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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3%Jg' Tr+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =F2e*?a3  
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, g>h5NrD N  
jHPJk8@y  
e[fzy0  
sidSY8j  
  class filler ar.w'z  
  { K'[H`x^  
public : Fx']kn9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^E&':6(  
} ; &(h~{  
"R-1 G/  
PJu)%al  
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: yZ t}Jnv  
kN9pl^2  
K8y/U(@|D  
7bioLE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /[YH  W]  
M9{?gM9  
b?-Ep?G'\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )>q.!"B  
7_ g}t!b`  
;\=W=wL(  
* ";A~XNx  
二. 战前分析 M$L1!o1Xf  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Pb$ep|`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 0R~{|RHM  
#z{9:o7[-  
vKppXm1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1_ uq46  
  /* --------------------------------------------- */ :. B};;N  
vector < int *> vp( 10 );  ]qCAog  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +D|y))fE  
/* --------------------------------------------- */ y?W8FL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d_BO&k<+I  
/* --------------------------------------------- */ rt] @Z`w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cF_hU"  
  /* --------------------------------------------- */ b'`8$;MII  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); GuMsw*{>  
/* --------------------------------------------- */ b]hP;QK`U$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2`,{IHu*!  
0IoS|P}6a  
6P;JF%{J  
N<ww&GXBX  
看了之后,我们可以思考一些问题: \k;)m-0bj{  
1._1, _2是什么? e"^* ~'mJ  
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。 l+S08IZ  
2._1 = 1是在做什么? jJ-j   
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。 b@@`2O3"  
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。 6R% I)  
X_XeI!,b  
S/pTFlptCa  
三. 动工 ;3NA,JA#Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )|f!}( p  
P X ?!R4S  
:|xV}  
lqe;lWC0Z  
template < typename T > )6dvWK  
class assignment 6&7#?/Lq  
  { n\ aG@X%oq  
T value; f,z_|e  
public : ; 1K[N0xE  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'bj$ZM9  
template < typename T2 > ZiodJ"r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X<J NwjM%  
} ; FQSepUl  
)y-y-B=+T  
4;8 Z?.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C#X|U2$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cMxTv4|wui  
OL&ku &J_  
g&;:[&% T]  
"Q]`~u':  
  class holder 8E1swH5 z  
  { 3=V79&  
public : NK'awv),pM  
template < typename T > RajzH2j+>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +K2jYgy  
  { F n4i[|W42  
  return assignment < T > (t); G^J|_!.a  
} gS ~QlW V  
} ; RVtb0FL  
O7bTu<h=  
u$d T^c  
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: "1_eZ`  
XJTY91~R  
  static holder _1; ) 2C`;\/:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /,A:HM>B  
QcG4~DEX4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '"Q;54S**  
而不用手动写一个函数对象。 lw0l86^Y  
IBr?6_\%"4  
/qA\|'~  
<)+9PV<w  
四. 问题分析 Hj"`z6@7  
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。 GGsDR%U  
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。 jV`xRjh  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 WPiQ+(pt  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4M'y9(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ax&,  
$5T3JOFz  
五. 问题1:一致性 PX}YDC zP$  
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?| hSE\RX 9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y ## ftQ  
Oe=7z'o  
struct holder |]sh*<:?,  
  { GZQy~Uk~  
  // B$"CoLC7+  
  template < typename T > F ?xbVN  
T &   operator ()( const T & r) const jHq.W95+P  
  { hb'S!N5m  
  return (T & )r; ~itrM3^"w  
} .zO/8y(@  
} ; i E>E*!aBg  
EE5I~k 5  
这样的话assignment也必须相应改动: 6VpT*,2d~  
^6`"f  
template < typename Left, typename Right > <eK F  
class assignment F Cg{!h  
  { 9mfqr$3  
Left l; > f,G3Ay  
Right r; =m6;]16D  
public : =B_vQJF2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )*ocX)AE  
template < typename T2 > .^0@^%Wi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  Ew1> m'  
} ; oF[l<OY4  
O` R@6KG  
同时,holder的operator=也需要改动: |GJSAs"L@  
VJ;4~WgBz  
template < typename T > ^w'y>uFM  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f"j~{b7  
  { :r* skV|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); FjD`bhw-  
} vfPL;__{Y]  
zLd i  
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。 EEmYfP[3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E4~k)4R  
fOs}5J  
return l(rhs) = r; ["VUSa  
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。 "HSAwe`5jU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A46z2  
[`^5Zb  
template < typename Tp > '=}F}[d"kk  
class constant_t J P'|v"  
  { &y"e|aE  
  const Tp t; Y}BT| "  
public : JJ_77i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,;9byb  
template < typename T > <hazrKUn  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const + >?"P^  
  { gwwYz]'d>r  
  return t; mb_*FJB-_  
} $|-joY  
} ; }cuU5WQ?%  
`) s]T.-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]G m"U!h*  
下面就可以修改holder的operator=了 LRl2@&z<  
ikd~k>F  
template < typename T > Oo<L~7B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7kJ =C  
  { luAmq+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V*HkF T  
} x`/"1]Nf  
:s|" ZR  
同时也要修改assignment的operator() t_cNH@^3<3  
!*#2~$:  
template < typename T2 > I[u%k ir  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $2N)m:X0  
现在代码看起来就很一致了。 uh#"4-v  
HAJK%zLc  
六. 问题2:链式操作 CYD&#+o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8wJfG Y  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;G!JKg  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 oqeA15k$  
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。 %!Z9: +;B  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {x$WBy9  
3gN#[P  
template < typename T > P:,@2el  
struct result_1 ^p3"_;p)h  
  { b7&5>Q/ g  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t@dv$W2 "  
} ; wJ 0KI[p(S  
(Q~ p"Ch  
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: 8{QN$Qkn  
|/rms`YQ  
template < typename T > )xKZ)SxV  
struct   ref imGg3'  
  { V?x&.C2Z  
typedef T & reference; K]5@bm  
} ; ;la sk4|  
template < typename T > .dqV fa  
struct   ref < T &> yr=$a3web;  
  { ro:B[XE  
typedef T & reference; M@\A_x(Mas  
} ; j?a^fcXB  
op!8\rM<e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: };{V]f 0  
WBcnE( zF  
template < typename T > h+ixl#:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x93t.5E6  
  { 6@ B_3y  
  return l(t) = r(t); 7{0;<@  
} ?4p\ujc  
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。 X6hm,0[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;Ih:$"$!  
PtP{_9%Dz  
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 2Fwp\I;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NF9fPAF%;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [=f(u wY>g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Pv@P(y?\  
最后的布局是: pGS!Nn;K2  
                Add ,+LX.f&/8!  
              /   \ V $'~2v{_  
            Divide   5  hsYS<]  
            /   \ U tb"6_   
          _1     3 L;jzDng<  
似乎一切都解决了?不。 :x85:pa  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 `[.b>ztqgJ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 %ae|4u#b  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ddR*&.Y!a  
\q2:1X |  
template < typename Right > @D$^- S6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Tvdg:[V<  
Right & rt) const s @AGU/v  
  { [diUO1p  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dY|~"6d)  
} HP/f`8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \OR=+\].9  
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。 .K I6<k/  
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。 R<* c   
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。 J3 Y-d7=|  
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。 k :KN32%  
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?  3W& 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: #Tm^$\*h\]  
Pn&!C*,  
template < class Action > G)<NzZo  
class picker : public Action x?5D>M/Y  
  { {Y0Uln5u  
public : 1#]0\Y(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :.2Tcq  
  // all the operator overloaded F?APDGAN  
} ; ..Q$q2.  
)1E[CIaXK  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 \W%Aeg*c  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: cOhx  
,drbj.0-  
template < typename Right > g4p-$WyT8>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }02#[vg  
  { abs\Ku9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H@-txO1`::  
} g3fxf(iY(  
no~Yet+<"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6A$  Y]u  
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。 jFE1k(2e  
{DP%=4  
template < typename T >   struct picker_maker c;RL<83:  
  { YTb/ LeuT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S5%I+G3  
} ; 3c%dErch  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `lI(SS]w  
  { 1]DPy+  
typedef picker < T > result; Oq[2<ept  
} ; cu~dbv6H  
$ G\IzK  
下面总的结构就有了: #Qir%\*V  
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。 Ll2yJ .C4  
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。 q:iB}ch5R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (SH< ]@s  
至此链式操作完美实现。 "#ctT-g`6  
`]u!4pP"  
PM(M c]6  
七. 问题3 H!H&<71-  
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。 4y: pj7h  
L4Nn:9b  
template < typename T1, typename T2 > te<lCD6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zYCS K~-GW  
  { NZ{)&ObBRt  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !@.9>"FU  
} 5*~]=(BE  
cN{(XmX5n  
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: 7{"urs7 T  
3zr95$Mt  
template < typename T1, typename T2 > t9C.|6X  
struct result_2 vJ&g3ky  
  { V"A*k^}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tAi ~i;?  
} ; N*B_ or  
b$*1!a  
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? r2h{#2  
这个差事就留给了holder自己。 X npn{  
    OrG1Mfx&2%  
w$`[C+L  
template < int Order > ktEdbALK  
class holder; @7}]\}SR  
template <> [?QU'[  
class holder < 1 > jV)4+D  
  { REK(^1 h  
public : 5LYzX+a)  
template < typename T > OV.f+_LS  
  struct result_1 WP}NHz4H  
  { y;$ !J  
  typedef T & result; MkNPC  
} ; >>>&{>}!  
template < typename T1, typename T2 > bF"1M#u:  
  struct result_2 UG~/   
  { 3D2\#6yo  
  typedef T1 & result; aN^x]0P!0  
} ; GW;\ 3@o  
template < typename T > $XZC8L#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NUQ?Q Q  
  { *vqr+jr9  
  return (T & )r; 0t^Tm0RzH  
}  mS]&  
template < typename T1, typename T2 > u]<_6;_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +[lv `tr  
  { uE;bNs'  
  return (T1 & )r1; o<\u Hr3  
} ua8Burl7  
} ; V_Xq&!HN[  
?l/$cO  
template <> # fe%E.  
class holder < 2 > ^U8^P]{R|  
  { M hwuh`v%  
public : z,f  
template < typename T > >[qoNy;  
  struct result_1 qhQeQ  
  { Zr#\>h'c  
  typedef T & result; zHg1K,t:  
} ; 02F\1fXS  
template < typename T1, typename T2 > \Ctl(uj  
  struct result_2 UXdnN;0  
  { F, 39'<N[  
  typedef T2 & result; -ld1o+'`v!  
} ; JNL9t0 x  
template < typename T > 4~DW7 (  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ; `Vbl_"L  
  { U=vh_NHj  
  return (T & )r; G@=H=' :~  
} 3[UB3F 4K  
template < typename T1, typename T2 > i2y E-sgF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p_:bt7 B  
  { "0sk(kT  
  return (T2 & )r2; !zR1CM  
} ej;\a:JL  
} ; 1${rQ9FIF  
.dQEr~f#}  
ZDl6 F`  
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> >。 p|&9#?t4A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cxB{EH,2Um  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |.~0Ulk,  
)1ct%rue  
return l(i, j) = r(i, j); \-Ipa59U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $%"?0S  
2t3DQ  
  return ( int & )i; (kFg2kG  
  return ( int & )j; {+N7o7  
最后执行i = j; WW[Gne  
可见,参数被正确的选择了。 )d =8)9B  
@\}w8  
T:|PSJc0  
s+@`Z*B5  
&~&nJr  
八. 中期总结 ?(2^lH~6h  
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: Q G8X{'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *,y .%`o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7@u:F?c  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8Ben}j)H  
=P)H3|AdIm  
a bw7{%2  
d#Xt2   
(d ?sFwOt\  
|<Rf^"T  
九. 简化 ]dU/;8/%  
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。 uk<JV*R=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 T~G~M/  
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: tEl_a~s*3?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a`E1rK'  
  +-*/&|^等 =&-+{txs  
2. 返回引用。 iRsK; )<  
  =,各种复合赋值等 '^ob3N/Y [  
3. 返回固定类型。 Sft+Gb6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r zO5 3\  
4. 原样返回。 6JUjT]S%  
  operator, W*jwf@ 0  
5. 返回解引用的类型。 4lsg%b6_%,  
  operator*(单目) 3?Tk[m1b  
6. 返回地址。 Dqg~g|(Q<  
  operator&(单目) G\ m`{jv  
7. 下表访问返回类型。 i8+[-mh  
  operator[] tO8<N'TD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P;DGs]PF  
  operator<<和operator>> 90[?)s  
& G8tb>q<V  
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。 #Ks2a):8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N799@:.  
$^Z ugD  
template < typename Left > oJln"-M1nx  
struct value_return dHJ#xmE!pP  
  { *)0-N!N#)  
template < typename T > J<27w3bs~p  
  struct result_1 }N`m7PSf  
  { 6ntduXeNVh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]zUvs6ksLG  
} ; TBr@F|RXiO  
d"~-D;  
template < typename T1, typename T2 > {~a+dEz  
  struct result_2 M_Z(+k{Gy  
  { :}{,u6\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @q<F_'7is  
} ; m |%ly  
} ; l/:23\  
Ow f:Kife  
(sN;B)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'rSP@  
JV_V2L1Ut  
下面我们来剥离functor中的operator() nhb: y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Jo Ih2PD  
~Jlo>  
return l(t) op r(t) kHx6]<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S{7 R6,B5  
return op l(t) 5FQtlB9F  
return op l(t1, t2) DB>.Uf"  
return l(t) op vd]75  
return l(t1, t2) op n"dYN3dE  
return l(t)[r(t)] MFqM 6_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /KLs+^c5  
9n!IdqKN  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: C[IY9s:Pf  
单目: return f(l(t), r(t)); gkRbb   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J%SuiT$L&Y  
双目: return f(l(t)); qEy]Rc%  
return f(l(t1, t2)); ;rjd?r  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]^c]*O[8  
R(dOQ. ;  
struct meta_divide Yfjp:hg/!  
  { {- Y.C*E  
template < typename T1, typename T2 > o{I]c#W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) HI%#S&d  
  { 9}*<8%PSt,  
  return t1 / t2; ie9,ye"  
} *C"-$WU3o  
} ; 8sz|9~  
JVawWw0q  
这个工作可以让宏来做: :0'2m@x~  
)"4v0dv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *p=a-s5-  
template < typename T1, typename T2 > \ 2Pz)vnV"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NU{`eM  
以后可以直接用 "o6a{KY(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ux=0N]lc  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 A$;"9F@  
(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。。。) F!pgec%]'  
*!- J"h  
9W+RUh^W  
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 KE*8Y4#9  
7,:$, bL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pxgVYr.  
class unary_op : public Rettype NR|t~C+  
  { O=2SDuBZ  
    Left l; J rgpDZ  
public : @24)*d^1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9zs!rlzQ  
u/S{^2`b  
template < typename T > 3wf&,4`EX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y L|'K}  
      { 9fQFsI  
      return FuncType::execute(l(t)); 3sF^6<E  
    } G Rq0nhJ  
O[RivHCY  
    template < typename T1, typename T2 > yK"T5^o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M# a1ev  
      { 1xsIM'&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y3{ F\K  
    } ##_Jz5P  
} ; 6L4<c+v_  
B?pNF+?'z  
|| 0n%"h>i  
同样还可以申明一个binary_op <yw(7  
K|^'`FpPO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /@qnEP%  
class binary_op : public Rettype 6Qh@lro;y  
  { U,e'vS{  
    Left l; _dk/SWb)  
Right r; iB0#Z_  
public : G>>TB{}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &w7Ev21  
*Tyr  
template < typename T >  66 @#V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I`-N]sf^  
      { v"3($?au0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Rt=zqfJ  
    }  roNRbA]  
}?KfL$@$  
    template < typename T1, typename T2 > ]sL)[o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K#_x.: <J  
      { ecIZ +G)k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); & Y Y^Bd#  
    } !wNj;ST*  
} ; _jCk)3KO  
>.4mAO  
\!Cc[n(f#  
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 Fx6]x$3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >xB[k-C4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "Di8MMGOY  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 fqp!^-!X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %ok??_}$}q  
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。。。 _G0_<WH6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !${7)=|=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) !]*Cwbh. u  
下面是修改过的unary_op uzgQ_  
JDp{d c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yMVlTO  
class unary_op #|R#/Yc@Bv  
  { 3 jR I@  
Left l; K0xka[x=(  
  YggeKN  
public : C(@#I7G  
r=74 'g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H.=S08c3kA  
g*]/HS>e<G  
template < typename T > 6)j4-  
  struct result_1 hw9qnSeRy  
  { 'h.:-1# L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m(DJ6CSa  
} ; B3C%**~:e  
YkuFt>U9,  
template < typename T1, typename T2 > 7G]v(ay  
  struct result_2 vnr{Ekg  
  { ewrs D'?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x,81#=m^h  
} ; ::`#qa4!  
$LkTu  
template < typename T1, typename T2 > 734f &2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4-voR5Fd  
  { }"x#uG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]:_s7v  
} k3yA*Ec  
=9yh<'583  
template < typename T > T j(MIFi|5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z`]r)z%f  
  { ms%RNxU4:  
  return OpClass::execute(lt(t)); hteAuz4H  
} 4}xw&x  
2&o jQhe  
} ; I6-.;)McO  
v1O1-aM  
:}*   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug sFbN)Cx  
好啦,现在才真正完美了。 <N'v-9=2jl  
现在在picker里面就可以这么添加了: V]Z!x.x"=y  
``:+*4e9  
template < typename Right > kWMz;{I5*w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7U647G(Sg  
  { OUFx M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1"yr`,}?8r  
} n4sO#p)'  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 j/p1/sJ[y  
PX/7:D?  
%iR"eEE  
fK{m7?V  
Em ;2fh  
十. bind )eD9H*mq  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 (J 1:J  
先来分析一下一段例子 GTuxMg`  
nr]:Y3KyxX  
sOqT*gwr:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hZ`<ID  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {|{;:_.>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N3(.7mxo  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ORx6r=zg  
我们来写个简单的。 qd<-{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Lvd es.0|  
对于函数对象类的版本: cNl NJ  
L+.&e4f'oj  
template < typename Func > E< Y!BT[X  
struct functor_trait q>rDxmP<  
  { ^V7'S<  
typedef typename Func::result_type result_type; c:I %jm  
} ; 1Eh6ti  
对于无参数函数的版本: Y?v{V>;*A  
8AQ__&nT  
template < typename Ret > wQ9?Z.-$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A9_} RJ9  
  { r#'ug^^k$X  
typedef Ret result_type; /*2)|2w  
} ; IqAML|C  
对于单参数函数的版本: |i\%> Y,  
+ l hJ8&  
template < typename Ret, typename V1 > lG5KZ[/Or  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > '\M]$`Et  
  { 5=_bK^Am  
typedef Ret result_type; Tx>V$+al  
} ; fSF_O}kLp  
对于双参数函数的版本: gY&WH9sp?9  
s[bQO1g;*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \IaUsx"#o{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ZM16 ~k  
  { U#Wg"W{  
typedef Ret result_type; WZM  
} ; UR~s\m  
等等。。。 ub;:"ns}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy v>0I=ut  
p""\uG'  
template < typename Func > +"1fr  
struct func_return .XT]\'vW  
  { \q@Co42n\  
template < typename T > gA}?X  
  struct result_1 zfw=U \  
  { qV0GpVJZU?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wxo*\WLe  
} ; G=/^]E  
#y-R*4G  
template < typename T1, typename T2 > Du #>y!  
  struct result_2 Cto>~pV  
  { c] -  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +ib&6IU  
} ; (q@%eor&}  
} ; hg2Ywzfm-  
U"RA*|  
ot0g@q[3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GkpYf~\Q  
n^|SN9 _r  
template < typename Func, typename aPicker > #mYe@[p@  
class binder_1 UD=[::##  
  { qP0UcG  
Func fn; 22'Ra[  
aPicker pk; D-FT3Culw  
public : {53|X=D64  
8*;>:g  
template < typename T > sJ{r+wY  
  struct result_1 +Sc2'z>R  
  { zZ,"HY=jN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ++n_$Qug  
} ; xR8y"CpE  
*zQhTYY  
template < typename T1, typename T2 > h=Q2 ?O8  
  struct result_2 VTU(C&"S  
  { EU Z7?4o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z\"9T?zoo  
} ; k t'[  
 //0Y#"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :k-@w5(  
g/(BV7V  
template < typename T > W[R`],x`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WcQkeh3n  
  { Po&'#TC1  
  return fn(pk(t)); # [ +n(  
} pedyWA>  
template < typename T1, typename T2 > T"t.t%(8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +:W/=C d(h  
  { ht#,v5oG>f  
  return fn(pk(t1, t2)); k!bG![Ie|  
} \u04m}h]  
} ; 9oIfSr,y  
Sk:x.oOZ  
bI^F (  
一目了然不是么? Apj[z2nr  
最后实现bind [nG[ x|;|  
?9%$g?3Z  
Tq SjL{l%  
template < typename Func, typename aPicker > '14 86q@[$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v,Zoy|Lu  
  { [kTckZv  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g}S%D(~  
} f:t j   
6q8PLyIp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yY{  
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。 f|ERZN`uB  
Ls+vWfF=#  
十一. phoenix 9R">l5u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4 L 5$=V  
JP(0/?Q  
for_each(v.begin(), v.end(), | #b/EA9  
( QyY<Zi;6  
do_ sgnc$x"  
[ @^J>. g  
  cout << _1 <<   " , " sy-#Eo#3  
] unNN&m#@  
.while_( -- _1), NB5lxaL  
cout << var( " \n " ) R T~oJ~t;  
) <Ql2+ev6  
); 24 .'+3  
GvvKM=1  
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: 9-vQn/O^D  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor u{w,y.l1h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0x<G\ l4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q5l+-  
%eh.@8GL`  
{;m|\652B  
template < typename Cond, typename Actor > of GoaH*h  
class do_while 52NI{"  
  { J qmL|S)  
Cond cd; ggrkj0  
Actor act; lIZ&' z  
public : x6$3 KDQm  
template < typename T > 8F'm#0  
  struct result_1 s}yN_D+V  
  { TA8  
  typedef int result_type; O OXP1L  
} ; -%Ce  
=d iGuI B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rg=Ym.  
K`j:F>b  
template < typename T > $~j9{*]5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IxG7eX!  
  { )/Gi-::  
  do O<$j}?2  
    { =q|//*t2  
  act(t); :Rnwyj])  
  } 2[j`bYNe  
  while (cd(t)); lA;qFXaN>  
  return   0 ; K`60[bdp  
} ];5Auh 0o  
} ; (9=E5n6o  
/1D.Ud^  
i)Q d>(v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G'';VoW=   
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。 0P{8s  
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。 "!fwIEG  
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。 Ed{sC[j=  
下面就是产生这个functor的类: C rl:v8  
`Q/\w1-Q  
7Ka4?@bQ  
template < typename Actor > 6#.9T;&  
class do_while_actor H<;~u:;8Q  
  { ]m7x&N2  
Actor act; [ wnaF|h  
public : ]=]MJ3_7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ykH@kv Qt  
9'e<{mlM  
template < typename Cond >  =zDvZ(5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ):nC%0V  
} ; (_+ux1h6^  
:Bu)cy#/[  
_meW9)B  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :7JP(j2  
最后,是那个do_ Z c#Jb  
M _lLP8W}  
JiuA"ks)  
class do_while_invoker U.b|3E/^  
  { (<@`MPI\@  
public : iel@"E 4  
template < typename Actor > 9 '(m"c_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "DH>4Q] d  
  { U!K#g_}  
  return do_while_actor < Actor > (act); QUfF>,[sv  
} W7@Vma`  
} do_; %`\Qtsape  
# JY>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "3|OB, <;:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -j:yEZ4Oy  
最后来说说怎么处理break和continue GU9p'E  
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。 .2_xTt   
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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