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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J2rH<Fd[up  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s0SB!-Vjm  
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, UpbzH(?#  
JYq} YG=%  
-_+0[Nb.  
k?,g:[4!  
  class filler .jU9{;[  
  { l_WY];a  
public : 5:wf"3%%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xS'So7:h  
} ; _>.%X45xi  
KH-.Z0 2U  
(@zn[ Nq  
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: ^H'#*b0u  
?d 4_'y   
%o-*~GQ@B  
HhO$`YZ%>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); kI]1J  
v|e>zm <  
pR $c<p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r?$\`,;  
V+Z22  
IKt9=Tx  
KvgZx(.  
二. 战前分析 <]<50  
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。 |Z<adOg  
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 U[ed#9l>  
5g=" #  
(L\tp> E-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ny}?+&K  
  /* --------------------------------------------- */ FUQT,7CA  
vector < int *> vp( 10 ); JO$0Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tC;D4i  
/* --------------------------------------------- */ =J:~AD#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q{%ow:;s*  
/* --------------------------------------------- */ !j(R _wOq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); GxBj N7"  
  /* --------------------------------------------- */ `hbM 2cM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 90q*V%cS  
/* --------------------------------------------- */ ka(xU#;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); pG (8VteH  
{*: C$"L  
[=iq4F'7  
3TJNlS  
看了之后,我们可以思考一些问题: F$caKWzny5  
1._1, _2是什么? V3UEuA  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 b_B4  
2._1 = 1是在做什么? H;v*/~zl  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 qU}[( 9~Ru  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 {BF$N#7  
P\Ka'i  
:5dq<>~  
三. 动工 my Po&"_ x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !#'*@a  
8r~4iVwg  
y+c+/L8  
RSp=If+4  
template < typename T > zfS`@{;F`|  
class assignment f>Ge Em~  
  { |'Jz(dv[  
T value; Baq&>]  
public : 1vX97n<}  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1v`*%95  
template < typename T2 > Hi )n]OE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QqRL>.)W  
} ; 7r:!HmRl  
Nkc=@l {  
SlmgFk!r!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pJV<#<#Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m'Ran3rp  
7%C6gU!r  
"zv?qS  
yAaMYF@  
  class holder aCQAh[T  
  { SDZ/rC!C  
public : h/5.>[VwDh  
template < typename T > *!vwW T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *M09Y'5]  
  { 8^kw  
  return assignment < T > (t); @?TOg{:  
} u1rT:\G1  
} ; l7\Bq+Q  
G{)2f &<  
(V#5Cs,o:  
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: Rkgpa/te"  
!ouJ3Jn   
  static holder _1; i ,ga2{GnM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 54v}iG  
ji5c0WH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eX>x +]l6  
而不用手动写一个函数对象。 2{(_{9<>z  
RAPR-I;{  
yHe%e1  
JZB7?@h%  
四. 问题分析 ^i:%0"[*^i  
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。 M] 7#  
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。 IBZ_xU\2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h_n`E7&bG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O!#r2Y"?K1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q-}q rg  
zb.dVK`7N-  
五. 问题1:一致性 2M@,g8O+B=  
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?| BS!VAHO"V  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 EZypqe):/C  
GKIO@!@[  
struct holder hT go  
  { b@`h]]~:  
  // u7L&cx  
  template < typename T >  >cw%ckE  
T &   operator ()( const T & r) const 9vZ:oO  
  { ZW7z[,tk<.  
  return (T & )r; n<3qr}ZG^  
} ip8%9fG\>  
} ; O/ybqU\7  
PUcxlD/a}  
这样的话assignment也必须相应改动: lu vrvm  
$\Oc]%  
template < typename Left, typename Right > ;8m)a  
class assignment 9lqH  
  { 4 '"C8vw.  
Left l; 5v5)vv.kd  
Right r; >UNx<=ry  
public : l]R=I2t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M47t(9krV  
template < typename T2 > wAD%1;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !:baG]Y  
} ; C2 4"H|D  
x4bmV@b  
同时,holder的operator=也需要改动: 0#Ae<  
g^I?u$&E  
template < typename T > L _D#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y#[xX2z9  
  { Zz/ z7~{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {:] u 6l  
} 0uL*-/|  
9$f%  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &ea6YQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q?y-s  
4v.{C"M  
return l(rhs) = r; (h"-#q8$  
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。 d0V*[{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G ,e!!J  
'pj*6t1~  
template < typename Tp > Zz?)k])F  
class constant_t O@HL%ha  
  { 4OeH}@a  
  const Tp t; AZ>F+@d  
public : :Z%-&) F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z H2   
template < typename T > &yRR!1n)H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p~WX\;   
  { ZiW&*nN?M  
  return t; 6t=)1T  
} ]TVc 'G;  
} ; BD- c<K"  
<!=:{&d%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 KwNOB _  
下面就可以修改holder的operator=了 ";jKTk7  
%mAwK<MY`  
template < typename T > .B?fG)'WsF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qnFg7X>C,  
  { 6zIK%<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3/y"kl:< -  
}  {b|V;/  
RK/>5  
同时也要修改assignment的operator() D@%!|:  
,]tEh:QC  
template < typename T2 > MxOIe|=&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } RR2M+vQ  
现在代码看起来就很一致了。 @6M>x=n5  
4-BrE&2f  
六. 问题2:链式操作 5?A<('2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yU>ucuF  
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。 .qLX jU  
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。 +&r=XJ5:`p  
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。 9* P-k.Bl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct WDI3*  
FqZD'Uu7  
template < typename T > v6H!.0  
struct result_1 XMzQ8|]  
  { ?rY+,nQP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; JQ|*XU  
} ; Z+=WICI/2  
>,.\`.0  
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: '|}H ,I{  
5&.I9}[)j  
template < typename T > I+QM":2  
struct   ref #r,!-;^'p  
  { cd`P'GDF  
typedef T & reference; g'Wr+( A_  
} ; ^ U);MH8  
template < typename T > O;$}j:;KF  
struct   ref < T &> p0D@O_ :5  
  { 8@ S@^C*F  
typedef T & reference; ,Iru_=Wk~  
} ; ~Rx`:kQ  
^A=2#j~H\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: WD5jO9Oai  
: )y3 &I  
template < typename T > b\t?5z-Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _$/Bt?h  
  { N;DE,[:<  
  return l(t) = r(t); "MD 6<H  
} A@;{ #.O  
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。 |n;5D,r0C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C)~%(< D  
OnyAM{$g  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 _;R#B`9Iu  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: TrNh,5+b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 a]J>2A@-I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l GJN;G7  
最后的布局是: >`|Wg@_  
                Add <?:h(IZe[  
              /   \ (1[Z#y[  
            Divide   5 lR/Uboyy  
            /   \ XtE O)  
          _1     3 cYvt!M\ed  
似乎一切都解决了?不。 r?|(t?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 >}/T&S  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ?BbEQr  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 3m~,6mQ  
Q[FDk63;w  
template < typename Right > wc#k@"2AZb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r*ziO#[  
Right & rt) const [ {HTGz@(  
  { ;Ah eeq746  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \mZB*k)+  
} lk` |u$KPz  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )`S5>[6  
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。 VF+g+~  
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。 UGvUU<N|N  
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。 ,Xg^rV~]  
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。 (,|eE)+  
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? Bc`L ]<  
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: -X3CrW  
k8i0`VY5Y  
template < class Action > ;2[OI  
class picker : public Action TW wE3{iF  
  { n'?]_z<  
public : #GfM^sK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4hYK$!"r  
  // all the operator overloaded o}D }Q"=A  
} ; 4;(W0RQa  
#Zi6N  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 VCT1GsnE  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: +U>Y.YP  
9{rE7OX*A  
template < typename Right > F6\4[B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7\X_%SM%  
  { ulk/I-y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s){VU2.ra  
} 'H"!%y{:i  
~@e=+Z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I,aaSBwt&2  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 uL:NWgN  
e;LC\*dG  
template < typename T >   struct picker_maker gQ|?~hYYv  
  { "`mG_qHI[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "D:?l`\o  
} ; fhha-J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > YgtW(j[  
  { yr*~?\  
typedef picker < T > result; -FrK'!\  
} ; uZ+"-Ig  
&i6JBZ#~,  
下面总的结构就有了: A<(Fn_ &W  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 NCYOY  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ^f 0-w`D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 TkIiO>  
至此链式操作完美实现。 fp`m>} -  
n?S)H=  
R*lq.7   
七. 问题3 K M[&WT  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 a/rQ@c>  
DcC|oU[  
template < typename T1, typename T2 > d7uS[tKqg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #Fgybokm  
  { 2Ky|+s[`[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {bC(>k|CQ  
} fP- =wd  
.Q{VY]B^  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: uLfk>&hc  
FuAs$;  
template < typename T1, typename T2 > K;`W4:,  
struct result_2 -zZb]8\E  
  { x]608I T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +:/.\3v71  
} ; P%d3fFzK  
WDr=+=Zj  
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? HcV,r,>e  
这个差事就留给了holder自己。 &o&}5Aba9  
    J<9}) m  
#%/Jr 52<  
template < int Order > mi@uX@ #  
class holder; iszVM  
template <> S2 P9C"  
class holder < 1 > LaL{ ^wP  
  { rKTc 6h:)  
public : y>cT{)E$  
template < typename T > -vh\XO  
  struct result_1 mR#"ng  
  { @Hr1.f  
  typedef T & result; qZlL6  
} ; L"uidd0(g  
template < typename T1, typename T2 > e5w0}/yW/  
  struct result_2 [Kb)Q{=)  
  { %/}d'WJR  
  typedef T1 & result; q6o}2<T@  
} ; m6@;!*Y  
template < typename T > \ >#y*W<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zQB1C  
  { oHF,k  
  return (T & )r; 4F!%mMq  
} [vnxp/v/<  
template < typename T1, typename T2 > > lI2r}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yb\!4ml  
  { ^a|  
  return (T1 & )r1; ?9T,sX:  
} R[#B|$  
} ; Ss1&fZoj  
&O5&pet  
template <> fAR 6  
class holder < 2 > }{[p<pU$C  
  { ~F;>4q   
public : Smd83W&  
template < typename T > R0nUS<b0  
  struct result_1 R#ya9GN{  
  { LRdV_O1e6M  
  typedef T & result; \=(U tro  
} ; q1A0-W#4  
template < typename T1, typename T2 > "rrE_  
  struct result_2 iE]^ 6i  
  { yoTx3U@  
  typedef T2 & result; )X6I #q8  
} ; E< pO!P  
template < typename T > *N](Xtbj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |9)y<}c5oM  
  { _1jeaV9@  
  return (T & )r; ph3dm\U.  
} C2L=i3R  
template < typename T1, typename T2 > JycC\s+%E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3)l<'~"z<  
  { o%h[o9i  
  return (T2 & )r2; #BI6+rfv|  
} , lBHA+@  
} ; h0l_9uI  
jtwe9  
4EhWK;ra  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 I=k`VId:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |jKFk.M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: yp pZ@  
vtq47i  
return l(i, j) = r(i, j); QQ99sy  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :x!'Eer n  
)r XUJ29.  
  return ( int & )i; LO k J  
  return ( int & )j; yq`  ,)  
最后执行i = j; `CG% Y>+  
可见,参数被正确的选择了。 q=k[]vD  
:eSwXDy&  
KPa@~rU  
- ysd`&  
raZ0B,;eFu  
八. 中期总结 )+a]M1j  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: }5u;'>$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?cD_\~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "@itn  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor nwJc%0  
? Lr:>  
l YjPrA]TC  
KwxJ{$|xH  
)u307Lg  
92^Dn`g  
九. 简化 }G<A$*L1  
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。 @Z@S;RWSU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +F^X1  
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: mXUe/*r0T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &G7@lz@sK+  
  +-*/&|^等 eS2VLVxu  
2. 返回引用。 wOR#sp&  
  =,各种复合赋值等 FNXVd/{M3  
3. 返回固定类型。 pF:C   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (9+N_dLx~P  
4. 原样返回。 r6e!";w:U  
  operator, ZRC7j?ui8`  
5. 返回解引用的类型。 v3]~*\!5  
  operator*(单目) buxyZV@1  
6. 返回地址。 U,,rB(  
  operator&(单目) P}D5 j  
7. 下表访问返回类型。 sV`XJ9e|  
  operator[] Aoy=gK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 zi,":KDz#  
  operator<<和operator>> qjIcRue'"  
TA+/35^?  
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。 <}AmzeHr+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OJ}aN>k  
mtNB09E(  
template < typename Left > 62>/0_m5  
struct value_return L$}'6y/@  
  { oRl@AhS  
template < typename T > @Hst-H.l<l  
  struct result_1 +/Vzw  
  { BWsD~Ft  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bpfSe  
} ; @C5 %`{\  
4,ewp coC%  
template < typename T1, typename T2 > s;:quM  
  struct result_2 4?~Ei[KgQn  
  { d6"B_,*b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E>qehs,g  
} ; cONfHl{  
} ; ` aaT #r  
.%mjE'  
i-&"1D[&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /S%!{;:  
|r53>,oR<:  
下面我们来剥离functor中的operator() 6 ZVD<C:\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |( R[5q  
ZRCUM"R_  
return l(t) op r(t) %l)~C%T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r A9Rz^;xa  
return op l(t) `O}bPwa{>  
return op l(t1, t2) '8fh(`  
return l(t) op aB4L$M8x  
return l(t1, t2) op @#| R{5=+  
return l(t)[r(t)] F2["AkNM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Rj,M|9Y)o  
l,1.6  
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: iTeFy -Ct  
单目: return f(l(t), r(t)); 7R".$ p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); C,3yu,'  
双目: return f(l(t)); u9dL-Nr`  
return f(l(t1, t2)); O}"fhMk  
下面就是f的实现,以operator/为例 4(\7Or(''  
?[ vC?P  
struct meta_divide SlUt&+)  
  { s&qr2'F+z  
template < typename T1, typename T2 > &bS!>_9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TWTRMc;z+  
  { R$VeD1n@  
  return t1 / t2; Vq#_/23=$y  
} .(zZTyZr  
} ; v7- d+P=  
hdee]qLS  
这个工作可以让宏来做: vghn+P8  
w^QqYUL${  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |)u|@\{  
template < typename T1, typename T2 > \ 6c&OR2HGqO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n0kkUc-`   
以后可以直接用 g3,F+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =u]FKY  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 g].hL  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) =;A~$[g  
w'Q2Czso  
u+uu?.bM  
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 auQfWO[ u  
vW4N[ .+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \Rvsy;7  
class unary_op : public Rettype Bn{0-5nj  
  { ?GKm_b]JC  
    Left l; L\UM12  
public : <x2 F5$@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gb/M@6/j  
]j?Kn$nv*S  
template < typename T > JSm3ZP|GqJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k~b8=$  
      { QYTwGThWR  
      return FuncType::execute(l(t)); f^X\N/  
    } pGGx.&5#82  
hKW!kA =gZ  
    template < typename T1, typename T2 > {:9P4<%H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z?8Sie  
      { 6 _\j_$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ihdtq  
    } b`sph%&  
} ; EaGS}=qY5  
Y^f12%  
Gk5SG_o  
同样还可以申明一个binary_op &g<`i{_  
Jv=G3=.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XS/5y(W  
class binary_op : public Rettype wY j~(P"  
  { 7oI^shk  
    Left l; OT5'cl  
Right r; BV HO_  
public :  g8_IZ(%:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &vp0zYd+v  
3 eFBe2  
template < typename T > ;i><03  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const emI]'{_G  
      { 7eg//mL"6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4';tMiz  
    } >, }m=X8  
K06/ D!RD4  
    template < typename T1, typename T2 > yw;!KUKb|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ".SQ*'Oc  
      { 6Pa jBEF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QP e}rQnm  
    } \;A\ vQ[  
} ; D0&{iZ(  
z[wk-a+w  
Kv:ih=?  
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 Zb7:qe<UN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =JnUTc _u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ico(4KSk  
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。 xQhvs=Zm]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S&P5##.u`  
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。。。 1`_i%R^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c};Qr@vpo  
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) O({-lI  
下面是修改过的unary_op :Y[r^=>  
Yg#)@L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s"?&`S  
class unary_op xf@D<}~1  
  { Pne[>}_l/  
Left l; rLcQG  
  ^ffh  
public : y|X\f!  
E 2DTE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} KV0e^c;  
\(LHcvbb  
template < typename T > O"mU#3?  
  struct result_1 ASLRP  
  { jL)aU> kN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5\tYs=>b<  
} ; yXw xq(32  
BI=Ie?  
template < typename T1, typename T2 > mlgdwM  
  struct result_2 8C=Y(vPk2  
  { D] 2+<;>`>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !+H=e>Y6  
} ; +-#| M|a  
}h>e=<  
template < typename T1, typename T2 > 1p&?MxLN-a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]IJ.}  
  { b,G+=&6u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Bd"7F{H  
} FO}4~_W{  
D@Fa~O$75  
template < typename T > k 9Kv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *.EtdcRo[  
  { i\rI j0+  
  return OpClass::execute(lt(t)); @Cm"lv.hz  
} 9#6ilF:F  
H$ xSl1>E  
} ; tO?*x/XC{  
cVn7jxf  
~%Yh`c EP  
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 Z[`J'}?|  
好啦,现在才真正完美了。 L i=l/  
现在在picker里面就可以这么添加了: !HDk]   
=fi.*d?$7  
template < typename Right > V|HSIJ#J  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const > KH4X:  
  { j&m<=-q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xyz-T1ib  
} 5 |C;]pq  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 n]coqJ  
8yFD2(#  
Zml9 ndzT  
Ed*`d>  
[dU/;Sk5  
十. bind `Xmpm4 ]  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 O t `}eL-  
先来分析一下一段例子 +Mm0bqNN  
n3b@ 6V1_  
cX.v^9kuX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} a/^Yg rC\T  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x'JfRz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -07(#>  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 B{1+0k  
我们来写个简单的。 6x/ X8zu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6nGDoW#  
对于函数对象类的版本: rzaEVXbz1  
web&M!-  
template < typename Func > bJB:]vs$  
struct functor_trait =AcbX_[  
  { KS(T%mk\  
typedef typename Func::result_type result_type; sQihyq6U;  
} ; J;q3 fa  
对于无参数函数的版本: ]P<&CEk  
/e{Oqhf[n  
template < typename Ret > ( v ~/glf  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z^GriL  
  { #2HygS  
typedef Ret result_type; aeBth{  
} ; 4VU5}"<  
对于单参数函数的版本: ~Nc] `95  
"hlIGJ?_=  
template < typename Ret, typename V1 > oHi&Z$#!n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `(o1&  
  { dnIBAe  
typedef Ret result_type; g\ *gHHa  
} ; P<4jY?.  
对于双参数函数的版本: [sKdIw_  
#{ Uk4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q}fAAZ&7h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q}\\p  
  { GF/p|I D  
typedef Ret result_type; UN>hJN;c  
} ; {&h&:  
等等。。。 >MP PYVn7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O &w$  
$yFur[97C  
template < typename Func > MzG(+B  
struct func_return :Dr& {3>  
  { HZK0Ldf  
template < typename T > ]-PF?8  
  struct result_1 h0^V!.- 5  
  { caj)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nW drVT$  
} ; \GvVs  
BgpJ;D+N4  
template < typename T1, typename T2 > giu~"#0/F  
  struct result_2 U.^)|IHW  
  { h;ShNU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "!Qhk3*  
} ; )7i?8XiSZF  
} ; ?Y hua9  
/d{L]*v)]  
+qz)KtJS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9lD,aOb  
l[fNftT-  
template < typename Func, typename aPicker > o"]eAQ  
class binder_1 %*19S.=l  
  { ,^<+5TYM7  
Func fn; Zi[)(agAT  
aPicker pk; _ma4  
public : Y?5yzD:  
VUnEI oKM  
template < typename T > e:,.-Kvzp`  
  struct result_1 x1}q!)e  
  { q;>BltU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d#b{4zF"  
} ; zPw R1>gL  
"pWdz}!  
template < typename T1, typename T2 > AQiP2`?  
  struct result_2 - 5k4vx N}  
  { OUdeQO?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ch.T} %  
} ; "=".ne  
E%;'3Qykva  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &iGl)dDr  
H]!y |p  
template < typename T > 6Ss{+MF|v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4vX]c  
  { kK1qFe?]  
  return fn(pk(t)); {&<}*4D  
} k0YsAa#6V  
template < typename T1, typename T2 > ~o%-\^oc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5{u6qc4FW  
  { G4{qWa/  
  return fn(pk(t1, t2)); ipzUF o<w  
} u:S@'z>  
} ; XOeh![eMX  
6m.Ku13;  
( Lu.^  
一目了然不是么? >C-_Zv<!T\  
最后实现bind jF3!}*7,  
8x9kF]=  
"{B ek<  
template < typename Func, typename aPicker > o5D"<-=>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p;7 4 +q  
  { 23f[i<4e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); PPqTmx5S  
} j^ _I{  
3N bn|_`(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4y1> !~f  
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。 7>zKW?  
?V{k\1A  
十一. phoenix kdUGmR0d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hKTg~y^  
>4ct[fW+  
for_each(v.begin(), v.end(), Ds G *  
( `Of wl%G  
do_ >#:/ GN?  
[ NDOZ!`LqH  
  cout << _1 <<   " , " Uo @NK  
] E?XCL8NC  
.while_( -- _1), v2n0[b0  
cout << var( " \n " ) jccW8g~ ~  
) +_g T|vlU  
); S[a5k;8GL  
O|>1~^w  
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: #c^Q<&B  
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  [;=WnG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Y1 P[^ws  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |g7h#F~  
 i) 2))C  
Ft7a\vn*B  
template < typename Cond, typename Actor > N-rm k  
class do_while )RYnRC#O  
  { Z0=m:h  
Cond cd; L, {rMLM%  
Actor act; |%}s$*s  
public : +^J-'7Vt  
template < typename T > vaj66nV  
  struct result_1 eCp|QSXE  
  { tqQ0lv^J  
  typedef int result_type; ~}5Ml_J$,l  
} ; 30_un  
MA+-2pMc|7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^-IsK#r.k  
M?B(<j1Ri  
template < typename T > '%EZoc/U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pIu H*4Vz  
  { m I zBK]@^  
  do %<?ciU  
    { w`}9/s;$  
  act(t); s1vrzze  
  } v\Y}(fD  
  while (cd(t)); TJXraQK-=  
  return   0 ; <KwK tgzs  
} Uk:.2%S2  
} ; cU*lB!  
z`/.v&<>V  
#Q3PzDfj  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RW 7oL:$dt  
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。 c[ ony:6  
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。 =$8@JF'  
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。 [S]!+YBK  
下面就是产生这个functor的类: d=Do@) m|  
cIr1"5POXK  
wz+5 8(  
template < typename Actor > d_C4B  
class do_while_actor t;!]z-Y>  
  { h)_Gxe"x  
Actor act; sJb)HQ,7x  
public : DAnb.0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8},<e>q  
jRG\C=&(x  
template < typename Cond > kz0=GKic  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2Nn1-wdhb  
} ; g?~Tguv  
+oy&OKCa  
|WAD $3  
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;[Y42\z|  
最后,是那个do_ Blbq3y+Sq  
]1?=jlUl  
3l%,D: ?  
class do_while_invoker M{xVkXc>  
  { @vQa\|j  
public : GzFE%< 9F  
template < typename Actor > ,<3uc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _IL2-c8  
  { p08kZ  
  return do_while_actor < Actor > (act); =x^l[>sz  
} MdH97L)L.0  
} do_; ]iDJ*!I  
uyNJN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Vd +Q:L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <'[Ku;m  
最后来说说怎么处理break和continue NLQE"\#a  
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。 VD24X  
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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