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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda AA=Ob$2$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uluAqDz`  
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, O ixqou  
{4 Yx h8  
p($vM^_<"  
%9>w|%+;U+  
  class filler $t%IJT  
  { M5WB.L[@ q  
public : F&wAre<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} mh}D[K=~%  
} ; N[W#wYbH  
0C :8X   
=|i_T%a  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: j ^j"w(a  
ly` A,dh  
 =Iop  
|-V:#1wR.]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &233QRYM  
(y]Z*p:EW  
qg#YQ'vWte  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U_IGL  
o.!o4&W H  
;iiCay37F  
h_4*?w  
二. 战前分析 ir}z^+  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  _ VuWo  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &qg6^&  
yx|iZhK0:}  
y-E'Y=j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .@)vJtH)  
  /* --------------------------------------------- */ L/rf5||@  
vector < int *> vp( 10 ); P{A})t7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M584dMM  
/* --------------------------------------------- */ 5{b;wLi$X2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Aeh #  
/* --------------------------------------------- */ *S*49Hq7c  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I4@XOwl{P  
  /* --------------------------------------------- */ 1@OpvO5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,1~zYL?  
/* --------------------------------------------- */ d?X,od6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E:8*o7  
BmV `<Q,  
8  *f 9  
/HRKw D  
看了之后,我们可以思考一些问题: EFC+7L(j  
1._1, _2是什么? Ni>Ns=n  
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。 'zm5wqrkAd  
2._1 = 1是在做什么? }MOXJb @  
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。 op`9(=DJ]  
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。 3/]1m9x  
E$ \l57  
[E p'm  
三. 动工 NC~?4F[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =i  vlS  
f%EHzm/V  
*xxk70Cb  
-*mbalU,J  
template < typename T > 129\H< m  
class assignment .Qrpz^wdt  
  { }=EJM7sM|k  
T value; `\VtTS  
public : d\>XfS  
assignment( const T & v) : value(v) {} -& (iU#W  
template < typename T2 > \ 86 g y/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OD~Q|I(j  
} ; =7}1NeC`  
iHNQxLkk{:  
cVx SO`jZw  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fCUx93,>z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 15jQ87)  
S'HA]  
4k^P1  
`l]Lvk8O  
  class holder pZS]i "  
  { ^|Z'}p|&  
public : a&JY x  
template < typename T > 3}\z&|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z` 6$p1U  
  { PpFQoY7M  
  return assignment < T > (t); `0ym3}(O  
} ?rOj?J9  
} ; 2+y wy^  
i ed 1+H  
>g !Z|ju  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: BGi'UL,  
E pF9&)  
  static holder _1; z$^wCd:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X% 05[N  
<J%Z?3@ T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Kkq-x'gt^  
而不用手动写一个函数对象。 Y$v d@Q  
r4P%.YO+X  
(.=Y_g.  
>8{w0hh;  
四. 问题分析 ~"%'(j_4  
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。 Ry}4MEq]  
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。 =b*GV6b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h'S0XU ;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &v0]{)PO  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .t[u_tBL  
)T9Cv8  
五. 问题1:一致性 F1BvDplQ>G  
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?| ]d(Z%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Vq0X:<9  
EE]xZz>o  
struct holder 1/mBp+D  
  { $s=` {vv  
  // h{7>>  
  template < typename T > XE_Lz2H`  
T &   operator ()( const T & r) const lfb+)s  
  { !EKt$8W  
  return (T & )r; B~}BDnu6  
} l4T[x|')M  
} ; 1v:Ql\^cT  
4I&(>9 @z<  
这样的话assignment也必须相应改动: 6t7FklM%  
">=Ep+ix  
template < typename Left, typename Right > ZFMO;'m&  
class assignment r&xIVFPI[  
  { H2|'JA#v  
Left l; x7 e0&  
Right r; .*6NqX$  
public : Dn<3#V  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )6%*=-  
template < typename T2 > G?v <-=I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !D1#3?L  
} ; L44|/~  
$hCS-9%&  
同时,holder的operator=也需要改动: #Ev}Gf+5Q  
\3ydNgl  
template < typename T > DXD+,y\=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const > A@yF?  
  { 8Ckd.HKpQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +a,#BSt  
} #QsJr_=  
{.oz^~zs]g  
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。 u= dj3q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^7>~y(  
{Pe&J2 +  
return l(rhs) = r; 7_3 PM 3C  
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。 8>j&) @q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1E!.E=Y ?M  
6H2Bf*i  
template < typename Tp > -}4CY\d6'  
class constant_t lFf>z}eLy  
  { A-B>VX  
  const Tp t; Ln6emXqw  
public : Xk!{UxQKQ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2?LPr  
template < typename T > :mDOqlXW/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k;<@ 2C  
  { ,V j&  
  return t; bHm/ZZx  
} kK4+K74B  
} ; ZYY~A_C  
@VHstjos^V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 VWt=9D;  
下面就可以修改holder的operator=了 bbS,pid1  
Ys_L GfK  
template < typename T > %I`'it2d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wvisu\V  
  { WU=EJY}#n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;Q&9 t  
} X! 6dg.n5  
j0oto6z~b  
同时也要修改assignment的operator() 8 [,R4@  
9a@S^B>  
template < typename T2 > 9G6ZKqum  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A`~?2LH,~F  
现在代码看起来就很一致了。 (qR;6l  
vq9O|E3  
六. 问题2:链式操作 ~C>;0a;<:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `K@N\VM  
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。 ' xaPahx;  
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。 %j@/Tx/  
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。 *qL'WrB1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct cGo_qR/B(>  
hFtjw6  
template < typename T > n|T$3j)  
struct result_1 n>B ,O  
  { (gE<`b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6b2h\+AP  
} ; pUmT?N!  
h5@7@w%  
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: +>eX1WoTy  
T>*G1-J#  
template < typename T > !s$1C=z5u  
struct   ref b^<7a&  
  { dtV*CX.D.7  
typedef T & reference; f6SXXkO+  
} ; gkTwGI+w  
template < typename T > -;6uN\gq  
struct   ref < T &> [V8^}s}tF  
  { ^; U}HAY  
typedef T & reference; )#4(4 @R h  
} ; v5 p`=Z@%  
(p' /a.bn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Hr]  
~#so4<A`3  
template < typename T > #~m^RoE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Exv!!0Cd^  
  { ~ [/jk !G  
  return l(t) = r(t); WC_U'nTu4  
} AK'3N1l`  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 W:j9KhvT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F#Pn]  
">8oF.A^  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Je"XIhBr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :qR8 e J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 N|"q6M !ZL  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |FaK =e  
最后的布局是: j5n"LC+oz  
                Add s)3CosU  
              /   \ o ,_F;ZhE  
            Divide   5 `B8`<3k/(  
            /   \ <jFov`^  
          _1     3 ZF#lh]  
似乎一切都解决了?不。 .*595SuF  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 \%}]wf}  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 1W0[|Hf2v*  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ;*nzb!u\\  
DH$Nz  
template < typename Right > .2rpQa/h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;sUvY*Bcm  
Right & rt) const yO\bVu5V  
  { tNqSCjQ~_c  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J.g6<n  
} x6\VIP"9L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i(e=  
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。 4 u0?[v[Hu  
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。 6_rgRo&  
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。 {fEb>  
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。 j~+(#|  
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? @kT@IQkri  
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: i-WP#\s  
vz:VegS  
template < class Action > (VCJn<@@  
class picker : public Action 0[uOKFgE  
  { 9&kPcFX B  
public : 8W Qc8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} pfl^GgP#  
  // all the operator overloaded XfIsf9  
} ; hCX/k<}I  
?mVSc/  
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。 Gf~^Xv!T  
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: o?= &kx  
=kOo(  
template < typename Right > V=>]&95-f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :To{&T  
  { z}r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z^/9YzA!6  
} Lcy6G%A  
AEFd,;GF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wYS r.T8Q  
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。 D^t: R?+  
LZ(K{+U/  
template < typename T >   struct picker_maker 'c/8|9jX  
  { M3d%$q)<rW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x FvK jO)  
} ; dgByl-8Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8{&.[S C7  
  { r M}o)  
typedef picker < T > result; |w>b0aY  
} ; CNWA!1n^Hy  
i}|jHlv  
下面总的结构就有了: @o<B>$tbu4  
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。 VGCd)&s  
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。 &[PA?#I`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E3CwA8)k  
至此链式操作完美实现。 KNF{NFk  
< jX5}@`z  
*xx)j:Sc2  
七. 问题3 r0\C2g_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。 {8;}y[R  
B1Z;  
template < typename T1, typename T2 > -" r4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GbkDs-  
  { Vhn Ir#L+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {?cF2K#  
} x'Nc}  
Z;dR :|%)  
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: {?mb.~(  
k $# ,^)T  
template < typename T1, typename T2 > uE%2kB*]  
struct result_2 7D~~<45ct  
  { #rz!d/)Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !Ap*PL  
} ; !"F8jA}  
G;pc,\MF  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? PVQn$-aq1  
这个差事就留给了holder自己。 M,r8 No  
    %r(qQM.Pl  
SapVS*yx@  
template < int Order >  z_(4  
class holder; >@-BZJg/k  
template <>  z' 5  
class holder < 1 > ?cK67|%W  
  { x.I?)x!C'  
public : @RdNAP_6  
template < typename T > DoN]v  
  struct result_1 #,"[sag  
  { u0ZMrIJ  
  typedef T & result; U4iVI#f  
} ; *m'&<pg]X  
template < typename T1, typename T2 > ?|Wxqo  
  struct result_2 95/;II  
  { A=D G+z''  
  typedef T1 & result; SK@lr  
} ; }n,LvA@[0  
template < typename T > 1 :{+{Yl7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZlQ&m  
  { jS#YqVuN  
  return (T & )r; bc& 5*?  
} W:8{}Iu<  
template < typename T1, typename T2 > (r1"!~d@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SEM- t   
  { +5:9?&lH  
  return (T1 & )r1; wjKc!iB  
} ')WS :\J  
} ; 2UBAk')O}  
A`I1G9s  
template <> uy|]@|J  
class holder < 2 > (3j f_  
  { {Q^ -  
public : 83)m#  
template < typename T > $?OQtz@  
  struct result_1 #zb67mg~  
  { M2qor.d  
  typedef T & result; P;IM -]  
} ; l5enlYH  
template < typename T1, typename T2 > Z3X9-_g  
  struct result_2 [a#*%H{OC  
  { C5X!H_p  
  typedef T2 & result; &o`LT|*m  
} ; 7e)j|a-!<  
template < typename T > "DecS:\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \`*]}48Z  
  { h~=~csya:  
  return (T & )r; :p$Q3  
} y XCZs  
template < typename T1, typename T2 > L*{E-m/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Yg;7TKy  
  { ;;432^jD  
  return (T2 & )r2; $o ;48uV^  
} v\=k[oOu  
} ; dZC jg0cx  
iW[%|ddk  
_6aI>b#yL  
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> >。 z;&J9r $`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b>& 3 XDz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /~/nhKm  
6""i<oR  
return l(i, j) = r(i, j); 1[e%E#h  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }e>OmfxDBt  
uJ3*AO  
  return ( int & )i; %)o;2&aD  
  return ( int & )j; LP?*RrM  
最后执行i = j; Ed#Hilk'  
可见,参数被正确的选择了。 VF~kjH2>  
N1l^%Yf J  
}~v0o# I  
NU 3s^ 8\(  
f!B\X*|  
八. 中期总结 A%EGu4  
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: ;a(7%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A aM~B`B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1f$1~5Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X9YbTN  
;jmT5XzL  
#*"I?B/fd8  
.ITTYQHv)  
fQ f5%  
3AcDW6x|  
九. 简化 EB p(^r j  
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。 j__l'?s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 lQVK~8t3  
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: 75c\.=G9q<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TTSq}sb}  
  +-*/&|^等 Ge*N%=MX 8  
2. 返回引用。 4B-+DH>{6  
  =,各种复合赋值等 y# IUDnRJ  
3. 返回固定类型。 e#ne5   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1 @q"rPE^  
4. 原样返回。 fs, >X!l+  
  operator, zy8D&7Ytf  
5. 返回解引用的类型。  N1dM,H  
  operator*(单目) E$4Ik.k  
6. 返回地址。 wqJ1^>TB  
  operator&(单目) '.XR,\g>  
7. 下表访问返回类型。 wHs4~"EY9  
  operator[] R1Q~UX]d=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 or[!C %  
  operator<<和operator>> 2'}/aL|G  
w2V:g$~,  
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。 2&2t8.<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;Hu`BFXyD  
[h0)V(1KR  
template < typename Left > Shu=oweJ  
struct value_return bG]?AiW r  
  { |bk$VT4\  
template < typename T > =qww|B92  
  struct result_1 9y;zk$O8  
  { jjg[v""3|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r@G34Q C+  
} ; 4z^VwKH\j  
&C6*"JZ4  
template < typename T1, typename T2 > S|_"~Nd=  
  struct result_2 e @|uG%  
  { -D wO*f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ots]y  
} ; S\6.vw!'  
} ; 8q|T`ac+N  
)fbYP@9>a  
?b?YiK&yz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait AN+S6t  
g`41d  
下面我们来剥离functor中的operator() %WFZ&>en&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YDGW]T]i ?  
v(Q-RR  
return l(t) op r(t) E&\ 0+-Dw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R7Z!  
return op l(t) #!w7E,UBi  
return op l(t1, t2) f<Y g_TG  
return l(t) op =la~D]T*g  
return l(t1, t2) op ;2547b[ ]  
return l(t)[r(t)] j$r2=~1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8/W2;>?wKc  
[f`7+RHrd  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ;_A?Zl}  
单目: return f(l(t), r(t)); et@<MU@ `  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :Mq{ES%  
双目: return f(l(t)); KOhIk*AC '  
return f(l(t1, t2)); ?rQIUP{D7  
下面就是f的实现,以operator/为例 !Gh*Vtd8-  
f+4j ^y}  
struct meta_divide )/BbASO$)Z  
  { Ji0FHa_  
template < typename T1, typename T2 > u9R@rQ9r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) KH9D},  
  { 4u7^v1/  
  return t1 / t2; h:<?)g~U  
} 'A'[N :i  
} ; 4X$|jGQ\  
= Tq\Ag:  
这个工作可以让宏来做: GNoUn7Y  
u X+ YH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8]l(D  
template < typename T1, typename T2 > \ \s,~|0_V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v=E(U4v9e  
以后可以直接用 7K /quJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c{})Z=  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 hfRxZ>O2  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) S H6T\}X:  
i: VMC NH  
IkgRZ{Y  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 x\K,@  
|6b&khAM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ko %e#q-  
class unary_op : public Rettype Ypx"<CKP}  
  { 4.q^r]m*  
    Left l; *+j r? |  
public : MD[;Ha  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )^j62uv  
>ui;B$=  
template < typename T > 4ms"mIt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o}y(T07n  
      { {z |+ .D  
      return FuncType::execute(l(t)); (E7C9U*  
    } sQMfU{S /  
|}wT/3>\  
    template < typename T1, typename T2 > vg*~t3{L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jXYjs8Iy  
      { M^.>UZKyl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {EyWSf"  
    } ?I ;PJj  
} ; mIv}%hD  
wfQImCZ>l  
P$&l1Mp  
同样还可以申明一个binary_op }hS$F  
h<bCm`qj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j-7aJj%  
class binary_op : public Rettype 8_T9[ ]7V8  
  { \n^;r|J7k  
    Left l; m Q^SpK #  
Right r; -mG ,_}F  
public : R#HX}[Hb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |F&02 f!]@  
pSodT G$E  
template < typename T > =&WH9IKz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -b=A j8h  
      { G@scz!Nt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); FM<`\ d'  
    } OZQN&7  
@oQ"FLF.  
    template < typename T1, typename T2 > ;1q|SmF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YZ6" s-  
      { 5>aK4: S/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); deCi\n  
    } \hg%J/  
} ; zB'_YwW  
Koc5~qUY]  
Dfy=$:Q  
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 jt3=<&*Bm  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _3q}K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "&@{f:+  
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。 K<M WiB&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^SW0+O  
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。。。 T%w5%{dqJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y-~ M kB  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) OOnhT  
下面是修改过的unary_op zEYQZywc  
I6PReVIb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > c"/Hv  
class unary_op a7jE*%f9  
  { mEyIbMci  
Left l; =Jswd  
  W6V((84(O  
public : piXL6V@c  
#?'@?0<6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;Swy5z0=ro  
g1~wg$`S8S  
template < typename T > L+8O 4K{  
  struct result_1 s \0,@A   
  { C@u}tH )  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Op:$7hv  
} ; Bv#?.0Ez;  
 huvn_  
template < typename T1, typename T2 > rTim1<IXR  
  struct result_2 a&u!KAQ  
  { %uvA3N>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $f+cd8j?o  
} ; 2Q;rSe._`  
C=JS]2W2  
template < typename T1, typename T2 > x|)pZa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^7YZ>^  
  { mQ2=t%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); */4hFD {  
} ~bz$]o-<  
9(lcQuE9  
template < typename T > RV%)~S@!R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <7`U1DR=  
  { 4<Kxo\\S  
  return OpClass::execute(lt(t)); M9?f`9  
} \cK#/;a#  
;9' ] na  
} ; jtgj h\Nt  
 2.'hr/.  
&ju.5v|  
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 !\cVe;<r  
好啦,现在才真正完美了。 MhIHfW]b  
现在在picker里面就可以这么添加了: X2'XbG 3  
9U Hh#  
template < typename Right > hx ^l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0bOT&Z^  
  { ua,!kyS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *'@ sm*  
} QwL*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。 25<qo{  
M5 ^qc  
Nw1Bn~yx<R  
z>)lp$  
`nY.&YT  
十. bind 1'|gxYT  
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。 NdrR+t^#  
先来分析一下一段例子 yQf(/Uxk*x  
N_d{E/  
XW~a4If  
int foo( int x, int y) { return x - y;} LMuDda  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]~ !CJ8d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L nyow}  
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。 Pk=0pHH8q  
我们来写个简单的。 h.kjJF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: U5p3b;  
对于函数对象类的版本: `uC^"R(m  
<r m)c.  
template < typename Func > y{ 2\T  
struct functor_trait @r(3   
  { w+a5/i@  
typedef typename Func::result_type result_type; p3e=~{v*  
} ; J0B*V0'zR  
对于无参数函数的版本: @U@O#+d'ZR  
KNR7Igw?}  
template < typename Ret > bz.sWBugR  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Y^y:N$3$\  
  { Lcf?VV}  
typedef Ret result_type; U2CC#,b!(  
} ; 8fktk?|  
对于单参数函数的版本: 1L?d/j  
3#y`6e=5  
template < typename Ret, typename V1 > [z!pm-Ir  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =Aw`0  
  { 1DGl[k/zv  
typedef Ret result_type; *$Zy|&[Z  
} ; +O^}  t  
对于双参数函数的版本: u?F.%j-  
AnK X4Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > oDayfyy4y)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > , K:d/  
  { DuLl"w\_@  
typedef Ret result_type; N1 sdWXG  
} ; W }v ,6Oe  
等等。。。 uc}F|O   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #g'j0N  
zGy+jeH:.  
template < typename Func > <p-@XzyE  
struct func_return :jC$$oC].  
  { A[F_x*S  
template < typename T > mF UsTb]f  
  struct result_1 GMB3`&qh  
  { e wWw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gtT&97tT<  
} ; F{rC{5@fj  
G(BSe`f  
template < typename T1, typename T2 > &Pc.[k  
  struct result_2 /1$u|Gs *  
  { 7|jy:F,w%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; VLJ]OW8cO  
} ; J _q  
} ; p<?lF   
a*iKpr-:  
@!}/$[hu1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 J :O&2g"g  
DLD9  
template < typename Func, typename aPicker > {Ppb ;  
class binder_1 7U^{xDg.b  
  { N(3Bzd)   
Func fn; kDxI7$]E  
aPicker pk; ^bfU>02Q6p  
public : 4wGBB{X  
5evk_f  
template < typename T > Zj_2B_|WN#  
  struct result_1 L,ax^]  
  { |WSpWsr,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RCoDdtMo  
} ; At !:d3  
,H8M.hbsQ  
template < typename T1, typename T2 > b80&${v  
  struct result_2 |o*qZ}6  
  { .v+ W>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dBS_N/  
} ; ~*]7f%L-  
_+H $Pa}?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YB!f=_8  
W\ mgM2p  
template < typename T > m)?0;9bt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X*w;6 V  
  { XB B>"  
  return fn(pk(t)); `Q#)N0  
} NeP  
template < typename T1, typename T2 > +XW1,ly~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qg|ark*1u  
  { Gm\)1b  
  return fn(pk(t1, t2));  Z'l!/l!  
} U<>@)0~7g!  
} ; ZS=;)  
q&_\A0  
O*!f%}  
一目了然不是么? ~b0l?P*Ff  
最后实现bind f8V )nM+v"  
2J%L%6z8~  
IXlk1tHN4I  
template < typename Func, typename aPicker > BE],PCpPr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0c1=M|2  
  { 8~~ k?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (I(U23A~  
} /m,i,NX07  
b\zq,0%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2(Yg',aMY-  
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。 ;' |CSjco  
>n(dyU@  
十一. phoenix Sa0IRC<LV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: TTbJ9O<43  
V~Z)^.6  
for_each(v.begin(), v.end(), XD|Xd|/ {  
( uEG4^  
do_ 5e1oxSU  
[ Gpcordt/  
  cout << _1 <<   " , " PR x-0S  
] 1?3+>  
.while_( -- _1), #W l^!)#j?  
cout << var( " \n " ) [dUAb  
) A$n.'*gK  
); >{-rl@^H:  
>Z<ZT  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: )OucJQ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 0pl'*r*9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @g]+$Yj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2"j&_$#l5X  
r'_#rl  
z4` :n.  
template < typename Cond, typename Actor > u$aN~6HG  
class do_while SG&H^V8  
  { +lZ-xU1  
Cond cd; Eza^Tbq%j?  
Actor act; AE`UnlUSF  
public : n "^rS}Y]  
template < typename T > 1vCp<D9<  
  struct result_1 0(9gTxdB  
  { 7;C~>WlU  
  typedef int result_type; _3O*"S=1  
} ; CdcB E.%<  
p]?eIovi  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} zf5%|7o  
hkV*UH{  
template < typename T > W<[7LdAB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  j0O1??  
  { /L2n ~/  
  do mo= @Zt  
    { <7B;_3/  
  act(t); /R?*i@rvf  
  } X7:Dw]t  
  while (cd(t)); dS \n 2Qb  
  return   0 ; 3-n&&<  
} \ $t{K  
} ; NwQ$gDgu t  
3UZ_1nY  
D&@ js!|5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b j<T`M!  
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。 NNTrH\SU #  
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。 t\!5$P  
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。 RZSEcRlN  
下面就是产生这个functor的类: iEy2z+/"^  
cIkA ~F  
UYQ@ub  
template < typename Actor > /k^j'MMQs6  
class do_while_actor 6z/&j} (  
  { 9ao?\]&t  
Actor act; f(K1 ,L:&7  
public : ;ByCtVm2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #q9BU:  
E%stFyr9`/  
template < typename Cond > Do^yer~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vp d!|/  
} ; g u' +kw  
-XkjO$=!=  
j.+,c#hFo  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  #.Ly  
最后,是那个do_ 4"{g{8  
//Xz  
v]KPA.W  
class do_while_invoker YY'[PXP$Y  
  { P>x88M  
public : 7ruWmy;j  
template < typename Actor > >Yv#t.!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Qt^6w}&  
  { e U-A_5  
  return do_while_actor < Actor > (act); FgPmQ  
} b+Vlq7Bc  
} do_; !4t%\N6Ib  
|Q?$n3-f"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5`K'2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9{A*[.XK]  
最后来说说怎么处理break和continue \S~<C[P  
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。 n iB<h  
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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