.@G,)  
至此链式操作完美实现。 <*i '  
1ZJP.T`  
^.&2-#i  
七. 问题3 ' &^:@V  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 od"Oq?~/t  
K=;z&E=<c  
template < typename T1, typename T2 > V&-pgxf;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ac6L3=u\  
  { %?' jyK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l5b? 'L  
} .,)NDG4Q  
~gNa<tg"1  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: )V*Z|,#no  
ULIbVy7Y  
template < typename T1, typename T2 >  O3bo3Cm$  
struct result_2 c_s=>z  
  { 9KN75<n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uLD%M av  
} ; U]riBlg>  
_8vq]|rC  
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? Du k v[/60  
这个差事就留给了holder自己。 $z"3_4a  
    vrXUS9i.  
%G1kkcdH<  
template < int Order > t|0Zpp;  
class holder; ^G.PdX$M  
template <> Smzy EMT  
class holder < 1 > Vahfz8~w/  
  { %a{$M{s  
public : x6d+`4  
template < typename T > {9q~bt  
  struct result_1 ykrb/j|rK  
  { %>_ZUu3M  
  typedef T & result; ]x8 ^s  
} ; AifnC4  
template < typename T1, typename T2 > I'{-T=R-q  
  struct result_2 \Bg;}\8 X  
  { (, Il>cR4  
  typedef T1 & result; .uG|Vq1v  
} ; l`G .lM(  
template < typename T > 7E*d>:5I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R=yn4>I  
  { `rzgC \  
  return (T & )r; :@a8>i1&  
} GD<xmuo  
template < typename T1, typename T2 > &k*sxW'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wWB-P6  
  { yANk(  
  return (T1 & )r1; i1e|UR-wl  
} Oz<{B]pEul  
} ; ^  ry   
 w~wpm7  
template <> n@<+D`[.V  
class holder < 2 > FO#`}? R`  
  { V`sINX  
public : uO8z.  
template < typename T > DUUQz:?{J  
  struct result_1 >0z(+}]3z  
  { e~w-v"'  
  typedef T & result; 7SOi9JU_  
} ; 49q\/  
template < typename T1, typename T2 > FJDx80J  
  struct result_2 Ea#wtow|-  
  { [LDsn]{  
  typedef T2 & result; 7t &KKKV  
} ; 99j^<)  
template < typename T > T~@$WM(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sDA&U9;  
  { .\K0+b;  
  return (T & )r; #/a>dK  
} 4jMC E&<  
template < typename T1, typename T2 > T{-<G13  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kXK D>."E*  
  { ltRvNXx+]  
  return (T2 & )r2; [(Ss^?AJW  
} W'WZ@!!  
} ; .G8+D%%.  
ANh7`AUuO  
[9dW9[Z+!  
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> >。 ,$BbJQ5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1 ;Bgtv$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w9h`8pt  
L6S!?t.{Yv  
return l(i, j) = r(i, j); vDl6TKXcu  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `R]B<gp  
QS.t_5<U  
  return ( int & )i; "l0z?u  
  return ( int & )j; j_ i/h "  
最后执行i = j; s3?pv  
可见,参数被正确的选择了。 r/E'#5 Q  
qk!")t  
 d(!W  
SKO*x^"eU  
#;,dk(URo  
八. 中期总结 :=9?XzCC  
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: ^UTQcm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7`AQn],  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 P?D;BAP2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Hq=5/N  
Ch;C\H:X  
8Ac5K!  
9,8}4Y=GVI  
92zo+bc  
$}kT )+K  
九. 简化 Z#w@ /!"}T  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 AY3nQH   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :rr;9nMR[  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 3zi(|B[,?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1C) l) pV  
  +-*/&|^等 "W!Uxc  
2. 返回引用。 ,.Xqb~  
  =,各种复合赋值等 kaybi 0  
3. 返回固定类型。 cF6eMml;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) lU6?p")F1  
4. 原样返回。 2 VgFP3  
  operator, UOh % "h  
5. 返回解引用的类型。 W6cA@DN$#  
  operator*(单目) aLzRbRv  
6. 返回地址。 8&T6  
  operator&(单目) L<8:1/d\  
7. 下表访问返回类型。 Td~CnCor  
  operator[] 9&(d2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z :51Q  
  operator<<和operator>> %-u Ra\  
9cV;W\ Tw  
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。 W!.F\H,(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cO}`PD$i  
gzdR|IBa  
template < typename Left > ig:E` Fe@  
struct value_return X'BFR]cm  
  { ca~nfo  
template < typename T > t\& u  
  struct result_1 T.m*LM  
  { '#JC 6#X   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M A9Oi(L)K  
} ; !8'mIXZ$  
B[2 qI7D$  
template < typename T1, typename T2 > q o,uOi  
  struct result_2 LRe2wT>I  
  { cPQUR^!5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0A$x'pU)  
} ; k.UQT^.  
} ; oUXi 4lsSc  
ZY N HVR  
p%MH**A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b=Rw=K.  
u/W  
下面我们来剥离functor中的operator() PDwi])6mf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E RnuM  
II=(>G9v  
return l(t) op r(t) 9RzTC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7-p9IFcA  
return op l(t) HP`dfo~j  
return op l(t1, t2) kl(id8r  
return l(t) op btb$C  
return l(t1, t2) op qyA%_;ReMY  
return l(t)[r(t)] UvR F\x%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6Ja } N  
{[Bo"a>%  
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: s+9q`k^  
单目: return f(l(t), r(t)); V(/ @$&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8Jnl!4  
双目: return f(l(t)); /3( a'o[  
return f(l(t1, t2)); cu)ssT  
下面就是f的实现,以operator/为例 os<YfMM<:/  
/E(319u_  
struct meta_divide mPhrMcL  
  { 2QU ZBrs s  
template < typename T1, typename T2 > bf#@YkE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) q#}#A@Rg  
  { heLWVI[so  
  return t1 / t2; bLSZZfq  
} -1~-uE.~4d  
} ; CC8M1iW3  
Nd5G-eYI  
这个工作可以让宏来做: rUg<(/c  
nDiy[Y-4Wp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ! };OL Q  
template < typename T1, typename T2 > \ @jXdQY%{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jY: )W*TXt  
以后可以直接用 uL.)+E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]Tv0+ Ao  
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 S!\4,6  
(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。。。) $ NNd4d*  
-> $]`h"  
}(*eRF'  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 gd#j{yI/Xf  
dp&8:jy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0[\^Y<ec  
class unary_op : public Rettype H]^hEQ3DT  
  { YU*u!  
    Left l; huPAWlxT  
public : xEULV4Qw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?p&CR[  
]j=Eof%Rc  
template < typename T > +JDQ`Qk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X`,=tM  
      { *y6zwe !M  
      return FuncType::execute(l(t)); 2 %`~DVo  
    } q:}Q5gzZ  
DQ#rZi3I  
    template < typename T1, typename T2 > H<Ne\zAv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q?&Ap*  
      { &oU) ,H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B^;G3+}  
    } XBvJc'(s  
} ; 8Uv2p{ <#  
@ )bCh(u  
{ :^;byd  
同样还可以申明一个binary_op ~2HlAU))<&  
 BVJ6U[h`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5mtsN#  
class binary_op : public Rettype D7X8yv1  
  { &3@ {?K  
    Left l; IdHyd Y1  
Right r; %a'Nf/9=:  
public : <`PW4zSI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a/@F?\A  
FrKI=8  
template < typename T > V:YN!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bi@z<Xm%  
      { :!'!V>#g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?j'Nx_RoX  
    } Ht{Q=w/ 9  
%ZKP d8  
    template < typename T1, typename T2 > ?QJS6i'k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hggP9I :s,  
      { IasWm/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Rhfx  
    } 6 h?v/\  
} ; )\`.Ru~,  
/i[1$/*  
b6]MJ0do  
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 3dl#:Si  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bXiOf#:''  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k}0Y&cT!rU  
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。 3QD+&9{D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qcmf*Yl:v  
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。。。 [. rULQl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6d# 7  
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) =ws iC'  
下面是修改过的unary_op Zy J-}[z  
_l,_NV&T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dcn/|"jr  
class unary_op Y<ZaW{%  
  { g"KH~bN  
Left l; ]"wl*$N  
  8@)4)+e  
public : #;+ABV  
'5usPD  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qm(KvL5  
G`D~OI  
template < typename T > [ Q@rW5,-  
  struct result_1 _aaQ1A`p  
  { U!TSAg21P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; crDm2oA~t  
} ; J#/L}h;qH  
##\ <mFE  
template < typename T1, typename T2 > Xc}~_.]  
  struct result_2 ((AsZ$[S  
  { bTd94  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,B'n0AO/'  
} ; pm4'2B|)g  
F7"v}K]X  
template < typename T1, typename T2 > ; *ZiH%q,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n N_Ylw  
  { 9w:F_gr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]lgI Q;r  
} W3gBLotdg  
l&2pUv=  
template < typename T > s?9$o Qq1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \* /R6svz  
  { E*W|>2nx]  
  return OpClass::execute(lt(t)); JYesk  
} 9aa cW  
6?(Z f  
} ; PF+SHT'4}#  
[ U`})  
b\.l!vn0  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 8o7%qWX  
好啦,现在才真正完美了。 P.t0o~hoK;  
现在在picker里面就可以这么添加了: .wPu #*  
k@Q>(`  
template < typename Right > S [=l/3c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T1_qAz+  
  { 0kiV-yc   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vw'BKi F  
} V|q`KOF  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 0;X0<IV  
|%tI!RN):  
Be4n\c.  
= a54  
`*ml/% \  
十. bind hlO,mU  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 U8]BhJr$Q  
先来分析一下一段例子 %gbvX^E?  
Od?b(bE.]  
R]xXG0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *B0 7-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +]*hzWbe  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vUD>+*D  
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。 ?E|be )  
我们来写个简单的。 =K`]$Og}8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: FJC}xEMcN  
对于函数对象类的版本: *D:"I!Ho  
&`}8Jz=S  
template < typename Func > T/YvCbo  
struct functor_trait IPxK$nI^  
  { `U6bI`l  
typedef typename Func::result_type result_type; H vezi>M  
} ; '"4S3Fysm  
对于无参数函数的版本: ^1jZwP;5eW  
[+_0y[~,tB  
template < typename Ret > k4!z;Yq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S>N/K  
  { &"/IV$H  
typedef Ret result_type; 0'nY  
} ; Ed ,O>(  
对于单参数函数的版本: z'r B_l  
,nnVHBN  
template < typename Ret, typename V1 > =L F9im  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  +}-Ecr  
  { ,2/y(JX}*!  
typedef Ret result_type; %7n(>em  
} ; slRD /  
对于双参数函数的版本: iL\eMa  
j%TcW!D-_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > QBwgI>zfS"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j{: >"6  
  { _N2tf/C&=  
typedef Ret result_type; -A3>+G3[  
} ; Y?b4* me  
等等。。。 @`S8d%6P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy snccDuS  
dZi ?Z  
template < typename Func > +1(L5Do}  
struct func_return uHu(   
  { TxDzGC  
template < typename T > g0M9v]c  
  struct result_1 5IfyD ]<  
  { tI;pdR]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |`c=`xK7'  
} ; qFwJ%(IQ  
r[votdFo  
template < typename T1, typename T2 > ~L3]Wa.  
  struct result_2 B 4my  
  { j?gsc Q3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -< RG'I~  
} ; S mjg[  
} ; 48t_?2>  
=j$!N# L  
%Tvy|L ,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  ET:B"  
!ZC0n`  
template < typename Func, typename aPicker > t w?\bB  
class binder_1 ")?NCun>  
  { A"W}l)+X  
Func fn; "JBTsQDj!  
aPicker pk; C?47v4n-'  
public : 0{'%j~"  
X GhV? tA  
template < typename T > I6B4S"Q5<  
  struct result_1 Rb=8(#  
  { ;~ , <8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cN] ]J  
} ; \8HLQly|@  
1-6[KBQ8  
template < typename T1, typename T2 > x O gUX6n  
  struct result_2 YnLwBJ2i  
  { Gi*GFv%xB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [WxRwE  
} ; Pcox~U/j  
ujMics(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xO nW~Z  
leMcY6  
template < typename T > 8ta`sNy9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /H m), 9NN  
  { v?S~ =$.  
  return fn(pk(t)); _8;)J  
} 1E'/!|  
template < typename T1, typename T2 > >QJfTkD$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y7x[noGtR  
  { w6w'Jx  
  return fn(pk(t1, t2)); lAcXi$pF  
} R:}u(N  
} ; f}_d`?K  
y!;PBsU%Sx  
`4N{x.N  
一目了然不是么? Pa}B0XBWP  
最后实现bind LtDQgel"  
Uq8=R)1<|d  
YKZk/m&H  
template < typename Func, typename aPicker > G>q16nS~KP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5HAIKc  
  { Q|+g= |%^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b5v6Y:f&fK  
} q%Fc?d9  
Q'mLwD3>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y_Tc$g~  
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。 S5$sB{\R  
D#?jddr-  
十一. phoenix QlFt:?7f  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J"TM[4^\Y  
,@b7N[h  
for_each(v.begin(), v.end(), E*F)jP,yo  
( ^ew<|J2,B  
do_ =:;KY uTr  
[ xn)eb#r  
  cout << _1 <<   " , " d'yA"b]  
] $)fybn Y  
.while_( -- _1), EC6Q<&]Iw  
cout << var( " \n " ) 1p[Z`m*9  
) dT9ekNQB  
); 1>!wm0;x  
+z2+z  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ;Q0WCm\5  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor yQXHEB  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 RXj6L~vs5_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z U~o"Jv  
^S'#)H-8C3  
C;3>q*Am4  
template < typename Cond, typename Actor > =CE(M},d  
class do_while fzVU9BU  
  { ZPISclSA+  
Cond cd; )E2^G)J$W  
Actor act; i{$h]D_fD  
public : ,z1fiq  
template < typename T > DG&[.dR+  
  struct result_1 kZ0|wML8  
  { bxS+ R\  
  typedef int result_type; D3>;X=1  
} ; j+_pF<$f:  
4&+;n[D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T|c9Swu r  
2+Tu"oG;rB  
template < typename T > CX8tTbuFl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1M4I7 *r  
  { 8>}^W  
  do s] X]jfA.  
    { 4ZZ/R?AiK  
  act(t); gDmwJr  
  } C98 Ks  
  while (cd(t)); V0Z\e _I  
  return   0 ; u{o!j7  
} / xfg4  
} ; v=~=Q*\l  
H9^DlIv('  
2A+I8/zRG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *1Lkde@|{  
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。 Z L3aO,G2  
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。 :!wdqn  
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。 t1)~J  
下面就是产生这个functor的类: ?Q< o-o;B  
S&C  
l&z)Q/>?pZ  
template < typename Actor > 5Y4 i|R  
class do_while_actor r# }`{C;+5  
  { 9\|n2$H:  
Actor act; -F+dRzxH  
public : "SuBtoK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -n-rKN.T  
}- Jw"|^W  
template < typename Cond > O!b >  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; QDRgVP  
} ; ;plzJ6>  
I.<>6ISI@  
(L)tC*Qjc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >?$+hZz<  
最后,是那个do_ 0nF>E@j^[  
mxYsP6&  
O^D$ ~ ]  
class do_while_invoker 7DU"QeLeb  
  { 3zO'=gwJ  
public : 0aMw  
template < typename Actor > / ;%[:x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;)^eDJ<  
  { *j,5TO-j  
  return do_while_actor < Actor > (act); $Q[>v!!X  
} aqjS5!qh  
} do_; fR>(b?C  
ldJ:A*/M6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E47U &xL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w%no6 ;  
最后来说说怎么处理break和continue {=AK  |  
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。 iB Ld*B|#K  
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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