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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z.pw!mu"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (rn x56I$  
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, ^q\zC%.  
I.!/R`  
0 ,-b %X  
7p6J   
  class filler JuSS5_&  
  { RZA\-?cO)  
public : @k<~`S~|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <h9\A&  
} ; !$Z"\v'b  
EB<q.  
m{c#cR  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: -::%9D}P|  
CN(4;-so)  
46Nf|~  
UmX[=D|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Oy$BR <\  
avu,o   
;!?K.,N:N  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 o"[bIXf-h  
$:!T/*p*  
Hw&M2a  
u,:`5*al{  
二. 战前分析 Bw.&3efd  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 IviQ)h p  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6a?p?I K^  
o[hP&9>q  
79H+~1Az  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (14kR  
  /* --------------------------------------------- */ B}+9U  
vector < int *> vp( 10 ); uFZB8+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x35s6  
/* --------------------------------------------- */ tL{~O=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0z7mre^Q  
/* --------------------------------------------- */ _9|@nUD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G6{A[O[  
  /* --------------------------------------------- */ RI3{>|*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); GK?R76d  
/* --------------------------------------------- */ TZNgtR{q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); WG}CPkj  
.+}o'rU  
[nIG_j>D-f  
389.&`Q%Ut  
看了之后,我们可以思考一些问题: i0Q _f!j  
1._1, _2是什么? 2-!Mao"^  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 &>.1%x@R  
2._1 = 1是在做什么? @;D}=$x  
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*`hWnQ  
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[u,1l.T  
ESjJHZoD(  
r5fkt>HZ  
三. 动工 3H#/u! W  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #r)1<}_e#  
p]z54 ~  
/3 Ix,7  
DPQGh`J  
template < typename T > U4l*;od  
class assignment W<|K  
  { Bi :wP/>v  
T value; oEoJa:h  
public : }9udo,RWu  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?J@qg20z  
template < typename T2 > `W$0T;MPF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?En| _E_C  
} ; &Z;8J @  
RG r'<o)  
Po11EZa$a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -s%-*K+,W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GL =XiBt  
iSz@E&[X  
m2q;^o:J  
o/ g+Z  
  class holder D4O5@KfL  
  { %iL@:'?K  
public : roj04|  
template < typename T > \.;ct  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =>}.W:=  
  { dwbY"t[9  
  return assignment < T > (t); ^x"c0R^  
} W;oU +z^t$  
} ; n vpPmc  
Jv^cOc  
G q:4rG|  
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: T ~~[a|bLa  
z5&%T}$tJ  
  static holder _1; g;#KBxE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2C33;?M  
M|5]#2J_2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JlDDM %  
而不用手动写一个函数对象。 >+jbMAYSq  
acYoOW1G  
r>:L$_]L  
*- IlF]  
四. 问题分析 RJ}yf|d-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。 fJ&<iD)6  
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。 [zTYiNa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 PMN2VzE4{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7hF,gl5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 akvwApn5  
W^d4/]  
五. 问题1:一致性 yg-FJ/  
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?| g\\1C2jG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 HEB/\  
y }&4HrT&  
struct holder #S53u?JV8  
  { xngeV_xc2  
  // N{ V5 D  
  template < typename T > &!DZW 5  
T &   operator ()( const T & r) const F;Q_*0mIQ  
  { MX`Wg  
  return (T & )r; j*H;a ?Y  
} x<*IF,o  
} ; /,Dwu?Lcqp  
]o[X+;Tj|  
这样的话assignment也必须相应改动: 3:~l2KIP4  
y@kcXlY  
template < typename Left, typename Right > 3$$5Mk(&  
class assignment juYA`:qE&  
  { gN, k/U8  
Left l; I`"-$99|t1  
Right r; <nw <v9Z  
public : _<%\h?W$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4kaE}uKU  
template < typename T2 > xOV A1p b,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o!s%h!%L  
} ; $d2kHT  
;h,R?mU  
同时,holder的operator=也需要改动: }c35FM,  
Z[})40[M  
template < typename T > T@Ss&eGT2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const VA=#0w  
  { M2;%1^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Esz1uty  
} |B%BwE  
zM_DE  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 x5fgF;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~tg1N^]kV  
rw5#e.~V  
return l(rhs) = r; wuIsO;}/9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 %$ir a\ sM  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rq<`(V'2  
/63 W\  
template < typename Tp > waXDGdl0  
class constant_t MK-a $~<  
  { l$qStL*8O  
  const Tp t; YeRcf`  
public : .K|P&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} BN\fv,  
template < typename T > i>tW|N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~']&.  
  { a9D gy_!Y  
  return t; FE8+E\ U?  
} tp1KP/2w[  
} ; (XbMrPKG  
FylWbQU9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hF7V !*5  
下面就可以修改holder的operator=了 G}=`VYK  
CdBthOPX)  
template < typename T > Wj&<"Z6'm(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const k_*XJ<S!Y  
  { VO. -.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ynv9&P  
} lFiq<3Nk  
->&BcPLn  
同时也要修改assignment的operator() LKR==;qn  
"xD}6(NL(r  
template < typename T2 > DL'd&;6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |`_ <@b  
现在代码看起来就很一致了。 i(M(OR/4  
H_% d3 RI  
六. 问题2:链式操作 BGB,Gb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xHEVR!&c4  
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。 tk`: CT *  
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。 84[|qB,ML  
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。 }iPo8Ra  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dr| | !{\  
Y H<$ +U  
template < typename T > X+`ddX  
struct result_1 -@%t"8  
  { U9<_6Bsd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /Y;+PAy  
} ; n\Z^K  
tv 4s12&  
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: Fy 4Tvg  
*oEv,I_  
template < typename T > `j"4:  
struct   ref ]{K5zSK  
  { /;(<fh<bY  
typedef T & reference; * T JBPM,  
} ; H<V+d^qX\w  
template < typename T > }x:\69$  
struct   ref < T &> $!3gN%  
  { /\TQc-k?2  
typedef T & reference; "NxOOLL  
} ; J*}VV9H  
i'Y-V]->  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t *o7,  
r> Fec  
template < typename T > o{9?:*?7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qA UaF;{  
  { ge^!F>whr  
  return l(t) = r(t); h^%GE;N  
} =RQ )$ %  
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。 IM[54_I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 AU0$A403  
ow-+>Y[qZ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 OfD@\;L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Vn)%C_-]A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rQ=xcn[A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  &|/vM.  
最后的布局是: "(0oP9lZ  
                Add ])N|[|$  
              /   \ !IO&&\5  
            Divide   5 0FG5_t"",\  
            /   \ hbV E; 9  
          _1     3 BD hLz  
似乎一切都解决了?不。 !$D&6M|C8l  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 w|&,I4["  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 :0B |<~lX  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: J=@hk@Nq#  
1T!cc%ah  
template < typename Right > '!pAnsXfO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U!x0,sr  
Right & rt) const Er`TryN|}  
  { nARxn#<+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XQK^$Iq]V  
} A)OdQFet(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <"N:rn{Qq  
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。 ]AFj&CteZ/  
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。 l &}piC  
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。 ~GSpl24W<  
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。 /CIx$G  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? SrSG{/{  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: y= 2=DU  
,r@xPZPz:e  
template < class Action >  NI^{$QMj  
class picker : public Action b([:,T7  
  { ] F*|U`  
public : v,n);  
picker( const Action & act) : Action(act) {} S<V-ZV&_:U  
  // all the operator overloaded <BZ_ (H  
} ; 1d`cTaQ-  
K-Re"zsz  
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。 8098y,mQe  
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: bi+9R-=&  
KCE=|*6::|  
template < typename Right > 5n:nZ_D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !zU/Hq{wcK  
  { N A8 sN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _jW>dU^B  
} 9p5= _  
yGRR8F5>(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M/*Bh,M`  
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。 *K`x;r  
(m6EQoW^s+  
template < typename T >   struct picker_maker ^#2xQ5h  
  { Umij!=GPG^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; nZ~kZ |VS  
} ; </,.K`''W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3]N q@t  
  {  1y 7y0V  
typedef picker < T > result; Qy/uB$q{A  
} ; #kj~G]QA  
]Z=Ij gr$  
下面总的结构就有了: (/-lV&eR  
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。 v3 -5"q!Sq  
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。 &i)helXs]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -=5EbNPwG  
至此链式操作完美实现。 TM)u?t+[  
X2LV&oi  
>$Fp}?xX  
七. 问题3 UnP|]]o:I  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 uN8/Q2   
{ E^U6@  
template < typename T1, typename T2 > rjXnDh]MC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *u}'}jC1X  
  { 3\1#eK'TK.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h 5Hr[E1  
} Sg_O?.r  
9YAM#LBTWi  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *-6?  
iM"asEU  
template < typename T1, typename T2 > v_.HGG S  
struct result_2 0JK2%%  
  { +N7"EROc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w~]T<^fW~  
} ; @' d6iYk_  
\Y+")  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? w=|py>%  
这个差事就留给了holder自己。 wE?CvL  
    7N| AA^I  
B@"J]S  
template < int Order > )J&|\m(e  
class holder; F.68iN}  
template <> l~NEGb  
class holder < 1 > z" EWj73  
  { 5\xr?`VZ  
public : H$Kw=kMw  
template < typename T > z{=v)F5y  
  struct result_1 /22nLc;/Cx  
  { bi.wYp(*6L  
  typedef T & result; Xo\S9,s{  
} ; eSn$k:\W  
template < typename T1, typename T2 > VtWT{y5Ec  
  struct result_2 _W}(!TKO  
  { ^zg acn  
  typedef T1 & result; sCkO0dl8  
} ; Ch t%uzb,  
template < typename T > b4)k&*dfR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O:._W<  
  { 2$ tQ @r  
  return (T & )r; yyjw?#\8  
} |kseKZ3  
template < typename T1, typename T2 > *,&S',S-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9n"V\e_R  
  { Kr]z]4.d@  
  return (T1 & )r1; 4v Lw?_".  
} >L=;"+B0U&  
} ; modC6d%  
"W5rx8a  
template <> #3+~.,X9  
class holder < 2 > 0p `")/  
  { r%|A$=[Q  
public : xG1?F_]  
template < typename T > I|T7+{5z  
  struct result_1 l!:^6i  
  { lm*g Gy1i  
  typedef T & result; ('JKN"3  
} ; xp^ 7#`MJ?  
template < typename T1, typename T2 > e1UITjy  
  struct result_2 f3 vF"O  
  { toIYE*ocv=  
  typedef T2 & result; !W /C[$E  
} ; *QE"K2\5  
template < typename T > *gDl~qNRoS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VX!hv`E  
  { :BD>yOlG  
  return (T & )r; /tZ0 |B(  
} -?z\5 z  
template < typename T1, typename T2 > @$c!/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @Z q[e   
  { N571s  
  return (T2 & )r2; ,56;4)cv  
} WqQU@sA  
} ; $UC{"0  
X3yS5wh d(  
}LQC.!  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 qnXTNs ?b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |IN[uQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d@ (vg  
QD4:W"i  
return l(i, j) = r(i, j); Du!._  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V^sc1ak1Q  
P,ydt  
  return ( int & )i; i/*,N&^  
  return ( int & )j; )i-gs4[(QN  
最后执行i = j; Mq'IkSt'  
可见,参数被正确的选择了。 vxVOcO9<  
9go))&`PJL  
oj@g2H5P  
CmnHh~%  
#c:kCZt#  
八. 中期总结 E-SG8U;  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: `tVy_/3(9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,v7Q*3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9.s,:?5e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l9J*um-  
#U"1 9@|}  
t^U^Tr  
AY88h$a  
R6P\T\~E  
QC7k~I8  
九. 简化 CA*~2|  
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。 #xp(B5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m9t$h  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }#/l N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hKN6y%  
  +-*/&|^等 z_n \5.  
2. 返回引用。 D/:3R ZF  
  =,各种复合赋值等 no&-YktP}  
3. 返回固定类型。 YtYy zX5u7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) P=gJAE5  
4. 原样返回。 _ZyT3P&  
  operator, u"Y]P*[k  
5. 返回解引用的类型。 0OWL  
  operator*(单目) Hi8Y6|y$D  
6. 返回地址。 vyU!+mlc  
  operator&(单目) 0Oap39  
7. 下表访问返回类型。 y-a|Lu*  
  operator[] E1(1E?}!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^P$7A]!  
  operator<<和operator>> HeozJ^u\?  
r?3Aqi"  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Yqj+hC6>,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B9#;-QO  
~kb{K;  
template < typename Left > PeNF+5s/K  
struct value_return _ECB^s_  
  { R=$Ls6z  
template < typename T > Qxq-Mpx{  
  struct result_1 h<NRE0-  
  { <\aU"_D   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;?~ 9hN!  
} ; '[ 0YIn  
Pa&4)OD  
template < typename T1, typename T2 > u)~s4tP4  
  struct result_2 ab4LTF|  
  { !y*oF{RZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; : Ss3ck*=  
} ; 8x{Hg9  
} ; D=&K&6rr  
?,XC =}  
9@y3IiZ"}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6+PGwCS  
(h,Ws-O  
下面我们来剥离functor中的operator() 7'eh)[T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u-.L^!k  
'[f Zt#  
return l(t) op r(t) ~L'nz quF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (("OYj  
return op l(t) z_l. V/G)  
return op l(t1, t2) d)KF3oA  
return l(t) op i!,HB|wQ  
return l(t1, t2) op Ekjf^Uo  
return l(t)[r(t)] @O/,a7Tt  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T|bZ9_?+2  
\_U*t!  
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: &t_h'JX&  
单目: return f(l(t), r(t)); c#pj:f*H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (.Xr#;\(  
双目: return f(l(t)); t)r1"oA  
return f(l(t1, t2)); D^$OCj\  
下面就是f的实现,以operator/为例 -9-fX(I  
~ 5"J(  
struct meta_divide [h HG .  
  { jVYH;B%%z  
template < typename T1, typename T2 > w+_Wc~f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H.~bD[gA  
  { zYr z08PJ  
  return t1 / t2; qd(hQsfqYU  
} |M E{gy`5  
} ; w1i?# !|  
)eR$:uO  
这个工作可以让宏来做: x)R0F\_  
?v.Gn9Z&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ woau'7}XOu  
template < typename T1, typename T2 > \ q%S8\bt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !<r8~A3!(  
以后可以直接用 [H^ X"D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _}ele+  
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 {D,RU8&  
(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。。。) l%<c6;  
N-QCfDao  
`~nCbUUee  
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 =]b9X7}  
gZ`DT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `bqzg  
class unary_op : public Rettype }n[Bq#  
  { , ` o+ ?  
    Left l; U~/ID  
public : VDiOO  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DL4iXULNY  
<V S2]13  
template < typename T > SqqDV)Uih1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J]\^QMX  
      { 6~@5X}^<0  
      return FuncType::execute(l(t)); usH%dzKK  
    } ]l&'k23~p  
__(V C :  
    template < typename T1, typename T2 > all*P #[X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z!Hx @){|  
      { {US>)I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jw4TLc7p  
    } vgAFuQi(  
} ; :mp$\=  
tJm{I)G  
 MYx88y  
同样还可以申明一个binary_op 4)nt$fW  
v, 0<9!'v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7d9Z/J@>  
class binary_op : public Rettype (hsZ  
  { ]]y[t|6  
    Left l; PbN3;c3  
Right r; hBy*09Sv  
public : ,qu:<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !gJzg*{u@  
T#r=<YH[C  
template < typename T > {(0Id!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fTgbF{?xh  
      { }4KW@L[g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zbg+6qs})  
    } Pz1G<eh#{g  
mu>] 9ZW  
    template < typename T1, typename T2 > d?}hCo=/Xq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #ovM(Mld  
      { xVTo4-[p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2Fq=jOA)z$  
    } 8!4[#y<  
} ; u\3ZIb  
pN+I]NgQ  
_yJ|`g]U3  
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 Ql8^]gbp+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %omu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) l7~Pa0qD  
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。 }5hZo%w[n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8<c' x]~  
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。。。 +C5#$5];  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 XHNkQe  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) `u=oeM :  
下面是修改过的unary_op 5"uNj<.V  
y($EK(cb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3P`WPph  
class unary_op G<fS (q  
  { 6VFirLd  
Left l; UOJ*a1BM  
  kwc*is  
public : 23k)X"5  
]_\AHnJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q|Fjm]AF  
C (U  
template < typename T > PJ;.31u  
  struct result_1 6kR -rA  
  { Rv,Mu3\~#c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1q`k}KMy  
} ; xy vND  
j@CKO cn2  
template < typename T1, typename T2 > G g(NGT  
  struct result_2 yZ|+VXO  
  { R` 44'y|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?(>k,[n  
} ; 1wlVz#f.  
?61L|vr  
template < typename T1, typename T2 > <OIUyZS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }1,'rm T  
  { l-cW;b~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \#2 s4RCji  
} [\a:4vDAbi  
cB<O.@  
template < typename T > |zh +  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |+u+)C  
  { ot0U-G(  
  return OpClass::execute(lt(t)); ovbEmb  
} +\srZ<67  
Ej{+U  
} ; !. p  
hAlPl<BO#V  
m|lM.]2_  
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 ]  ~'9  
好啦,现在才真正完美了。 HmW=t}!  
现在在picker里面就可以这么添加了: <c(&T<$  
m[W/j/$A+x  
template < typename Right > {hM"TO7\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;*nh=w  
  { "% SX@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %uj[`  
} ~z&0qQ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 WX ,p`>n  
;eP_;N5+J  
[z^Od  
ma1 (EJ/  
<o ~t$TH  
十. bind +;YE)~R?  
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。 vUqe.?5  
先来分析一下一段例子 4Q@\h=r  
Shs')Zs bv  
\zBd<H4S:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ftxTX3X  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z}iSq$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Qg[heND  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 b$dBV}0 L  
我们来写个简单的。  8>ESD}(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b-2pzcK{#  
对于函数对象类的版本: hr%U>U9F  
)sRN!~  
template < typename Func > j{)fC]8H  
struct functor_trait l},dQ4R  
  { y?"$(%3|  
typedef typename Func::result_type result_type; akMJ4EF/  
} ;  ccRlql(  
对于无参数函数的版本: x!OWJ/O  
.#"1bRWpZ  
template < typename Ret > w<Zdq}{jO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !X%S)VSMU  
  { ZTr:xX{R6  
typedef Ret result_type; N`f!D>b:dn  
} ; Rq"VB.ef&{  
对于单参数函数的版本: dJloH)uJZ>  
0 4P.p6  
template < typename Ret, typename V1 > LFl2uV"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,?Ok[G!cm  
  { "&@gX_%  
typedef Ret result_type; cLn;,u4  
} ; H3!,d`D.N  
对于双参数函数的版本: 3(aRs?/ O  
MgHOj   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mluW=fE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p 7 , f6kG  
  { :b.3CL\.6  
typedef Ret result_type; a:=q8Qy  
} ; $[)6H7!U)  
等等。。。 ThjUiuWe  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @mvIt  
zB;'_[8M  
template < typename Func > AU3auBol ^  
struct func_return ixIh T  
  { rH[5~U  
template < typename T > dz{#"No0  
  struct result_1 @P*ylB}?Q  
  { ~o:rM/!Ba  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =s`XZkh  
} ; ,?C|.5  
&/ \O2Aw8  
template < typename T1, typename T2 > h1n*WQ-  
  struct result_2 &\JK%X.Jlt  
  { k}- "0>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mfj4`3:NV  
} ; \El|U#$u'  
} ; YI L'YNH  
N<p5p0  
AmP#'U5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ue,#, 3{m  
kTr6{9L  
template < typename Func, typename aPicker >  -0{T  
class binder_1 d1UVvyH  
  { P h9Hg'  
Func fn; oxUE79  
aPicker pk; &r&;<Q  
public : V*~1,6N [  
xeJ9H~^  
template < typename T > !x`;>0  
  struct result_1 ,O$Z,J4VL  
  { );0<Odw%.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d\v$%0  
} ; elN{7:  
T+`xr0  
template < typename T1, typename T2 > *!._Ais,\  
  struct result_2 6XQ*:N/4al  
  { W Atg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j9{O0[v  
} ; RpBiE8F4  
kqj;l\N  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *jYHd#UZx4  
|^YzFrc  
template < typename T > *54>iO- c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }wvwZ`5t  
  { hubfK~  
  return fn(pk(t)); K<$wz/\  
} It#hp,@e  
template < typename T1, typename T2 > !F=|*j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `'z(--J}`  
  { \hjk$Gq  
  return fn(pk(t1, t2)); s-QM 6*  
} nAQyxP%  
} ; ap Fs UsE  
*ge].E  
^+(A&PyP?  
一目了然不是么? *>H M$.?Q  
最后实现bind r]8wOu-'  
Q%M'[L?[  
+")qi =  
template < typename Func, typename aPicker > {DKXn`V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <C7M";54-  
  { 5*s1qA0^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  ioE66-n  
} <'PR;g^#  
v7s ]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !!?+M @  
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。 Y|{r vBKjf  
-ET*M<  
十一. phoenix $=e&q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u=p ;A1oy  
]_^"|RJ  
for_each(v.begin(), v.end(), \_m\U.*  
( .V5q$5j  
do_ ib5;f0Qa  
[ oV0LJ%  
  cout << _1 <<   " , " ga4/,   
] e%P+KX  
.while_( -- _1), 6F|Hg2tpz  
cout << var( " \n " ) DFt=%aV[  
) _hAj2%SL  
); 0EL\Hd  
({;P#qCX  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 6vD]@AF  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor fe& t-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ikEWY_1Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g@S@d&9  
<7_ |Q   
1g~Dm}m  
template < typename Cond, typename Actor > m.\ >95!  
class do_while /3CHE8nSh  
  { oso1uAOfp  
Cond cd; D..{|29,:  
Actor act; 8ktjDs$=.:  
public : A }>|tm7|  
template < typename T > )64LKb$  
  struct result_1 HGP%a1RF#  
  { R9b/?*%=9  
  typedef int result_type; @+0@BO1 2  
} ; fZka%[B  
Wo:zU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "_ PH"W  
b xk'a,!S  
template < typename T > ^@|<'g.R-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]p4`7@@)*  
  { #}[Sj-Vp  
  do ^%K1R;  
    { ;,F-6RNj  
  act(t); 8]cv&d1f  
  } tJ?qcT?  
  while (cd(t)); `l[6rf_.  
  return   0 ; 1S*8v 7  
} w>NZRP_3  
} ; ?/`C~e<J  
R`Ys;g/!  
<;$Sa's,LE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :wv :#EaH  
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。 _1w.B8Lyz@  
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。 E)&NP}k-P  
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。 !#,-  
下面就是产生这个functor的类: 8!`7-  
'Yaf\Hp  
&X#x9|=&O  
template < typename Actor > .G5NGB  
class do_while_actor IEno.i\  
  { >\6jb&,%O  
Actor act; I,],?DQX2)  
public : 6i9Q ,4~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fd!pM4"0  
~.PPf/ Z8]  
template < typename Cond > !L0E03')k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ( )JYN5  
} ; !^Z[z[  
3X-{2R/ 3  
%KabyvOl)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g[=\KrTSg  
最后,是那个do_ .-C+0L1j  
E>l#0Zw  
2R_opbw  
class do_while_invoker C,OB3y  
  { G<">/_jn  
public : C;58z 5*,  
template < typename Actor > <eud#v  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y5h)l<P>B  
  { ]HNT(w@  
  return do_while_actor < Actor > (act); )M&Azbu  
} zn2"swhq\V  
} do_; >+A1 V[  
+ ,vJ7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F?RCaj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YobC'c\~9  
最后来说说怎么处理break和continue M/8#&RycQ  
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。 ,%)WT>  
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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