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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Kh=\YN\E<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 EZiLXQd_  
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, \(Nx)F  
|) ~-Wy  
>G!=lLyR  
ML|?H1m>  
  class filler UZFs ]z!,k  
  { $2*_7_Qb  
public : O95gdxc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} aKW-(5<JW  
} ; :D3:`P>,c  
k*2khh-  
/8]K}yvR  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: -32P}58R  
'")'h  
ehB '@_y  
6FUcg40Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .'66]QW  
I__b$  
TT(R<hL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 dR=sdqS#J  
40 u tmC  
_(m455HZ  
a3MI+  
二. 战前分析 *iru>F8r:  
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。 2Jiy`(P  
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 r<(UN@T}  
(p#c p  
#'f5owk>,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ddl]! ^IK  
  /* --------------------------------------------- */ CIo`;jt K  
vector < int *> vp( 10 ); Kp7)my  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X4\T=Q?uLx  
/* --------------------------------------------- */ !!ZGNZ_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v]@ XyF\j8  
/* --------------------------------------------- */ T}?b,hNl$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T[e+iv<8j  
  /* --------------------------------------------- */ sF :pwI5^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g2?W@/pa  
/* --------------------------------------------- */ k t!@}QP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I _Lm[  
JDa_;bqL  
*^{j!U37s  
d, i4WKp   
看了之后,我们可以思考一些问题: fO5L[U^`  
1._1, _2是什么? aLLI\3  
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。 uIO?4\s&G  
2._1 = 1是在做什么? .EWjeVq  
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。 \rh+\9(  
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。 tkptm%I _  
C[TjcHoA  
c^H#[<6p  
三. 动工 f:P;_/cJc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x{!+ 4W;S  
v h)CB8  
$_'<kH-eP  
ncUhCp?'  
template < typename T > ->{\7|^  
class assignment 9k62_]w@6  
  { .i )K#82  
T value; T,/<'cl"  
public : # ^,8JRA  
assignment( const T & v) : value(v) {} /8:e| ]  
template < typename T2 > +6+1N)L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Kn1u1@&Xd  
} ; ZBU<L+#  
s H'FqV,)  
8* m,#   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 OUN~7]OD%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O['[_1n_u]  
oMM@{Jp  
suaP'0  
K0'p*[yO/j  
  class holder @$p6w  
  { RJ4=AA|  
public : A$\/D2S7!  
template < typename T > e :ub]1I=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1=>b\"P#E  
  { k'F*uS  
  return assignment < T > (t); DN*M-o9  
} M`=\ijUwN  
} ; Fm&f  
'>bn94$  
F|VHr@%  
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 28TH Jh  
K",Xe>  
  static holder _1; v?nGAn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %,S:^Rvv  
(IHR {m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F!I9)PSj  
而不用手动写一个函数对象。 (?T{^Hg  
MfI+o<{r  
?)Gb=   
$LU|wW  
四. 问题分析 1"<{_&d1  
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。 meap;p  
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。 S n~P1C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9zBt a  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g[ @Q iy  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 D 7thLqA  
ei]Q<vT6  
五. 问题1:一致性 VJr~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?| ^{8CShUCv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i(# Fjp  
hf)R PG&  
struct holder N/2WUp  
  { CAA 3-"Cwi  
  // Y!(w.G  
  template < typename T > 7oL:C  
T &   operator ()( const T & r) const (o\D=!a  
  { 1]8Hpd  
  return (T & )r; vON7~KA  
} #~|esr/wf  
} ; Mac:E__G  
`09[25?  
这样的话assignment也必须相应改动: eXLdb-  
xo-}t5w6t  
template < typename Left, typename Right > "6%qi qt  
class assignment =zp{ ^mC  
  { "x:-#2+h  
Left l; 8_rd1:t5  
Right r; {pRa%DF  
public : c~\^C_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [>Zg6q|  
template < typename T2 > $['`H)z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } QS,_=< (  
} ; \D%n8O  
OMjx,@9  
同时,holder的operator=也需要改动: gV5mERKs  
tM:$H6m/(  
template < typename T > S =sL:FC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ZM=eiJZ  
  { hJ8B&u(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .b2%n;_>.  
} 'Ze& LQ  
bg|=)sw4  
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。 \w$e|[~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !83 N#Y_Mz  
UrS%t>6k  
return l(rhs) = r; WL\*g] K4  
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。 ej(w{vl  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vL;=qk TCQ  
z3fU|*_c  
template < typename Tp > TPZ^hL>ao  
class constant_t 4]cr1K ^  
  { D_w<igu!3  
  const Tp t; `V[ hE r|  
public : q^[SN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0|rdI,z  
template < typename T > IPY[x|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q6 4bP4K  
  { 6k1_dRu  
  return t; $yFR{_]  
} :|ytw= 3>  
} ; l2LO,j}  
7'{Y7]+z+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H Mfhe[A?  
下面就可以修改holder的operator=了 ^g+M=jq _  
ef:Zi_o   
template < typename T > !-B|x0fs  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g3(?!f  
  { QP6a,^];  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0gKSjTqo  
} ~Z97L  
R"71)ob4  
同时也要修改assignment的operator() vrsOA@ee3H  
 OF( tCK  
template < typename T2 > KZ/2W9r_,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y;sN UX  
现在代码看起来就很一致了。 ':T"nORC  
?=Mg"QU  
六. 问题2:链式操作 M[=sQnnSFW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G^\.xk]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 g$Ns u:L  
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。 ;q2e[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。 n{%[G2.A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d]l(B+\vf  
8qq'q"g  
template < typename T > GYri\<[  
struct result_1 xC$CRzAe5p  
  { %e=UYBj"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; l]P3oB}Yo  
} ; *3y:Wv T>  
f87lm*wZ  
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: -s6;IoG/  
Snas:#B!  
template < typename T > g6q67m<h  
struct   ref TUR2|J@n  
  { 2{-'`l fM%  
typedef T & reference; y]%Io]!d  
} ; )G$0:-J-  
template < typename T > M7AUY#)  
struct   ref < T &> ::k/hP9.^  
  { r1xhplHH@  
typedef T & reference; -;[,`g(f  
} ; -<n]Sv;V  
AkV8}>G?#A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y/n],(t)  
'$be+Z32  
template < typename T > ljO t~@Ea  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <o_(,,P%  
  { :#spL*FIx  
  return l(t) = r(t); :]IY w!_-p  
} _i1x\Z~ N  
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。 kT{d pGU9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f!##R-A  
8>V)SAI'  
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 9GVv[/NAb  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C%kIxa)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o[K,(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |1"n\4$  
最后的布局是: h-RL`X  
                Add | <l=i(  
              /   \ R;2 Z~P  
            Divide   5 ]s:%joj%^  
            /   \ #vvQ 1ub  
          _1     3 ;*8,PV0b_<  
似乎一切都解决了?不。 !qVnziE,,  
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。 8 gzf$Oc  
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。 p EbyQ[  
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: S9S%7pE  
xy1R_*.F^T  
template < typename Right > VpmD1YSn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const G>c:+`KS  
Right & rt) const ,hXhcfFl  
  { i@#fyU)[G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $"]*,=-X  
} AtW<e;!0te  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 W%^;:YQ9i  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 K)r|oW=6Y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 +HNM$yp  
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。 $/;;}|hqi  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 InR/g@n+D1  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? dgM@|&9*m  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: WkR=(dss8  
)Fh5*UC  
template < class Action > \L{V|}"X  
class picker : public Action  q<Zza  
  { k'JfXrW<!  
public : =-|,v*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O4fl$egQU  
  // all the operator overloaded %.VFj7J  
} ; T:(c/ >  
'Q F@@48  
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。 h1.<\GO  
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: &S+o oj  
Ow4H7 sl  
template < typename Right > X[KHI1@w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o+^5W  
  { _iZ_.3 Ip  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x 2Cp{+}  
} C(kIj  
9&} i[x4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > DDwm;,eZ  
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。 N.@@ebuE  
sW]fPa(cn,  
template < typename T >   struct picker_maker aJ^RY5  
  { ]KE"|}B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R;EdYbiF b  
} ; Y('?Z]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,@4~:OY  
  { \RDS~u\d  
typedef picker < T > result; yRv4,{B}X>  
} ; E|v9khN(].  
XPQY*.l&.  
下面总的结构就有了: p?XVO#  
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。 (N :vDq'  
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。 c}r"O8M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;o-c.-!F  
至此链式操作完美实现。 o-_H+p6a  
A$Ok^  
tzV^.QWm  
七. 问题3 9B<aYp)  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 KoKd.%  
g,] GzHV1  
template < typename T1, typename T2 > Ek%mX"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XlDN)b5v{  
  { `4kVe= {  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ].r~?9'/  
} {IA3`y~  
::R5F4  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  \qj(`0HG  
e'0BP,\f_}  
template < typename T1, typename T2 > |Pj]sh[^Y  
struct result_2 ?0J&U4  
  { c$#7Kp4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  -#<AbT  
} ; Cu&y',ee~  
3P2x%Gp  
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? C 5 xsh  
这个差事就留给了holder自己。 d !=AS  
    LZH~VkK@m}  
{q1u[T&r  
template < int Order > ^ R7|x+  
class holder; )]M,OMYq-  
template <> K|sk]2.  
class holder < 1 > Vc*"Q8aZ~  
  { zSo(+D &[  
public : U~1)a(Yu;  
template < typename T > ) o`ep{<t  
  struct result_1 7w51UmO  
  { P}8cSX9  
  typedef T & result; R;3n L[{U  
} ; s_}q  
template < typename T1, typename T2 > >7,?X_:A-1  
  struct result_2 5-?*Boi>i  
  { 0 n}2D7  
  typedef T1 & result; ,y}@I"  
} ; ^ZPynduR  
template < typename T > {U"=}j(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d`9ofw~3=  
  { z,xGjS P  
  return (T & )r; :Fh#"<A&&  
} WiiAIv&  
template < typename T1, typename T2 > IC6r?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +*L<"@  
  { k$3Iv"gbx  
  return (T1 & )r1; Cm%|hk>fQ  
} </]a`h]  
} ; GW,RE\Q:  
<\`qRz0/  
template <> "el}9OitC  
class holder < 2 > F_-}GN%  
  { Xb2.t^ ]f  
public : 7.FD16  
template < typename T > _?v&\j  
  struct result_1 !q!5D`  
  { h,|. qfUk  
  typedef T & result; >["X( %&w  
} ; *b8AN3!  
template < typename T1, typename T2 > K(r@JW  
  struct result_2 *3\N j6  
  { QERj`/g  
  typedef T2 & result; w:aV2  
} ; A9Icn>3?`(  
template < typename T > F[KM0t!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H/}W_ h^^  
  { bJoP@s  
  return (T & )r; U%)-_ *`z  
} Ubm]V{7  
template < typename T1, typename T2 > 21[=xboU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const suHi sc*  
  { {PKf]m  
  return (T2 & )r2; r T_J6F5J  
} rT(b t~Z  
} ; yb6gYN  
X wIKpr8  
@{{6Nd5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 >S>B tR l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tUi@'%>=5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: XaF;IS@A  
moRo>bvN~  
return l(i, j) = r(i, j); ?7uK:'8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x %W%  
*i>hFNLdOM  
  return ( int & )i; NA=m<n#  
  return ( int & )j; 4*'ZabDD  
最后执行i = j; J,:Wv`N:9~  
可见,参数被正确的选择了。 4s 6,`-  
4JRQ=T|P7I  
zZ94_8b  
08+\fT [  
5,J.$Sax  
八. 中期总结 bbT1p :RF  
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: 0BQ{ZT-Kh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >i"WKd=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |3mcL'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor VS3lz?o?6g  
%7[q%S  
rvuasr~  
=q}Z2 OoYh  
Rj3ad3z'E  
u#UtPF7q  
九. 简化 .uSVZqJ7  
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。 _rg*K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?[;>1+D  
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:  De2$:?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w=FU:q/  
  +-*/&|^等 ^l<!:SS  
2. 返回引用。 k}C4:?AT  
  =,各种复合赋值等 WO6R04+WV  
3. 返回固定类型。 qM<CBcON  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m 48Ab`  
4. 原样返回。 a4n5i.;  
  operator, Ibg~.>.u{  
5. 返回解引用的类型。 '61>.u:2  
  operator*(单目) "U/yq  
6. 返回地址。 Nw{Cu+AwG  
  operator&(单目) iJ`zWpj+{Q  
7. 下表访问返回类型。 />wE[`  
  operator[] a7!{`fR5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L;WFHIE  
  operator<<和operator>> 0BH-kr  
(/FG#D.  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ]=PkgOJD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: GI@;76Qf  
C3'?E<F  
template < typename Left > 5O;D\M{>  
struct value_return l#~pK6@W  
  { R90#T6^  
template < typename T > V|~o`(]  
  struct result_1 U>sEFzBup  
  { eD8e0 D'S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; gVrfZ&XF84  
} ; |w+ O.%=  
rZWs-]s6t  
template < typename T1, typename T2 > Ckc5;:b&m  
  struct result_2 kj6H+@ {  
  { #lO ^PK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [=",R&uD$  
} ; `Tei  
} ; C80< L5\  
b +Z/nfS  
z;MPp#Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D8{ ,}@  
U }AIOtUw  
下面我们来剥离functor中的operator() 6Yc(|>b!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'j-U=2,n  
jYvl-2A'  
return l(t) op r(t) Z1Qv>@u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K>C@oE[W  
return op l(t) DIfQ~O+u  
return op l(t1, t2) GG"6O_  
return l(t) op `:C2Cj  
return l(t1, t2) op GS7'pTsYH  
return l(t)[r(t)] :5BCW68le  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =k>fW7e  
r-*j"1 e  
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: v^)B [e!  
单目: return f(l(t), r(t)); U#&+n-npO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Kr[oP3  
双目: return f(l(t)); 4H NaE{O4  
return f(l(t1, t2)); B]vR=F}*  
下面就是f的实现,以operator/为例 *;xGH  
3@:O1i  
struct meta_divide MkhD*\D /  
  { )+DDIq  
template < typename T1, typename T2 > w!z* ?k=Da  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X%iJPJLza  
  { R1/c@HQw?  
  return t1 / t2; =XK}eQ_d  
} | KY-kRN7  
} ; Nukyvse  
KMK8jJ  
这个工作可以让宏来做: ! ,{zDMA  
P]TT8Jgw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {9X mFa  
template < typename T1, typename T2 > \ |28'<BL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,i Y:#E  
以后可以直接用 |rG)Q0H,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dwQ1~  
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 CyS %11L  
(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。。。) lHDZfwJ&C1  
K&zW+C b  
99(@O,*(Y  
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 %-$BtR2@o  
U{/fY/kq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l~w^I|M^C  
class unary_op : public Rettype _/'VD!(MV  
  { T?QW$cU!e:  
    Left l; @56*r@4:q  
public : 6yO5{._M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~( 0bqt3c  
u{h67N  
template < typename T > znSlSQpTv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I$p1^8~L  
      { mRm}7p  
      return FuncType::execute(l(t)); oK 7:e~  
    } REYvFx?i  
;obOr~Jx'5  
    template < typename T1, typename T2 > d7mn(= &  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M@P%k`6C  
      { :WX OD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u|T]Ne  
    } /zb/ am1#  
} ; NL>Trv5  
^)I}#  
G;iH.rCH  
同样还可以申明一个binary_op TET=>6  
lM}-'8tt?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iF":c}$.  
class binary_op : public Rettype /H"fycZ  
  { )Tp"l"(G  
    Left l; 09 trFj$L  
Right r; 7(uz*~Z?`0  
public : dP +wcl4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U#]J5'i  
B :S8{  
template < typename T > de)4)EzUP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c;Tp_e@  
      { x,]x>Up  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); JN4gH4ez)  
    } e^3D`GA  
K;WQV,  
    template < typename T1, typename T2 > ok0ZI>=,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |m6rF7Q  
      { ]s\vc:cc?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c61OT@dZEA  
    } `/`iLso& -  
} ; F[SZwMf29  
xr]bH.>  
E:dN)  
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 ZI;*X~h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (,jsZ!sl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) n6.Z{Q'b  
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。 ZS wuEX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {9-9!jN{"  
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。。。 o $W@@aM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 cTzR<Yr  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 'W4B  
下面是修改过的unary_op t-o,iaPG3  
RXg\A!5GV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |aAyWK  S  
class unary_op ygj%VG  
  { U~)5{  
Left l; 7M7Lj0Y)L  
  8/(}Wet  
public : >l><d!hw  
wdfbl_`T  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {U$XHG  
R]e&JoY  
template < typename T > Z37Dv;&ZD  
  struct result_1 - _ 8-i1?  
  { *?d\Zcj85[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y0(.6HI  
} ; G4*&9Wo  
0C> _aj  
template < typename T1, typename T2 > utuWFAGn A  
  struct result_2 (lS[a  
  { ZD'mwj+K  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1fMV$T==K  
} ; %J9u?-~  
>6jal?4u-  
template < typename T1, typename T2 > V^R,j1*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const " "m-5PGYo  
  { 9  @ <  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); d^nO&it  
} t0e5L{ QJ  
ui,!_O .c  
template < typename T > IqFcrU$4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I&#:/|{:5  
  { A+8)VlE\  
  return OpClass::execute(lt(t)); "{qnm+G  
} "qF/7`e[  
\%Y`>x.  
} ; GiX3c^V"1  
p7-\a1P3  
FXDB> }8  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug hZ452W  
好啦,现在才真正完美了。 K$,<<hl  
现在在picker里面就可以这么添加了: K mH))LIv  
9xz@2b@  
template < typename Right > AVw oOv J  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i 0/QfB%O  
  { b way+lh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @@U  
} >AX_"Q~  
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。 #<"od'{U  
><D2of|  
&8l?$7S"_/  
aReJ@  
0C%IdV%CU  
十. bind lSaX!${R'T  
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。 yc?L OW0  
先来分析一下一段例子 #J3o~,t<  
\P+^BG!  
]  &"`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }(!Uq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HQ9tvSc  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yOQae m^O  
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。 gAorb\iJ  
我们来写个简单的。 Z;a)P.l.>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F7O*%y.';  
对于函数对象类的版本: 8g!79q\c4  
!KOa'Ic$V  
template < typename Func > e,p*R?Y{[  
struct functor_trait '}(>s%~  
  { Miw=2F  
typedef typename Func::result_type result_type; !ITM:%  
} ; c}n66qJF5  
对于无参数函数的版本: A|1xK90^XT  
KCbJ^Rln  
template < typename Ret > >'q]ypA1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L-E?1qhP>  
  { qx1Js3%  
typedef Ret result_type; _[z)%`kay  
} ; .rO~a.kG  
对于单参数函数的版本: 2bTS, N/>  
qOy(dG g  
template < typename Ret, typename V1 > N [3Y~HX!q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yH-&o,  
  { !Whx^B:  
typedef Ret result_type; K)    
} ; qGH[kd  
对于双参数函数的版本: )@I] Rk?  
DFQ`(1Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T^#d;A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *5oQZ".vA*  
  { $dKfUlO  
typedef Ret result_type; ww7nQ}H5(  
} ; rQ_cH  
等等。。。 z(Uz<*h8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy iOEBjj;C  
=dHdq D  
template < typename Func > a@jM%VZ  
struct func_return OET/4( C  
  { ~D}fy  
template < typename T > C}<e3BXc  
  struct result_1 D=z="p\  
  { ]!sCWR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6?%$e$s  
} ; F%$q]J[  
K<::M3eQ  
template < typename T1, typename T2 > dF 6od  
  struct result_2 *q=\ e9  
  { Mx6 yk,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =|Qxv`S1  
} ; n=JV*h0  
} ; kG5+kwV=:  
o:ow"cOEf  
 u? >x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q.eD:@%iE  
8(Ptse  ,  
template < typename Func, typename aPicker > >gL&a#<S  
class binder_1 .!L{yU,  
  {  "O9n|B  
Func fn; r`sKe &  
aPicker pk; PR!0=E*}  
public : Nb3O> &J  
x?B`p"ifS  
template < typename T > rp<~=X  
  struct result_1 G7`mK}J7  
  { J5jI/P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; h(AL\9{=}  
} ; R"HV|Dm|m  
@8m%*pBg  
template < typename T1, typename T2 > =to.Oa RR  
  struct result_2 p|nPu*R-\  
  { "{E%Y*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~"\v(\Pe  
} ; Ws0)B8y,|  
,.2qh|Ol  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} DeW{#c6  
 U&  
template < typename T > Q.jThP`p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?o6#i3k#'  
  { eB9&HD:  
  return fn(pk(t)); zBq&/?  
} A7#nBHwxZ  
template < typename T1, typename T2 > Y=Ic<WHR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^fO9oPM|  
  { KwaxNb5  
  return fn(pk(t1, t2)); T zS?WYF  
} }BT0dKx  
} ; 0/|Ax-dK  
sl@>GbnS  
4HZXv\$  
一目了然不是么? 2 #yDVN$  
最后实现bind N$t<&5 +  
pN9U1!|uam  
LcA7f'GVK  
template < typename Func, typename aPicker > <6;@@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >0iCQKq  
  { #b)`as?!1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |N6.:K[`  
} K% snE7X?)  
 LDU4 D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3rHn?  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 =(\BM')l  
M6A0D+08  
十一. phoenix tmBt[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kd"nBb=  
F/LMk8RgR  
for_each(v.begin(), v.end(), G `3{Q7k  
( +!ljq~%  
do_ n,s 7!z/  
[ 4,R"(ej  
  cout << _1 <<   " , " *CQZ6&^  
] xj8z*fC;  
.while_( -- _1), qgfP6W$  
cout << var( " \n " ) \5j}6Wj  
) ,gG RCp  
); #ucb  
p{ZyC  
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: .w{Y3,dd>  
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 X}x\n\Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %#&njP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t\YM Hq<Y  
e9/Mjq\  
 tKh  
template < typename Cond, typename Actor > %;u"2L0@  
class do_while >/ A'G  
  { tEo-Mj5:  
Cond cd; cvT@`1  
Actor act; H n]( )/  
public : ?tqJkL#  
template < typename T > uF}B:53A  
  struct result_1 za 7+xF  
  { [MbbL  
  typedef int result_type; +kE~OdZG  
} ; q7soV(P  
.$y'>O*$G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} BAvz @H  
o6~JAvw  
template < typename T > \Z42EnJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `s UY$Q  
  { HIE8@Rv/3  
  do a(?)r[=  
    { ?GhMGpd Mq  
  act(t); Z'!ORn#M  
  } {{M/=WqC  
  while (cd(t)); E6O!e<ze^  
  return   0 ; O8" t.W  
} o%;ly  
} ; ~a_X 7  
T"X]@9g^-  
KDP47A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :HY =^$\  
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。 xw_)~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。 (4ZO[Ae  
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。 FAM:; F30  
下面就是产生这个functor的类: o^"OKHU,S0  
b.?;I7r   
@+p(%  
template < typename Actor > f.aa@>  
class do_while_actor #Oj yUQ,  
  { mPQT%%MF  
Actor act; wWf_d jd  
public : tk h *su  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q I~*G3  
C$C>RYE?.  
template < typename Cond > + %K~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vV 9vB3K5?  
} ; EH M59s|B  
}#4Ek8nFR  
cjg~?R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 P,-5af*;  
最后,是那个do_ 8>x' . 8  
L1g0Dd\Ox  
w >2G@  
class do_while_invoker I"3C/ pU2  
  { 6H  U*,  
public : ZADMtsk  
template < typename Actor > ZS]Z0iZv9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a:HN#P)12  
  { mDbTOtD  
  return do_while_actor < Actor > (act); z9OpxW@Ou  
} Z^4+ 88  
} do_; +O9x8OPHW  
ZbdGI@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >D~8iuy]8.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |%F4`gz8KP  
最后来说说怎么处理break和continue 7D:rq 8$\  
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。 C^B$_?  
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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