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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tc<uS%XT4^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~MBPN 4r  
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, b>Y{,`E3  
Yj#tF}nPC  
NcP/W>lN  
jj1\oyQ8  
  class filler "4;nnq  
  { 8! rdqI   
public : -(t7>s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /("7*W2  
} ; BHf$ %?3z,  
d&[RfZ`  
MUAs(M;  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: u '7h(1@  
IHYLM;@L  
Ps74SoD-  
](A2,F 9(U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y}1c>5{bE  
>WIc"y.  
m3gv %h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'gvR?[!t  
X!p`|i  
ocFk#FW  
z -!w/Bv@  
二. 战前分析 Aeb(b+=  
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。 ~/]]H;;^u  
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 #3QPcoxa  
b7Jxv7$e  
iN[x *A|h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?%h$deJ  
  /* --------------------------------------------- */ 68Gywk3]=u  
vector < int *> vp( 10 ); Q-n8~Ey1a  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;~EQS.Qp  
/* --------------------------------------------- */ *y!O\-\S#>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); })H d]a  
/* --------------------------------------------- */ /\c'kMAW!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O=A2QykV(  
  /* --------------------------------------------- */ $2Whb!7Z(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4P&2Z0  
/* --------------------------------------------- */ \3$!)z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u3C_Xz  
RqtBz3v  
eHyUY&N/  
U}RBgPX!  
看了之后,我们可以思考一些问题: UowvkVa  
1._1, _2是什么? y %Q. (  
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。 <Gi%+I@szl  
2._1 = 1是在做什么? + cfEyiub  
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。 z* EV>Y[  
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。 MLu!8dgI  
d_,5;M^k  
];OvV ,*  
三. 动工 k*\Bl4g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: FfdB%  
6 Rl[M+Q  
<w{?b'/q  
Y%.o TB&  
template < typename T > nt#9j',6Rn  
class assignment dRX~eIw  
  { 94rSB}b.O  
T value; j#1G?MF  
public : 9{*{Ba  
assignment( const T & v) : value(v) {} P.'.KZJ:WD  
template < typename T2 > @up,5`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %.Ma_4o Z  
} ; -B *W^-;*  
C9!t&<\ }  
 bDkZU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 iT>u&0B-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment R}ki%i5|  
x b"z%.j  
:A8}x=K  
H~a ~ 'tm  
  class holder @- STo/  
  { qq/>E*~  
public : C\EIaLN<  
template < typename T > 7$'AH:K  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jk9f{Iu  
  { 6ZqU:^3  
  return assignment < T > (t); bj pruJ`=  
} RdYmh>c  
} ; EtKq.<SJ  
j_~KD}  
Xp:A;i9  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: >}+{;d  
fg^AEn1i  
  static holder _1; #ibwD:{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 UK ':%LeL  
 ]n!V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Mu\V3`j  
而不用手动写一个函数对象。 T/_u;My;  
BJj'91B[d  
H9mNnZ_k  
i]v3CY|3AI  
四. 问题分析  }QFL  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 YThVG0I =  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ?veeW6E(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,/\`Rc^n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 oY)eN?c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h>/teHy /  
?zW'Hi  
五. 问题1:一致性 A2|Bbqd  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| KD kGQh#9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V<QpC5  
~}.C*;J  
struct holder )|~&(+Q?]  
  { }r: "X<`  
  // B\J[O5},  
  template < typename T > + [w 0;W_  
T &   operator ()( const T & r) const 6}^x#9\  
  { sL$sj|"S  
  return (T & )r; p&(0e,`z/  
} 74Jx\(d  
} ; \ND]x]5d  
:Y99L)+=/  
这样的话assignment也必须相应改动: M|(VM=~  
X+4Uh I  
template < typename Left, typename Right > >w3C Ku<  
class assignment %xkuW]xk  
  { C-YYG   
Left l; Bhv;l/K])  
Right r; ^E70$yB ^  
public : X-\$<DiJGv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9q`Ewj R  
template < typename T2 > QVT0.GzR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } G\sx'#Whc  
} ; w <r*&  
uw+nll*W%  
同时,holder的operator=也需要改动: xV> .]  
Xf4QLw/r  
template < typename T > REh"/d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5U2%X pO   
  { K *@?BE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); k79OMf<v  
} 3f`Uoh+  
K)'[^V Xh  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 )I%M]K]F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V%R]jbHZ#  
#Pd9i5~N  
return l(rhs) = r; 8-;.Ejz!\A  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ,RPb <3 B  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f#s6 'g  
? NoNg^Of  
template < typename Tp > Otq3nBZ  
class constant_t !X}+JeU '  
  { < se~wR  
  const Tp t; z 0?MeH#  
public : C6e5*S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hC$e8t60  
template < typename T > Es[3Ppz  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `{#""I^_  
  { AF:_&gF  
  return t; 3o rSk  
} Hcf"u&%  
} ; z>!./z]p  
s)\PY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4-bM90&1t  
下面就可以修改holder的operator=了 RPX.?;":  
\#[DZOI~  
template < typename T > ~BI`{/O=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 94!} Z>  
  { _N5pxe`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #'/rFT4{v  
} =ls+vH40&  
JrBPx/?(,;  
同时也要修改assignment的operator() gbdzS6XW~  
|E6Thvl$  
template < typename T2 >  KcT(/!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -o/Vp>_UOE  
现在代码看起来就很一致了。 R*6TS"aL  
/ :$WOQ  
六. 问题2:链式操作 E?]$Y[KJKs  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 gYt=_+-  
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。 5B~]%_gZr  
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。 ^qL<=UC.  
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。 'A[PUSEE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +P))*0(c_  
K-'uE)  
template < typename T > 4l0>['K&{  
struct result_1 >FeCa h Fn  
  { 56Lxr{+X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !~zn*Hm  
} ; "C}<umJ'  
92j[b_P  
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: 2H;#L`Z*  
Lq3<&$  
template < typename T > y_: {p5u  
struct   ref V'b4wO1RV  
  { ^4IJL",  
typedef T & reference; ~JRq :  
} ; ;Q t%>Uo8  
template < typename T > |ghyH  
struct   ref < T &> KEy8EB  
  { ?jmL4V2-f  
typedef T & reference; uBG!R#T  
} ; mBL?2~M  
*lDVV,T'}w  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eJf]"-  
V1,p<>9  
template < typename T > wtbN @g0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rrC\4#H[??  
  { q"269W:  
  return l(t) = r(t); |zRrGQY m  
} 9<&*iIrM  
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。 kh}h(z^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fbM>jK  
ShQ!'[J  
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 MHp:".1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: A pzC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _rSwQ<38>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D_( NLC  
最后的布局是: d v4~CW%Td  
                Add 8i^ ./P  
              /   \ n+ H2cl }  
            Divide   5 n3? msY(*  
            /   \ H{*rV>%  
          _1     3 |J@ &lBlq  
似乎一切都解决了?不。 P\@kqf~pC  
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。 yd VDjE Y  
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。 Kf?:dF  
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: ; P<h 9(  
UOj*Gt&  
template < typename Right > sMLXn]m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jc3Q3Th/zn  
Right & rt) const h143HXBi1+  
  { O:'qwJ# ~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  rPr]f;  
} p/eaO{6 6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ZG+FX:v  
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。 P@bPdw!JA  
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。 3{qB<*!p"G  
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。 "C3J[) qC  
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。 P];0,;nF  
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? 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: J3'q.Pc  
/)RH-_63  
template < class Action > | oOAy  
class picker : public Action 3zmbx~| =\  
  { p5"pQe S  
public : %Cj_z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :W>PKW`^  
  // all the operator overloaded k&L/Jzz I  
} ; "3++S  
KL!cPnAUu  
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。 \HrtPm`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: n5oX51J  
-cJ,rrN_9  
template < typename Right > |Ch ,C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Jza ?DhSAZ  
  { & E6V'*<93  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mcidA%  
} o&M.9V?~~  
_PGd\>Ve  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > W!"QtEJ,  
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。 !5h8sD;  
d"E3ypPK  
template < typename T >   struct picker_maker _B^X3EOc  
  { -awG1 4%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pyX:$j2R+%  
} ; B[h^]k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > unqUs08  
  { -ON-0L  
typedef picker < T > result; i`<L#6RBT  
} ; *:+ZEFMq  
_u;pD-  
下面总的结构就有了: R'vNJDFY  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 !?).4yr  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 [+l6x1Am  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j(k%w  
至此链式操作完美实现。 Jqgm>\y  
0;)Q  
- q(a~Ge  
七. 问题3 }/\`'LQ  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 x)Zm5&"Gg  
p{v*/<.;  
template < typename T1, typename T2 > Zl'/Mx g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dk$<fMS,7c  
  { @vib54G  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3*\Q]|SI!  
} SHB'g){P  
WrRY 3X  
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: BHU$QX  
{jwLVKT$  
template < typename T1, typename T2 > x)N QRd  
struct result_2 N5`z S79W  
  { ? F!c"+C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Qv'x+GVW]  
} ; &tf(vU;,'  
Z'uiU e`&  
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? 0s{7=Ef  
这个差事就留给了holder自己。  ~H   
    }kItVx  
Z]tQmV8e  
template < int Order > 79}jK"Gc  
class holder; f[R~oc5P0  
template <> bWlY Q  
class holder < 1 > _!vy|,w@e  
  { =-r); d  
public : y3j"vKG  
template < typename T > |*b-m k  
  struct result_1 Q@PDhISa  
  { ]xoG{%vgb  
  typedef T & result; C4gES"T  
} ; 1tI=Dw x  
template < typename T1, typename T2 > mvTp,^1  
  struct result_2 Jd v;+HN[  
  { '3sySsD&O  
  typedef T1 & result; h<>yzr3fN  
} ; 9;\mq'v%  
template < typename T > wD$UShnm9-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E8R;S}P A  
  { S-3hLw&?  
  return (T & )r; )[M:#;,L  
} ":s_ O.  
template < typename T1, typename T2 > 1ZRkVHiz0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q &{<HcP  
  { X's<+hK&  
  return (T1 & )r1; #pK" ^O*!  
} S-Bx`e9'  
} ; i'>5vU0?3  
)cP)HbOd=  
template <> (dQ=i  
class holder < 2 > ZMiOKVl  
  { 1kUlQ*[<|  
public : UuF(n$B  
template < typename T > Z_S{$D  
  struct result_1 Gky^S#  
  { 0WSZhzNyY  
  typedef T & result; 7OG:G z+)x  
} ; gGMQRRq  
template < typename T1, typename T2 > s0D4K  
  struct result_2 jf)l; \u  
  { \weg%a  
  typedef T2 & result; tk=S4 /VWv  
} ; YOrq)_ l  
template < typename T > 7:b.c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eMFxdtH  
  { { %]imf|g.  
  return (T & )r; |KS,k|).  
} U-m MKRV  
template < typename T1, typename T2 > ,5ZQPICF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =8<~pr-NO  
  { ]cmX f  
  return (T2 & )r2; uZ JfIC<>  
} g|$;jQ\_  
} ; #RU8 yT  
m~Q24Z]!'&  
k1zK3I&c_  
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> >。 5dE=M};v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: + Hv'u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (1GU  
+Y~5197V  
return l(i, j) = r(i, j); kL0K[O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -]D/8,|s  
VHl1f7%@H  
  return ( int & )i; A%$~  
  return ( int & )j; $8HiX6r  
最后执行i = j; R(VOHFvW6  
可见,参数被正确的选择了。 2ag8?#  
vxI9|i  
P#XV_2  
NY^0$h  
i-5,* 0e6m  
八. 中期总结 ,R<9yEWm  
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: PRTjXq6)5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 324XoMO  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &g^*ep~|#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <.gDg?'3  
GfEWms8z  
\#I$H9O  
|C<#M<  
25{_x3t^  
2@GizT*mA  
九. 简化 ^rP]B-)  
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。 6b'.WB]-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q!U}  
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: \y=oZk4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3)\fZYu)  
  +-*/&|^等 NM![WvtjW  
2. 返回引用。 zB`woI28  
  =,各种复合赋值等 ?&~q^t?u  
3. 返回固定类型。 V8TdtGB.|h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Tsa]SN14  
4. 原样返回。 ]6)u$4X6$  
  operator, x4H#8ZK!  
5. 返回解引用的类型。 [p`5$\e  
  operator*(单目) \'*M }G  
6. 返回地址。 K SO D(  
  operator&(单目) tZKw(<am  
7. 下表访问返回类型。 fZ7AGP   
  operator[] zN|k*}j1J  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SFDTHvXu#_  
  operator<<和operator>> Q zaD\^OF  
z"UC$  
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。 }P fAf  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: A&~fw^HM  
TxP +?1t  
template < typename Left > W_Y8)KxG:L  
struct value_return :Q3pP"H,}  
  { #m{*]mY@  
template < typename T > <TRhnz  
  struct result_1 5j1d=h  
  { NBc^(F"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ws@'2i\;  
} ; SNH 3C1  
L8PX SJ  
template < typename T1, typename T2 > tMiIlf!>p  
  struct result_2 VoZ{I{>|  
  { #T^2=7 w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *<($.c  
} ; ^1bslCe   
} ; M }d:B)cz  
M[YFyM(  
A:r?#7 Ma  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~&73f7  
"/i$_vl  
下面我们来剥离functor中的operator() - Fbp!*. u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YoKyiO!   
'YNdrvz  
return l(t) op r(t) 1" cv5U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1w^wa_qx  
return op l(t) fj5 g\m  
return op l(t1, t2) X&qx4 DL  
return l(t) op k*hl"oL"X  
return l(t1, t2) op lZcNio  
return l(t)[r(t)] UPfO;Z`hJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] s.}K?)mH  
2(xC|  
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: E s5: S#  
单目: return f(l(t), r(t)); 'Be'!9K*d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `)n4I:)2  
双目: return f(l(t)); Pj-INc96  
return f(l(t1, t2)); \@:,A]  
下面就是f的实现,以operator/为例 EE!}$qOR  
[!A[oK9i C  
struct meta_divide :-k|jt  
  { `R[ZY!=+  
template < typename T1, typename T2 > x.?5-3|d$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,JV0ib,  
  { RU:Rt'  
  return t1 / t2; e /JQ #A  
} %x$U(I}  
} ; y~ =H`PAE  
`um,S  
这个工作可以让宏来做: ^hC'\09=c  
MePD:;mm^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $>XeC}"x68  
template < typename T1, typename T2 > \ ~t`s&t'c|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c0@8KW[,  
以后可以直接用 lS.Adl^k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c[dzO .~  
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 ]yU"J:/  
(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。。。) HB/V4ki  
0Z9DewwP  
 Z.6dL  
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 hi0HEm\  
8vY-bm,e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >d2Fa4u3  
class unary_op : public Rettype yp.K-  
  { `Z?wj@H1`  
    Left l; ;<AcW.jx  
public : EiW|+@1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} do}LaUz  
jmM|on!  
template < typename T > 6Dq4Q|C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #.bW9j/  
      { T pkSY`T  
      return FuncType::execute(l(t)); qos7u91z  
    } u*l|MIi6J  
L_8zZ8 o  
    template < typename T1, typename T2 > $7S"4rou  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B[t^u\Fk  
      { S\e&xUA;|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xAQtX=FoX+  
    } C9 n%!()>  
} ; .V?:&_}_I6  
W(s4R,j  
QU|_ r2LM  
同样还可以申明一个binary_op a:h<M^n049  
Sjpx G@k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kXMp()N8`  
class binary_op : public Rettype G'ykcB._  
  { :gh[BeqQ)  
    Left l; ?{{w[U6NE  
Right r; _IYaMo.n  
public : %BqaVOKJ"f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k9^Hmhjw  
0s#72}n  
template < typename T > ^OR0Vp>L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N@q}eGe  
      { }SN( ^3N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "s*-dZO  
    } J!6FlcsZm  
RLB3 -=9t  
    template < typename T1, typename T2 > 3$$E0`7.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -4a9BE".  
      { #WpkL]g2+%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1 DWoL}Z  
    } 6OES'3Cy  
} ; _'u]{X\k{J  
EdJL&*  
)D)5 `n)  
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 ^QB[;g.O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 D6sw"V#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k*.]*]   
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。 I2ek`t]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &|>+LP@8  
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。。。 g,Z A\R~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yBIlwN`kB  
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) Y?T{>"_W  
下面是修改过的unary_op `BPTcL<W  
%`vzQt`>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <qCa 9@Ea  
class unary_op <AHpk5Sn{  
  { uy'ghF  
Left l; W? iA P  
  Qw5nfg3T  
public : Wgq|Q*  
XH:*J+$O  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z*y!Ml1  
`&$8/_`  
template < typename T > ${+u-Wfau  
  struct result_1 [|u^:&az  
  { 8sG3<$Z^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $Gn.G_"v  
} ; e%4?-{(  
TOYK'|lwM  
template < typename T1, typename T2 > z3fv}_\z  
  struct result_2 INZVe(z  
  { yqK4 "F&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qfkHGW?1/j  
} ; |.IH4 K  
,b+NhxdZ  
template < typename T1, typename T2 > 4JSPD#%f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !XA3G`}p6s  
  { 7p&jSOY  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "(koR Q  
} Gn]36~)*H  
.p`4>XA  
template < typename T > g8),$:Uw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )^h6'h`  
  { bQll;U^A  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?Cq7_rq  
} ntiS7g e1  
T X`X5j  
} ; xS18t="  
l{3B }_,  
t<%0eu|  
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 8OfQ :   
好啦,现在才真正完美了。 '[F:uA  
现在在picker里面就可以这么添加了: +)Te)^&v%  
LHAlXo;  
template < typename Right > :NzJvI<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ycm)PU["  
  { R+sT &d  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @nxo Bc !P  
} #u<Qc T@  
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。 MatXhP] Fi  
]m]`J|%i  
bP,<^zA|X  
r@r%qkh(.@  
0r]n 0?x  
十. bind GnV0~?  
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。 <?jd NM  
先来分析一下一段例子 93-Y(Xx)bY  
~m%[d. }e  
yev!Nw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Vla,avON  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 IS C.~q2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B.<SC  
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。 a(Y'C`x  
我们来写个简单的。 *2X6;~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~/:vr  
对于函数对象类的版本: ]`o5eByo  
h#rP]o@  
template < typename Func > O-- p)\   
struct functor_trait XLpP*VH3  
  { [)H 6`w  
typedef typename Func::result_type result_type; t@RYJmW  
} ; St=nf\P&F  
对于无参数函数的版本: SpH|<L3  
e r" w{  
template < typename Ret > +qxPUfN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > T.q2tC[bR  
  { b`0tfXzS5  
typedef Ret result_type; Wj{lb_Rj  
} ; B|(g?  
对于单参数函数的版本:  a+h$u  
<+8'H:wz  
template < typename Ret, typename V1 > ^ 5 >e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U}v`~' K  
  { :I"CQ C[Z  
typedef Ret result_type; 2 a<\4w'  
} ; 3WV(Ok  
对于双参数函数的版本: ycGY5t@K@  
|9@,ri\'Rg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0SpB 2>_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > h!"2Ux3!x  
  { >T$0*7wF  
typedef Ret result_type; W? 7l-k=S  
} ; G1:}{a5i_  
等等。。。 EIi<g2pM(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %lKw+D  
~cz}C("Z  
template < typename Func > !}*N';  
struct func_return ,(jJOFf  
  { {1GJ,['qL  
template < typename T > `At.$3B  
  struct result_1 2Gyq40  
  { vz^ ] g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R!VfTAv  
} ; :cpj{v;s  
l\U Q2i  
template < typename T1, typename T2 > 37bMe@W  
  struct result_2 Iil2R}1  
  { *4O=4F)x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Wzq W1<*`  
} ; 5C w( 4.  
} ; p^l#Wq5  
uH_KOiF  
dg D-"-O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mY|c7}>V;  
sA0 Ho6  
template < typename Func, typename aPicker > zI88IM7/  
class binder_1 !E7gI qo  
  { KbJ6U75|f  
Func fn; ^0,}y]5p  
aPicker pk; aRd~T6I  
public : 6]4~]!  
6:1`lsP  
template < typename T > tldT(E6  
  struct result_1 [i.@q}c~E  
  { vrn4yHoZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }_Bo:*9B-o  
} ; lH fZw})d  
gt4GN`-k  
template < typename T1, typename T2 > ]aN9mT N  
  struct result_2 ,@"yr>Q9#6  
  { *i#2>=)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z$^d_)  
} ; So5/n7  
7o4E_ .*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O{:{P5  
BRFsw`c  
template < typename T > z:'m50'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =D zrM%  
  { ~tUZQ5"  
  return fn(pk(t)); #1YMpL  
} Km2~nkQ  
template < typename T1, typename T2 > =^"Sx??V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o:8ns m  
  { Z;+,hR((  
  return fn(pk(t1, t2)); tpI/I bq  
} hvt]VC]]  
} ; \e a*  
deVd87;@7[  
}OkzP)(  
一目了然不是么? .0Ud?v>=  
最后实现bind 6:_~-xG  
3mgvWR  
%p7 ?\>  
template < typename Func, typename aPicker > +V=<vT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d`\SX(C  
  { U$:^^Zt`B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [*%lm9 x  
} >N3X/8KL%  
EeaJUK]z9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,\`ruWWLb=  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 /Pjd"  
,Csdon  
十一. phoenix ]t[%.^5#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H )X[%+  
v}>g* @  
for_each(v.begin(), v.end(), +=WBH'  
( QW..=}pL  
do_ [[T7s(3  
[ qw+ 7.h#V  
  cout << _1 <<   " , " &H _/`Z]Q  
] wXNng(M7  
.while_( -- _1), +:A `e+\  
cout << var( " \n " ) 6Dd>ex!-A  
) k_g@4x1y*  
); <?7CwW  
Z@Rqm:e  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: {\Pk;M{Y&  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor /.:1Da  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [_N1 .}e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: LM<*VhX  
V7$ m.P#uM  
Yjg$o:M  
template < typename Cond, typename Actor > ?MDo. z3  
class do_while %/eG{ oh-  
  { p5In9s  
Cond cd; BDt$s( \  
Actor act; 4Q+,_iP  
public : Q-)(s  
template < typename T > NbWEP\dS'z  
  struct result_1 ,|f=2t+5X  
  { 9^^\Z5  
  typedef int result_type; x ]VycS  
} ; (U\o0LI  
i7RK*{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R0M>'V?e  
O!PGZuF  
template < typename T > HOD?i_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pIIp61=$  
  { zDg*ds\  
  do gd[muR ~  
    { l_yy;e  
  act(t); F,YP Il  
  } Iq|h1ie m+  
  while (cd(t)); /}u:N:HA%  
  return   0 ; j'*.=cwsp  
} 03?ADjO  
} ; a,rXG  
\m`IgP*  
ErN[maix#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ' !huU   
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。 hLfWDf*T|  
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。  2  
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。 j1Ys8k%$l  
下面就是产生这个functor的类: =Vh]{ y~$  
7L+Wj }m  
*wAX&+);  
template < typename Actor > E[hSL#0  
class do_while_actor /A5=L<T6F  
  { ~vP_c(8f  
Actor act; UXZ3~/L5 O  
public : )g=mv*9>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Qfeu3AT  
[,&g46x22  
template < typename Cond > aT/2rMKPF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BTsvL>Wy  
} ; xb7!!PR  
8V(~u^!%_  
M5[#YG'FlQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6rS ? FG=  
最后,是那个do_ 0MT?}D&TL  
,%Pn.E* r;  
*7*_QW%?A  
class do_while_invoker eDo4>k"5  
  { QVn2`hr  
public : }P=FMme{F(  
template < typename Actor > uA`e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vkLt#yj~  
  { W)`>'X`  
  return do_while_actor < Actor > (act); EQnU:a  
} Ym%# "  
} do_; 6n:X p_yO  
~m R^j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? uP7|#>1%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +VIEDV+   
最后来说说怎么处理break和continue [p\xk{7Y  
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。 %AV3eqghCg  
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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