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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :=tPC A=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a;`-LOO5&  
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, (UV+/[,  
uOrvmb  
W+~ w  
z,oqYU\:  
  class filler wQ,RZO3  
  { "ppT<8Qi'  
public : {P#&e>)v{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} RfB""b8]=  
} ; =#<hT s  
?s5zTT0U>$  
y6o^ Knl  
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: l%A~3  
97Qng*i  
Sn/~R|3XA7  
TUEEwDK-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '.@R_sj   
?Ib/}JST  
h tn2`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V|.aud=7z  
E `)p,{T  
zY|]bP[NEH  
AAdRuO{l1  
二. 战前分析 5@Q4[+5&_  
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。 *[7,@S/<F  
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 v[6BESu  
+2w54X%?M  
`R ^g[0 w'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j#U?'g  
  /* --------------------------------------------- */ Y(SgfWeK@1  
vector < int *> vp( 10 ); tGd<{nF%2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 685o1c|  
/* --------------------------------------------- */ 38Z"9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); XI\aZ\v  
/* --------------------------------------------- */ Rhx7eU#&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); UUY-EC7X  
  /* --------------------------------------------- */ k&DH QvfB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ik1,?A  
/* --------------------------------------------- */ h{sW$WA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2ezuP F  
KF'H|)!K  
*4qsM,t  
tT yu,%/m  
看了之后,我们可以思考一些问题: .KT+,Y  
1._1, _2是什么? #Y}Hh7.<  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 .tN)H1.:B  
2._1 = 1是在做什么? Oyq<y~}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ;.W0Aa  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 [`fq4Ky  
"\BP+AF  
Whd4-pR8  
三. 动工 }C7tlA8,7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^l^_K)tw*  
#s#z@F  
G-3.-  
9zO3KT2  
template < typename T > D-3/?"n  
class assignment L238l  
  { 54J<ZXCs  
T value; `z` `d*_  
public : @mJN  
assignment( const T & v) : value(v) {} .3|9 ~]  
template < typename T2 > kFM'?L&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {|xwvTl J  
} ; G>mgoN  
 A ]U]  
0dkM72p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 B@zJ\Ir[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment R[&lk~a{=  
}h_Op7.5D  
@?B=8VHR  
R|+R4'  
  class holder F41!Dj7  
  { :GK{ JP  
public : `FJnR~d  
template < typename T > fr#lH3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3^Yk?kFE  
  { ri JyH;)  
  return assignment < T > (t); FOk @W&  
} NxXVW  
} ; LDBR4@V  
0"2 [I  
5h:SH]tn8]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: (C-z8R Z6  
WQ5sC[&   
  static holder _1; ^ Nsl5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @5?T]V g  
=|U2 }U;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4G>|It  
而不用手动写一个函数对象。 _kY5 6  
zi?'3T%Ie  
^CK)q2K>[  
J.<%E[ z  
四. 问题分析 Ar<OP'C  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 6ZG)`u".("  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 owMH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T![K i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .897Z|$VB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xu:m~8%  
g Go  
五. 问题1:一致性 #h3+T*5} 6  
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?| 4{vd6T}V!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Eq8OAuN  
?J~JQe42  
struct holder l#~Fe D  
  { 40#KcbMa|  
  // T) ,:8/  
  template < typename T > huF L [  
T &   operator ()( const T & r) const  ,g,jY]o  
  { @zJI0_Bp  
  return (T & )r; GcU/   
} i `>X5Da5  
} ; h+74W0 $  
<y.D0^68  
这样的话assignment也必须相应改动: O h" ^  
i9xv`Ev=R  
template < typename Left, typename Right > *[SsvlFt  
class assignment `5 6QX'?  
  { wFJK!9KA8  
Left l; ,#E5/'c`  
Right r; %UQ{'JW?K  
public : jO,<7FPs5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =wj~6:Bf  
template < typename T2 > FvJSJ.;E,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } GBphab|  
} ; {;4PP463  
q9 ;\B&  
同时,holder的operator=也需要改动: b;t]k9:"L  
.HQ<6k:  
template < typename T > 'QS"4EvdD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const mNeW|3a  
  { x>J3tp$2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~d8>#v=Q`  
} DrEtnt   
r{Q< a  
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。 V^{!d}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xI<dBg|]+  
OV/FQH;V  
return l(rhs) = r; )j6>b-H   
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。 *h4m<\^U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2Y4&Sba^Y  
- X_w&  
template < typename Tp > >ek%P;2w>  
class constant_t od}x7RI%m  
  { 'YR5i^:t  
  const Tp t; w+37'vQ  
public : yo.SPd="Vx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "<2b jy  
template < typename T > {T.Vu]L80  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ->hxHr`!%a  
  { O<h#|g1  
  return t; `az`?`i7  
} cA%U  
} ; vs@:L)GW\  
7:L~n(QpP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2SJh6U  
下面就可以修改holder的operator=了 U(N$6{i_  
u}1vn}F{  
template < typename T > )/Xrhhx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0tqR wKL  
  { >>bYg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C%c `@="b  
} \Ep/'Tj&  
fE*I+pe  
同时也要修改assignment的operator() na3kHx@  
48g^~{T4O  
template < typename T2 > sOxdq"E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t60/f&A#7H  
现在代码看起来就很一致了。 +7/*y}.U  
&iOtw0E  
六. 问题2:链式操作 ptv 4v[gQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y+scJ+<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 E E|zY%  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 %gMpV  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 W-PZE|<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -NPk N%h  
(bt]GAxb1  
template < typename T > ];d:z[\P  
struct result_1 W>s'4C`  
  { C9H11g7{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <M OL{jan  
} ; ,;P`Mf'YC  
e-cb?.WU?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: gwaC?tf[  
/mwr1GU  
template < typename T > un^IQMIh  
struct   ref _O;~ }N4u  
  { fJw=7t-t  
typedef T & reference; ,*Z[P%<9  
} ; WJU NJN  
template < typename T > OPY/XKyY,  
struct   ref < T &> 'HWgvmw(  
  { bus=LAJt=  
typedef T & reference; _ 1{5~  
} ; 0bxvM  
;v +uv f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K^vp(2  
z){UuiUM+=  
template < typename T > !-RpRRR[Co  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %H}Y]D~R  
  { Mto~ /  
  return l(t) = r(t); !$xEX,vj|W  
} `/JR}g{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。 wwcwYPeg  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 a^T4\  
 q3-;}+  
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 /^33 e+j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: fd"~[ z[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sR>;h /  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9;Pu9s[q2  
最后的布局是: ls "\YSq$  
                Add V=4u7!ha  
              /   \ ;k&k#>L!K  
            Divide   5 #Wm@&|U  
            /   \ ROt0<^<  
          _1     3 vx5o k1UY  
似乎一切都解决了?不。 tbzvO<~  
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。 q\b ?o!# _  
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。 ,o>pmaoLs  
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: eN<pU%7  
\m~\,em  
template < typename Right > v6P~XK}G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R`C_CsXir  
Right & rt) const "">fn(  
  { %cr]ZR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PDq}Tq  
} 8P<UO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9MtJo.A  
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。 /IJ9_To  
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。 88np/jvC{  
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。 )47j8jL  
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。 =7]Q6h@X  
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? aBVEk2 p  
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: %QsSR'`  
(_&V9vat=  
template < class Action > (-' 0g@0UA  
class picker : public Action UGC|C F2K  
  { N]s7/s  
public : vzyI::f?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !Ir1qt8 T  
  // all the operator overloaded enbN0  
} ; (LT\ IJSM  
'q};L6  
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。 >uchF8)e|  
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: qtwT#z;Y  
;[OJ-|Q  
template < typename Right > @maZlw1q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 28Ssb|  
  { kk /+Vx~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %j[LRY/  
} nhQ44qRgQ  
AeY$.b  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %is,t<G  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。  ny  
3dX=xuQ%/  
template < typename T >   struct picker_maker @1/}-.(n  
  { jgo<#AJ/E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f.$aFOn  
} ; ^!o1l-Y^gr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !7kLFW  
  { H81.p  
typedef picker < T > result; PX69  
} ; /_:T\`5uO  
@O<@f8-  
下面总的结构就有了: #lyM+.T  
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。 K[#v(<)  
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。 Qw6KX#n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p-i.ITRS  
至此链式操作完美实现。 uzVG q!'H  
I_zk'  
{+/ .5  
七. 问题3 !rsa4t@ t  
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。  $||ns@F+  
RI5g+Du?  
template < typename T1, typename T2 > lC /Hib  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ET,0ux9F  
  { 0V>ESyae5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X@ bn??  
} QWz Op\+  
r(,= uLc  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: da9*9yN  
clq~ ;hx  
template < typename T1, typename T2 > DYT@BiW{  
struct result_2 yBPt%EF  
  { }rKJeOo^x?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,#P,B ;r~  
} ; &Hlm{FHU  
7z/(V\9B  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? +(=0CA0GE  
这个差事就留给了holder自己。 Qc&-\kQ:$u  
    SLQ\Y%F  
Q3NPwM  
template < int Order > wr3_Bf3]  
class holder; xs2,t*  
template <> j[m_qohd7  
class holder < 1 > IDGQIg  
  { {z5V{M(|w3  
public : vgh ^fa!/  
template < typename T > j.=UI-&m  
  struct result_1 |<j,Tr1[  
  { !"`@sd~  
  typedef T & result; Q SHx]*)  
} ; [l8V<*x%S9  
template < typename T1, typename T2 > %k3NT~  
  struct result_2 ,>bGbx  
  { [)Z 'N/;0  
  typedef T1 & result; cX|[WT0[I  
} ; .%x"t>]  
template < typename T > ?q d,>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i\kTm?BQZ  
  { QMXD9H0{  
  return (T & )r; O8K@&V p  
} wMH[QYb<*  
template < typename T1, typename T2 > Ss@u,`pr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xmap9x  
  { Q vv\+Jp^  
  return (T1 & )r1; p3M#XC_H]  
} rxs~y{ Xi  
} ; Z&+NmOY4  
/v}P)&  
template <> zuC58B  
class holder < 2 > <ICZ"F`S  
  { )z2|"Lp  
public : 5y1or  
template < typename T > kq)+@p  
  struct result_1 1s{ISWm  
  { u @{E{  
  typedef T & result; pY+.SuM  
} ; 7ei>L]gm%  
template < typename T1, typename T2 > Q!4i_)rM  
  struct result_2  ${A5-  
  { `3 f_d}b  
  typedef T2 & result; -Z:]<;qU  
} ;  /6+1{p  
template < typename T > !cq=)xR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "C_T]%'Wm  
  { !Gln Q`T  
  return (T & )r; 5x*5|8  
} f,St h7y  
template < typename T1, typename T2 > 9 9Ba{qj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vOos*&  
  { RL?u n}Qa  
  return (T2 & )r2; u] F7 0C^~  
} Ni+3b  
} ; k_,MoDz  
5h_<R!jA  
!UBy%DN~k  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 jP1$qhp  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bjPka{PBj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K^"w]ii=  
VK@$JwdL  
return l(i, j) = r(i, j); U8CWz!;Qz  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6BDt.bG  
+68+PhHF  
  return ( int & )i; 2{Wo-B,wt~  
  return ( int & )j; 7m@ )Lv  
最后执行i = j; Ihdu1]~R{  
可见,参数被正确的选择了。 Gs+\D0o!  
ANckv|&'v  
4rI:1 yGt@  
54<6Dy f  
Dc5bkm  
八. 中期总结 M,crz  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ao)Ck3]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *f79=x  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;knd7SC   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |J:$MX~  
RS'} nY}  
HR;/Br  
#2h+dk$1  
Ds {{J5Um%  
i\(\MzW*'  
九. 简化 M(qxq(#{U  
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。 PKi_Zh.D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 GtF2@\  
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: Z`rK\Bc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h2"9"*S1  
  +-*/&|^等 -g:lOht  
2. 返回引用。 DKh}Y !Q=:  
  =,各种复合赋值等 L'>s(CR  
3. 返回固定类型。 1<`9HCm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =K&#.r  
4. 原样返回。 >[a FOA  
  operator, f Gb7=Fk  
5. 返回解引用的类型。 I[ai:   
  operator*(单目) mKV'jm0  
6. 返回地址。 1xz\=HOT  
  operator&(单目) wDDxj  
7. 下表访问返回类型。 \3r3{X _<`  
  operator[] IeVLn^?+:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 JL.5QzA  
  operator<<和operator>> NjbwGcH%\  
t)ld<9)eB  
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。 !(Q l)C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: nB=0T`vQ  
Y[Es  
template < typename Left > ~uB'3`x  
struct value_return [Gh"ojt]w  
  { opdu=i=E  
template < typename T > !6Q`>s]  
  struct result_1 \E Z+#3u  
  { BjiYv}J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,*dzJT$k  
} ; F+Z2U/'a  
9UP:J0 `  
template < typename T1, typename T2 > _vL<h$vD  
  struct result_2 &Cq{ _M  
  { .!i0_Rv5x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;+ G9-  
} ; ^ |aNG`|O  
} ; @44P4?;  
+jtA&1cf  
" \:ced  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &s:=qQa1  
@;m$ua*|:  
下面我们来剥离functor中的operator() ;`kWpM;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3% ^z?_  
^/*KNnAWp  
return l(t) op r(t) I_?He'=0oU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) a\pi(9R  
return op l(t) %fv)7 CRM  
return op l(t1, t2) {]^2R>0Q  
return l(t) op `@|w>8bMz{  
return l(t1, t2) op #XI"@pD  
return l(t)[r(t)] hq?jdNy :  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rs:Q%V ^  
a=+T95ulDy  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: khAqYu" )  
单目: return f(l(t), r(t)); ?>V6P_r>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Tr&E4e  
双目: return f(l(t)); =OYQM<q  
return f(l(t1, t2)); W/r^ugDV  
下面就是f的实现,以operator/为例 I]X  
cOkgoL" 4  
struct meta_divide pCC7(Ouo  
  { 9= V>f )R  
template < typename T1, typename T2 > dv7<AJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m"4B!S&Fc(  
  { s*Ih_Ag=:  
  return t1 / t2; 3sFeP &  
} 8Mu;U3cIW  
} ; U<47WfcW  
Pr+~Kif  
这个工作可以让宏来做: C c*( {  
HR60   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ B,_`btJh  
template < typename T1, typename T2 > \ ''S&e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -#?<05/C>  
以后可以直接用 qzK("d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xQu eE{  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /APcL5:=  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) We}lx{E  
Z^zbWFO]5  
? } (=  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =x0No*#|'  
)`8pd 7<.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F>+2DlA`<e  
class unary_op : public Rettype 6GYtY>  
  { @u) 'yS  
    Left l; vG Vd  
public : Sdd9Dv?!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3]U]?h  
by86zX  
template < typename T > 1$ML#5+,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mJC3@V s  
      { xd8 *<,Wj  
      return FuncType::execute(l(t)); )ofm_R'q*  
    } #tjmWGo,  
t`G)b&3_O  
    template < typename T1, typename T2 > <y)E>Fl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8g*hvPc  
      { f v LC_'M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4_LQ?U>$  
    } #Qbl=o4  
} ; '#Dg8/r!  
{J]-<:XD  
PuXUuJx(  
同样还可以申明一个binary_op :Q@)*kQH  
/smiopFcq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G> \T bx  
class binary_op : public Rettype LdTdQ,s<  
  { wAYB RY[  
    Left l; C+%K6/J(  
Right r; lKKERO5+  
public : 'r+PH*Mr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KJh,,xI>by  
v-`h>J!Nx  
template < typename T > dDtFx2(R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7=P^_LcU  
      { o }@n>R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6EJVD!#[K  
    } #Hu~}zy  
Ip?]K*sq  
    template < typename T1, typename T2 > op7FZHs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vR>o}%`  
      { z`$J_CjY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wJG$c-(\0  
    } eW8[I'v_&  
} ; f h<*8w0H  
o a<q/  
ml u 3K  
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 ~ 3T,&?r  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &L4 q10-N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) J]pa4C`  
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。 eThy+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I@ \#up}  
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。。。 D>sYPrf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V"RpH,  
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) oRq!=eUu_  
下面是修改过的unary_op !/I0i8T  
RT*5d;l0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > nr2r8u9r  
class unary_op Llz[ '"m  
  { HDIk9WC^  
Left l; Z=+03  
  NZXjE$<Vr  
public : \ijMw  
GAEO$e:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} rZwB> c  
P $ >`  
template < typename T > ?tYpc_p#  
  struct result_1 UAYd?r  
  { rwqv V ^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /8gL.i$  
} ; &35|16z%@  
8SmjZpQ?  
template < typename T1, typename T2 > '2^ Yw  
  struct result_2 w+AuMc  
  { dpzw.Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;IZ?19Q  
} ; g]$ 4~"|.  
< {ru|-9  
template < typename T1, typename T2 > K5"sj|d&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t})$lM  
  { 7_\Mwy{P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); g+[kde;(^  
} kv?|'DN  
H[Weu  
template < typename T > ``QHG&$ /  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n2ndjE$  
  { [Ot,q/hBJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); SUdm 0y  
} >Da~Q WW|  
]~c+'E`  
} ; Ruaur]  
m],Ud\  
\54}T 4R  
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 YD[H  
好啦,现在才真正完美了。 s#-eN)1R  
现在在picker里面就可以这么添加了: t#~?{i@m  
F@vbSFv)/  
template < typename Right > Cmd329AH  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const OtUr GQP  
  { (M t5P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w:ULi3  
} 1B:aC|B  
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。 O!R"v'  
w2"]Pl  
--k:a$Nt  
`T WN^0!]  
<' m6^]:  
十. bind clDHTj=~  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Z=$  T1|  
先来分析一下一段例子 QT!5l`  
jNl/!l7B  
-|_ir-j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DJ;g|b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4tc:.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )ly ^Ox  
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。 g`,AaWlF  
我们来写个简单的。 ;Ss$2V'a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y{=NP  
对于函数对象类的版本: lF4u{B9DM  
 i g71/'D  
template < typename Func > |!*Xl) ]  
struct functor_trait ^PqF<d6  
  { +V8b  
typedef typename Func::result_type result_type; {]/8skov5]  
} ; f} K`Jm_}?  
对于无参数函数的版本: l I-p_K  
=xl~][  
template < typename Ret > =nxKttmU0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tJD] (F  
  { *i%quMv  
typedef Ret result_type; Jh@_9/?  
} ; g1[&c+=U`P  
对于单参数函数的版本: 5vOCCW  
}STYG`  
template < typename Ret, typename V1 > l[Z)@bC1   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Zk`#VH  
  { X"*^l_9-v  
typedef Ret result_type; tL(BpL'  
} ; T1 MY X  
对于双参数函数的版本: SgM.B  
F:T GsV#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >- Bg%J9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5M){!8"S)#  
  { NoDZ5Z  
typedef Ret result_type; 0!#; j{JQ  
} ; rY}B-6qJn  
等等。。。 +!O- kd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FjKq%.=#  
(xT*LF+  
template < typename Func > VXKT\9g3A  
struct func_return Re[ :qLa]  
  { Q:o 7G|C  
template < typename T > ^%[F8\}XPJ  
  struct result_1 <Oz66bTze  
  { ')TPF{\#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GESXc $E8  
} ; *HlDS22  
=uV,bG5V1  
template < typename T1, typename T2 > yYTVXs`fVj  
  struct result_2 A"l{?;~  
  { \"^% 90F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]((i?{jb(  
} ; `a4 $lyZ  
} ; RQ' H!(K  
J=}F2C   
{d!Y3+I%G  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IgX4.]W5  
At9X]t  
template < typename Func, typename aPicker > }T(z4P3  
class binder_1 Wmz`&nsn[  
  { Fdt}..H%  
Func fn; )"u:ytK{  
aPicker pk; V2 `> ]/|  
public : n9oR)&:o  
b|?;h21rG  
template < typename T > optBA3@e!  
  struct result_1 w~@[ r4W  
  {  s>[{}7ca  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p@I9< ^"  
} ; h)dRR_  
P_Uutn~  
template < typename T1, typename T2 > Mg? L-C  
  struct result_2 iuAq.$oi{  
  { \{v,6JC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JP=ZUu  
} ; g(m_yXIx  
>)c9|e=8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} d-$_|G+  
]+%=@mWYs  
template < typename T > uHvaZMu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2Rptxb_@  
  { MCy~@)-IN  
  return fn(pk(t)); 4rp6 C/i  
} ]VjLKFb~U  
template < typename T1, typename T2 > _z"o1`{w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -2*>`,Uu  
  { ;z>p8N  
  return fn(pk(t1, t2)); d"&3Q_2CD  
} uMiyq<  
} ; A3yi?y{[*  
p\D >z("  
V SAafux  
一目了然不是么? nNR:cG fG  
最后实现bind 3M N  
8hB.fau  
x_:hii?6V  
template < typename Func, typename aPicker > nVOqn\m-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v33T @  
  { J(9=T<%T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); o# {#r@,i  
} kL;t8{n  
]w22@s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 CeW7Ym  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 p":zrf'(6  
^H=o3#P~L  
十一. phoenix hyu}}0:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _*`q(dYcf  
!~J WYY  
for_each(v.begin(), v.end(), W_JhNe  
( z,+m[x=/N  
do_ FfYsSq2l  
[ +by|  
  cout << _1 <<   " , " !: |nI77|  
] 8=4^Lm  
.while_( -- _1), fM:80bn L+  
cout << var( " \n " ) 2OCdG  
) ^5x4q  
); n\>.T[$"  
V9{B}5KC  
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: .^H1\p];Lw  
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 @ ;J|xkJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #313 (PWH  
那么我们就照着这个思路来实现吧: JtmQzr0>  
b|wWHNEdb,  
~@fanR =  
template < typename Cond, typename Actor > 3- )kwy6L  
class do_while SALCuo"L  
  { { _X#fq0}  
Cond cd; vnZ/tF  
Actor act; (`mOB6j  
public : U_Y;fSl>  
template < typename T > sZm^&h;  
  struct result_1 4vGbG:x  
  { ~UW{)]_jox  
  typedef int result_type; 2'dG7lLu4  
} ; K#)bjxz  
k4mTZ}6E  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _z%\'(l+  
GfNWP  
template < typename T > h@Dw'w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W_D%|Ub2X  
  { C~_q^fXJt  
  do hvcR.f)C>  
    { YiNo#M91  
  act(t); c#x7N9;"!  
  } p[gAZ9  
  while (cd(t)); 2K~tDNv7  
  return   0 ; LOt#1Qv  
} U]mO7HK  
} ; #VR`?n?,  
]E..43  
l~{T#Q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). qL~Pjr>cF  
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。 /0!$p[cjm  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 v/(__xN`B  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 TP^\e_k  
下面就是产生这个functor的类: lmp R>@o"  
=ZrjK=K  
N N*Sb J0  
template < typename Actor > >oB ?  
class do_while_actor yEnKUo[  
  { 2}@*Ki7  
Actor act; KK .cDAR  
public : s9kTuhoK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wEv*1y4  
rl41# 6  
template < typename Cond > a6 * Y%?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {cX7<7N  
} ; B8>FCF&}E  
2nYiG)tg  
roL]v\tr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  ^ M8k  
最后,是那个do_ XSls]o s  
-MsuBf  
@US '{hO1p  
class do_while_invoker ~.!?5(AH8z  
  { /$<JCNGv  
public : +Hi{ /{k0N  
template < typename Actor > +*Q9.LjV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [)bz6\d[  
  { oRV] p  
  return do_while_actor < Actor > (act); l.yJA>\24I  
} Hv+:fr"  
} do_; [lrmuf  
%PSz o8.l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L5TNsLx(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '1qAZkz  
最后来说说怎么处理break和continue &<#/&Pq/i  
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。 $)Jc-V 6E  
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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