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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !J+5l&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 evn ]n  
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, [1Vh3~>J6  
un..UU4  
~s88JLw%&u  
H(""So7L  
  class filler .=K@M"5&  
  { (A ?e}M^}  
public : T$RZRZo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u/``*=Y@  
} ; hB|LW^@v  
m+V'*[O{  
O@EpRg1  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: %*Y:Rm'>  
@y}1%{,%  
h"q`gj  
Mb+cXdZb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A!hkofQ  
OHH wcJ7N  
-,p(PK  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &%INfl>o7.  
 G#K=n  
x==%BBnO%  
a[t2T jB  
二. 战前分析 ~KCOCtiD  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ku?i[Th  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 i"zWv@1z  
p5Y"W(5_  
]X{LZYk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X_"TG;*$  
  /* --------------------------------------------- */ ]3C7guWz  
vector < int *> vp( 10 ); hPH= .rX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); e >MC 3D`5  
/* --------------------------------------------- */ Au:Q4x.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); mO]>(^c  
/* --------------------------------------------- */ h*&-[nSo  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); p"Fj6T2  
  /* --------------------------------------------- */ LL.YkYu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q(_pk&/  
/* --------------------------------------------- */ ULAAY$o@5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7X1T9'j I2  
Xgc@cwd  
qifX7AXHr  
6x6PP}IX  
看了之后,我们可以思考一些问题: `&j5/[>v  
1._1, _2是什么? R~;<}!Gtx  
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。 nKufVe  
2._1 = 1是在做什么? tE- s/  
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。 n|3ENN  
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。 #(!>  
"M1[@xog  
@/XA*9]l  
三. 动工 91e&-acA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F}.<x5I-;h  
$^d,>hJi  
Xb3z<r   
tec CU[O  
template < typename T > (|"K sGl  
class assignment oJ>]=^?k  
  { ^q7 fN0"6  
T value; t-i;  
public : }M * Oo  
assignment( const T & v) : value(v) {} (wnkdI{  
template < typename T2 > ErHbc 2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;ukwKf s  
} ; K`768 %q  
9UZKL@KC  
HTvA]-AuM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8( 7DW |\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment MAQkk%6[g  
E"nIC,VZ  
!z$.Jcr1  
Y6 &w0~?!  
  class holder h /@G[5E  
  { zT*EpIa+LS  
public : Kbrb;r59  
template < typename T > O| ) [j@7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |fOQm  
  { , 0MDkXb  
  return assignment < T > (t); IXe[JL:  
} j"9bt GX  
} ; uL\ B[<:  
r|:i: ii  
SBg BZm}%  
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: 3g`uLA X>u  
D:/^TEib  
  static holder _1; I|@%|sTW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >/Gz*.  
8lg $]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zchs/C 9{  
而不用手动写一个函数对象。 2X!O '  
&2d^=fih  
K}L-$B*i  
`rN,*kcP  
四. 问题分析 I>B-[QEC  
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。 |^[]Oy=  
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。 2I* 7?`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 yn)K1f^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mw-0n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ` <cB 6  
b*\K I  
五. 问题1:一致性 ! av B&Z  
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?| ?k CK$P  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yO; r]`j0  
8vOKm)[%  
struct holder [I^>ji0V  
  { l\I#^N  
  // `lX |yy"  
  template < typename T > *Fi`o_d9[`  
T &   operator ()( const T & r) const /'ccFm2  
  { iC10|0%{  
  return (T & )r; 7Ps I'1v  
} FctqE/>}I  
} ; J\^ZRu_K  
33z)F  
这样的话assignment也必须相应改动: ^1sX22k  
$6kVhE!;  
template < typename Left, typename Right > $vlq]6V8  
class assignment BT.;l I  
  {  \09eH[  
Left l; jCa%(2~iQ7  
Right r; !o1{. V9q  
public : =UE/GTbl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '/trM%<  
template < typename T2 > B"rnSui  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } yV,ki^^  
} ; TPH`{  
ViIt 'WX  
同时,holder的operator=也需要改动: $hZb<Xz  
sEP-jEuwG  
template < typename T > fl#gWAM  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (Z;;v|F.i=  
  { qpjtF'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); r9McCebIW  
} SAMP,un7  
y !)  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 rf^ Q%ds  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MB06=N  
veIR)i@dx  
return l(rhs) = r; %xF j;U?  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 (&HAjB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pLjet~2}iJ  
~47Bbom  
template < typename Tp > v10p]=HmO  
class constant_t _H@Y%"ZHJ6  
  { m7}PJ^*b  
  const Tp t; <Z GEmQ  
public : |:BKexjHL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Fr_esx  
template < typename T > ARvT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;T0F1  
  { HI)MBrj;r  
  return t; 3C'`K ,  
} A(zF[\{]  
} ; u>SGa @R)  
exT O#*o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y=7WnQc  
下面就可以修改holder的operator=了 })RT2zw}  
1henQiIO  
template < typename T > B7BXS*_b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zea=vx>`  
  { t>.1,'zb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [!1z; /  
} 29]-s Utqv  
q/w<>u  
同时也要修改assignment的operator() Ja<pvb  
db#QA#^S  
template < typename T2 > ]k~Vh[[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } NsDJ q{  
现在代码看起来就很一致了。 \9k$pC+l  
l`=).k   
六. 问题2:链式操作 WwG +Xa  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 jR-DH]@y  
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。 &S[tI$  
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。 o_; pEe  
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。 J%}9"Q5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct g-lF{Z  
5y-8_)y8o  
template < typename T > >`L)E,=/  
struct result_1 ."b=dkx  
  { Xvu|ss  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y Nb&;E7 H  
} ; /xf4*zr  
:a$ZYyD  
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: / !J1}S  
v l59|W6  
template < typename T > BMPLL2I  
struct   ref yem*g1  
  { $T7hY$2Q l  
typedef T & reference; bU'{U0lM  
} ; u=^0n2ez  
template < typename T > ER,,K._?B  
struct   ref < T &> EGMj5@>  
  { s!S,;H  
typedef T & reference; $T* ##kyE9  
} ; t95hI DtD  
clfi)-^ {K  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^ei[#I  
nTrfbK@  
template < typename T > qZRx,^gd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 04-phEA2Q  
  { Cr0 \7  
  return l(t) = r(t); bDd$79@m  
} bSHlR#!6  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 N_S>%Z+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 QYDTb=h~  
8\c= Un  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 {MX_t/o=f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 86d *  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pL`snVz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ONQp-$  
最后的布局是: 0_JbE  
                Add ~/?JRL=  
              /   \  |F5^mpU  
            Divide   5 L8-  
            /   \ =uKGh`^[  
          _1     3 _i [.5  
似乎一切都解决了?不。 : sIZ+3  
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。 G#V5E)Dx  
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。 7O5`&Z'-  
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: ( 8+_~_  
:H[E W3Q  
template < typename Right > Ycb<'M*jE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const TSu^.K  
Right & rt) const 4f,D3e%T|  
  { 4/D ~H+k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v8g3]MVj3  
} Q"c!%`\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -eAo3  
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。 L^PZ\OC  
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。 K]dqK'  
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。 PZ69aZ*Gs  
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!^FWr&  
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? 3}O.B r|  
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: g3{)AX[Uy  
;aYPv8s~,:  
template < class Action > Wo5G23:xz  
class picker : public Action o:C:obiQbu  
  { cn ,zUG!-h  
public : Z5~dU{XsT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r$ue1bH}|  
  // all the operator overloaded L;.6j*E*  
} ; X70vDoW  
j9C=m"O  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 5n;|K]UW  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Avw"[~Xd  
M64zVxsd  
template < typename Right > .FK'T G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &B3Eq 1A  
  { /:dVW" A|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *|AnL}GJ  
} EVmQ"PKL'  
%z! w- u+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K/oPfD]  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]!H*oP8a*  
:j$K.3n  
template < typename T >   struct picker_maker [ANit0-~  
  { #V-qS/ q"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9,5v%HZ  
} ; g92M\5 x9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wbI(o4rXE  
  { &:L8; m  
typedef picker < T > result; P,AS`=z  
} ; 9\TvX!)h  
`h5HA-ud  
下面总的结构就有了: `g% ]z@'+?  
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。 aq"E@fb  
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。 rBs7,h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y5?T`ts,#  
至此链式操作完美实现。 GSV,  
#Q6wv/"Ub  
y<PPO6u7  
七. 问题3 d T/*O8  
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。 qM@][]j:  
0<{/T*AU:  
template < typename T1, typename T2 > mquna"}N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &dvJg  
  { S$%/9^\jF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6f 6_ztTL  
} aGp <%d  
=pWpHbB.  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: /0SG  
&{&lCBN  
template < typename T1, typename T2 > a[s%2>e  
struct result_2 3]'=s>UO>^  
  { n i@D7:h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v)N6ZOj*C  
} ; #Vn=(U4}!_  
m'k`p5[=h  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? y=9a2 [3Dz  
这个差事就留给了holder自己。 -j3 -H&  
    EBzg<-?o  
bXq,iX  
template < int Order > eJ{"\c(  
class holder; ~'fa,XZ<  
template <> BO[Q"g$Kon  
class holder < 1 > UkNC|#l)  
  { H#U{i  
public : aC3\Hs  
template < typename T > avO+1<`4B  
  struct result_1 ?O4Dhu  
  { DJ} xD&G  
  typedef T & result; ^ .kas7 <  
} ; qa^x4xZM  
template < typename T1, typename T2 > 0x^$q? \A  
  struct result_2 T<zonx1  
  { 7u5B/M!  
  typedef T1 & result; o~P8=1t   
} ; b{s E#m%r  
template < typename T > (]1le|+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E\m?0]W|  
  { pI(FUoP^  
  return (T & )r; >jl"Yr#  
} r\],5x'xSu  
template < typename T1, typename T2 > ~R)w 9uq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n4."}DO  
  { "G6d'xkP  
  return (T1 & )r1; idO3/>R [  
} G&C)`};  
} ; ?2EzNNcS  
' 1P_*  
template <> I4|p;\`fK  
class holder < 2 > cIM5;"gLP  
  { vp mSzh  
public : .v1rrH?  
template < typename T > Qg 6m  
  struct result_1 A9l^S|r  
  { $<s@S;Ri  
  typedef T & result; )CR8-z1`  
} ; t 1C{  
template < typename T1, typename T2 > 1b|<   
  struct result_2 #s yP=  
  { HqYaQ~Dth  
  typedef T2 & result; ;o^m"I\y  
} ; G#@<bg3  
template < typename T > ;k/0N~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P\zi:]h[Gh  
  { n+uq|sYVa  
  return (T & )r; )1x333.[c  
} (OG@]|-  
template < typename T1, typename T2 > /-|xxy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $ @1&G~x  
  { >MQW{^  
  return (T2 & )r2; -IX;r1UD  
} MeplM$9  
} ; 8#Z$}?W  
RuRJjcnY  
gu:..'V  
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> >。 ;'o>6I7Ph  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?N|PgNu X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qA30z%#z_  
sL/Lw WH  
return l(i, j) = r(i, j); yp*kMC,3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?,%N?  
HYg _{  
  return ( int & )i; _R-#I  
  return ( int & )j; HKxrBQr78  
最后执行i = j; UVI=&y]c,p  
可见,参数被正确的选择了。 "R9kF-  
H`io|~Q  
fZ %ZV  
{?L}qV  
JK_$A;Q  
八. 中期总结 &P+cTN9)  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: O0$ijJa|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hR`dRbBi%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R>0ta  Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,*lK4 ?v  
(Q&z1XK3  
qob!!A14p  
Bf* F ^  
SfR!q4b=  
)7`~U"r  
九. 简化 0>?mF]M  
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。 ~~fL`"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 WYzY#-j  
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: e4`KnHsL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Xs?>6i@$$  
  +-*/&|^等 rU~"A  
2. 返回引用。 GYs4#40  
  =,各种复合赋值等 4%6Q+LS']Q  
3. 返回固定类型。 VI+Y4T@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ePY K^D  
4. 原样返回。 ~ ZDdzp>  
  operator, tllg$CQ5  
5. 返回解引用的类型。 b~~}(^Bg  
  operator*(单目) 0WPxzmY  
6. 返回地址。 4OIN@n*4  
  operator&(单目) 8'quQCx*=  
7. 下表访问返回类型。 7SM/bJ-M#  
  operator[] Uis P 8/k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X>B/DT  
  operator<<和operator>> Ebk@x=E  
pucHB<R@bL  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 V\xQM;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0ib 6}L%  
Pb`sn5;  
template < typename Left > #,9|Hr%  
struct value_return G^OSXf5  
  { =1JRu[&]8  
template < typename T > o. _^  
  struct result_1 So 5{E 4[  
  { nbRg<@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; UM]wDFn'E  
} ; a3)#tt=rA  
j>:T)zhyY  
template < typename T1, typename T2 > @]7\.>)  
  struct result_2 GkO6r'MVE  
  { L7b{H2 2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @Uu\x~3y  
} ; x~z 2l#ow  
} ; ZN1p>+oY!  
NR [VGZj  
hPH7(f|c{g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GJ$,@  
g-s@m}[T  
下面我们来剥离functor中的operator() t.TQ@c+,J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oe<Y,%u"6  
hh{liS% 10  
return l(t) op r(t) d"cfSH;h  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WT)")0)[  
return op l(t) >fdN`W }M  
return op l(t1, t2) O*PHo_&G  
return l(t) op ^ Q}1&w%  
return l(t1, t2) op zhe5i;M  
return l(t)[r(t)] -I*A  `M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kr/h^e  
lyPXlt  
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: W7 E-j+2  
单目: return f(l(t), r(t)); X>4`{x`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9..k/cH  
双目: return f(l(t)); &Y>u2OZ  
return f(l(t1, t2)); -$q/7,os  
下面就是f的实现,以operator/为例 |{nI.>  
vOS0E^  
struct meta_divide 5zGj,y>u  
  { aVb]H0  
template < typename T1, typename T2 > *l^'v9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) d7P @_jO6  
  { pSP_cYa#(#  
  return t1 / t2; KWUz]>Z  
} 0_EF7`T  
} ; f#t^<`7  
xRUYJ=|oh  
这个工作可以让宏来做: @rMW_7[y  
]4yvTP3[Rm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O+$70   
template < typename T1, typename T2 > \ MocH>^,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &1{k^>oz  
以后可以直接用 l1[IXw?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dNobvK  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Y<+4>Eh  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) yd~fC:_ ]  
t;]egk  
bM-Rj1#Lo  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 s*f.` A*)  
c v 9 6F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |DD?3#G01  
class unary_op : public Rettype >C[1@-]G%7  
  { gT OMD  
    Left l; lo:~~l  
public : c5R{Sl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qrc/Q;$  
VZoOdR:d  
template < typename T > }v,THj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C":\L>Ax  
      { ^j %UZ  
      return FuncType::execute(l(t)); Oy&'zigJ  
    } q#`^EqtUF  
f zO8by  
    template < typename T1, typename T2 > -#6*T,f0P(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ArYF\7P  
      { 7 L\?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); W<VHv"?V  
    } HqBPY[;s  
} ; >G2-kL_  
PuaosMn(9  
D 8Rmxq!  
同样还可以申明一个binary_op PNgMLQI6  
ai4^NJn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a`*WpP\+  
class binary_op : public Rettype .M2&ad :  
  { %Be[DLtE"  
    Left l; SWb5K0YRn  
Right r; >EtP^Lu~f_  
public : HW72 6K*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lM*O+k  
2H[a Y%1T  
template < typename T > =7fh1XnW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]ECZU   
      { e0HP~&BRs  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !d .>r 7w  
    } !^fR8Tp9  
sVd_O[  
    template < typename T1, typename T2 > z|*6fFE   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5R`6zhf  
      { ;/ KF3 %  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gc3 U/ jM  
    } OeGuq.> w  
} ; J.2]km  
ZHlin#"  
\)ZX4rs{8  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 t[,T}BCy.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ddDJXk)!0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *u'`XRJU/  
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。 Wmxw!   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $S8bp3)  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 OIty ]c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L"7` \4  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) a=.db&;vY  
下面是修改过的unary_op l0\>zWLZZ9  
I%>]!X  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?{,)XFck  
class unary_op 14 'x-w^~k  
  { up3<=u{>  
Left l; 1r& ?J.z25  
  C$G88hesn  
public : Q EGanpz  
({ kGK0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S aet";pf`  
6XL9 qb~X  
template < typename T > >ha Ixs`9  
  struct result_1 zMzf=~  
  { n3g WM C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lkWeQ)V  
} ; ((>3,%B`  
vKf;&`^qE  
template < typename T1, typename T2 > GnrW {o  
  struct result_2 zw0 r i6  
  { }_:#fE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =tRe3o0(  
} ; -sH.yAvC6  
k,iV$,[TF  
template < typename T1, typename T2 >  Ox*T:5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 40d9/$uzh  
  { I u~aTgHX%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); TgE.=`"7  
} f9XO9N,hE:  
:G=1$gb  
template < typename T > b;`#Sea  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VE"0 VB.  
  { &R FM d=  
  return OpClass::execute(lt(t)); VfC[U)w*vm  
} &Yks,2:P  
f.84=epv  
} ; 27 YLg c  
*o\Y~U-so  
-kri3?Y,  
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 X.AWs=:-  
好啦,现在才真正完美了。 'j<:FUDJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: [(P[qEY  
<\9Ijuq}k  
template < typename Right > \ NSw<.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~v(M6dz~vk  
  { 3g#=sd!0O@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IfmIX+t?  
} 9Bvn>+_K  
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。 C`~4q<W'  
F;&f x(  
9k+&fyy  
-anFt+f-  
dYew 7  
十. bind ;0Ct\[eh  
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。 ?r'TH/>  
先来分析一下一段例子 (VXx G/E3  
];{l$-$$  
O$umu_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} v6DxxE2n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k5%0wHpk=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 MV;Y?%>  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ~)m t&   
我们来写个简单的。 G5nj,$F+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cwWSNm|  
对于函数对象类的版本: 5) n:<U*  
W "\tkh2  
template < typename Func > vz #wP  
struct functor_trait Zc\h15+P  
  { 0O['-x  
typedef typename Func::result_type result_type; )3`  
} ; <.7I8B7  
对于无参数函数的版本: #nf%ojh  
QOh w  
template < typename Ret > LY88;*:S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e<O;pM:  
  { Fb{`a[&  
typedef Ret result_type; >upXt?  
} ; Aiks>Cyi23  
对于单参数函数的版本: hKzBq*cV  
*CPB5s  
template < typename Ret, typename V1 > xlPcg7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > oA3W {  
  { k"^t?\Q%vI  
typedef Ret result_type; .M53, 8X  
} ; &b@!DAwAJ  
对于双参数函数的版本: o S:vTr+$  
hA1gkEM2o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {7![3`%7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {?>bblw/d  
  { peTO-x^a-  
typedef Ret result_type; n"<GJ.{  
} ; jQ_|z@OV  
等等。。。 4z0R\tjT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w1"gl0ga$  
M8",t{7  
template < typename Func > 8NAWA3^B  
struct func_return bUAR<R'E  
  { ?;r8SowZ7  
template < typename T > X.T\=dm%v  
  struct result_1 =6Kv`  
  { %M;_(jda  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rMXOwkE  
} ; /!{A=N  
x,w`OMQ}c  
template < typename T1, typename T2 > =FD`A#\C~  
  struct result_2 ReB(T7Vk=  
  { 4Fr7jD,#k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q&.IlVB[  
} ; iQm.]A  
} ; RLu$$Eb  
j_6`s!Yw  
LE0J ;|1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~g K-5}%!  
7k`*u) Q  
template < typename Func, typename aPicker > u .pKK  
class binder_1 AK~`pq[.  
  { SP D207  
Func fn; 9HJ'p:{)  
aPicker pk; &8X .!r`f  
public : n$OE~YwP{  
Oj4u!SY\j  
template < typename T > ,3J`ftCV  
  struct result_1 h[-d1bKwS  
  { !}L~@[v,uL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i>]<*w  
} ; $xUzFLh=`  
#A|D\IhF  
template < typename T1, typename T2 > L)R[)$2(g  
  struct result_2 ^ =/?<C4  
  { dxkRk#mf:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e$ XY\{  
} ; 22al  
B \_d5WJ<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Hn#GS9d_?  
"J8;4p  
template < typename T > OZ>)sL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >2|[EZ  
  { {XDY:`vZ}  
  return fn(pk(t)); Uxk[O  
} {;Y 89&*R  
template < typename T1, typename T2 > ==h|+NFa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :~ZqB\>i  
  { eC+"mhB  
  return fn(pk(t1, t2)); jsNH`"  
} *%OYAsc  
} ; Hyq@O 8  
l\T!)Ql  
I+Ncmg )>  
一目了然不是么? Xx3 g3P  
最后实现bind J8u{K.( *7  
B.}_],  
tp6csS,  
template < typename Func, typename aPicker > c%AFo]H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t g KG&  
  { !cEbz b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [5? 4c'Ev  
} (xZr ]v ]U  
tb:,Uf>E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M('s|>\l  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?Y? gzD  
O6m.t%*  
十一. phoenix L25kh}Q#7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `1E|PQbWc  
YGq=8p7.R  
for_each(v.begin(), v.end(), ;~Q  
( 3d*&':  
do_ GSMk\9SI  
[ P+)qE6\  
  cout << _1 <<   " , " &=F-moDD  
] zb>f;[  
.while_( -- _1), :]CzN^k(1c  
cout << var( " \n " ) [%j?.N  
) ?a'6EAErC  
); oUJj5iu}  
<*s"e)XeqF  
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: ^[{`q9A#d  
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  G"o!}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S=0"f}Jo.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \H Wcd|  
EJf#f  
:]P~.PD5,  
template < typename Cond, typename Actor > _BZ1Vnv  
class do_while !_CX2|  
  { kz ZDtI)  
Cond cd; q"gqO%Wb|  
Actor act; qP~WEcH`[  
public : ~7dM!g{W  
template < typename T > G'ij?^?  
  struct result_1 R)0N0gH  
  { NFk}3w:  
  typedef int result_type; )E'Fke  
} ; $& cz$jyY  
YBb)/ZghY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #O2wyG)oU  
vU=9ydAj?  
template < typename T > BdN8 ^W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :83,[;GO2  
  { FJP< bREQ  
  do ?e F@Q !h  
    { )v[XmJ>H~o  
  act(t); 8F#osN  
  } j|:dYt`WM  
  while (cd(t)); I Byf_E;r  
  return   0 ; _f cS>/<a  
} !ZFr7Xz  
} ; F%xK"l`&  
xK(IS:HJ*  
~9Z h,p ;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9ky7r;?  
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。 !Eq#[Gs  
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。 zVSx$6eiU  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 9<yAQ?7 L  
下面就是产生这个functor的类: ev9; Ld  
Vclr)}5  
KQ&Y2l1*>>  
template < typename Actor > PK_s#uC  
class do_while_actor otO j^xU  
  { qAoAUD m  
Actor act; 'T\dkSJv;V  
public : B[r<m J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vxZg &SRK  
> 2#%$lX6  
template < typename Cond > '"y}#h__T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Yc^%zxub  
} ; R (G2qi  
+a%xyD:.?  
3gAR4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xq}-m!nX  
最后,是那个do_ $9 K(F~/  
pz{'1\_+9  
)zU:  
class do_while_invoker ]*qU+&  
  { 8".2)W4*  
public : LheFQ A  
template < typename Actor > $.pTB(tO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?WQNIX4  
  { $B\ H  
  return do_while_actor < Actor > (act); I,b9t\(6  
} 6B0# 4Qrv  
} do_; Gav"C{G  
H$!+A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nZfs=@w:y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U@'F%nHw  
最后来说说怎么处理break和continue owvS/"@  
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。 fAGctRGH  
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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