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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tQ=P.14>:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JGl0 (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, 4X tIMa28  
EaaLN<i@0  
Fd!Np7xw  
D4nYyj1O3  
  class filler qKu/~0a/  
  { JB.f7-  
public : M?mPi 3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W]b>k lp;  
} ; pRyePxCDj)  
%mKM9>lf#  
Fq\vFt|m<  
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: S"+X+Oxp7?  
jroR 2*  
2wR?ON=Q  
5=Cea  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r]JV !'R  
jpijnz{M  
-JgN$Sf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GH ] c  
e$'|EE.=q+  
!R@v\Eu  
ejs_ ?  
二. 战前分析 %l{0z<  
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。 =^a Ngq  
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 (lPiv+'n  
klpYtQ  
})~M}d2LXB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); miWog8j  
  /* --------------------------------------------- */ {v CB$@/o  
vector < int *> vp( 10 ); ;1x(~pD*o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =+>cTV  
/* --------------------------------------------- */ .8[*`%K>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tZ|0wPp  
/* --------------------------------------------- */ O7DaVlln  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n{'LF #4l  
  /* --------------------------------------------- */ vH14%&OcN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); );*:Uz sC_  
/* --------------------------------------------- */ :Y4 m3|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); JTg:3<L  
z{;~$."  
 mE1m  
oUSv)G.zb  
看了之后,我们可以思考一些问题: l-/fFy)T  
1._1, _2是什么? R3 Zg,YM  
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。 3Lg)237&j  
2._1 = 1是在做什么? 4^*+G]]wZ~  
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。 B Oc2<M/\  
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'nhP  
dV/ ^@[  
C[X2]zr  
三. 动工 \tCxz(vKz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /[V}   
nC6 ;:uM  
wlC7;u  
8&q[jxI@8  
template < typename T > k`aHG8S\  
class assignment {KQ]"a 6  
  { P:8 qm DXo  
T value; /9QC$Z):<  
public :  yxx9h3  
assignment( const T & v) : value(v) {} OdSglB  
template < typename T2 > :<QmG3F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /TEE<\"  
} ; TmEJ!)*  
lEXER^6  
eVRPjVzQ'Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9_Ws8nE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,S V34+(  
FTJvkcc?m  
UI]UxEJ  
?GT,Y5  
  class holder i:/Ws1=q  
  { q+ZN$4m  
public : OyG#  
template < typename T > *4 HogC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n.l7V<1  
  { G4<M@ET  
  return assignment < T > (t); S4O'N x  
} fUKi@*^ZUa  
} ; oVAY}q|wU  
:iEIo7B  
R!z32 <5k  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: YJm64H,[  
!5^&?plC@  
  static holder _1; qK-\`m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -hU1wX%U  
1}/37\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nBg  tK  
而不用手动写一个函数对象。 nhImO@Q:  
LW#$%}  
A7enC,Ey  
^| r6>b  
四. 问题分析 yM PZ}  
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。 s2kom)  
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。 :ceT8-PBRx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Va-.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1e)5D& njS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `:*O8h~i^8  
?#0m[k&`  
五. 问题1:一致性 0J z|BE3Y  
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?| aH'=k?Of;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8#h~J>u.  
HceZTe@  
struct holder iF^    
  { 4?',E ddo  
  // V2oXg  
  template < typename T > ~{00moN"m  
T &   operator ()( const T & r) const d`sIgll&n  
  { kE[Hq-J=N  
  return (T & )r; AAc*\K  
} XCyAt;neon  
} ; f+V^q4  
:zK\t5  
这样的话assignment也必须相应改动: LUKt!I0l  
L43]0k  
template < typename Left, typename Right > `)n/J+g  
class assignment p%#=OtkC  
  { ZxoAf;U~  
Left l; S%IhpTSe6  
Right r; VlFhfOR6t  
public : 3R?6{.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p/ au.mc  
template < typename T2 > Mh"vH0\Lj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XtftG7r9S  
} ; L g2z `uv  
YgR}y+q^6  
同时,holder的operator=也需要改动: <!a%GI  
DTN)#G CtF  
template < typename T > f\X7h6k8{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]&_z@Z.i  
  { e3=-7FU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); W{X5~w(  
} F x3X  
7OdJ&Gzd  
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。 /;;$9O9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Y*-dUJK-`  
,tl(\4n  
return l(rhs) = r; M-zqD8D  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 P.W@5:sD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V2o1~R~  
58[.]f~0  
template < typename Tp > F-GrQd:O=  
class constant_t %'&_Po\  
  { !f01.Tq8  
  const Tp t; s0/y> ok  
public : Q7(I'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} XGSgx  
template < typename T > WKB K)=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2@>#?c7  
  { LB/1To  
  return t; ?XnKKw\  
} Psw<9[  
} ; LPS]TG\  
2|JtRE+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OR<%h/ \f  
下面就可以修改holder的operator=了 i/j eb*d0  
Jk_ }y  
template < typename T > rtT*2k*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ueLdjASJ  
  { >vZ^D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KA{ JSi  
} u iR[V~  
zw}Wm4OH  
同时也要修改assignment的operator() a]t| /Mq  
; G4g;YHy|  
template < typename T2 > OY,iz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >*"1`vcxF  
现在代码看起来就很一致了。 wj-z;YCV  
d 6zfP1lQ  
六. 问题2:链式操作 G%XjDxo$I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !BEl6h  
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。 ;6tGRh$b  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 zdgSqv  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 g;\_MbfP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [w?v !8l  
pe>[Ts`2F  
template < typename T > XG8UdR|  
struct result_1 )|`w;F>  
  { n1)~/ >  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0xzS9  
} ; !w{(}n2Wq  
YjzGF=g#  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: [KNA5(Y0  
SxW.dT8{  
template < typename T > ;, ^AR{+x  
struct   ref Xr]<v%,C  
  { p{w:^l(  
typedef T & reference; 0'O6-1Li  
} ; .Gn-`  
template < typename T > * %w8bB  
struct   ref < T &> I0v4TjHH  
  { UY/qI%#L#,  
typedef T & reference; _&K>fy3t&  
} ; !H4C5wDu  
!f)^z9QX8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f_;6uCCO  
>36>{b<'$*  
template < typename T > ITf4PxF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const FGu#Pa  
  { L /V;;  
  return l(t) = r(t); 04@?Jb1*  
} f1 Zj:3e  
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。 /m8&E*+T1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  b =R9@!  
4nU+Wj?T  
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 Ht&%`\9s  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %Z { 7*jtE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 llRQxk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \ 3FOI  
最后的布局是: FSA"U9 w<  
                Add Mo0pN\A}h  
              /   \ ` l}+BI`4  
            Divide   5 BB3wG*q  
            /   \ V[avV*;3i  
          _1     3 o`~ %}3  
似乎一切都解决了?不。 O"m(C[+ [  
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。 LNI]IITx/  
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。 lJdwbuB6  
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: xF7q9'/F  
|\J! x|xy  
template < typename Right > xv~E wT)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0` UrB:  
Right & rt) const DW0UcLO  
  { n--w-1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `Uy4>?  
} M:cW/&ZJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m 4V0e~]  
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。 VTs ,Ln!,U  
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。 $-"V 2  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 S%2qX"8  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 t[HA86X  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? H@V+Q}  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /..a9x{At>  
Iv51,0A  
template < class Action > 4=7h1qex  
class picker : public Action F9 2et<y.  
  { 4NRG{FZ9  
public : F8>J(7On  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w0Y V87  
  // all the operator overloaded 31`Eq*Y)4  
} ; lWWy|r'il  
I9g!#lbl  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 8 CCA}lOG  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: v)-:0 f  
wSIfqf+y  
template < typename Right > Ob m%\h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y(Q!OeC  
  { OpxJiu=W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |QxT"`rT  
} 3FE=?Q  
`;v>fTcy  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > J6J|&Z~UT,  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。   7)  
-/gAb<=  
template < typename T >   struct picker_maker 6*%E4#4  
  { vz}_^8O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P"ATqQG%D  
} ; l_0/g^(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _p,1m[&M  
  { Oj0,Urs7  
typedef picker < T > result; {5J: ]{p  
} ; y5$AAas  
'o% .Q x  
下面总的结构就有了: >%Nqgn$V  
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。 JmJNq$2#c  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ,c.(&@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~pve;(e=  
至此链式操作完美实现。 @zAav>  
U!Eo*?LU$  
C ehz]C  
七. 问题3 {>8u/  
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。 5#hsy;q;[  
Lzy Ix!S  
template < typename T1, typename T2 > r E<Ou"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ub| -Q  
  { :9f/d;Mo3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?*: mR|=  
} D<UX^hU   
uZkh.0yB  
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: &#DKB#.2  
6Cz%i 6)  
template < typename T1, typename T2 > 3,$G?auW  
struct result_2 Z Vj  
  { BIeeu@p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d|RDx;r l8  
} ; n|Smy\0  
!a<}Mpeg  
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? 0w<G)p~%n  
这个差事就留给了holder自己。 9#D?wR#J=  
    oH]"F  
3*;S%1C^  
template < int Order > |8s45g>  
class holder; \o=YsJ8U  
template <> 8CN~o|uN  
class holder < 1 > +u]L# ].;  
  { HVkq{W|w  
public : %MUh_63bB  
template < typename T > EhK5<v}  
  struct result_1 XX;MoE~MM  
  { n1 kh8,  
  typedef T & result; {Bm7'%i  
} ; ?VP07 dQTe  
template < typename T1, typename T2 > &<\i37y  
  struct result_2 z*BGaSX %  
  { G@I/Dy  
  typedef T1 & result; iQj2aK Gs  
} ; mb_~ "}A  
template < typename T > H<wrusRg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;"j>k>tg  
  { A<|]>[ax  
  return (T & )r; $9m>(b/;n  
} DC6xet{  
template < typename T1, typename T2 > +ZU@MOni  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NP< {WL#  
  { |(6H)S]$  
  return (T1 & )r1; /O/pAu>  
} "{Jq6):mp  
} ; dxAP7v  
A:5B6Z  
template <> "2a&G3}t"  
class holder < 2 > p:@JCsH=  
  { bX*c-r:  
public : "- XJZ;5  
template < typename T > 0b~{l;  
  struct result_1 [23F0-p  
  { w=MiJr#3^  
  typedef T & result; U{%N.4:   
} ; ZB@Bj>,b p  
template < typename T1, typename T2 >  01;  
  struct result_2 >t Ll|O+  
  { Z;4pI@ u  
  typedef T2 & result; x8q3 Njr  
} ; yB~` A>~M  
template < typename T > :*0l*j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pk5W!K  
  { pg:1AAhT[  
  return (T & )r; y %4G[Dz  
} pcl '!8&7  
template < typename T1, typename T2 > B^C!UWN>%X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %@9pn1,  
  { <!qv$3/7  
  return (T2 & )r2; >nA6w$  
} lmjoSINy  
} ; S+7:fu2?+  
g k.c"$2  
JDA:)[;  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Yo$NE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: K9 tuiD+j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1s@%q <  
Z F&aV?  
return l(i, j) = r(i, j); eGi[LJ)np  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) yu>DVD  
bw\a\/Dw  
  return ( int & )i; ,b/qcu_|-  
  return ( int & )j; O^W.5SaR  
最后执行i = j; z%cpV{Nu  
可见,参数被正确的选择了。 lm 1Mz  
o;D[ F  
DL:wiQ  
$%ts#56*  
hQT  p&  
八. 中期总结 'Lb- +X,  
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: -(Y(K!n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rnV\O L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }hPFd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $B3<"  
j$TTLFK1  
9]DMHA@  
L-}6}5[  
x\r[Zp|  
TrBBV]4  
九. 简化 H]XY  
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。 .*bu:FuDE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 MI,b`pQ  
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: Q{~WWv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?k*%r;e>  
  +-*/&|^等  3~mi  
2. 返回引用。 9Un3La8PX  
  =,各种复合赋值等 86BY032H  
3. 返回固定类型。 2zz7/]?Q   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) e[(XR_EY  
4. 原样返回。 y]veqa  
  operator, 3wQUNv0z  
5. 返回解引用的类型。 2{sx"/k\A  
  operator*(单目) ^=lh|C\#  
6. 返回地址。 rv\yS:2  
  operator&(单目) `<z"BGQ  
7. 下表访问返回类型。 R2 I 7d'|v  
  operator[] kX2bU$1Q,i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i#lnSJ08  
  operator<<和operator>> dV( "g],  
0E5"}8  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *88Q6=Mm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: aBN^J_  
~rN:4Q]/  
template < typename Left > &`RD5uml  
struct value_return Y$%z]i5   
  { Br,^4w[Hq  
template < typename T > :U}.  
  struct result_1 TBGN',,  
  { _=wu>h&7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B`)gXqBt  
} ; VJeoO)<j  
_shoh  
template < typename T1, typename T2 > BXCB/:0  
  struct result_2 r^m8kYezQ  
  { - DO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; IYo{eX~=  
} ; ]f3eiHg*  
} ; +p%!G1Yz  
GbLuX U  
94>EA/+Ek  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xejQ!MAB  
&RzkM4"  
下面我们来剥离functor中的operator() /.{q2]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z/r=4  
.]0u#fz0y  
return l(t) op r(t) AO R{Xm  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q$|Wxnz  
return op l(t) k`5jy~;  
return op l(t1, t2) "x+o(jOy  
return l(t) op 1^x "P#u  
return l(t1, t2) op #s\HiO$BT  
return l(t)[r(t)] C3XB'CL6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [%);N\o2Y  
bK\Mn95]  
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: |[RoR  
单目: return f(l(t), r(t)); YPV@/n[N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /Vg=+FEO  
双目: return f(l(t)); x?aNK$A~X  
return f(l(t1, t2)); n7J6YtUwP  
下面就是f的实现,以operator/为例 zmw <y2`  
GV+K] KDI  
struct meta_divide ;yvx-  
  { !R;NV|.eI6  
template < typename T1, typename T2 > O7M8!3Eqm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z8X=Md8=  
  { ;V=Y#|o  
  return t1 / t2; bc?\lD$ $  
} s#8mD !T|  
} ; pdz_qj!Z  
d3m!34ml  
这个工作可以让宏来做: '@ $L}C#OI  
o*[n[\cR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [eWZ^Eh"I  
template < typename T1, typename T2 > \ EDl*UG83G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nE 2w ?  
以后可以直接用 bvxol\7;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @d+NeS  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ,EE,W0/zzM  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) K~C6dy  
EO_:C9=d{  
-KuC31s_W  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 B"@3Qav3  
8NE+G.:G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lBpy0lo#  
class unary_op : public Rettype '^npZa'%sW  
  { U9*uXD1\  
    Left l; .~nk' m  
public : _5t~g_(1OK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +;T `uOF}  
&}:]uC  
template < typename T > ;*H@E(g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D?Mj<||  
      { RjcU0$Hi  
      return FuncType::execute(l(t)); )V6Bzn}9  
    } DV8b<)  
+2KYtyI  
    template < typename T1, typename T2 > Ao0p=@Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~$WBcqo  
      { 5~pQ$-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1 +0-VRl  
    } >8* 0"Q  
} ; U '$W$()p  
@(m+B\  
7gk}f%,3P  
同样还可以申明一个binary_op ,:E*Mw:  
As y&X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '[Ue0r<jn  
class binary_op : public Rettype _s1pif  
  { jDV;tEY#^  
    Left l; @U 6jd4?)  
Right r; mw\ z'  
public : *%nV<}e^_=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h:4Uv}Z  
6w"_sK?  
template < typename T > `hVi!Q]*P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  v<_wf  
      { EZY <k#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >,9ah"K_x  
    } <27:O,I  
ld7B!_b<  
    template < typename T1, typename T2 > F%]Z yO9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <TDp8t9bU  
      { -5 Q gJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); B&M-em=  
    } Jn#05Z  
} ; Z)7|m  
pnpx`u;  
F YLBaN  
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 M SnRx*-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0p31C7!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Gkr]8J  
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。 nj (\+l5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! O6[ 4=4L  
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。。。 L%CBz]`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <b,oF]+;z  
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) SZ&I4-  
下面是修改过的unary_op ,O'#7Dj  
v] ?zG&Jh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e|e"lP  
class unary_op qk *b,`;  
  { ;S5J"1)O~  
Left l; Gpb<,v_3  
  JnY.]:  
public : ~x-v%x6  
?s-Z3{k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e a3f`z  
Ds<~JfVl  
template < typename T > IyPk3N  
  struct result_1 NRI @M5  
  { QE Q/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ng6".u9  
} ; sq45fRAi  
&*YFK/]  
template < typename T1, typename T2 > Zn{Y+ce7d  
  struct result_2 _Oc(K "v  
  { 8-u #<D.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wV\.NQtS  
} ; Q ^{XM  
7@NV|Idtd  
template < typename T1, typename T2 > "2=v:\~=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M?ObK#l!_  
  { t[4V1:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /7fD;H^*  
} 6.'j \  
%nV6#pr  
template < typename T > Q`m9I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tv6HPD$[  
  { oWb\T 2!m  
  return OpClass::execute(lt(t)); p&$O}AX|  
} m FgrT  
Z'!i"Jzq|{  
} ; i1 >oRT{Z  
m|]:oT`M  
Ju@8_ ?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 BA6(Owb  
好啦,现在才真正完美了。 Ow50M;E  
现在在picker里面就可以这么添加了: WI6h G  
X8\UTHT& 0  
template < typename Right > ^:u-wr8?{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0$BX8?Z  
  { fda)t1u\8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j_{f(.5  
} ?ocBRla  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 )qua0'y]@  
Y.b?.)u&  
jYk5]2#A  
WYm<_1  
{l9gYA  
十. bind E"zC6iYZ;  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 QJF_ "  
先来分析一下一段例子 "DC L Z  
mfx-Ja_a  
5q;c=oRUj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D%*Ryg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 < #zd]t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 odTa 2$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。 KsSIX  
我们来写个简单的。 EYRg,U&'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0WSOA[R%[b  
对于函数对象类的版本: p5aqlYb6r  
GDQQ4-|O  
template < typename Func > ) W/_2Q.  
struct functor_trait qH4+i STnV  
  { #H]c/  
typedef typename Func::result_type result_type; 8/<+p? 3p>  
} ; `Jj q5:\&  
对于无参数函数的版本: kD me>E=  
[4r<WvUaM  
template < typename Ret > j;J`P H  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6F_:,b^  
  { Jb6)U]  
typedef Ret result_type; wv  
} ; e^k)756  
对于单参数函数的版本: 2 b80b50  
%)w7t[A2D  
template < typename Ret, typename V1 > pv,z$3Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TDX~?> P  
  { &S39SV  
typedef Ret result_type; +`7!4gxwK!  
} ; A_Y5{6@  
对于双参数函数的版本: vty:@?3\  
Vy6~O|68=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 84 <zTmm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > aA]wFZ  
  { :W#?U yo  
typedef Ret result_type; kkIG{Bw  
} ; r72zWpF!Ss  
等等。。。 OkMAqS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Gi\Z"MiBZ  
SB`xr!~A]  
template < typename Func > Y,?kS dS  
struct func_return 0j2mTF(C  
  { L]q%;u]8!  
template < typename T > u%5 ,U-  
  struct result_1 hh[x(O)TC~  
  { Myf2"\}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n}C0gt-  
} ; C@g/{?\  
JkQ\r$ Y.  
template < typename T1, typename T2 > 4|UtE<<b  
  struct result_2  81!gp7c  
  { 6,!$S2(zT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d.Q<!Au3  
} ; Mp(;PbVD  
} ; |Y v,zEY)  
NU"L1dK @  
4n*`%V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jW{bP_,"  
XePGOw))O  
template < typename Func, typename aPicker > eH~T PH  
class binder_1 rP#&WSLVj  
  { 2J (nJT"  
Func fn; [<sN "  
aPicker pk; fNV-_^,R9  
public : *;l[|  
o*3\xg  
template < typename T > kG5Uc8 3#G  
  struct result_1 e-nwR  
  { R 5\|pC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; FD5OO;$  
} ; >3}N;  
\(}pm#O  
template < typename T1, typename T2 > 6Ilj7m*  
  struct result_2 C=bQ2t=Z  
  { Tfx-h)oP3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ya-GDB;L  
} ; z /nW; ow  
CF v]wS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :(4q\~  
t#%J=zF{  
template < typename T > 6R*eJICN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N,.awA{  
  { $j \jT  
  return fn(pk(t)); ["e;8H[K)%  
} i^8w0H<-@v  
template < typename T1, typename T2 > " t?44[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xe9\5Gb}  
  { h,6> ^A  
  return fn(pk(t1, t2)); H%Z;Yt8^gt  
} `R!2N4|;  
} ; 1^ iLs  
$.31<@T7  
@jq H8  
一目了然不是么? Z-yoJZi  
最后实现bind m)]|mYjju  
4G hg~0  
"ZA`Lp;%w  
template < typename Func, typename aPicker > .-[]po  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) K)}Vr8,V  
  { %d<UMbS^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n57mh5mixM  
} %NfH`%`  
(`u+(M!^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~}SQLYy7Z  
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。 c8HETs1  
"{3MXAFe  
十一. phoenix o{ccO29H/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %eGD1.R  
A7eYKo q  
for_each(v.begin(), v.end(), 7HL23Vr k  
( ) q/brCq  
do_ bjN"H`Q  
[ YG)7+94  
  cout << _1 <<   " , " : qV|rih_Q  
] XhN?E-WywQ  
.while_( -- _1), <y"lL>JR  
cout << var( " \n " ) ey\(*Tu9  
) &(jt|?{  
); |/Y!R>El  
]iZ-MG)J  
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: buWF6LFC  
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 2P{! n#"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A2Iqn5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E/D@;Ym18  
pBn;:  
`_"?$ v2F  
template < typename Cond, typename Actor > ZW 5FL-I  
class do_while . ywVGBvJ  
  { ~dLe9-_9  
Cond cd; Rn{X+b.  
Actor act; akwS;|SZ  
public : J`wx72/-ZW  
template < typename T > .e}`n)z  
  struct result_1 eO{2rV45O  
  { rKl  
  typedef int result_type; 0,iG9D 7  
} ; 9A}y^=!`  
6*I=% H|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C.se/\PE  
KnK\X>:  
template < typename T > 8Z 0@-8vi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !{ORFd  
  { t /lU*  
  do PW9tZx#  
    { :r&4/sN}<  
  act(t); )=0@4   
  } (]5gYi  
  while (cd(t)); d2g7 ,axi  
  return   0 ; !ed0  
} l585L3i  
} ; CR-2>,*a9  
X\BdN Hr  
@~IZ%lEQsD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T`Xz*\}Zb  
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。 FXid=&T@0D  
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。 a%wa3N=v  
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。 ?nf4K/IjZ!  
下面就是产生这个functor的类: 0'R}'  
~VPE9D@  
KU_""T  
template < typename Actor > y"ms;w'z  
class do_while_actor OL623jQX  
  { @$?*UI6y  
Actor act; U@)WTH6d  
public : U2(mWQ[mO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oCB#i~|>a  
Z'c9xvy5  
template < typename Cond > NHzVA*f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H`T}k+e2-N  
} ; x|3G}[=  
qvRs1yr?q  
\~""<*Hz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 n5?7iU&JIo  
最后,是那个do_ KocNJ TB  
<;dFiI-GO#  
t},71Ry  
class do_while_invoker gq)uv`3  
  { 7:OF>**  
public : `W4Is~VVv  
template < typename Actor > f7 zGz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2O0</^Z%E  
  { <J!?eH9f  
  return do_while_actor < Actor > (act); MNKY J  
} g|)yM^Vqr6  
} do_; }/F9(m  
<GoZ>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d?=r:TBU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^+9i~PjL  
最后来说说怎么处理break和continue HO39>:c  
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。 Oa7jLz'i  
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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