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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -)}Z $;1a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z0SF2L H  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, dl6U]v=  
Vp|?R65S*  
,c{ckm  
&);P|v`8  
  class filler eNVuw:Q+  
  { 6ST(=X_C  
public : NMf#0Nz-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *L$_80  
} ; QKlsBq  
2{vAs  
cBZEyy&  
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: -GHd]7n  
]W`?0VwF  
HK~SD:d  
s*<T'0&w0S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); OWT%XUW=  
dr:x0>  
fi`\e W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 s8>y&b.  
#5z0~Mg-X  
 -D'XxOI  
s- PS]l@  
二. 战前分析 [xr^t1  
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。 <<A#4!f  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 f pq|mY  
$/ IFSB9  
W&%,XwkQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |vl~B|",  
  /* --------------------------------------------- */ NLG\*mQ  
vector < int *> vp( 10 ); x;z=[eE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 111A e *U  
/* --------------------------------------------- */ $6pLsX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /[\g8U{5B}  
/* --------------------------------------------- */ }P.Z}n;Uj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V@#oQi*  
  /* --------------------------------------------- */ $Vq5U9-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~o"=4q`>  
/* --------------------------------------------- */ B\)Te9k'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4dPTrBQ?  
>WD HRC  
n-" (~  
3,{eH6,O7M  
看了之后,我们可以思考一些问题: $KGMAg/H  
1._1, _2是什么? 9|Jv>Ur=)2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \?T9 v  
2._1 = 1是在做什么? Dn 0L%?_   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 6Uk+a=Ar  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 "}*D,[C5e  
K8X7IE  
[=q/f2_1.  
三. 动工 8$\j| mN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: lsOv#X-b E  
s!/lQo5/  
iiIns.V  
~. vridH  
template < typename T > kP&I}RY  
class assignment JpC=ACF  
  { Mp|Jt  
T value; iv *$!\Cd  
public : _90D4kGU  
assignment( const T & v) : value(v) {} },l i'r#p  
template < typename T2 > (is',4^b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $e7%>*?m  
} ; Bc"MOSV0  
7b>_vtrt  
#:gl+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w8 :[w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *O~y6|U?  
>80k5$t  
L?d?O  
M0fN[!*z  
  class holder ?Te#lp;`~  
  { Za{O9Qc?D|  
public : yogavCD9b/  
template < typename T > 1Z< ^8L<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -K =.A* }  
  { ?uSoJM`wa!  
  return assignment < T > (t); 9m)$^U>oz  
} &S{r;N5u  
} ; w{*kbGB8s7  
9AVj/?kmU  
h$'6."I  
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: M=Ze)X\E*'  
):G%o  
  static holder _1; UXBWCo;-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =m2_:&@0x  
f-|?He4O]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6v3l^~kc'  
而不用手动写一个函数对象。 F;ttqL  
tVAo o-%  
!~vK[G(R  
'z"vk  
四. 问题分析 toPbFU'  
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。 }9"'' Z  
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。 u @Ze@N%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 w UxFE=ia  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &RZO\ZT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `#ruZM066  
?A|JKOst]  
五. 问题1:一致性 Qf( A  
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?| O.B9w+G=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xkDK5&V  
l'(FM^8jv  
struct holder _s5^\~ao  
  { 61H_o7XXk  
  // U~][ ph  
  template < typename T > @. -S(MNR  
T &   operator ()( const T & r) const oM!&S'M/  
  { O"'xAPQW  
  return (T & )r; wmGcXBHt$  
} GmR3 a  
} ; P'qBqx[  
;-VZVp}Y  
这样的话assignment也必须相应改动: /X_L>or  
YYn8!FIe  
template < typename Left, typename Right > o+Jnn"8  
class assignment @??3d9I  
  { I*N"_uKU  
Left l; kC.!cPd  
Right r; 0fewMS*  
public : ! eZls  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jXeE]A"  
template < typename T2 > LXo$\~M8G8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8Ij<t{Lps  
} ; ~g=& wT11  
Fy{yg]O"  
同时,holder的operator=也需要改动: JhFn"(O  
oY^I|FEOz  
template < typename T > G~1;_'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `*vO8v  
  { Ts !g=F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @~$d4K y<  
} $Lj ]NtO  
SvSO?H!-  
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-wRwl4aEF  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |,,#DSe  
#<)[{+f[t  
return l(rhs) = r; X "7CN Td  
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。 H*N<7#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 89:nF#  
g,\kLTg  
template < typename Tp > ]!AS%D`  
class constant_t u9f^wn  
  { } 9\_s*  
  const Tp t; \]<R`YMV  
public : @ 3=pFYW)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +=J $:/&U  
template < typename T > "]=OR>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F)cCaE;  
  { [nxYfER7  
  return t; n' mrLZw  
} <}WSYK,zUY  
} ; W~mo*EJ'^  
y7UU'k`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @LI;q  
下面就可以修改holder的operator=了 R7Qj<,  
Dh`&B   
template < typename T > /}@F q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  t/t6o&  
  { IQ<G .  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @2"3RmYLo  
} "^z%|uXkf  
Mrk3r/ 8w  
同时也要修改assignment的operator() MPUyu(-%{  
IB# ua:  
template < typename T2 > /rZk^/'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4C?{p%3c  
现在代码看起来就很一致了。 6k0Awcr  
%BC%fVdP  
六. 问题2:链式操作 q* lk9{>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H'3 pHb  
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。 "&SE!3*m`I  
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。 UhW{KIW  
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。 =k<b* 8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <y?+xZM]#|  
-I{op wd  
template < typename T > w aniCE o  
struct result_1 !PoyM[Z"f  
  { ?&0CEfa?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H%m^8yW1  
} ; $DH/  
Ch?yk^cY  
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: WrwbLlE  
Ydsnu  
template < typename T > P4"BX*x  
struct   ref N_:!uR  
  { 4wKCz Py  
typedef T & reference; j6^.Q/{^  
} ; C4E}.``Hm  
template < typename T > w +UB XW  
struct   ref < T &> #(qvhoi7lM  
  { 8Q/cJ+&  
typedef T & reference; prO&"t >  
} ;  ^4WZ%J#g  
X_-/j.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U !+O+(  
^Vth;!o  
template < typename T > /b{@']  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^'N!k{x  
  { w\ '5l k,"  
  return l(t) = r(t); =^M Q 4  
} :Hitx  
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。 >Heuf"V  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zfUj%N  
8B6(SQp%  
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 $n8&5<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g NE"z   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i`9}">7v~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dn~k_J=p  
最后的布局是: T: '<:*pD  
                Add 9_*3xu<7i  
              /   \ FFwu$S6e  
            Divide   5 Q.4+"JoG  
            /   \ r8y,$Mv<)0  
          _1     3 NB3+kf,  
似乎一切都解决了?不。 ?aaYka]  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 q=cnY+p>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 l}S96B  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Or/YEt}  
SPT x-b[  
template < typename Right > @(/$;I,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vEt=enQ  
Right & rt) const %> YRNW@%  
  { /$qB&OWJn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IL&R&8'  
} ?)qm=mebY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >0N$R|B&  
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。 z2.OR,R}]  
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 fOd|-  
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。 OlW5k`B  
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。 Ov:U3P?%  
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? q|B.@Ng.  
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: 4GJx1O0Ol  
1- GtZ2  
template < class Action > `+(JwQC4  
class picker : public Action w(%$~]h  
  { ac43d`wpK  
public : ]x_14$rk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >Co@K^'  
  // all the operator overloaded QUdF`_U7  
} ; _rUsb4r  
AIQ]lQ(  
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。 hG/Z65`&  
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: :;3y^!  
[+dTd2uZ<\  
template < typename Right > =-uk7uZM  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const V+y:!t`  
  { rYA4(rYq  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0j-;4>p  
} D7N` %A8   
:e4[isI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4d]T`  
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。 sv>c)L}I  
ZnB|vfL?  
template < typename T >   struct picker_maker aQfrDM<*XS  
  { }15ooe%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "j+=py`  
} ; 9y"\]G77E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P-lE,X   
  { !P* z=  
typedef picker < T > result; -}<W|r  
} ; CbRl/ 68HY  
 ^pZ\:  
下面总的结构就有了: .SSj=q4?  
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。 uw&'=G6v  
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。 @GR|co  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I'RhA\`  
至此链式操作完美实现。 -RnQ8Iu o  
-Z%B9ql'  
(/l9@0Y.t  
七. 问题3 ur`:wR] 2?  
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。 w6l8RNRe  
`BHPj p>  
template < typename T1, typename T2 > e?~6HP^%.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {p(.ck ze+  
  { G8oOFBQD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [2cG 7A  
} KC{ HX?  
t.oP]_mI  
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: lGr(GHn  
[Y]\sF;J  
template < typename T1, typename T2 > :Yqi5CR  
struct result_2 sjV>&eb  
  { Gv w:h9v  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H{ CG/+x  
} ; "(rG5z3P  
q.>{d%?  
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? }-R|f_2Hp  
这个差事就留给了holder自己。 \a8<DR\@O  
    @9^ozgg  
A/EW57v"  
template < int Order > >;.'$-  
class holder; lclSzC9  
template <> R1X{=ct  
class holder < 1 > D f H>UA  
  { 0x\bDWZ_  
public : ?_9A`LC*  
template < typename T > Ul@yXtj  
  struct result_1 q}#4bB9  
  { %P2GQS-N  
  typedef T & result; g9`z]qGWS:  
} ; /8i3I5*  
template < typename T1, typename T2 > |BGQ|7DyG  
  struct result_2 gSP]& _9j  
  { B#_<?  
  typedef T1 & result; $Aw"?&d"  
} ; Re{vO&.  
template < typename T > YULI y-W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ? -PRS.=%  
  { ~e5hfZv|w  
  return (T & )r; $]eITyC`P  
} 6;g"`l51  
template < typename T1, typename T2 > 5 #)5Z8`X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const db%o3>>e  
  { gUs.D_*  
  return (T1 & )r1; )B86  
} +pcpb)VL  
} ; ?H\K];  
VFj}{Y  
template <> 'a`cK;X9F  
class holder < 2 > P".CZyI-i  
  { x roo_  
public : dBKL_'@@}  
template < typename T > J|-X?V;ZW  
  struct result_1 Wm{Lg0Nr  
  { Fy^=LrH=D  
  typedef T & result; x$o?ckyH  
} ; bhqBFiuhH  
template < typename T1, typename T2 > #d,+87]\=  
  struct result_2 J3OxM--8"  
  { LD]a!eY  
  typedef T2 & result; *w> dT  
} ; n.&z^&$w\)  
template < typename T > 50#iC@1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DlHt#Ob7  
  { ?/Bp8q(  
  return (T & )r; P;7JK=~k  
} cI~uI '  
template < typename T1, typename T2 > zq 1je2DB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F7!g+LPc<  
  { i^SuVca  
  return (T2 & )r2; 7>#?-, B  
} (gY3?&Ok*  
} ; TI^W=5W@@  
dux.Z9X?  
TR;"&'#k  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 5G$N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z'=8U@P'#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 77KB-l2  
F|+Qi BO  
return l(i, j) = r(i, j); _ebo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1b^e4  
7+_TdDBYs  
  return ( int & )i; :G3PdQb^  
  return ( int & )j; MI^@p`s  
最后执行i = j; =35g:fL  
可见,参数被正确的选择了。 ]Sj<1tx7f  
Yatd$`,hW  
dY=]ES} `  
cQg:yoF  
PHQ7  
八. 中期总结 3K;V3pJ].  
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: W|X=R?*ZK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 srzlr-J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 GkwdBy+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #mT\B[4h  
{5 V@O_*{  
I /2{I  
#:B14E  
=Msr+P9Ai  
,> Ya%;h2k  
九. 简化 wh Hp}r  
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。 >m:;. vVY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |Y-{)5/5}  
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: GZefeBi  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 DT;n)7+,  
  +-*/&|^等 .1{:Q1"S  
2. 返回引用。 6Qc *:(GE  
  =,各种复合赋值等 qjr:(x/  
3. 返回固定类型。 9%#u,I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'c7'iDM  
4. 原样返回。 CMhl*dH  
  operator, Ez1-Nx  
5. 返回解引用的类型。 /1y\EEc  
  operator*(单目) Oj=g;iY  
6. 返回地址。 AU$<W"%R  
  operator&(单目) =I.uf   
7. 下表访问返回类型。 ,+P2B%2c  
  operator[] X-4(oE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @vc9L  
  operator<<和operator>> c9ye[81  
u Vth&4dh9  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 `w8Ejm?n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uQhI)  
7_9^nDU  
template < typename Left > SuR+Vv  
struct value_return i}L*PCP  
  { <@S'vcO  
template < typename T > %zKTrsMZ  
  struct result_1 Od("tLIO}I  
  { #Zg pm"MW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lNLa:j  
} ; *ZkOZ  
+ Pc2`,pw|  
template < typename T1, typename T2 > u0Bz]Ux/Q  
  struct result_2 79z/(T +  
  { 0 wjL=]X1e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :IX_|8e ^  
} ; z8dBfA<z  
} ; kp-`_sDg  
Ow N~-).%-  
W5uC5C*,l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -]Ny-[P  
e +Ikw1y"f  
下面我们来剥离functor中的operator() Z5V_?bm$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: kr\#CW0?  
V 7oE\cxr  
return l(t) op r(t) Z817f]l  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k?}y@$[)  
return op l(t) z%;_h-  
return op l(t1, t2) mhMTn*9  
return l(t) op rMoz+{1A  
return l(t1, t2) op M_O)w^ '  
return l(t)[r(t)] '=+gwe M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?X+PNw|pf  
z.!u<hy(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 'Yaq; mDY  
单目: return f(l(t), r(t)); o?d`o$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k]9y+WC2  
双目: return f(l(t)); ?@^gpVK{  
return f(l(t1, t2)); $Ji;zR4,  
下面就是f的实现,以operator/为例 tmQ,>   
Jim5Ul  
struct meta_divide q26 qY5D  
  { uvRX{q 4  
template < typename T1, typename T2 > F;MACu;x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) GF36G?iEi  
  { +Mb}70^  
  return t1 / t2; sVH w\_F$  
} l\TL=8u2c  
} ; RS|*3 $1  
hT% >)71  
这个工作可以让宏来做: zhe~kI  
Ih[k{p  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tqpSir  
template < typename T1, typename T2 > \ &"=O!t2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N"7BV  
以后可以直接用 \'&,9lP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) j>5X^Jd  
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 KuF>2KX~Y  
(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。。。) a{Y8 hR  
%"ehZ d0r  
5^{I}Q  
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 mln%Rd6u/  
~lbm^S}-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x=N0H  
class unary_op : public Rettype 1I%niQv5t  
  { 6A4{6B  
    Left l; z"*3p8N  
public : ) >N=B2P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \SBAk h  
sfp.>bMj  
template < typename T > xs?]DJj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !>fi3#Fi  
      { JHuA}f{2&  
      return FuncType::execute(l(t)); xv7nChB  
    } <!-#]6  
Mn*5oH  
    template < typename T1, typename T2 > sUZ2A1J}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X=VaBy4#  
      { ;I>77gi`]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p+;x&h)[l  
    } N::.o+1  
} ; ?Hbi[YD  
nIl<2H]F`  
lgC^32y  
同样还可以申明一个binary_op 5 HN,y  
E6xWo)`%5s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ze uSk| O  
class binary_op : public Rettype CYNpbv  
  { 3ZqtIQY`  
    Left l; Q[bIkvr|  
Right r; ROj=XM:+  
public : u]<`y6=&C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t`0(5v  
,]=Qg n  
template < typename T > P#2;1ki>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G EAVc9V  
      { 6K5KkEp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F :-6Htmj  
    } e0<L^|S  
(z'!'?v;  
    template < typename T1, typename T2 > 1F?ylZ|~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v?h8-yed  
      { nHB`<B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !B&1{  
    } 7@i2Mz/eV  
} ; =Y5*J#  
?Tk4Vt  
~{s7(^ P  
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 i{ 2rQy+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H@8 ;6D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DYCXzFAa  
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。 B9h>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ps{}SZn  
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。。。 Q"H1(kG|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J""N:X!1  
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) .e2 K\o  
下面是修改过的unary_op Q_n9}LanP  
veGRwir  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s)|l-I  
class unary_op :#p!&Fi  
  { ]6EXaf#  
Left l; H>5@/0cL2  
  ]#oqum@Yf1  
public : &:*|KxX  
dNcP_l/A  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p uLQ_MNV  
& pS5_x  
template < typename T > x kebel`%  
  struct result_1 EYF]&+ 9  
  { ] Q\/si&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; G!IJ#|D:~  
} ; OQh(qa  
ZN?UkFnE  
template < typename T1, typename T2 > 9}6^5f?|  
  struct result_2 [-Dl,P=  
  { L1E\^)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j8gi/07l  
} ; k"2xyzt*  
Bx32pY  
template < typename T1, typename T2 > :V#W y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ROHr%'owgL  
  { qZ7/d,w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i bwnK?ZA  
} u)fmXoQ  
<C_FI` wk  
template < typename T > i;$'haK<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,fwN_+5  
  { DOm5azO!>  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q[k7taoy  
} 0oi =}lV  
JOIbxU{U_  
} ; Y@Kp'+t(!  
N5=; PZub  
lS(?x|dO  
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 a|im DY_-j  
好啦,现在才真正完美了。 X|7Y|0o  
现在在picker里面就可以这么添加了: q e:,%a-9  
Whq@>pX8  
template < typename Right > r='"X#CmV/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +`x8[A)-  
  { "3v[\M3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); n(b(H`1n  
} l*]*.?m/5  
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。 cFoDR  
#U NTD4   
<Dw`Ur^X5  
.sA?}H#wb  
g(Jzu'  
十. bind r c7"sIkV  
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。 :hG?} [-2  
先来分析一下一段例子 ! \H!9FR  
vb}; _/ #?  
cRX0i;zag  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0f 1Lu) 2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Yo c N@s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }xHoitOD  
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。 $@t-Oor;  
我们来写个简单的。 */n)_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ak$gh b  
对于函数对象类的版本: b$nXljV4?  
d9[*&[2J|  
template < typename Func > o)7gKWjujP  
struct functor_trait PqIGc  
  { PY.c$)az>  
typedef typename Func::result_type result_type; A}sb 2P  
} ; {b>tX)Tep  
对于无参数函数的版本: |*7uF<ink6  
&2{h]V6  
template < typename Ret > cX@~Hk4=\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dfe 9)m>  
  { I-i)D  
typedef Ret result_type; vt[4"eU  
} ; bh?Vufd%)  
对于单参数函数的版本: :*e0Z2=  
86~HkHliv  
template < typename Ret, typename V1 > FK{ YRt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l0g#&V--  
  { )]!Ps` ,u  
typedef Ret result_type; ,*r"cmz  
} ; BUv;BzyV  
对于双参数函数的版本:  FZnkQ  
jcN84AaRFI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > pK4I?=A'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8UoMOeI3  
  { q,2]]K7y  
typedef Ret result_type; fSl+;|K n  
} ; e%j+,)Ry  
等等。。。 y%=\E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }3Pz{{B&+O  
LS4c|Dv  
template < typename Func > qI<6% ^i  
struct func_return Oe^3YOR#j{  
  { /]T#@>('  
template < typename T > R,/?p  
  struct result_1 e6k}-<W*q  
  { O$Wt\Y <q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }?#<)|_5  
} ; PX[taDN  
?)7uwJsH  
template < typename T1, typename T2 > k _hiGg  
  struct result_2 O:RPH{D  
  { ?.IT!M}DR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vAq`*]W+  
} ; 4CS 9vv)9R  
} ; w]UYD;f  
CY0|.x  
c&3 ]%urL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "}Ch2K  
z*l3O~mZ  
template < typename Func, typename aPicker > ]o_Z3xXUa  
class binder_1 mmAikT#k  
  { wtetB')yD  
Func fn; R"Hhc(H  
aPicker pk; 22`W*e@6h  
public : AR]y p{NS  
oU$Niw9f  
template < typename T > IBf&'/ 8\  
  struct result_1 '[~NRKQJ  
  { 3) zanoYHi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?2%d;tW  
} ; B+iVK(j'[v  
Va\dMv-b  
template < typename T1, typename T2 > j@v*q\X&  
  struct result_2 x$J1%K*  
  { *.r i8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {tV)+T  
} ; *O#%hTYq  
vmvk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~+A?!f;-J  
cTHSPr?<  
template < typename T > wRgmw 4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kTAb <  
  { "nU5c4   
  return fn(pk(t)); 36*"oD=@  
} wXMKQ)$(  
template < typename T1, typename T2 > wxkCmrV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f/~"_O%  
  { Y _m4:9p  
  return fn(pk(t1, t2)); }BKEz[G(  
} j5|_SQOmt  
} ; f'0n^mSP  
8s/gjEwA  
cNtGjLpx;  
一目了然不是么? C$vKRg\o  
最后实现bind sNc(aGvy  
-GD_xk  
AMG}'P:  
template < typename Func, typename aPicker > bTHKMaGWC  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3xxQL,FV  
  { s:7^R-"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;o8C(5xE|  
} >N@tInE  
h$)(-_c3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yQ}$G ,x  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 }=z_3JfO  
u pg?  
十一. phoenix AqB5B5}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nT..+ J)  
u=z$**M^  
for_each(v.begin(), v.end(), NZdjS9  
( 9h> nP8  
do_ rdhK&5x*  
[ |!E>I  
  cout << _1 <<   " , "  H;s  
] btHN  
.while_( -- _1), z6ISJb  
cout << var( " \n " ) Ehi)n)HhG"  
) (9% ki$=}+  
); Nz_c]3_j  
(4cWq!ax<$  
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: )uC],CbW{  
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 C93BK)$}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Aayh'xQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G3'>KMa.  
MGze IrV  
v#0F1a?]D  
template < typename Cond, typename Actor > #no~g( !o  
class do_while T]-yTsto  
  { l9KL P  
Cond cd; 0B fqEAl  
Actor act; "[2CV!_  
public : (|)`~z  
template < typename T > s0uI;WMg  
  struct result_1 Ko_Sx.  
  { G6(k wv4  
  typedef int result_type; W2/FGJD  
} ; d~F`q7F'?]  
=M'M/vKD  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J ^gtSn^  
:xJ]# t..  
template < typename T > '{dduHo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7ksh%eV  
  { rCfr&>nn  
  do ]x1MB|a6  
    { U/F<r3.`#  
  act(t); 28FC@&'H  
  } OzY55  
  while (cd(t)); J@D5C4>i  
  return   0 ; 1{+x >Pv:  
} i)9}+M 5  
} ; Ot}fGiio  
:MeshzWK  
(Cjnf a 2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +13h *  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 e~R; 2bk  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Q|QVm,m  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 CvfX m  
下面就是产生这个functor的类: x{4Rm,Dxn  
 7'u<)V  
I@Zd<Rn  
template < typename Actor > 0^'A^  
class do_while_actor ?xEQ'(UBQ  
  { U |I>CDp  
Actor act; =|>CB  
public : 5v"r>q[ X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} piYv }4;:(  
! |SPOk  
template < typename Cond > J)1:jieQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X-1<YG  
} ; 0#(K}9T)  
H`u8}{7  
kwxb~~S}h(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GT\, @$r  
最后,是那个do_ Rs+rlJq  
GMmz`O XN  
EvZ;i^.8LS  
class do_while_invoker n]M1'yU  
  { [ZwZGAP  
public : D|-^}I4  
template < typename Actor > FR~YO|4?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <p@c %e,_  
  { YnnpgR.  
  return do_while_actor < Actor > (act); A ?"(5da.  
} rM<lPMr1*  
} do_;  V|=PaO  
{\-rZb==F2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &`>[4D*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 o(xRq;i  
最后来说说怎么处理break和continue p7(Pymkd  
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。 (Wkli:Lq  
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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