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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda TGPZUyi3!=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q0vZR"y  
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, E:PPb9Kd  
OP-{76vE&b  
\6"=`H0}  
+bJ~S:[  
  class filler #,XZ@u+  
  { a{rUk%x  
public : J}#2Wy^{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W5:fY>7  
} ; ,7k1n{C)  
aU[!*n 4Ux  
=]pEvj9o  
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: ZZCm438  
)vVf- zU  
bs16G3- p  
6uUn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z*h}E  
fZ;}_wR-H  
I,)\506  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BB(v,W  
72*j6#zS  
`R.Pz _oe  
T,vh=UF%]  
二. 战前分析 Q |S>C%4?  
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。 .P?n<n#  
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 2Yd@ V}  
[cl+AV "  
9e vQQN6D|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )N1iGJO)  
  /* --------------------------------------------- */ v '^}zO  
vector < int *> vp( 10 ); 5IFzbL#q#f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +/]*ChrS  
/* --------------------------------------------- */ Zkqq<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~ L>M-D4o  
/* --------------------------------------------- */ h%4UeL &F  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); PDCb(5  
  /* --------------------------------------------- */ Ze#DFe$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y> }\'$\b  
/* --------------------------------------------- */ EIyFGCw|U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7-~)/7L  
~%f$}{  
k#8`996P  
DQ[7p(  
看了之后,我们可以思考一些问题: d&f!\n_~  
1._1, _2是什么? 3?L[ohKH?:  
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。 -!li,&,A1  
2._1 = 1是在做什么? >+Iph2]  
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。 dn Sb}J  
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。 f\.y z[  
cx&\oP  
^W@%(,xb  
三. 动工 (~E-=+R[$&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: z5Tsu1 c  
zDbO~.d  
aIrM-c8.O  
b0f6p>~q^  
template < typename T > ^&8hhxCPu|  
class assignment {~s\a2YH  
  { >kmgYWG  
T value; niW"o-}  
public : ;$gV$KB:xA  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y%- !%|  
template < typename T2 > )& Oxp&x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Fa v++z  
} ; M5t.l (  
S $o1Q  
B'`25u_e<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EN":}!E:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g;nLR<]  
y;<suGl  
#<Xq\yC51  
[m 6+I9  
  class holder ,R3TFVV!?  
  { m.! M#x2!  
public : t,*1=S5  
template < typename T > 5 ;XYF0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ED" fi$  
  { 'gg <)Bd  
  return assignment < T > (t); (c^ {T)  
} i^ |G  
} ; 3/yt  
dC-~=}HR^  
{x_cgsn  
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*:GBZCf  
Rt&5s)O'  
  static holder _1; y@1QVt04  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .y3E @0a  
Th*}U&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0chpC)#Q3;  
而不用手动写一个函数对象。 748:* (O  
D_~;!^  
CmBgay  
SE6( 3f$  
四. 问题分析 1TR+p? "  
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。 /~f[>#  
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。 lBs-u h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ABkDOG2br  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 YZSQOLN{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ldv,(ZV,<  
o$+R  
五. 问题1:一致性 e.%I#rNI  
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?| _;Xlw{FN^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )z18:C3  
@U1|?~M%s  
struct holder gW--[  
  { >wt.)c?5  
  // $;Iz7:#jN  
  template < typename T > XM w6b*O  
T &   operator ()( const T & r) const cRD;a?0/6s  
  { 5dN>Xjpu  
  return (T & )r; dg|x(p#  
} ~ho,bwJM[T  
} ; C/qKa[mg  
{Bk` Zlki  
这样的话assignment也必须相应改动: 3\ Mt+!1{  
<HN+pi  
template < typename Left, typename Right > a=A12<  
class assignment p I8z.JD  
  { ]Sa#g&}T>  
Left l; 8]`s&d@GY  
Right r; YlGUd~$`"+  
public : yUpN`;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HR8YPU5  
template < typename T2 > Cb?  !+U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8Q<Nl=g>'  
} ; 1hgIR^;[b  
,pdzi9@=t  
同时,holder的operator=也需要改动: ]BbV\#  
`Ds=a`^b  
template < typename T > A46q`l9B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const jdu6P+_8n  
  { lnyq%T[^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9< 07# 8c.  
} qCfEv4  
ht]n*  
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。 Q[K$f%>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3ej237~F,L  
]GY8f3~|{  
return l(rhs) = r; 8Nyz{T[  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;nW;M 4{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R3lZ|rxv:  
JQ0Z%;"  
template < typename Tp > Y,Z$U| U  
class constant_t stUv!   
  { hLgX0QV  
  const Tp t; [m h>N$  
public : `^hA&/1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :.XlAQR~b  
template < typename T > iJOG"gI&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f>C+l(  
  { ]w;t0Bk  
  return t; 9ck"JMla  
} Dbj?l;'1  
} ; (Z?f eUxp  
CkNR{?S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yx-"&K=`  
下面就可以修改holder的operator=了 :LNZC,-f}5  
Is3Y>oX  
template < typename T > cyB+(jLHDs  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JkT!X  
  { 85Yi2+8f4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @#t<!-8d  
} E=,5%>C0#%  
.`+~mQ Wn  
同时也要修改assignment的operator() 6:B,ir _  
]J!#"m-]  
template < typename T2 > Qu=b-9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }(Fmr7%m  
现在代码看起来就很一致了。 =CD6x= l6  
U+B"$yBR  
六. 问题2:链式操作 *k,3@_5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yLfyLyO L  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 E Zf|>^N  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 6c-'CW  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 =lk'[P/p`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Bl6I@w  
>"<s7$g  
template < typename T > w/( T  
struct result_1 (n?f016*%d  
  { _zM?"16I}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; db_?da;!`  
} ; R0*P,~L;|  
{-me;ayk  
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: @^YXE,  
cRr3!<EZ  
template < typename T > ;r"r1'a+@  
struct   ref l6w\E=K  
  { OQ_< Vxz  
typedef T & reference; &(, &mE  
} ; x+6z9{O  
template < typename T > C}xfo}i  
struct   ref < T &> gTTKjlI [  
  { t/O^7)%  
typedef T & reference; y4p"LD5%^  
} ; ?87\_wL/j  
G5t7KI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1/:vFX  
@"fv[=Xb  
template < typename T > ?_AX;z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e> 9X  
  { }6%\/d1~ 6  
  return l(t) = r(t); &XCd2  
} Jf7H;ZM<  
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。 U ^O4HJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2Q@n a @s  
wn_ >Vi1  
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 wAi7jCY%OY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [T7&)p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 x<!]#**;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 wj}LVyV  
最后的布局是: Pz2Q]}(w  
                Add ~gZ1*8 s`  
              /   \ [olSgq!3  
            Divide   5 jsgDJ}  
            /   \ R#~l[S8u^  
          _1     3 *.wj3' wV  
似乎一切都解决了?不。 cyWb*Wv  
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。 ~x'8T!M{  
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。 b&h'>(  
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: ]=-=D9ZS3  
W%^!<bFk}m  
template < typename Right > ^u$=<66  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z P|k3   
Right & rt) const ]Ri=*KZa  
  { xV14Y9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H'!OEZ  
} '*Dp2Y{7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 p{GO-gE@  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 _UkBOJ:G$H  
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。 S#p_Y^A  
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。 z0ufLxq  
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。 Il@K8?H@  
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? x@oxIXN  
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: 7#UJ444b~  
r 56~s5A  
template < class Action > V!]|u ^4I  
class picker : public Action _I'k&R  
  { y7 #+VF`xf  
public : .0U[n t6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} TeZu*c  
  // all the operator overloaded h2mHbe43  
} ; 4j'rbbs/  
AdDR<IW  
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。 5 8;OTDR!  
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: CfrO1iF  
8o,0='U  
template < typename Right > h0~<(3zC  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rf+}J_  
  { S\I+UeFkf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4PS|  
} p</t##]3ks  
PEjd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q*4@d)_&  
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。 WixEnsJ  
\+U;$.)3  
template < typename T >   struct picker_maker 8|i<4>  
  { c%b|+4 }x  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7],y(:[=v  
} ; :f7!?^;y>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X_ Lt{mf  
  { d<OdQvW.  
typedef picker < T > result; =$#5Ge]b  
} ; aG =6(ec.  
4n(w{W>  
下面总的结构就有了: .%W.uF^  
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。 #;8VBbc\^  
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。 >HwVP.~HN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 oo]P}ra  
至此链式操作完美实现。 GYf{~J  
DU*qhW`X  
H[pvC=O=  
七. 问题3 NzhWGr_x'  
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。 2'W# x  
qycf;Kl:6  
template < typename T1, typename T2 > +Gy9K  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =$^}"}$  
  { ~LF M,@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +[ir7?Y.  
} 5HbJE'  
DrBkR` a?  
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: jc>B^mqx  
Jk|DWZ  
template < typename T1, typename T2 > o(v7&m;  
struct result_2 d,meKQ n  
  { :D2GLq*\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !]mo.zDSW5  
} ; x=W s)&H_Y  
<]oPr1  
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? $'!n4}$}  
这个差事就留给了holder自己。 ;&?ITV  
    i,Jz 7OX  
+W-b3R:1>  
template < int Order > z8D,[`  
class holder; I) *J,hs1  
template <> _E-{*,7bZS  
class holder < 1 > 6b` Jq>v  
  { qOyS8tA.H  
public :  ++8 Xi1  
template < typename T > r}|)oG,=  
  struct result_1 ?6N\AM '  
  { 7uv"#mq  
  typedef T & result; f<<$!]\  
} ; p ~+sk1[.  
template < typename T1, typename T2 > l% %cU"  
  struct result_2 T2|<YJ=  
  { XWz~*@ci  
  typedef T1 & result; :=q9ay   
} ; @\-*aS_8>  
template < typename T > MScUrW!TA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v33[Rk'  
  { T I ZkN6  
  return (T & )r; `-W4/7  
} V0#E7u`4  
template < typename T1, typename T2 > 'rfs rZ?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BTA2['  
  { <X1[j9Qtv0  
  return (T1 & )r1; Tn3C0  
} 3XbFg%8YG  
} ; Fgh an.F  
!HXsxNe  
template <> iz tF  
class holder < 2 > |VM=:}s&  
  { %md9ou`  
public : % 1<@p%y/  
template < typename T > K_N`My  
  struct result_1 9Y2(.~w6X  
  { 3],(oQq^  
  typedef T & result; FY+@fy  
} ; ecp0 hG`%  
template < typename T1, typename T2 > K TE*Du  
  struct result_2 DuQ:82 3b  
  { X0$?$ ta  
  typedef T2 & result; $'a]lR  
} ; +}-cvM/*  
template < typename T > FklO#+<:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h{)`W ]~  
  { n2F*a  
  return (T & )r; &(x>J:b  
} N=8CVI  
template < typename T1, typename T2 > p1z^i(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,~K4+ t_  
  { HE2t0sAYX  
  return (T2 & )r2; !) d  
} *9r 32]i;  
} ; G%%F6)W  
,zBc-Cm  
9*?YES'6  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 c8cGIAOY)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UyNP:q:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .e S* F  
t$Ua&w  
return l(i, j) = r(i, j); "MOmJYH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) D@iS#+22  
b0/[+OY   
  return ( int & )i; =D 5!Xq'|  
  return ( int & )j; Zk gj_  
最后执行i = j; 2+LvlS)C  
可见,参数被正确的选择了。 pl 1CEoe  
+ k   
7H[.o~\  
6SSrkj}U  
# kmI#W"^  
八. 中期总结 6<n+p'+n  
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: .Ag)/Xm(?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Oo%%f+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 wmX *n'l  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Pv8AWQQJ  
^DR`!.ttr  
D4+OWbf6  
fhQ N;7  
-]MZP:s  
O<0-`=W,a  
九. 简化 8O^z{Yh7  
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。 }GGH:v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 xSjs+Y;Mu  
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: sQY0Xys<4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Bq \WG=Fd  
  +-*/&|^等 /9C>{29x!  
2. 返回引用。 LS1}j WU!  
  =,各种复合赋值等 gHU0Pr9'  
3. 返回固定类型。 s3gT6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) & =vi]z:[  
4. 原样返回。 z#olKBs  
  operator, 5kj=Y]9\I  
5. 返回解引用的类型。 {E>(%vD  
  operator*(单目) ;cWFh4_  
6. 返回地址。 p:|p?  
  operator&(单目) of.=n  
7. 下表访问返回类型。 }j#c#''i  
  operator[] qIgb;=V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 UrB {jS?  
  operator<<和operator>> s.@DI|Gnf  
Cx`?}A\%  
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。 &eX^ll  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }Q>??~mVl  
r6`KZ TU  
template < typename Left > ,tOc+3Qz$  
struct value_return ^(yU)k3pu  
  { mv9@Az9  
template < typename T > qVJC O-K|  
  struct result_1 ^G(+sb[t  
  { #c2JWDH1F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; uTUkRqtD!  
} ; N6S}u@{J~N  
q^kOyA.  
template < typename T1, typename T2 > Aj2yAg  
  struct result_2 ]4oF!S%F  
  { l,M?   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kR(hUc1O  
} ; Y !nE65  
} ; J$i5A9IUr  
I=yy I  
q\\52 :\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H9T'{R*FC  
X9n},}bJ"  
下面我们来剥离functor中的operator() cH\.-5NQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |=4imM7  
`Jon^&^;|  
return l(t) op r(t) 2UjQ!g`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *.NVc  
return op l(t) k:kx=K5=4  
return op l(t1, t2) Y+#Vz IZw  
return l(t) op _n_|skG  
return l(t1, t2) op . [\S=K|/  
return l(t)[r(t)] c27A)`   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @,v.Y6Ge  
*H%Jgz,  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: th(<S  
单目: return f(l(t), r(t)); WMd5Y`y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >`c-Fqk  
双目: return f(l(t)); Ucz`^}+  
return f(l(t1, t2)); keWqL]  
下面就是f的实现,以operator/为例 iOzY8M+N(  
'I roQ M  
struct meta_divide ojZvgF  
  { V,)bw  
template < typename T1, typename T2 >  h48 jKL(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) seEG~/U<  
  { 3]}wZY0  
  return t1 / t2; 0')O4IHH  
} 8DP] C9  
} ; =7uxzg/%Tj  
w#M66=je_  
这个工作可以让宏来做: E%6}p++  
7nAB^~)6l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z-,' M tD  
template < typename T1, typename T2 > \ k~ZE4^dM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9.qjEe  
以后可以直接用 zQQ=8#]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) p$ %D  
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 ACcxQK}  
(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。。。) Ov=^}T4zl  
w{; esU  
1zUo.Tg0  
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 oO8V0VE\  
*^q%b /f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c>%+y+b{  
class unary_op : public Rettype V.*0k~  
  { xr*hmp1  
    Left l; `Al( AT(p  
public : 3jB5F0^r1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} k-&fPEjG  
h}o7/p  
template < typename T > +5:oW~ ;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yY$:zc"J  
      { yH0BNz8V  
      return FuncType::execute(l(t)); 3-5X^!C  
    } IMDGinHAy  
b-rgiR$cg  
    template < typename T1, typename T2 > QK3j.Ss  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Tn.56X  
      { xG^6'<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3;6Criq}  
    } 2#bpWk9  
} ; gE>_:s   
3"Y |RSy  
N>S_Vgk}  
同样还可以申明一个binary_op X>`e(1`_O  
prx)Cfv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z2,[-8,Kx  
class binary_op : public Rettype [80L|?, *  
  { P<@V  
    Left l; e-dpk^-  
Right r; O%.c%)4Xo  
public : "[ 091<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D/1f> sl  
nmn 8Y V1  
template < typename T > 7LM?<lp]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HH+$rrTT  
      { ?,J'3nZ'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CVp`G"W:  
    } 8MH ZWi  
K(+ ~#$|-~  
    template < typename T1, typename T2 > <TL!iM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l H@hV  
      { J~3+j6?%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6 ZutU ~HS  
    } /K{` gc  
} ; G:HPd.ay  
JlZU31Xws  
%4/>7 aB]Y  
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 :qbbo~U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vnT'.cBB:^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ',o ,o%n  
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。 *-gd k9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _%` )cOr  
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。。。 Hvto]~=GQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G{,X_MZ%  
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) cg-\|H1  
下面是修改过的unary_op 9 -\.|5;:  
[f9U9.fR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #@QZ  
class unary_op aB6F<"L,  
  { >8$]g  
Left l; e^?0uVxS1  
  pDlU*&  
public : tCFXb6Cz  
dy^Zlu` f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p<w2e  
Q{ibH=^  
template < typename T > WQ(*A $  
  struct result_1 dvWQ?1l_  
  { D\}A{I92F4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; TmZ% ;TN  
} ; dD Qx[  
LZirw'  
template < typename T1, typename T2 > YY\$lM  
  struct result_2 w%(Ats  
  { G1t{a:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5E|y5|8fb  
} ; 8.S&J6  
.Du-~N4\  
template < typename T1, typename T2 > &R? \q*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oDtgB O<  
  { !Nu ~4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &Ff#E?Y4|  
} 1$&(ei]*:  
owz6j:  
template < typename T > sEQAC9M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zJhG`iWFw  
  { \uT2)X( N  
  return OpClass::execute(lt(t)); a^U)2{A*f  
} q2o`.f+I  
2$)xpET  
} ; r5h+_&v,M  
8T&.8r  
[8F1rZ&  
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 D"x;/I  
好啦,现在才真正完美了。 f@3?kM(  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?C%mwW3pc  
PBXRey7>D  
template < typename Right > O#j&8hQ>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CK<Wba  
  { :qfP>Ok  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UMcQqV+vT  
} 8F?6Aq1B  
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。 F/91Es  
l[Hgh,  
~N<zv( {lG  
5cr d.1@^  
0X.(BRI~6p  
十. bind #le1 ^ <w7  
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。 f6\`eLGi1  
先来分析一下一段例子 #H0-Fwo  
U3R;'80 f  
"iu9r%l94  
int foo( int x, int y) { return x - y;} it Byw1/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 us/}_r74N*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ULqFJ*nla  
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。 Oz3JMZe  
我们来写个简单的。 U`G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ez\TwK  
对于函数对象类的版本: k}MmgaT:5]  
>bwB+-lyL  
template < typename Func > #(i9G^K  
struct functor_trait FTVV+9.l:  
  { 0Nvk|uI V[  
typedef typename Func::result_type result_type; +v!% z(  
} ; Zb p+b;  
对于无参数函数的版本: v:$Ka@v6  
qK_jgj=w  
template < typename Ret > M>eMDCB\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }:04bIaV  
  { ,>YW7+kY  
typedef Ret result_type; oGtz*AP%  
} ; ~Ox !7Lp  
对于单参数函数的版本: /6K9? /  
2=\} 0  
template < typename Ret, typename V1 > Nk#[~$Q-1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3FD6.X>x  
  { 0Yzm\"Ggv  
typedef Ret result_type; DJ zJ$Q  
} ; F gi&CJ8Q  
对于双参数函数的版本: HLlp+;CF><  
[:CV5k~xc  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |n*nByL/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U*p;N,SjQ  
  { t<F*ODn  
typedef Ret result_type; 8)Z)pCN  
} ; -~Ll;}nZC  
等等。。。 ]AB<OjF1c|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |\# ~  
jpGZ&L7i&  
template < typename Func > F,[GdE;P  
struct func_return (uW$ch@2K  
  { q(Q$lRj/I-  
template < typename T > ?RP&XrD  
  struct result_1 iE6?Px9]  
  { uZ1b_e0SGu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |c<h& p  
} ; bR\Oyd~e  
j aU.hASj  
template < typename T1, typename T2 > rEoMj)~\4&  
  struct result_2 bgk+PQ#S-  
  { (aeS+d x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X[e:fW[e)  
} ; [C>>j;q%  
} ; AG Ws>  
xWiR7~E  
fk6`DUBV  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^\(<s  
tg R4C#a   
template < typename Func, typename aPicker > Bu]PNKIi  
class binder_1 a3f- 9LN  
  { hw @)W  
Func fn; TJO?BX_9  
aPicker pk; &1 BACKu  
public : 6zZT5 Kn  
?LwBF;Y  
template < typename T > H(QbH)S$6  
  struct result_1 [C0"vOTUb  
  {  X_\$hF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; PwC9@c%c  
} ; Jyz*W!kI  
q*^m8  
template < typename T1, typename T2 > T4JG5  
  struct result_2 Qo5yfdR  
  { -$A >b8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4#Bzq3,|  
} ; (i1q".  
,6EFJVu \  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @'> Ul!.]  
)8JfBzR  
template < typename T > (g*mC7 HN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L=_   
  { * YR>u @  
  return fn(pk(t)); gj@>9  
} Bo4MoSF}  
template < typename T1, typename T2 > nK8IW3fX9)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hWz/PK,  
  { r+W;}nyf  
  return fn(pk(t1, t2)); '44I}[cA/  
} =^5#o)~BB  
} ; d%~OEq1i"  
g9.y`o}c  
W[G5+*i  
一目了然不是么? DUMC4+i  
最后实现bind W}iDT?Qi  
ul&}'jBr  
c D5N'3  
template < typename Func, typename aPicker > #trb4c{{5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;uhpo  
  { `gSJEq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2)\g IMt%  
} u$Wv*;TT%  
sLOkLz"x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :5-t$^R  
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。 ;39~G T  
+UX~TT:  
十一. phoenix Htm;N2$d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qCI0[U@  
0 /)OAw"m  
for_each(v.begin(), v.end(), ($X2SIZh  
( }I"k=>Ycns  
do_ V2B: DIpr  
[ AT -  
  cout << _1 <<   " , " 89YG `  
] sHPK8Wsg  
.while_( -- _1), 9TU B3x^  
cout << var( " \n " ) ,ieew`  
) ai]KH7  
); 3>#io^35  
Jz@2?wSp  
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: ,c&%/"i:w  
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 O|mWQp^?q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 p_EWpSOt7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8=,?B h".  
Ro.br:'Bw  
P_F0lO  
template < typename Cond, typename Actor > }Ryrd!3bY  
class do_while [l*;+N+  
  { APv& ^\oUH  
Cond cd; Rebo.6rG  
Actor act; G\B:iyKl  
public : Vif)e4{Pn  
template < typename T > ~93#L_V_O  
  struct result_1 I~&*8)xM  
  { n%d7`?tm4  
  typedef int result_type; `s\E"QeZN  
} ; KN:V:8:J  
m+EtB6r  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Kwo0%2Onkd  
&9 khIJI n  
template < typename T > D9r4oRkP*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h%ba!  
  { :OD-L)Or  
  do h/NI5   
    { Z!z#+G  
  act(t); tKCX0UZ'  
  } ,xg(F0q  
  while (cd(t)); ;0nL1R]w(  
  return   0 ; i{}Q5iy  
} ZJOO*S  
} ; )P#xny2  
t]XF*fZH  
8S@"6TG`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )E}eK-Yu  
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。 la_FZ  
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。 X8 x:/]/0  
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。 **~1`_7~*  
下面就是产生这个functor的类: P] Xl  
XSktb k  
L YMb)=u]  
template < typename Actor > I6Oc`S!L  
class do_while_actor w^)_Fk3  
  { qFwAzW;"  
Actor act; {KqERS& g  
public : xF`O ehVA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .tzQ hd>  
gezZYP)d  
template < typename Cond > d$PQb9Q+f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Df}3^J~JX  
} ; "[2D&\$  
znNv;-q  
t}2M8ue(&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 VcORRUp  
最后,是那个do_ HC RmW'  
uE&2M>2  
F>"B7:P1:Q  
class do_while_invoker O/lu0acI  
  { o(Q='kK  
public : U>a~V"5,u  
template < typename Actor > 43/!pW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const BF(Kaf;<t.  
  { SAUG+{Uq  
  return do_while_actor < Actor > (act); dk@iAL*v  
} Rqun}v}  
} do_; s AlOX`t  
\)+s)&JLb  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f4+}k GJN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zF_aJ+i:~  
最后来说说怎么处理break和continue 86ml.VOR  
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。 )"&\S6*!  
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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