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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda G,<d;:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Zz:%KUl3  
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, & uwOyb  
M/[_~  
w1zMY:9  
9:xs)t- _  
  class filler %o\+R0K  
  { ) 5Ij  
public : {=d}04i)E"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +{;wOQ.  
} ; jzpDKc%  
kQ&Q_FSO  
U8>4ClJ4  
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: g#6R(  
(#85<|z  
K7{B !kX4k  
cotySio$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ->IZZ5G<  
wmR~e  
T)q Uf H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  yoe@]c=  
N5K2Hv<"  
<?DI!~  
dSTyx#o  
二. 战前分析 8[AU`F8W  
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。 :6(@P1vA 6  
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 )J+OyR=  
.dxELSV  
Ax=)J{4v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y}={S,z%22  
  /* --------------------------------------------- */ @}PX:*c  
vector < int *> vp( 10 ); ()t~X Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =\5f_g2M  
/* --------------------------------------------- */ e9Gu`$K  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Us# /#-hJ  
/* --------------------------------------------- */ Jwj=a1I 53  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); PMbq5  
  /* --------------------------------------------- */ [%6)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (5+g:mSfr  
/* --------------------------------------------- */ 726UO#*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jVoD9H F/  
>P}XCAU  
&KI|qtQ;  
SE i\H$ !  
看了之后,我们可以思考一些问题: c 8Q2H  
1._1, _2是什么? km^ZF<.@  
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。 >@?mP$;=  
2._1 = 1是在做什么? ^PJN$BJx  
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。 -jrAk  
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。 E vY^]M_U  
1#AxFdm1  
O/(vimx.#F  
三. 动工 h|Qb:zEP,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ii/{xVMD  
GA[bo)"  
!5[SNr3^  
g6.I~o Q j  
template < typename T > &IRM<A!8  
class assignment /yx)_x{  
  { [,ulz4"  
T value; fiU#\%uJg  
public : ; 5[W*,7s  
assignment( const T & v) : value(v) {} W 9}xfy09  
template < typename T2 > 3q@JhB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } c (5XT[Tw  
} ; yQ<h>J>  
;GOu'34j  
"j8=%J{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (LXYx<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JwWxM3(%t  
6<5:m:KE  
4 540Lw'A  
v*As:;D_  
  class holder 1Q9Hs(s  
  { V=1zk-XC  
public : W|0))5a  
template < typename T > 5~2_wWjX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S^EAE]  
  { CS-jDok  
  return assignment < T > (t); &U}8@;  
} iG~&uEAJ  
} ; 5.yiNWh  
ouFKqRs;  
j]R[;8g  
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: gsa@ci  
=i;T?*@  
  static holder _1; 5U]@ Y?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CM[83>  
WT1y7+_g(d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^~bd AO81  
而不用手动写一个函数对象。 Lg#(?tMp,'  
E:A!tu$B  
9!Xp+<  
(mI590`f  
四. 问题分析 L=C#E0{i  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 FDGG$z?>m  
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。 #mK?:O\-1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Zv-1*hhHf  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Lz:FR*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [EZ=tk  
dIhfp7|  
五. 问题1:一致性 g:G5'pZf  
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?| &uBf sa$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zx.SRs$  
co^h2b  
struct holder @qx$b~%  
  { =]pEvj9o  
  // [*0M$4  
  template < typename T > Zt=P 0  
T &   operator ()( const T & r) const v.u 5%  
  { 7-u'x[=m  
  return (T & )r; 5tLb o  
} \$ss  
} ; @'?gan#(  
-:J<JX)o  
这样的话assignment也必须相应改动: sdyNJh7Jr  
T,vh=UF%]  
template < typename Left, typename Right > FCKyKn  
class assignment r_ B.b K  
  { y*US^HJOZ  
Left l; pQC|_T#u  
Right r; $% gz, {  
public : N#$]W"U  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }#g+~9UK  
template < typename T2 > h.l.da1#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } PDCb(5  
} ; eQn[  
zn_#}}e;G  
同时,holder的operator=也需要改动: imAOYEH7}  
Ck"db30.  
template < typename T > |GsMLY:0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {9x>@p/  
  { vX}w_Jj>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %^nNt:N0  
} Fpeokr"i  
|3Oyg?2  
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。 (~E-=+R[$&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 p|dn&<kd  
tLq]#9kL  
return l(rhs) = r; FH$q,BI!R  
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。 (uhE'IQ{(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: i ?uX'apk  
Oe :S1f  
template < typename Tp > |_-w{2K  
class constant_t F[!%,-*  
  { IA[:-2_  
  const Tp t; EBz4k)@m  
public : ^yq}>_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z,2*3Be6V  
template < typename T > a l6y=;\jZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =NI?Jk*iAq  
  { bqp^\yu-E  
  return t; t,*1=S5  
} n00J21  
} ; OJJ [Er1  
(c^ {T)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [6_.Y*}N  
下面就可以修改holder的operator=了 g0}jE%)  
[{)Z^  
template < typename T > M6^ \LtFt  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m.1-[2{8~  
  { %iEdUV\$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]j6K3  
} 8TP~=qU  
vD?D]8.F~Q  
同时也要修改assignment的operator() }Bsh!3D<.  
H^@Hco>|  
template < typename T2 > x|dP-E41\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o9]32l  
现在代码看起来就很一致了。 e.%I#rNI  
x;E/  
六. 问题2:链式操作 QJrXn6`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r =vY-p  
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。 % -AcA  
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。 Jvsy 6R  
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。 f5b|,JJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !X~NL+  
dzAumWoh  
template < typename T > \/;c^!(<  
struct result_1 =N{?ll6x7g  
  { H@$K /  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [MwL=9;!H  
} ; D6&P9e_5  
<#nU 06 fN  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: UXdc'i g  
S Z/yijf  
template < typename T > YI"!&a'yj  
struct   ref A%F8w'8(  
  { "RK"Pn+  
typedef T & reference; CrL9|78  
} ; 4dCXBTT  
template < typename T > ?QJx!'Y,p  
struct   ref < T &> vN],9 q  
  { b|DU  
typedef T & reference;  p#]9^oA  
} ; eF.nNu  
1+N'cB!y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~/-SKGzo-  
+p Ywc0~  
template < typename T > rA B=H*|6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y<VX.S2kf  
  { j y5[K.  
  return l(t) = r(t); GQY" +xa8]  
} R=E4Sh  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 *P/A&"i[E  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *<:X3|3E  
9ck"JMla  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 m[2[9 bQ0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Cy6!?Mik  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fg#e*7Odn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U2<q dknB  
最后的布局是: 3?"gfw W  
                Add 85Yi2+8f4  
              /   \ B F gxa#De  
            Divide   5 sfw* _}y  
            /   \ Sq_.RU  
          _1     3 p19(>|$J  
似乎一切都解决了?不。 }(Fmr7%m  
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。 <_|@ ~^u  
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。 1) 2-UT  
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(^Sse  
9D=X3{be#  
template < typename Right >  XA;PWl5!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const G`0{31us  
Right & rt) const /N*<Fq7w~  
  { l{C]0^6>i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :M{ )&{D  
} xPUukmG:B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cRr3!<EZ  
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。 y< dBF[  
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。 "'Fvt-<^S7  
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。 1z&"V}y  
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。 Qfy_@w]  
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? GiuE\J9i  
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: Y96<c" t  
|&Mo Qxw@  
template < class Action > ^i_v\E[QU  
class picker : public Action "A~dt5GJ  
  { 3T]cDVQ_  
public : Y1sK sdV  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n5A|Zjk;  
  // all the operator overloaded Vfy@?x= &  
} ; = E_i  
F1$XUos9  
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。 6-"tQ,AZ  
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: ~?b1x+soV  
-nC&t~sD  
template < typename Right > fmv:vs /9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ti9e(Jt!O  
  { b~>@x{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $=E4pb4Y  
} NkBvN\CQ  
[O_5`X9|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a9NuYYr,h  
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。 uQ[,^Ee&/  
&glh >9:G  
template < typename T >   struct picker_maker 6o6yx:  
  { ]JGq{I>%+6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; p.(+L^-=  
} ; JP\jhkn  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h~ _i::vg  
  { !F}GSDDV*  
typedef picker < T > result; Q!IqvmO  
} ; D}!YF~  
{e2ZW]  
下面总的结构就有了: wo(O+L/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。 MhE".ZRd  
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。 '*Dp2Y{7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z D"*fr  
至此链式操作完美实现。 [>p!*%m  
$RI$VyAjD  
 }+/Vk  
七. 问题3 [Nm?qY  
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。 y7 #+VF`xf  
,Q Ge=Exn  
template < typename T1, typename T2 > 4NaT@68p  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /K!f3o+  
  { K9&Q@3V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +[n#{;]<  
} V[WZ#u-p  
p(GI02|n  
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: ak:f4dEd  
; Gv-$0{P3  
template < typename T1, typename T2 > q$v0sTk0Y  
struct result_2 i}>EGmv m  
  { 16I[z+RG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ti1R6oSn  
} ; M9Sj@ww  
G2!<C-T{2  
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? pQ7elv]  
这个差事就留给了holder自己。 aG =6(ec.  
    SufM ~9Ll  
45%D^~2~F  
template < int Order > }8"i~>>a  
class holder; /03 Wst  
template <> wt@TR~a  
class holder < 1 > .@;5"  
  { p_n$}z  
public : dQp>z%L)  
template < typename T > Q8l vwip  
  struct result_1 FR'Nzi$  
  { M54czo=l  
  typedef T & result; "BpDlTYM  
} ; 5HbJE'  
template < typename T1, typename T2 >  4J=6U&b  
  struct result_2 I}y6ke!  
  { o(v7&m;  
  typedef T1 & result; r_bG+iw7p  
} ; gV:0&g\v  
template < typename T > IJPyCi)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /s(PFN8#Y  
  { ~tW<]l7  
  return (T & )r; v=dN$B5y3  
} q]!FFi{w;  
template < typename T1, typename T2 > I) *J,hs1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z!'k N\z  
  { 6+s&%io4  
  return (T1 & )r1; 6oq^n s-  
} 'f %oL/,  
} ; u0[O /G  
p ~+sk1[.  
template <> MD4m h2  
class holder < 2 > Ew{N 2  
  { hD,^mru  
public : I%j]pY4  
template < typename T > \b)P4aL  
  struct result_1 =:xJZy$  
  { %>O}bdSf  
  typedef T & result; [>j.x2=  
} ; Cf<TDjU`|  
template < typename T1, typename T2 > % 1<@p%y/  
  struct result_2 cZWW[i  
  {  1&=2"  
  typedef T2 & result; +@@( C9  
} ; 5rA>2<\pQ  
template < typename T > W^H[rX}=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `I|Y7GoUO  
  { `"iPJw14  
  return (T & )r; $K|2k7  
} ]@}@G[e#[  
template < typename T1, typename T2 > Fk`6 q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T Q {8 ee{  
  { hGUQdTNP  
  return (T2 & )r2; /cZcfCW  
} 1_n5:  
} ; ,zBc-Cm  
$7Lcn9 ?G  
UyNP:q:  
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> >。 yW_goS0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w;Pe_m7\EO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U[@B63];0  
$T2zs$  
return l(i, j) = r(i, j); ].gC9@C:$i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z7*mT}Q  
7H[.o~\  
  return ( int & )i; 3ZYrNul"  
  return ( int & )j; ljh,%#95=  
最后执行i = j; &#]||T-  
可见,参数被正确的选择了。  ck`$ `  
QVN @B[9  
X=JAyxY  
\'nE{  
V}G; oz&>)  
八. 中期总结 )q%DRLD'G  
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: mgEZiAV?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j0e1CSE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M""X_~&I"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q +c~Bd  
8GT{vW9  
4wwRNu*  
s3gT6  
?eR^\-e  
MCfDR#a  
九. 简化 ?)+I'lW!  
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。 k%cT38V*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 RYX=;n  
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: E`3[62C  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HG})V PBa  
  +-*/&|^等 _57 68G`P  
2. 返回引用。 9KZLlEk5O  
  =,各种复合赋值等 hKp-"  
3. 返回固定类型。 ,tOc+3Qz$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p \,PY  
4. 原样返回。 it Byw1/  
  operator, ] LcCom:]  
5. 返回解引用的类型。 ~F gxhK2+  
  operator*(单目) gk &  
6. 返回地址。 >bwB+-lyL  
  operator&(单目) :5YL!D/&  
7. 下表访问返回类型。 0Nvk|uI V[  
  operator[] aYJTSgW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /2%646  
  operator<<和operator>> Aoi) 11>  
NNOemTh  
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。 G1RUu-~+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v[++"=< o8  
.paKV"LJ  
template < typename Left > {WYJQKs8  
struct value_return pTQ70V3  
  { gK_^RE9~  
template < typename T > DG%vEM,y  
  struct result_1 apz) 4%A  
  { YadG05PDe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <8 $fo  
} ; z CS.P.$  
i[IOR0  
template < typename T1, typename T2 > CyR1.|!@  
  struct result_2 5_H`6-q  
  { 4p}?QR>tZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K:<j=j@51  
} ; UrMEL; @g  
} ; nzcXL =^r3  
%1oh+'ES F  
I_dO*k%l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,8tk]W[C  
o)V@|i0Js  
下面我们来剥离functor中的operator() s*g`| E{M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ><&>JgM  
wr) \GJ#>  
return l(t) op r(t) {^z>uRZ3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cF2!By3M  
return op l(t) io[>`@=  
return op l(t1, t2) _ SuW86  
return l(t) op qh]D=i  
return l(t1, t2) op 6zZT5 Kn  
return l(t)[r(t)] ^uV=|1<%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H(QbH)S$6  
[C0"vOTUb  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 0XSMby?t`  
单目: return f(l(t), r(t)); |7$Q'3V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (zmL MG(R  
双目: return f(l(t)); ~WW!P_wI,  
return f(l(t1, t2)); ZL7#44  
下面就是f的实现,以operator/为例 w$evAPuz^  
)wM881_!  
struct meta_divide ] >4CBm$  
  { 75"&"*R/*G  
template < typename T1, typename T2 > !q8"Q t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /a .XWfu  
  { * YR>u @  
  return t1 / t2; H "; !A=0  
} ` 'vNHY  
} ; sJ>JHv  
'44I}[cA/  
这个工作可以让宏来做: uBUT84i  
cHAq[Ebp2!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Oj F]K,$  
template < typename T1, typename T2 > \ c!ul9Cw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7%sx["%@  
以后可以直接用 kZK1{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ww5UQs2sn  
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 $fhR1A  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) NtDxwzj  
KX^!t3l6  
rUW/d3y  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 n_/;j$h  
g@Z7f y7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .P(A x:g  
class unary_op : public Rettype peZ'sZ6  
  { ,7n8_pU  
    Left l; Ge=|RAw3  
public : ,opS)C$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} VD90JU]X<  
%%{f-\-7Ig  
template < typename T > A5IW[Gu!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eAK=ylF;  
      { O|mWQp^?q  
      return FuncType::execute(l(t)); 7.nNz&UG]5  
    } 3| F\a|N  
tpn.\z%  
    template < typename T1, typename T2 > AkEt=vI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iTVepYv4m  
      { LJwy,-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ehV}}1>O  
    } D}/nE>*  
} ; M6lNdK  
swfjKBfw+g  
1UN$eb7  
同样还可以申明一个binary_op `OHdo$Y9  
'R nvQ""  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  +wE>h>?;  
class binary_op : public Rettype 3Lm7{s?=Z-  
  { 0I}c|V'P  
    Left l; mc|8t0+1`  
Right r; o(@^V!}V  
public : ^TqR0a-*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |!xqkmX  
Ih%LKFT  
template < typename T > uX8G<7O^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a/gr1  
      { | W<jN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _53N uEM1  
    } \^Z DH  
t/c)[l hV  
    template < typename T1, typename T2 > D%h_V>#z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t|v_[Za}Z  
      {  Eikt,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); MNH-SQB|  
    } gezZYP)d  
} ; b/&{:g!B  
"[2D&\$  
{TC_ 4Y|8  
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 VcORRUp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ngl8) B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) F>"B7:P1:Q  
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。 wQrD(Dv(yA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! */ok]kX'  
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。。。 FK,Jk04on  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )WbE -m  
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) 'ExTnv ~  
下面是修改过的unary_op Ya ~lPc  
%VGQ{:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z]k+dJ[-  
class unary_op 2-DJ3OL]k  
  { =f=,YcRn+  
Left l; rE4qPzL  
  FSyeDC^@  
public : X  m%aT  
1w|u ^[~u\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l1D"*J 2`  
Wfj*)j Q  
template < typename T > TuMD+^x  
  struct result_1 \j~LxV  
  { RLUH[[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W=?s-*F[~  
} ; <UBB&}R0  
RiCzH  
template < typename T1, typename T2 > .6y(ox|LL  
  struct result_2 (#VF>;;L  
  { 0?\d%J!"S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |p @,]c z  
} ; TDjjaO  
P:tl)ob  
template < typename T1, typename T2 > 6l?\iE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6ZwFU5)QE/  
  { DX4"}w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Tz2<# pLR  
} Zmr*$,v<y  
e!|T Tap  
template < typename T > t 4tXLI;'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Odj4)   
  { ^g*2jH+  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,L,?xvWG  
} a>/jW-?  
`DcZpd.n  
} ; ]WP[hF  
O(Vi/r2:e  
yct^AN|%  
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 SPU_@ Pk  
好啦,现在才真正完美了。 Q.]RYv}\  
现在在picker里面就可以这么添加了: $ h<l  
7s-ZRb[)1  
template < typename Right > K/+w6d  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =_Y#uE$  
  { p?+*R@O  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +x"cWOg  
} (>gAnebN L  
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。 I%fz^:[#<  
8I*WVa$l  
"lJ [H=\  
Qg;?C  
@x z?^20N  
十. bind d %Z+.O  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^6[o$eY3  
先来分析一下一段例子 _LUTIqlvi  
$Q!J.}P@  
  S9Ka  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7ZVW7%,zF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +8etCx  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'aoHNZfxw  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 V=g<3R&  
我们来写个简单的。 .^J7^ Ky,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [$b\#{shtP  
对于函数对象类的版本: \.7O0Q{  
8=h$6=1S  
template < typename Func > Ie%twc  
struct functor_trait |:?JSi0  
  { .`ppp!:a4  
typedef typename Func::result_type result_type; &J~%Nt  
} ; 9 O/l{  
对于无参数函数的版本: d=B DR^/wA  
 #FfUkV  
template < typename Ret > j 4B|ktf  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cPgz?,hE  
  { ? <.U,  
typedef Ret result_type; )FG<|G(  
} ; uJP9J  U  
对于单参数函数的版本: !MiH^wP  
r ]cC4%in  
template < typename Ret, typename V1 > 75pz' Cb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S2jO  
  { `Oc`I9  
typedef Ret result_type; 6jIW)C  
} ; 1JU1XQi  
对于双参数函数的版本: ){.J`X5r  
S}rW=hO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Tmo+I4qoL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n./onv  
  { 96.A8o  
typedef Ret result_type; f;(]P  
} ; UJ'}p&E  
等等。。。 / !*gH1 s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I oz rZ  
kOfu7Zj  
template < typename Func > hkO)q|1  
struct func_return om"q[Tudc  
  { Us ]Uy|j  
template < typename T > # Z*nc0C  
  struct result_1 ZZa$/q"  
  { Xj\SJ*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "KY9MBzPD  
} ; 3huT T"G  
3f{%IU(z  
template < typename T1, typename T2 > 7]q$ sQ  
  struct result_2 4g#pQ  
  { Ah2%LXdHA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XB &-k<C  
} ; ]Qp0|45=  
} ; SR#%gR_SC  
%NbhR(  
4=H/-v'&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 f.gkGwNk  
4ifWNL^)  
template < typename Func, typename aPicker > k!]Tg"]JAh  
class binder_1 Aa5IccR  
  { 13]sZ([B%|  
Func fn; 4"e7 43(  
aPicker pk; #]ii/Et#x  
public : JF>mybB  
wovWEtVBU  
template < typename T > K5Fzmo a  
  struct result_1 $cev,OW6]  
  { Q:]F* p2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;bd\XHwMUP  
} ; 'M\ou}P  
+:2(xgOP.V  
template < typename T1, typename T2 > cI3uH1;#  
  struct result_2 '}c0:,5  
  { |WeLmy%9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SvH=P !`+  
} ; ^/HE_keY  
O{rgZ/4Au  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :yvUHx  
5|:=#Ql*  
template < typename T > au8bEw&W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r]'AdJFt  
  { 0[0</"K%1m  
  return fn(pk(t)); Z94D<X"  
} 9dw02bY`  
template < typename T1, typename T2 > Gq;0j:?CC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aO'$}rDf$  
  { G7C9FV bR  
  return fn(pk(t1, t2)); MC3XGnT#5  
} 8T 6jM+ h  
} ; Y( /VW&K&:  
)zt*am;  
A]B D2   
一目了然不是么? Yc#oGCt  
最后实现bind z@&_3 Gl  
k+-u 4W   
vVKiE 6^  
template < typename Func, typename aPicker > dvsOJj/b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +(r8SnRX  
  { CN: 36  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :4Sj2  
} z;'"c3qG8  
qX:54$t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9ZG.%+l  
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。 $K\\ 8$Z  
blaxUP:  
十一. phoenix n?aogdK$V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m+DkO{8F  
)0PUK9  
for_each(v.begin(), v.end(), ZWmmFKFG.  
( yYWGM  
do_ 'fcJ]%-=  
[ ^#exs Xy  
  cout << _1 <<   " , " @<},-u  
] LUKdu&M  
.while_( -- _1), x1+8f2[  
cout << var( " \n " ) Dw;L=4F |  
) >F,~QHcz  
); ,/:#=TuYm  
YG?W8)T  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: b)$<aFl  
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 lGjmw"/C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 QS_" fsyN:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L4}C%c\p*  
;% !'K~  
FL0(q>$*8  
template < typename Cond, typename Actor > XkuNLs4  
class do_while hRxR2  
  { ?K I_>{  
Cond cd; 69r<Z  
Actor act; Gnj|y?'  
public : qN}0$x>p  
template < typename T > WZ@nuK.39T  
  struct result_1 k=w%oqpN  
  { cRT@Cu  
  typedef int result_type; ?8b?{`@V  
} ; n/S1Hae`  
[)# ,~L3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8>6+]]O  
&'c1"%*%8>  
template < typename T > %@kmuz??  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e<9IwS!/  
  { >F!2ib8  
  do k1_f7_m  
    { qL,!  
  act(t); aJOhji<b#L  
  } &JtK<g  
  while (cd(t)); P8).Qn  
  return   0 ; QP >P  
} jzdK''CHi  
} ; u z4P  
80&JEtRh  
^4_.5~(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k^S=i_ U  
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。 ujmO'blO  
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。 M@E*_U!U  
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。 hcWkAR  
下面就是产生这个functor的类: yO]Vex5)  
Zh6bUxr  
]j~V0 1p/e  
template < typename Actor > + ( `  
class do_while_actor ]xCJ3.9  
  { w(eAmN:zR  
Actor act; tl (2=\  
public : @vCPX=c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T7'njaLec  
m@u!frE,  
template < typename Cond > fJH09:@^%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V; Yl:*  
} ; B= jJ+R  
wbyY?tH  
kBS;SDl)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o6 'I%Gs  
最后,是那个do_ w9SPkPkYE  
A{bt Z#k  
zy"L%i  
class do_while_invoker p&>*bF,  
  { E*:!G  
public : o )G'._  
template < typename Actor > lQ<2Vw#Yl  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const J{ P<^<m_  
  { j#f+0  
  return do_while_actor < Actor > (act); +?w 7Nm`  
} &BY%<h0c  
} do_; }/nbv;)  
X*KQWs.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? w4Qqo(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3{ LXx  
最后来说说怎么处理break和continue '_lyoVP  
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。 :2pd2S  
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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