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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda iqreIMWz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  MX2]Q  
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, %@k@tD6  
m(i84~  
C& BRyo  
MHeUh[%(  
  class filler ikX"f?Q;S2  
  { ywTt<;  
public : 2Tec#eYe  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6<u =hhL  
} ; S81% iz.n  
O]3$$uI=QE  
#I8)|p?P  
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: 4'upbI  
&&T\PspM  
JZI)jIh  
UTB]svC'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p!B& &)&db  
1yC_/Va1  
>cU#($X$^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "jV :L  
ndg1E;>  
8?LsV<  
`yF6-F  
二. 战前分析 u_H=Xm)9  
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。 (+uM |a  
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 -w'  
JYbsta  
-UY5T@as  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yC\dM1X  
  /* --------------------------------------------- */ -[/tS<U  
vector < int *> vp( 10 ); 3E9 )~$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J;HYGu:  
/* --------------------------------------------- */ la4 #2>#WZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;>hRj!  
/* --------------------------------------------- */ f euATL]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Db4(E*/pj!  
  /* --------------------------------------------- */ <<'%2q5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HQ /D)D  
/* --------------------------------------------- */ jkAWRpOc)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g y5^JL  
1Hl-|n  
.`p,pt;  
W(5XcP(  
看了之后,我们可以思考一些问题: s>J\h  
1._1, _2是什么? {%wF*?gk  
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。 r&%TKm^/  
2._1 = 1是在做什么? Ec/&?|$  
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。 H4B|c42  
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。 (aC~0 #4  
B]2m(0Y>>v  
=[JstiT?E  
三. 动工 K_! R   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )J^5?A  
35Ro8 5j  
M mmg3%G1  
:o3>  
template < typename T > 1.0:  
class assignment X9 N4  
  { =jEVHIYt  
T value; $E/N  
public : >:Y"DX-  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5GK> ~2c(  
template < typename T2 > ;!S i_b2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?K\r-J!Y  
} ; t:x"]K  
_-|/$ jZ  
GIb,y,PDB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DD5cUlOSu  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q2 b>Z6!5  
y(ceEV  
l{I.l  
T mK[^  
  class holder s%QCdU ]  
  { =;"eZ  
public : qTrM*/m:]L  
template < typename T > }y1r yeW<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -zg 6^f_pW  
  { ::p%R@?  
  return assignment < T > (t); (: P#l&f  
} :}U jX|D  
} ; 0.\}D:x(z  
wpWZn[j  
w5 #;Lm  
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: XXw>h4hl  
`>4"i+NFF8  
  static holder _1; \9fJ)*-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -FF#+Z$  
"8p<NsU   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U3jnH  
而不用手动写一个函数对象。 ]eUD3WUe>q  
i#NtiZ.t=  
2#   
jR9;<qT/  
四. 问题分析 #<y/m*Ota  
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。 K]1| #`n  
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。 $O&N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AC\y|X8-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T/0cPn0>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "Lyb4#M  
_ FNW[V  
五. 问题1:一致性 6i;q=N$'  
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?| {Mb2X^@7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `,O"^zR)z  
L#?mPF  
struct holder iSX HMp4V  
  { R , #szTu  
  // M6ZXq6J  
  template < typename T > c'XSs  
T &   operator ()( const T & r) const ahdwoB   
  { 'pyIMB?x  
  return (T & )r; x:i,l:x  
} P1z:L  
} ; r:PYAb=g  
yRi5t{!V  
这样的话assignment也必须相应改动: H2xDC_Fs  
f*:N*cC  
template < typename Left, typename Right > mE;^B%v  
class assignment h@]{j_$u  
  { S(Z\h_m(  
Left l; <>(v~a]  
Right r; 3s?ZyQy  
public : OJ7 Uh_;/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7Le- f  
template < typename T2 > Q E pCU)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $WE=u9m  
} ; wz@[rMf  
++UxzUd  
同时,holder的operator=也需要改动: 9ei<ou_s  
W4qnXD1n  
template < typename T > ]<ay_w;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9=FH2|Z  
  { lfG',hlI;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O2"@09:  
} C8i4z  
YzJWS|]  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ?%%vQ ?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I. Xbowl  
oiM['iDK  
return l(rhs) = r; CKSs(-hkJ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8Ht=B,7T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: UV</Nx)3  
PN= 5ICT  
template < typename Tp > vR pO0qG  
class constant_t 6mIeV0Q'  
  { U6o]7j&6  
  const Tp t;  ;\f0II3  
public : 3g56[;Up?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,&s"f4Mft  
template < typename T > D(&Zq7]n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~eS/gF?  
  { tkff\W[JU  
  return t; "Er8RUJA  
} GO*D4<#u  
} ; 1bDAi2 H  
2f{a||  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ' QjJ^3A  
下面就可以修改holder的operator=了 O2f-{jnTz,  
~0o>B$xJ  
template < typename T > UZ6y3%G3^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ynf!1!4  
  { loHMQKy@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }7K~-  
} G8MLg#  
C1qlB8(Wh>  
同时也要修改assignment的operator() 32y 9rz  
U-$nwji  
template < typename T2 > Okd.  ~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } cXr_,>k  
现在代码看起来就很一致了。 ($8!r|g5#  
&m]jYvRc  
六. 问题2:链式操作 (/9erfuJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b.8T<@a  
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。 I]pz3!On4,  
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。  [@3.dd  
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。 r%>7n,+o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p;D {?H/  
8wEJyAu2  
template < typename T > Fiw^twz5  
struct result_1 83aWMmA(1  
  { 0Pt% (^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YUyYVi7clq  
} ; )jjaY1E  
 `=B v+  
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: Jp_ :.4  
>7 cDfv"  
template < typename T > r;>.*60AT  
struct   ref & IsPqO  
  { %WX^']p  
typedef T & reference; sheCwhV  
} ; SP>&+5AydX  
template < typename T > )wdd"*hv  
struct   ref < T &> pwB>$7(_h  
  { ^i8(/iwdJE  
typedef T & reference; W A*1_  
} ; t\v~ A0  
:KGPQ@:O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A^zd:h-  
'e$8 IZm  
template < typename T > gkca{BJ   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }gE^HH'  
  { 8_O?#JYi  
  return l(t) = r(t); ov >5+"q)  
} 5{vuN)K3  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ''q#zEf6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J: I@kM  
I%B\Wy/j^  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 o]GZq..  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,e GF~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9oG)\M.6w  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >Nx4 +|  
最后的布局是: : JSuC  
                Add CT'#~~QB  
              /   \ CW.T`F  
            Divide   5 i|28:FJA  
            /   \ HXkXDX9&'.  
          _1     3 Az:A,;~+,!  
似乎一切都解决了?不。 ),^pi?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 0\!v{A> I'  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 k]2_vk^  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: IA`Lp3Z  
*u< ZQq  
template < typename Right > aY6F4,7/B  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const NYzBfL x  
Right & rt) const I<+:Ho=6  
  { BKgCuz:y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *>xCX  
} }d5~w[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [X>f;;h  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 _1~pG)y$U  
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。 ofPv?_@  
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。 2(Aw  
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。 K6|R ;r5e{  
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? iJCv+p_f  
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: nyBT4e  
u1\r:q  
template < class Action > Ka<J* k3  
class picker : public Action fVdu9 l  
  { Yb1Q6[!  
public : jdx T662q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xJA{Hws  
  // all the operator overloaded qVjMflVoay  
} ; r\)bN4-g  
LC\U6J't1  
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。 [ugr<[6  
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: ,J:Ro N_:  
ru4M=D  
template < typename Right > &:1q3 gDm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i6g=fx6j*  
  { ?/my G{E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G.PRPl  
} v *`M3jb  
1+YqdDqQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  T;V!>W37  
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。 2u+!7D!w$  
8IE^u<H(:  
template < typename T >   struct picker_maker C2\zbC[qm  
  { ?GW}:'z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3xiDt?&H  
} ; 7!\zo mx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (NN;1{DB8  
  { 5}c8v2R:B  
typedef picker < T > result; "\ =Phqw   
} ; ^)(tO$S  
Qkhor-f0  
下面总的结构就有了: dC|6z/  
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。 g4952u  
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。 o"_'cNAz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \O\q1 s~  
至此链式操作完美实现。 `csZ*$7  
{^1''  
/bPs0>5  
七. 问题3 P,F eF'J^  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 -3guuT3x\  
HrfS^B  
template < typename T1, typename T2 > b6p'%;Y/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S>S7\b'  
  { T[#q0bv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); JodD6 ;P  
} F=e-jKogK  
)nFyHAy-  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: VCJOWU EO1  
PB?2{Cj  
template < typename T1, typename T2 > R=F_U  
struct result_2 @BF1X.4-+  
  { R n]xxa'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,wXmJ)/WZ  
} ; [[zN Aq)"  
ZfK[o{9>  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? )%3T1 D/  
这个差事就留给了holder自己。 akU2ToP  
    ??U/Qi180  
aWJj@',_  
template < int Order > eZN"t~\rX  
class holder; 3 yy5 l!fv  
template <> TEMxjowr  
class holder < 1 > ~!!| #A)W  
  { I[d<SHo  
public : (xRcG+3];  
template < typename T > F= %A9b_a  
  struct result_1 xLDD;Qm,  
  { kS:#|yY8%  
  typedef T & result; \Z&Nd;o   
} ; stBe ^C  
template < typename T1, typename T2 > VqpC@C$  
  struct result_2 ~~ rR< re  
  { >3Q|k{97  
  typedef T1 & result; #mA(x@:*  
} ; /:' >-253  
template < typename T > 6/Xs}[iJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -p.\fvip  
  { ;'= cNj  
  return (T & )r; 9S*"={}%  
} *{!Y_FrL  
template < typename T1, typename T2 > %kjG[C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p2{7+m  
  { X["xC3 i  
  return (T1 & )r1; tmooS7\a  
} d#H9jg15e  
} ; rUj\F9*5#  
*_o(~5w-K  
template <> x9 %=d  
class holder < 2 > vjlN@ "  
  { <\u3p3"[4  
public : ]f0'YLG  
template < typename T > 8Auek#[  
  struct result_1 q!eE~O;A  
  { [49Cvde^  
  typedef T & result; ]HuB%G|t1V  
} ; '\tI|  
template < typename T1, typename T2 > uK2HtRY1  
  struct result_2 O {1" I  
  { >|E]??v  
  typedef T2 & result; a (~Y:v  
} ; c MXv  
template < typename T > alaL/p{O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yx :^*/  
  { :ZV |8xI  
  return (T & )r; 3R+% C*7  
} L7-BuW}&  
template < typename T1, typename T2 > P0,]`w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I)Xf4F S@  
  {  Sfz1p  
  return (T2 & )r2; g<W]NYm  
} lFjz*g2'  
} ; @M5+12FYt  
L 0fe  
<l{oE? N  
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> >。 hv|a8=U!R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .h-mFcjy  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H5}61JC/z  
u 2 s  
return l(i, j) = r(i, j); e= IdqkJ%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9Da{|FyrD  
8tx*z"2S  
  return ( int & )i; _O`p(6  
  return ( int & )j; A@}5'LzL  
最后执行i = j; Z7a@$n3h  
可见,参数被正确的选择了。 d4S4 e  
oMQ4q{&|  
K81X32Lm'  
 J=` 8  
I2[Z0G@&=  
八. 中期总结 6e-ME3!<l  
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: 3K &637  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oy^-?+   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 r1L@p[>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q`*.F#/4c  
GW,EyOE+~  
$6rm;UH  
zm&[K53  
.-Lrrk)R+  
D S U`(`  
九. 简化 zPaubqB  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Kb%Y%j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FRQ.ix2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: wL0[Slf}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /wJ#-DZ  
  +-*/&|^等 b Hr^_ogN  
2. 返回引用。 ZNBowZI  
  =,各种复合赋值等 v"k ? e  
3. 返回固定类型。 D6bYg `  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z!g$#hmL>  
4. 原样返回。 //7YtK6  
  operator, *tqD:hiF  
5. 返回解引用的类型。 |T<aWZb^=  
  operator*(单目) HMd?`  
6. 返回地址。 7Eyi~jes  
  operator&(单目) PuN L%D  
7. 下表访问返回类型。 &>jz[3  
  operator[] ]o] VS  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 AU9C#;JD  
  operator<<和operator>> F$t]JM  
6e ?xu8|  
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。 ~J].~^[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *u+DAg'&  
DT]4C!dh  
template < typename Left > fI`Ez!w0  
struct value_return h@ lz  
  { YS|Dw'%g /  
template < typename T > ,WyEwc]  
  struct result_1 :E")Zw&sW3  
  { 'h$1 z$X5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p"0#G&-  
} ; Ze0qRLuH!  
Biv)s@"f-Q  
template < typename T1, typename T2 > Q:P)g#suc  
  struct result_2 {"]!zL  
  { Tt: (l/1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #L.,aTA<  
} ; (G|!{  
} ; O\<zQ2m  
Qz@_"wm[  
j@4MV^F2c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?M:>2wl  
v< P0f"GH  
下面我们来剥离functor中的operator() `4K|L6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gAqK/9;  
\c\~k0u  
return l(t) op r(t) q(n"r0)=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !=YEhQ-  
return op l(t) a_Xwi:e<  
return op l(t1, t2) p$,G`'l  
return l(t) op WWp MuB_G  
return l(t1, t2) op ZLzc\>QX  
return l(t)[r(t)] =2$ ( tXL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (utP@d^  
T`e`nQ0nn  
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: KJ+6Y9b1  
单目: return f(l(t), r(t)); ?>;b,^4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r|l?2 eO~  
双目: return f(l(t)); $I9&cNPv  
return f(l(t1, t2)); LcGKYl(\K  
下面就是f的实现,以operator/为例 K<^p~'f4P  
4bk`i*-O  
struct meta_divide :6Z2@9.}w  
  { o}Grb/LJ  
template < typename T1, typename T2 > ?pZ"7kkD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ''auu4vF  
  { ,ciX *F"  
  return t1 / t2; Ue \A ,  
} _. 9 5>`  
} ; vb[0H{TT2  
v]M:HzP  
这个工作可以让宏来做: CcUF)$kz  
E n7~wKF  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [~8U],?1  
template < typename T1, typename T2 > \ KKsVZ~<6u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |? V7E\S  
以后可以直接用 [2,D]e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  _".h(  
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 Gy \ ]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。。。) ?wHhBh-Q  
2Vti|@JYp  
x1Gx9z9  
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 jOT/|k  
a]*{!V{$i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E0I/]0  
class unary_op : public Rettype )P7ep  
  { f+9WGNpw  
    Left l; se.HA  
public : f_)#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }vh <x6  
Q~(Qh_Ff  
template < typename T > 8XYxyOl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dDA8IW![S  
      { 8 SU0q9X.  
      return FuncType::execute(l(t)); 0UJ6> Rj  
    } S(CkA\[rz  
/ckk qk"  
    template < typename T1, typename T2 > g$NUu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r^6@Zwox]  
      { k6"(\d9o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =COQv=GT  
    } MhA4C 8  
} ; :@)R@. -  
+F q_w  
0rL.~2)V  
同样还可以申明一个binary_op `Njvk  
L~f~XgQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J-/w{T8:  
class binary_op : public Rettype -ysNo4#e&  
  { /RJ]MQ\*O  
    Left l; 4L:O0Ggz}  
Right r;  OLIMgc(W  
public : z2{y<a9;?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5eL b/,R  
|=ph&9  
template < typename T > Y=|p}>.}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V|@bITJ?7  
      { hBRi5&%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /&|p7  
    } 7_PY%4T"  
F?tWx+N<{  
    template < typename T1, typename T2 > [K,P)V>K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JwxKWVpWv  
      { |hj!NhBe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I5E =Ujc_  
    } UUDHknm"  
} ; . s>@@m-  
R~iv%+  
N$e mS  
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 &xB*Shp,B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 l'q%bi=f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  :QP1!  
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。 l0^cdl-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Z8Ig,  
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。。。 O$r/ {{I.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p~3 x=X4  
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) T5|kO:CbHq  
下面是修改过的unary_op 2DPv7\fW  
I;"pPJ3G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Q<u?BA/  
class unary_op 6\I^]\YO  
  { 9vyf9QE;  
Left l; [m{sl(Q  
  `XH0S`B  
public : ;PC!  
$m#^0%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U!-Nx9  
Dq~;h \='  
template < typename T > ~Z/,o)  
  struct result_1 9MfU{4:;I  
  { Z6${nUX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >Y8\f:KQ  
} ; @I-gs(  
hZHM5J~  
template < typename T1, typename T2 > TMMJ5\t2  
  struct result_2 S=-$:65  
  { ;<Z6Y3>I8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =MQ/z#:-P  
} ; +Mijio  
8O]`3oa>  
template < typename T1, typename T2 > tgG*k$8z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;DK%!."%  
  { cg3}33Z;6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); g=4^u*  
} hm73Zy  
\t=0rFV)t  
template < typename T > Q >/,QX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MBg[hu%  
  { exhU!p8  
  return OpClass::execute(lt(t)); .+u b\  
} A`Dx]y  
KL=<s#  
} ; Cty#|6 k  
b*?u+tWP_  
*KvD$(ny  
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 5_'lu  
好啦,现在才真正完美了。 "QdK Md  
现在在picker里面就可以这么添加了: =|P &G~]  
IANSpWea?  
template < typename Right > Ll|_Wd.K,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W#<1504ip  
  { CfU|]<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); '3672wF/  
} V+Tv:a  
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。 j-ej7  
WSHPh hM  
OtqFI!ns  
^MvuFA ,C  
EpAgKzVpJ  
十. bind h) Wp  
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。 ^-Od*DTL  
先来分析一下一段例子 Zigv;}#  
)cJ>&g4]  
} jj)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *vaYI3{qN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0MHiW=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @zg}x0]  
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。 G7CeWfS  
我们来写个简单的。 f(5(V %  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q|AZv>'!  
对于函数对象类的版本: 5X!-Hj  
lv 8EfN  
template < typename Func > yQ2=d5'V`  
struct functor_trait /IpCo  
  { =hKAwk/^  
typedef typename Func::result_type result_type; -x//@8"   
} ; EraGG"+  
对于无参数函数的版本: "Q.*  
|ri)-Bk ,  
template < typename Ret > @oAz  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lME>U_E  
  { jfuHZ^YA  
typedef Ret result_type; 8?+|4:#=*J  
} ; 3xChik{  
对于单参数函数的版本: =5+*TL`  
OldOc5D  
template < typename Ret, typename V1 > *|A QV:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vQEV,d1  
  { sAkr-x?+M  
typedef Ret result_type; ;Q;j@yx  
} ; 3$\k=q3`#  
对于双参数函数的版本: KrE 'M  
X NJ4T]><  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &~,4$& _  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > g":[rXvId  
  { c$g@3gL  
typedef Ret result_type; tq3_az ~1  
} ; 5f-b>=02  
等等。。。 >d/H4;8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gF)9a_R%p  
ot^pxun  
template < typename Func > k +-w%  
struct func_return `R[Hxi  
  { oh9 ;_~  
template < typename T > 7j]v_2S`  
  struct result_1 3A#Tn7  
  { iod%YjZu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9njl,Q:  
} ; "`vRHeCKN  
*G19fJ[5  
template < typename T1, typename T2 > V0nQmsP1U  
  struct result_2 !U^{`V jp[  
  { QU).q65p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pO` KtagL  
} ; U.7fMc#  
} ; mayJwBfU  
@R[{  
f9De!"*&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u!_l/'\  
]{>AU^=U  
template < typename Func, typename aPicker > t'qYM5  
class binder_1 [,zq  
  { yYG<tUG;  
Func fn; oo5=5s6 3}  
aPicker pk; f[^f/jGm  
public : 2QfN.<[-  
f-b],YE  
template < typename T > )pnyVTKt  
  struct result_1 YDt+1Kw}D  
  { *IG$"nu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Cm}2>eH  
} ; Gz[yD ~6a  
F@w; .e!  
template < typename T1, typename T2 > zzqJeIS  
  struct result_2 qL(Q1O!  
  { j)A#}4jd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZO0 Ee1/  
} ; NxT"A)u  
dAo;y.3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "t@p9>  
O7K.\  
template < typename T > !rvEo =^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZL MH~cc  
  { B /? L$m  
  return fn(pk(t)); f:T?oR>2  
} IK~&`n](>  
template < typename T1, typename T2 > gEA SYIQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  >@ t  
  { (~T*yH ~  
  return fn(pk(t1, t2)); 2Xb, i  
} Ucj?$=  
} ; 5E:$\z;  
s}D>.9  
I<SgKva;c  
一目了然不是么? bp1AN9~  
最后实现bind 8a)AuAi?!  
Ia&R/I  
5En6f`nR{  
template < typename Func, typename aPicker > ~6vz2DuB=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) M[uWX=  
  { 5{Cz!ut;tE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); md!6@)S-p  
} 4#U}bN  
|s|}u`(@9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8H F^^Cva  
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。 5J5si<v25  
/--p#Gh'  
十一. phoenix s -i|P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rg/{5f  
?J[3_!"t  
for_each(v.begin(), v.end(), (IJNBJb  
( "LyD  
do_ 0=d2_YzSf  
[ rIb+c=|F  
  cout << _1 <<   " , " Cj5mM[:s  
] f60w%  
.while_( -- _1), q5'S<qY^  
cout << var( " \n " ) #6sz@XfV  
) u\R?(G&  
); Fu7:4+  
V0ze7tSG[f  
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: f^c+M~\JKj  
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 E-LkP;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j!;LN)s@?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: lU WXXuO]  
Bous d  
jW/WG tz  
template < typename Cond, typename Actor > Uqr>8|t?  
class do_while J0G@]H  
  {  7WJ \nK  
Cond cd; $-4](br|  
Actor act; ju~$FNt8R  
public : 9>}&dQ8  
template < typename T > X -pbSq~5  
  struct result_1 3G} )$y3m  
  { {I#_0Q,i  
  typedef int result_type; _k84#E0  
} ; 0.GFg${v`  
g` rr3jP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h$S#fY8   
fv+]iK<{  
template < typename T > bQ< qdGa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7*:zN  
  { m*0YMS>Y |  
  do gt kV=V  
    { 1ni+)p>]  
  act(t); ]lWqV  
  } N['DqS =  
  while (cd(t)); {gMe<y  
  return   0 ; D:P(;  
}  *7m lH  
} ; :;?$5h*|`  
1\hLwG6Jj  
["Zvwes#7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  A l[ZU  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 D%SOX N  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 \aSP7DzqQ  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ^F^g(|(K  
下面就是产生这个functor的类: *>fr'jj1$  
@@d_F<Ym[  
]jT}]9Q$  
template < typename Actor > K3&xe(  
class do_while_actor yC' y>f`H  
  { IZVP-  
Actor act; *ug~LK5Y.  
public : Mj0 ,Y#=76  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} tE*BZXBlm  
xAm tm"  
template < typename Cond > AD?zBg Zu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5es t  
} ; v,4{:y]p  
~IhAO}1  
Y6{^cZ!=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }'[>~&/"  
最后,是那个do_ :Cq73:1\B  
wAh]C;+{  
*85N_+Wv!  
class do_while_invoker U`v2Yw3E  
  { Xv1vq -cM  
public : >$ q   
template < typename Actor > '-wmY?ZFxy  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b]u$!W  
  { 91OxUVd  
  return do_while_actor < Actor > (act); @3`5(xwzm  
} o78u>Oy  
} do_; sXVl4!=l6  
c5]Xqq,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H cmW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 la[ pA  
最后来说说怎么处理break和continue EN m%(G$  
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。 2A_1E \  
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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