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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0k3^+#J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 LZ^sc  
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, |/rBR!kPq  
^QXUiXzl  
^gv)[  
 E?%k  
  class filler ;m;wSp  
  { SUx\qz)  
public : ysvn*9h+&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6"gncB.  
} ; rJZ-/]Xf!6  
k9Yr&8B  
LG51e7_gFi  
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: x37r{$2  
z#O{rwnl  
p61"a,Xc  
=(zk-J<nY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _"z#I CT(  
3DgI.V6un  
HaLEQ73  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k%uRG_  
%#|S  
a!wPBJJ  
qOkw6jfluh  
二. 战前分析 r`6XF  
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。 ,{YC|uB  
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 4yjAi@ /2  
gNe{P~ $=  
!'n+0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |nMbf  
  /* --------------------------------------------- */ :qw:)i  
vector < int *> vp( 10 ); aiUn bP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %lEPFp  
/* --------------------------------------------- */ 5E~][. d  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); NcqE)"yObo  
/* --------------------------------------------- */ T,jxIFrF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -cJ(iz9!  
  /* --------------------------------------------- */ "<bL-k*H)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :Im_=S[0  
/* --------------------------------------------- */ }|Cw]GW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); awMm&8cIM  
Jtc?p{  
/V:%}Z  
&zUo",}9  
看了之后,我们可以思考一些问题: \:^$ZBQr<n  
1._1, _2是什么? 'g( R4deCX  
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。 <XGOcekG  
2._1 = 1是在做什么? @$Z5A g!  
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。 yBq4~b~[  
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。 +)Z,%\)Z  
| u36-  
IRXpk 6|  
三. 动工 pHKj*Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :9]23'Md  
(#7pGGp*E  
nn5S7!  
2VMau.eQ  
template < typename T > Zb8i[1P  
class assignment Hm1C|Qb  
  { JA())0a  
T value; (w4#?_  
public : ]TqcV8Q~  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]';!r20  
template < typename T2 > 2>?GD@GE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Z A7u66  
} ; 0nG& LL5  
TkmN.@w_C  
Y"G$^3% (]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Je+L8TB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ab8~'<F$B  
>8 VfijK  
w{#%&e(q"  
V|<qO-#.  
  class holder T\. 8og  
  { g)xzy^2e  
public : K.*zqQKlI|  
template < typename T > I-&/]<5y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jAN(r>zVL  
  { +1F@vag7  
  return assignment < T > (t); l<GRM1^kU  
} -&@[]/  
} ; L.ndLd  
q{n~s=  
UyTq(7uo  
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: sW|u}8`  
\MK)dj5uUJ  
  static holder _1; OlMCF.W#3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ||9f@9  
aN%t>*?Xa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qh?q 0VKU^  
而不用手动写一个函数对象。 efZdtrKgy  
R*VZ=i  
wp.'M?6`L  
;cxYX/fJ  
四. 问题分析 si%f.A#  
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。 vTU"c>]  
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。 Xqf"Wx(X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^ chlAQz(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "c1vW<;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ho\K %#u  
x/bO;9E%U4  
五. 问题1:一致性 "R4~ 8r  
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?| [@Uc4LX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 r$G;^  
yd#4b`8U`  
struct holder U>ob)-tl  
  { )1lYfJ  
  // ;( VJZ_  
  template < typename T > ++Az~{W7  
T &   operator ()( const T & r) const /DZKz"N  
  { \AkeC6[D  
  return (T & )r; )wSsxX7:  
} ~wh8)rm  
} ; Vk{0)W7  
z$%ntN#eNA  
这样的话assignment也必须相应改动: B@.U\.  
PM o>J|^  
template < typename Left, typename Right > RrKs!2sCT  
class assignment AP/tBC eM  
  { /!jn$4fd:  
Left l; CZ|Y o  
Right r; evu@uq  
public : b3y@!_'c  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V"T;3@N/4  
template < typename T2 > CNf eHMT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } kmo3<'j{  
} ; vTP'\^;  
UAUo)VVi"  
同时,holder的operator=也需要改动: #sAEIk/  
~;Xdz/  
template < typename T > }g>&l.2X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b .j\=c  
  { {9_CH<$W%U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ql [ =  
} AR/`]"'  
[A[vR7&S  
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。 DFqXZfjm  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "d%":F(  
m:X;dcq'3  
return l(rhs) = r; @Je{;1   
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。 ML Id3#Q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: spd>.Cm`  
"mHSbG  
template < typename Tp > ]e)<CE2   
class constant_t y*|"!FK  
  { gQ,PG  
  const Tp t; OG!^:OY  
public : :;)K>g,b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bBC3% H^  
template < typename T > M2vYOg`t:c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c KF 8(  
  { e9N"{kDs6  
  return t; b~%(5r.  
} o!\Vk~Vi&  
} ; $6BXoh!  
a|lcOU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m_' 1yX@  
下面就可以修改holder的operator=了 dJ:EXVU  
z/6eP`jj  
template < typename T > co@Q   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R279=sO,J  
  { O62H4oT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^e^M A.kM,  
} A$[@AY$MI  
h]vA%VuE'E  
同时也要修改assignment的operator() tE=P9 \4  
w*\)]bTs  
template < typename T2 > m7g; psg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hJ+>Xm@@!  
现在代码看起来就很一致了。 ;la(Q~#  
l;F3kA  
六. 问题2:链式操作 MXSPD# gN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7 45Uo'  
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。 L%U-MOS=  
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。 ![{>f6{J  
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。 >&Y8VLcK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r;I 3N+  
s?7g3H5#0k  
template < typename T > IbF[nQ  
struct result_1 5e6]v2 k  
  { _l{G Hz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *";,HG?|Iz  
} ; 28>gAz.#  
H '&x4[J:  
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: !T#~.QP4  
$ R,7#7bG  
template < typename T > mp+ %@n.;  
struct   ref +tES:3Pi  
  { <p-R{}8  
typedef T & reference; =K- B I  
} ; ZG H2  
template < typename T > _U|s!60'  
struct   ref < T &> 59F AhEg  
  { 1|q$Wn:*  
typedef T & reference; Jp=ur)Dj  
} ; DnMfHG[<  
t+|c)"\5h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `Q' 0l},  
a=.A/;|0*  
template < typename T > Y2"X;`<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wFnIM2a,  
  { Z455g/=ye  
  return l(t) = r(t); Ma2sQW\  
} 7D@O:yO  
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。 OjCTTz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4 ac2^`  
-WWa`,:  
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 Pa 'g=-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =EA*h_"q9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Cb%?s  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ' jf$3  
最后的布局是: E=_M=5]  
                Add }*4XwUM e  
              /   \ <7~HG(ks  
            Divide   5 y)0r%=  
            /   \ =6y4*f  
          _1     3 7q&Ru|T33  
似乎一切都解决了?不。 n ,!PyJ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 F.<sKQ&A  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 *yN+Xm8o  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: &^=6W3RD  
Mj&q"G  
template < typename Right > f02 <u  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const PHU#$LG  
Right & rt) const fI9 TzpV  
  { -aK_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oKLL~X>!U  
} ]vo&NE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J!b v17H"  
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。 hsr,a{B%$  
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。 ebxpKtEC  
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。 2Z;wU]  
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。 g <S&sYF5  
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? q+<X*yC  
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: .Zv@iL5  
*p0n{F9  
template < class Action > FR"yGx#$  
class picker : public Action ZV=O oL t,  
  { =+HMPV6yg7  
public : 9y"R,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $9k7A 8K  
  // all the operator overloaded E&ou(Q={  
} ; *{5p/}p  
SEu1M}+E  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Eh/B[u7T[  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 0%$E^`  
E_ #MQ;n  
template < typename Right > 2Hl0besm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "& h;\hL  
  { "|ZC2Zu<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fn(< <FA)  
} nQbF~   
mux_S2x9m\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6a$=m3ic  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 "O@L IR7  
TN!8J=sx.  
template < typename T >   struct picker_maker Z&BJ/qk \-  
  { 0$Rl78>(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GxjmHo  
} ; mNhVLB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >.'rN>B+  
  { r:.3P  
typedef picker < T > result; a k&G=a6^  
} ; TrA&yXXL  
9HJrMX  
下面总的结构就有了: \o}m]v i  
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。 ^I2+$  
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。 $hv o^$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Fb8~2N"3  
至此链式操作完美实现。 )> >Tj7  
E d6k7  
b/^i  
七. 问题3 W%$sA}O  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 l@:|OGD;8  
|KH981  
template < typename T1, typename T2 > Y'n+,g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H$G`e'`OZ  
  { 9&]g2iT P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Zw4z`x1f  
}  NW$_w  
z''ITX)oG  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 1dsMmD[O  
z _A]mJ  
template < typename T1, typename T2 > @ ={Hx$zL  
struct result_2 Q:rQ;/b0/  
  { cviPCjM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e$ pXnMx7  
} ; Lt 8J^}kwl  
@B e7"Fm  
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? PRTn~!Z0  
这个差事就留给了holder自己。 Lt|'("($*  
    ! J7ExfEA  
M9*#8>  
template < int Order > fm u;Pb]r  
class holder; 0 rge]w.X  
template <> x~ ;1CB  
class holder < 1 > [9c|!w^F  
  { VgBZ@*z(x  
public : j2dptM3t{  
template < typename T > !t.*xT4W  
  struct result_1 <r`^iR)%  
  { V:Z}cfR.7  
  typedef T & result; cUB+fH<B2  
} ;  F0i`HO{  
template < typename T1, typename T2 > 0 UbY0sYo  
  struct result_2 _zuX6DO  
  { ;kE|Vx  
  typedef T1 & result; 8(jUCD  
} ; Tl/!Dn  
template < typename T > m N&G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |L}1@0i  
  { z yh #ygH  
  return (T & )r; .5s#JL  
} q$ZmR]p  
template < typename T1, typename T2 > D# Gf.c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;]c:0W '  
  { X`s6lV%\  
  return (T1 & )r1; 26K sP .-  
} 7]J7'!Iz  
} ; AJJa<c+j  
/%F}vW(!  
template <> cOa){&u  
class holder < 2 > o1k X`Eu  
  { C)z?-f  
public : mD"[z}r)  
template < typename T > nD5+&M0  
  struct result_1 (\zxiK  
  { +9fQ YJBA  
  typedef T & result; 6o cTQ}=  
} ; S}}L& _  
template < typename T1, typename T2 > hN"cXz"/  
  struct result_2 x)0''}E~  
  { .Xcf *$.;s  
  typedef T2 & result; s9\N{ar#  
} ; wV{jJyRl  
template < typename T > ;x|LB>.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a<W.}0ZY  
  { 25H=RTw  
  return (T & )r; W>'KE:!sp  
} <t"KNKI  
template < typename T1, typename T2 > esk~\!d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c`agrS:P  
  { bQ`|G(g-d  
  return (T2 & )r2; t wr-+rm2  
} \jCN ]A<  
} ; p\G1O*Z  
][ V@t^  
}9*NEU) o  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 tm|YUat$]r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &0k`=?v$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9H%dK^C  
)TtYm3,  
return l(i, j) = r(i, j); iQ8T3cC+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ? \p,s-CR:  
3DX@ggE2  
  return ( int & )i; QTmMj@R&(  
  return ( int & )j; s*9lYk0  
最后执行i = j; QZ2a1f'G  
可见,参数被正确的选择了。 D6vhW:t8?  
{9;x\($&a  
l\"wdS}  
Lz:Q6  
r=cm(AHF  
八. 中期总结 *Kmo1>^  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ,(v=ZeI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~(P\'H&(h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _(J4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor pdq5EUdS  
r3mmi5   
fI"OzIJV  
iL8:I)z  
D^<5gRK?  
Mq Q'Kjo  
九. 简化 D&|HS!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 W@p27Tiq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V:h3F7  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: _BPp=(|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #``Alh8  
  +-*/&|^等 [+(fN  
2. 返回引用。 Y5R|)x  
  =,各种复合赋值等 \o<&s{ 6L  
3. 返回固定类型。 v%4zP%4Ak[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Gr|IM,5P4  
4. 原样返回。 :} N;OS_  
  operator, /" 6Gh'  
5. 返回解引用的类型。 +Cs.v.GA5  
  operator*(单目) @ev8"JZ1  
6. 返回地址。 0RGqpJxk  
  operator&(单目) E, ;'n  
7. 下表访问返回类型。 ueu=$.^;g  
  operator[] /ULO#CN?;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +O?`uV  
  operator<<和operator>> p.RSH$]  
jUCDf-_ m  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 .,&6 x.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ZeE(gtM  
_64<[2  
template < typename Left > ]>oI3&6s  
struct value_return ]~kgsI[E  
  { sHm :G_  
template < typename T > P%y$e0  
  struct result_1 qLk7C0  
  { wt1Y&D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5@yBUwMSj  
} ; #|;;>YnZ   
=g<Yi2  
template < typename T1, typename T2 > YE[{Y(5;q  
  struct result_2 .Dt.7G  
  { }ZkGH}K_}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; z18<rj  
} ; 5Tiap8x+<  
} ; w(UZmZb}  
>+F +"NAN  
gjc[\"0a5h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F:'>zB]-}  
#bCzWg  
下面我们来剥离functor中的operator() !DZ4C.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =:(<lKf,<F  
g]m}@b6(h  
return l(t) op r(t) *#c^.4$'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]6;oS-4gu?  
return op l(t) '$Fu3%ft  
return op l(t1, t2) .y2np  
return l(t) op 41^ $  
return l(t1, t2) op ?RU_SCp-  
return l(t)[r(t)] o{xA{ @<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *(j -jbA  
h45RwQ5Z  
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: Dt Ry%fA_  
单目: return f(l(t), r(t)); 'OvyQ/T  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #r;uM+  
双目: return f(l(t)); W0s3nio  
return f(l(t1, t2)); cPg$*,]  
下面就是f的实现,以operator/为例 R~d{Yv  
gtJCvVj>g  
struct meta_divide J%lEyU  
  { -A)/CFIZ  
template < typename T1, typename T2 > M =6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?v$1 Fc55  
  { `!7QegJa"  
  return t1 / t2; @+(a{%~7y  
} X DAwE  
} ; 8npjQ;%4>  
*}Nh7 >d(  
这个工作可以让宏来做: {14sI*b16  
S<nbNSu6+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~)%DiGW&  
template < typename T1, typename T2 > \ cDqj&:$e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0]MI*s>&  
以后可以直接用 # PZBh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  Sn-D|Z  
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 TDY =!  
(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。。。) (5&l<u"K~  
=qFDrDt  
H'wh0K(  
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 i=j4Wg,{J  
k=JT%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {6 brVN.V  
class unary_op : public Rettype )kK" 1\m  
  { %LBT:Aw  
    Left l; .aE%z/@s=  
public : 8,YxCm ie  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O>sE~~g]?  
8`;3`lZ  
template < typename T > 6HxZS+], c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u}BN)%`B  
      { [Se0+\,&  
      return FuncType::execute(l(t)); &{(8EvuDd  
    } 2mVLR;s{_  
ts~$'^K[-  
    template < typename T1, typename T2 > 9S$?2z".2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kU$M 8J.  
      { :R9 DJh\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); E?3$ *t  
    } p:gM?2p1  
} ; 8@'Q=".J  
*r]Mn~3  
)uIH onXU  
同样还可以申明一个binary_op /e4#D H  
9G=ZB^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &yQM 8J~  
class binary_op : public Rettype mB]Y;R<  
  { 7{:g|dX  
    Left l; ,Jh('r7  
Right r; 9\[A%jp#K@  
public : .3*VkAs  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UON W3}-  
7+^4v(s  
template < typename T > =*?2+ ;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aok,qn'j  
      { uSi/|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _Q3Ad>,U  
    } b(McH*_8e  
$>mTPNF  
    template < typename T1, typename T2 > ;Z(~;D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hr] :bR  
      { IfGQeynj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9Ucn 6[W  
    } Sk 10"DB/  
} ; @YfCS8 eH  
(G:K?o)  
Ug|o ($CY  
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 Z2dy|e(c  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Bz#K_S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) KU}HVM{  
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。 C4ut!I #  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (iZE}qf7 g  
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。。。 }uE8o"q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uY;2tZldf=  
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) +T@a/(Gl  
下面是修改过的unary_op t"@: a Y"  
HLy}ta\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2W=( {e)$  
class unary_op = ?hx+-'  
  { (]mh}=:KDg  
Left l; ]'UO]i/  
  uUczD 8y  
public : @9QtK69  
hL,+wJ+A  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} KR6*)?c`  
U&mJ_f#M  
template < typename T > +{j? +4(B  
  struct result_1 t;@VsQ8  
  { d&p]O  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <(Wa8PY2(  
} ; $z+iB;x  
!$>d75zli  
template < typename T1, typename T2 > :fr 2K  
  struct result_2 6 1Nj&1Ze  
  { "kKIVlC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !j)H !|R  
} ; "b!QE2bRO  
_= _]Yx  
template < typename T1, typename T2 > q)ygSOtj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {37DrSOa  
  { V X<ZB +R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); rSD!u0c [  
} +OF(CcA^  
g]V}azLr  
template < typename T > -P5VE0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8Us5Oi  
  { daaEN(  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZbYwuyHk(3  
} 2k[i7Rl \c  
hltH{4  
} ; '?5=j1  
Oah}7!a)  
I~qS6#%r  
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 OxqbHe  
好啦,现在才真正完美了。 Ou; ]>FJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: B:tST(  
-pj&|< h+9  
template < typename Right > +b] g;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \qAMs^1-  
  { `"M=ZVk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YF @'t~_Z  
} 0K, *FdA  
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。 WZRrqrjq  
nD.4c-hd$q  
xkOyj`IS  
pCA(>(  
uj&^W[s  
十. bind O!sZMGF$p  
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。 |nXs'TO'O  
先来分析一下一段例子 /Z>#lMg\.  
T"t3e=xA  
>  K,Q`sS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d>  Y9g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !5 %c`4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G3 #c  
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。 4NwGP^ n  
我们来写个简单的。 lcvWx%/o@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /g'F+{v  
对于函数对象类的版本: CIQo2~G  
c3!d4mC:  
template < typename Func > ,g{`M]Ov  
struct functor_trait W*-+j*e|_P  
  { @y9_\mX!s  
typedef typename Func::result_type result_type; 6{}]QvR  
} ; *gu~7&yoP  
对于无参数函数的版本: cy?u *  
+|Xx=1_?BK  
template < typename Ret > &~G>pvZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2M= gpy  
  { j,Qp*b#Qo  
typedef Ret result_type; 2@1A,  
} ; UL(R/yc  
对于单参数函数的版本: >&e|ins^N  
v%= G~kF}[  
template < typename Ret, typename V1 > +QuaQ% lA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hI;tB6  
  { ~0|Hw.OK  
typedef Ret result_type; .'p_j(uv  
} ; hFZ7{pj  
对于双参数函数的版本: U9IN#;W  
%Ox*?l _  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > yFshV\   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Dx/?0F7V  
  { F%lP<4Vx  
typedef Ret result_type; `K~300-hOb  
} ; m /JpYv~  
等等。。。 ; @-7'%(C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yiSv#wD9  
-2w\8]u  
template < typename Func > YT}m 8Y  
struct func_return H{E223  
  { &2Q4{i  
template < typename T > eFp4MD8?  
  struct result_1 X&TTw/J!^  
  { /^ i7^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7*M+bZ`x  
} ;  4EJ  
D^]7/w:$-  
template < typename T1, typename T2 > cMsm[D{b  
  struct result_2 zdzTJiY2[Z  
  { tVvRT*>Wb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S j)&!  
} ; )Pakb!0H@t  
} ; vp 1IYW  
D?)91P/R  
PR|F-/o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,H2[["1DH  
.v9#|d d+  
template < typename Func, typename aPicker > 7;) T;X  
class binder_1 6UG7lH!M  
  { ly7\H3  
Func fn; 0hn N>?  
aPicker pk; ^J< I Ia4  
public : (xBS~}e  
1\=)b< y  
template < typename T > <[@AMdS  
  struct result_1 >Olg lUzA  
  { mQhI"3! f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }Ry:})  
} ; U}~SY  
KbQ UA$gL=  
template < typename T1, typename T2 > b lP@Cn2  
  struct result_2 Fo=Icvo  
  { uPr'by  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zt/b S/  
} ; 0/S|h"-L  
W,9. z%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  s!X@ l  
brx 7hI  
template < typename T > b R> G%*a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [nZf4KN  
  { ? C1.g'}7  
  return fn(pk(t)); it.Lh'N;T  
} AE?MEag  
template < typename T1, typename T2 > B +[ri&6X\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @iwVU]j  
  { VW:WB.K$  
  return fn(pk(t1, t2)); y.(Yh1  
} 4r&DW'  
} ; }'L7<_  
)c!7V)z  
}K':tX?  
一目了然不是么? VPW@y  
最后实现bind ^YG'p?r.s  
ecaEWIOG  
3D32'KO_"  
template < typename Func, typename aPicker > B3|h$aKC  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ntR@[)K  
  { E-gI'qG\(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g@0<`g  
} XrP'FLY o  
ko<u0SjF)u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uq?((  
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。 omz%:'m`~  
9<0TF+}>  
十一. phoenix `#@#e Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O&BNhuW2  
ykK21P,v  
for_each(v.begin(), v.end(), NZT2ni4  
( c=d` DJ  
do_ RN:VsopL  
[ vd<r}3i*  
  cout << _1 <<   " , " pRR1k?  
] :&SvjJR  
.while_( -- _1), h0**[LDH  
cout << var( " \n " ) t&|M@Ouet  
) JTGA\K  
); pHKcKqB*13  
cdd6*+E  
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: 0\tV@ 6p2=  
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 ?e=3G4N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m\*;Fx  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #h=pU/R  
ul(pp+%S  
CE,0@%6F*  
template < typename Cond, typename Actor > CgT5sk}  
class do_while `-_kOxe3  
  { i ZU 1w7Z  
Cond cd; +az=EF  
Actor act; `L~gERW#  
public : uwI$t[  
template < typename T > \B/!}Tn;  
  struct result_1 g \.O5H9Od  
  { r0^*|+   
  typedef int result_type; &VPfI  
} ; A4K8DP  
y@XE! L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gh9Gc1tKt  
D9yAq'k$  
template < typename T > \]Bwib%h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x*'2%3C~  
  { E;1QD/E$  
  do i<\WRzVT  
    { $I0&I[_LzK  
  act(t); 2I[(UMI$7  
  } w;b;rHAZ\  
  while (cd(t)); m=[3"X3W1V  
  return   0 ; /Fj*sS8  
} ntr&? H  
} ; } *:H\GL  
k,,Bf-?  
\+Nn>wW.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). QZwZ4$jkiO  
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。 b?U2g?lN:  
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。 GI5#{-)  
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。 =w;~1i% .k  
下面就是产生这个functor的类: %\f<N1~*  
]Uj7f4)k  
T`$!/BlZ  
template < typename Actor > 0n/+X[%Ti  
class do_while_actor 1xTNrLW  
  { jR[b7s  
Actor act; % <1&\5f<5  
public : w~AW( VX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a7U`/*  
yedEI[_4  
template < typename Cond > {Gvv^.H7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1v~1?+a\2  
} ; y9U*E80q{  
'T+v&M  
Y3.^a5o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wiP )"g.t  
最后,是那个do_ ^k2g60]  
4+B&/}FDLo  
{ Ba_.]x  
class do_while_invoker +.J/7 gD  
  { fR&x5Ika0  
public : YH,u*.I^/  
template < typename Actor > yPoa04!{=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =3;~7bYO  
  { *v#Z/RrrA  
  return do_while_actor < Actor > (act); F-=Xbyr3@  
} XK{KFB-  
} do_; duV\Kt/g^  
bLSUF`-z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )|,Zp`2/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0bfJD'^9RP  
最后来说说怎么处理break和continue 'FM_5`&  
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。 |wM<n  
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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