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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X"mPRnE330  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C1(RgY|  
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, Z [l+{  
^uphpABpD  
>o%X;U 3  
vbX.0f "n  
  class filler y+=s/c  
  { 6 8fnh'I!  
public : /x]^Cqe  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} LN5BU,4=  
} ; F_i"v5#  
#f;6Ia>#  
t:P7ah  
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: f="ZplW  
E{QjmlXQ<  
+]GP"yv-  
q2OF-.rE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }}u`*&,g  
&;W K=#  
lxbC 7?O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M+^ NF\  
kGC*\?<LmR  
^CM@VmPp  
M,yxPHlN  
二. 战前分析 I,05'edCQ  
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。 +uj;00 D  
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 IP-M)_I  
NPFI^Uj#A  
NH:Bdl3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LOu9#w"  
  /* --------------------------------------------- */ )~S`[jV5  
vector < int *> vp( 10 ); $ %|b6Gr/&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); KY0<N 9{  
/* --------------------------------------------- */ ~IPATG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  _VM}]A  
/* --------------------------------------------- */ UUM:*X  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #c"05/=A  
  /* --------------------------------------------- */ b$pCp`/MT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ew~uOG+  
/* --------------------------------------------- */ `Fe/=]< $  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7q 5 \]J[  
T~SkFZ  
]/3!t=La  
7l09  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?5;wPDsK  
1._1, _2是什么? WP Gp(X w  
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。 p%X.$0  
2._1 = 1是在做什么? ;9-J=@KY4  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 tNOOaj9mw  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 V\Y, 4&bI  
u-bgk(u  
09 f;z  
三. 动工 M0e&GR8<z>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YACx9K H  
`K[r5;QFKf  
 BPKrRex  
R%t|R7 9I  
template < typename T > :uqEGnEut  
class assignment KG96;l@'(  
  { P1]F0fR  
T value; Zs;c0T ">  
public : J-G)mvkv  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,6f6r  
template < typename T2 > ;NAKU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9Uz2j$p7  
} ; 1N { >00  
`r}a:w-  
a^X% (@Sg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7 4(bo \  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }s#4m  
Dr(;A>?qG  
P.=Dd"La  
p]toDy-}  
  class holder JE@3UXg  
  { +(w9! 5?F  
public : ;2MdvHhz1  
template < typename T > Q&PEO%/D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y[m*  
  { dDA&\BuS  
  return assignment < T > (t); %+;amRb  
} j.V7`x  
} ; 46 |LIc }  
3.=o}!  
S3QX{5t\  
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: "CFU$~  
U D5hk  
  static holder _1; NjdDImz.;s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'g} Q@@b  
A9Pq}3U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Tv% Z|%*  
而不用手动写一个函数对象。 'k<~HQr  
ZKB27D_vg>  
O31.\ZR2  
y>r^ MQ  
四. 问题分析 N~(?g7  
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。 $UdFm8&  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =;?Maexp3$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 UVsF !0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 92*"3)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `YBHBTG'o!  
7Fb!;W#X  
五. 问题1:一致性 H~0B5Hl!F  
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?| 5<oV>|*@{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h<!!r  
A{DE7gp!  
struct holder WxtB:7J  
  { _M- PF$  
  // d#I; e  
  template < typename T > quq!Jswn  
T &   operator ()( const T & r) const edlsS}8^  
  { }. V!|R,  
  return (T & )r; bHz H0v]:  
} Y}r UVn  
} ; 5&134!hC  
h]o{> |d9  
这样的话assignment也必须相应改动: eTY(~J#'  
[>:9 #n  
template < typename Left, typename Right > 5F1P|t#  
class assignment [*Vo`WgbD  
  { ^F|/\i   
Left l; d{]2Q9g  
Right r; v%E!  
public : .wQM_RZJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MQo/R,F }  
template < typename T2 > 1?".R]<{2T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H4ancmy  
} ; j[:Iu#VR  
kAAD&t;w  
同时,holder的operator=也需要改动: /f!ze|  
WiF6*]oI  
template < typename T > K5\;'.9M  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _%PEv{H0.  
  { H+VjY MvK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -JXCO <~k  
} l}9E0^AS  
Q::_i"?c  
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。 a]?o"{{+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S&Sa~Oq<o  
p+xjYU4^C  
return l(rhs) = r; OZ Hfd7K4A  
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。 Uc]sWcR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9Cq"Szs  
~s) `y2Y  
template < typename Tp > :qK^71gz  
class constant_t Q;2n  
  { [xl+/F7  
  const Tp t; _4X3g%nXl  
public : B3@\Ua)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OF1Qr bj  
template < typename T > s.>;(RiJd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @-aMj  
  { 3;wOA4ur  
  return t; T7ICXpe@  
} 4So ,m0v  
} ; <P pW.1w  
:<R"Kk@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U oG+du[  
下面就可以修改holder的operator=了 Ab:+AC5{  
H.!\j&4j  
template < typename T > Jm]P,jaLc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nT/Az g  
  { unAu8k^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fO 6Jug  
} :lp V  
l]Q<BV  
同时也要修改assignment的operator() '\/|K  
bt 0Q6v5  
template < typename T2 > *n2le7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K]C@seF`  
现在代码看起来就很一致了。 U6LENY+Ja  
@ wx  
六. 问题2:链式操作 ,2Q5'!o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &4jc3_UKV  
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。 ^y<8 &ZFH  
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。 pij%u<  
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。 :a'[ 4w  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,*d<hBGbh  
Xx e07J~  
template < typename T > "|<U`3y6  
struct result_1 @ACq:+/Q c  
  { XywsjeI4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rtZEK:.#  
} ; }MW+K&sIh  
>A ?,[p`<  
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: .[C@p`DZ  
]T1\gv1~  
template < typename T > T!Z).PA#  
struct   ref p{oc}dWin  
  { #Mrc!pT]xy  
typedef T & reference; s1%th"e [  
} ; i{4J$KT  
template < typename T > {P!1VYs5  
struct   ref < T &> 4)NbQ[  
  { gfly?)VnF  
typedef T & reference; VrnZrQj<  
} ; g& ?{^4t]  
'0 J*9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \<W/Z.}/  
cE+Y#jB  
template < typename T > H_d^Xk QZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <7Ry"z6g;  
  { D/bF  
  return l(t) = r(t); 4{CeV7  
} [SU;U['7  
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。 {YF(6wVl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -xL^UcG0  
fHiS'R  
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 ~UQX t r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,C}s8|@k  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i>%A0.9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;2[o>73F  
最后的布局是: \/F*JPhy  
                Add KuZZKh  
              /   \ G|.6%-  
            Divide   5 PM`iqn)@  
            /   \ PpezWo)9  
          _1     3 &.[I}KH|B  
似乎一切都解决了?不。 x,LY fy"0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 "X \Yp_g  
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。 t_w2J=2  
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: +,T z +!  
o^v]d7I8b  
template < typename Right > 9Xh1i`.D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /B)`pF.n  
Right & rt) const aW_Pv~  
  { V@r V +s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sQBKzvFO3  
} pMd!Jl#(N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r7-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。 cy0j>-z  
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。 (/KeGgkhv  
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。 qW`DCZu  
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。 SA%uGkm:e  
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? ^j7>Ul,  
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: &[P(}??Y\  
Egmp8:nZl@  
template < class Action > +h@ZnFp3  
class picker : public Action /Xl(>^|&  
  { 6'Q*SO;1gh  
public : ,0f^>3&n>e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h?p!uQ  
  // all the operator overloaded c!N#nt_<  
} ; @]etW>F_  
r-o+NV  
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。 IO7cRg'-F  
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: {9v Mc  
iLQ;`/j  
template < typename Right > 2=7:6Fw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |f1RhB  
  { Yf_/c*t\5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }kSP p  
} 5E^P2Mlc  
9SXpZ*Sx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !uP8powO  
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。 ce:wF#Qs  
$B`ETI9g-N  
template < typename T >   struct picker_maker E Q]>^VE2B  
  { Q w)U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ? (M$r\\  
} ; iy|;xBI,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mc4|@p*  
  { 1BSn#Dnj  
typedef picker < T > result; 5Gm8U"UR  
} ; \+"Jg/)ij  
+mN8uU~(kx  
下面总的结构就有了: Z%JAX>v&B  
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。 g){gF(   
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。 `yh][gqVE~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 eoJ*?v  
至此链式操作完美实现。 <?h(Dchq  
r`i.h ^2De  
{4*5Z[  
七. 问题3 =.l>Uw!  
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。 f8-~&N/_R  
=3PZGdWD  
template < typename T1, typename T2 > 5a4i)I6 3o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zXk^u gFy  
  { )5fly%-r)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #<G:&  
} 4#W*f3d[@:  
!&5|:96o  
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: *VaQ\]:d  
2fXwJG'  
template < typename T1, typename T2 > r@PVSH/  
struct result_2 TN<"X :x9  
  { }{mS"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8 mt#S  
} ; j+e s  
`JyI`@,!  
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? S5r.so  
这个差事就留给了holder自己。 k> ~D  
    9*XT|B  
ilZQ/hOBH  
template < int Order > {asq[;]  
class holder; PKd'lo  
template <> X{:3UTBR  
class holder < 1 > ,; Uf>8~  
  {  Hs6Kki1  
public : A@-U#UvN  
template < typename T > dj}|EW4  
  struct result_1 UzW]kY[A<  
  { =CO'LyG  
  typedef T & result; j%}9tM6[  
} ; c4zGQoeH:  
template < typename T1, typename T2 > olKM0K  
  struct result_2 )u0 /s'  
  { 4UND;I&  
  typedef T1 & result; [;UI8St w  
} ; 5BK3ix*L  
template < typename T > Cxe(iwa.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1$^r@rP  
  { /FjdcH=  
  return (T & )r; G-,0mo  
} OLV3.~T  
template < typename T1, typename T2 > >CwI(vXn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KOoV'YSC[(  
  { 8idIJm%y  
  return (T1 & )r1; @LSX@V   
} u|k_OUTq  
} ; Z$%!H7w  
nzF2Waa-  
template <> \f=kQbM  
class holder < 2 > =5:S"WNj  
  { 74&{GCL  
public : "'/+}xM"5  
template < typename T > ;|W:,a{kS  
  struct result_1 -$49l  
  { s'OK])>`  
  typedef T & result; b$- g"F  
} ; ='@ k>Ka+  
template < typename T1, typename T2 > JB=L{P J  
  struct result_2 )1$H 7|  
  { 4n1 g@A=y  
  typedef T2 & result; ?b93! Q1  
} ; @VyNe(U  
template < typename T > l}k'ZX4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JY,oXA6O  
  { FlY"OU*  
  return (T & )r; 2fNNdxdbT  
} HrMbp  
template < typename T1, typename T2 > EQX<<x"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [;o>q;75Jz  
  { sbFIKq]  
  return (T2 & )r2; t~BWN  
} vsQvJDna~  
} ; l3/Cj^o4  
}*O8]lG  
@\M^Zuo  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =k;X}/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: OMd:#cWsQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (+<66 T O  
] mK{E~Zll  
return l(i, j) = r(i, j); \ Co Z+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) i6y=3k  
e@S\7Ks  
  return ( int & )i; q8,,[R_  
  return ( int & )j; k ~F ,n  
最后执行i = j; e2 g`T{6M  
可见,参数被正确的选择了。 [xQ.qZ[h&  
9[lk=1.qN  
pbIVj3-lY  
&>R:oYN  
B~J63Os/  
八. 中期总结 @;KvUR/+FE  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Dz/MIx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5PP^w~n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8*|*@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <*P)"G  
.ud&$-[a  
xsNOjHk  
9xE_Awlc85  
D9hq$?  
z4zPR?%:  
九. 简化 JXR]G  
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。 oq b(w+<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 B}K<L\S  
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: J,s:CBCGL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FMzG6nrdBN  
  +-*/&|^等 J aJ/ |N  
2. 返回引用。 $vn)(zn+  
  =,各种复合赋值等 ;ZMIYFXRqh  
3. 返回固定类型。 P{Q$(rOe  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *i!t&s  
4. 原样返回。 Rm6i[y&  
  operator, oZdY0nh4  
5. 返回解引用的类型。 (E~6fb "c  
  operator*(单目) ZS`Kj(D  
6. 返回地址。 8o.|P8%  
  operator&(单目) = H}x  
7. 下表访问返回类型。 c>Ri6=C  
  operator[] =Lnip<t>ja  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Fq%NY8KNE  
  operator<<和operator>> +8"P*z,  
bQPO'S4  
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。 (m=1yj9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Eb CK9  
A"R(?rQi=  
template < typename Left > g1]bI$;  
struct value_return P\QbMj1U  
  { %;<g!Vw.k  
template < typename T > < 'BsQHI  
  struct result_1 .CNwuN\  
  { aSgKh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; vj]h[=:  
} ; NgF"1E  
}r;=<mc,O  
template < typename T1, typename T2 > YN7`18u  
  struct result_2 g`tV^b")  
  { "D KrQ,L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LvZ',u}  
} ; $@L2zl1  
} ; `)MKCw$e  
q!~DCv df  
[$:L| V!{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8U7d d[  
Lr= ^0  
下面我们来剥离functor中的operator() ~dP\0x0AB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #B#xSmak  
2uV5hSHYe  
return l(t) op r(t) ]v?jfy  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AS[j)x!  
return op l(t) CC3M7|eO3  
return op l(t1, t2) \+0l#t$  
return l(t) op F[W0gjUc  
return l(t1, t2) op z+CX$.Z  
return l(t)[r(t)] <:mK&qu f  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <(yAat$H  
Q("4R  
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: '$J M2 u  
单目: return f(l(t), r(t)); o02G:!gB  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1'8-+?r  
双目: return f(l(t)); mgM"u94-]  
return f(l(t1, t2)); xO,;4uE  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]KG.-o30  
h~z}NP  
struct meta_divide X|QokAR{$>  
  { .])X.7@x  
template < typename T1, typename T2 > :VLYF$|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q/*|ADoq  
  { 1+Ik\  
  return t1 / t2; VUz+ _)  
} FN (O  
} ; -(ST   
0"ooHP$1  
这个工作可以让宏来做: Ww#!-,*]o  
+Yc@<$4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wjgFe]  
template < typename T1, typename T2 > \ Z)@[N 6\?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >ffC?5+  
以后可以直接用 %Z,n3iND  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) fL]jk1.Xv-  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 rw0s$~'  
(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。。。) BN FYUcVP  
3f~znO  
^\Q%VTM  
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 %Nob B  
7VWy1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |YfJ#Agm+  
class unary_op : public Rettype ?1] \3nj  
  {  3SPXJa\i  
    Left l; u]ps-R_$G  
public : 5@I/+D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >g@@ yR,  
sBqOcy  
template < typename T > 2$A"{2G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IR;3{o  
      { q9a6s {,  
      return FuncType::execute(l(t)); ^D9 w=f#a  
    } J(= y$8xje  
4MtRI  
    template < typename T1, typename T2 > R\/tKZJjb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5j9%W18  
      { GxC\Nj#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +kD JZ  
    } ~@[<y1g?nG  
} ; Uty0mc(  
R|wS*xd,  
,Z! I^  
同样还可以申明一个binary_op p1mAoVxR  
h|lH`m^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YNKvR  
class binary_op : public Rettype ,Ik~E&Ku2'  
  { zG^$-L.n  
    Left l; P4|A\|t  
Right r; &0J8I Cd=  
public : l7IF9b$c  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,^eOwWV  
*Ue#Sade  
template < typename T > D*sL&Rt][Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .0;\cv4}  
      { 'R42N3|F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ua_,c\iL  
    } "I{Lcn~!@  
*Gj`1# Z$  
    template < typename T1, typename T2 > z92Xc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4-$kc wA  
      { NdX  C8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d5R2J:dI  
    } @3FQMs4  
} ; F"3'~ 6  
:7(d 6gEL  
MfKru,LSh  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 r@wE?hK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Xr88I^F;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) HIfi18  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +$/NTUOP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X\*H7;k,  
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。。。 \]\h,Y8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \nL@P6X  
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) 'GO *6$/  
下面是修改过的unary_op .SOCWznb  
nB5^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~*Y/#kPY  
class unary_op $v"CQD  
  { d(| 4 +^>  
Left l; HW"5MZ8E  
  w]N;HlU  
public : C]ax}P>BQ  
:?i,!0#"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |I|,6*)xg  
vVsaGW   
template < typename T > y S<&d#:"  
  struct result_1 qP=a:R-  
  { 2|`Mb~E;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; z: )*Aobwv  
} ; I+jc  
 ;CV'  
template < typename T1, typename T2 > yHZ&5  
  struct result_2 ^?0?*  
  { RL/5 o"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q>6,g>I  
} ; zW.Ltz  
c^5fhmlt  
template < typename T1, typename T2 > "39mhX2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q2Uk0:M  
  { :&E~~EUW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wGHVq fm5  
} i"E_nN"V  
QPvWdjf#mM  
template < typename T > U-{3HHA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5D3&6DCH  
  { E|6@h8 #  
  return OpClass::execute(lt(t)); [:A">eYI  
} l9H-N*Wx  
jX t5.9 t  
} ; H3Zt 3l1u+  
M,Lq4bz  
VHL[Y  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug i A'p!l |P  
好啦,现在才真正完美了。 bPl'?3  
现在在picker里面就可以这么添加了: YC*`n3D|'  
jd`]]FAww  
template < typename Right > 0-d&R@lX.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x3jjtjf  
  { ?9*[\m?-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ZMK1V)ohn  
} NpGz y`&b  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 |Y2n6gkH[  
w7<4D,hk  
/5\{(=0  
W,nn,%  
b}hQU~,E  
十. bind V:gXP1P  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 oV~S4|9:  
先来分析一下一段例子 eNm Wul  
B{V(g"dM  
pT;xoe   
int foo( int x, int y) { return x - y;} l@@ qpaH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a]I~.$G   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~BXy)IB6  
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。 ^4{{ +G)j  
我们来写个简单的。 uU+?:C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a1v?{vu\E  
对于函数对象类的版本: P;ZVv{mT  
\Fu(IuD  
template < typename Func > ;9uDV -"  
struct functor_trait Ek '% % %  
  { n."XiXsN  
typedef typename Func::result_type result_type; RRGs:h@;  
} ; *uF Iw}C/  
对于无参数函数的版本: yJ8_<A  
`O?j -zR  
template < typename Ret > S Fqq(K2u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1EliR uJ  
  { 2j[; M-3  
typedef Ret result_type; z,SNJIsx  
} ; d ?,wEfwp  
对于单参数函数的版本: \YH*x`  
!\q'{x5C  
template < typename Ret, typename V1 > _+&/P&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?"p.Gy)  
  { {\ BFWGX  
typedef Ret result_type; {XLRrU!*  
} ; H*&!$s.  
对于双参数函数的版本: ,WS{O6O7  
[iN\R+:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R!:F}*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9]a!1  
  { V:1_k"zQ  
typedef Ret result_type; u9ue>I /  
} ; QV=|' S  
等等。。。 F'njtrO3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <!~NG3KW[>  
t\-;n:p-  
template < typename Func > ZV~9{E8  
struct func_return x<) T,c5Y  
  { q&: t$tSS  
template < typename T > ezr'"1Ba}  
  struct result_1 *Di ;Gf@  
  { }A7 ] bd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %r:Uff@  
} ; xx[l#+:c  
EA<x$O  
template < typename T1, typename T2 > bHmn0fZ9  
  struct result_2 ?"T *{8  
  { $_ k:{?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R|!4klb  
} ; j`k :)  
} ; ;VPYWss  
lD?]D&  
zR }vw{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 HJOoCf  
@)3orH  
template < typename Func, typename aPicker > Hr=?_Un"  
class binder_1 w#RfD  
  { .&n;S';"  
Func fn; O29GPs  
aPicker pk; r?=3TAA  
public : ~> 5  
\Oa11c`6  
template < typename T > 8,?*eYNjb  
  struct result_1 e&F=w`F\  
  { a O(&<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z6bIv }  
} ; E>`gj~  
m~vEandm  
template < typename T1, typename T2 > J"yq)0  
  struct result_2 w:@W/e*9N  
  { J8PZVeWx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8\e8$y3  
} ; KvuM{UI5  
*vIC9./  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NpF)|Ppb{  
JS0957K  
template < typename T > 5Q@4@b{C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l=^^l`  
  { MHAWnH8  
  return fn(pk(t)); ,:?=j80m  
} ? -`8w _3  
template < typename T1, typename T2 > r*W&SU9Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p"=8{LrO  
  { , @dhJ8/  
  return fn(pk(t1, t2)); # l-/!j  
} 1_G5uHO  
} ; >7nOR  
(, 2U?p  
kDK0L3}nr]  
一目了然不是么? Zi ;7.PqL  
最后实现bind -Oc  
n_46;lD  
dmUa\1g#  
template < typename Func, typename aPicker > Rln@9muXA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #=aTSw X  
  { P(Q}r 7F~(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]ag^~8bG @  
} &cB +la\_  
:A]CD (  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8WMGuv  
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。 u eV,p?Wo  
gatxvR7H  
十一. phoenix wTPHc:2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %2EHYBQjN  
`NARJ9M   
for_each(v.begin(), v.end(), 3C(V<R?  
( BZAF;j  
do_ G;v3kGn  
[ Ls(l  
  cout << _1 <<   " , " DjQgF=;  
] ^F`\B'8MF  
.while_( -- _1), Q(ec>+oi  
cout << var( " \n " ) `& }C *i"  
) d m$iiRY  
); 3pI)  
geEETb} +y  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: pl5Q2zq%  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor WS1$cAD2N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hR%2[lBn!]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^U0)iz  
Xo~kB)|,  
p )w{}@%r  
template < typename Cond, typename Actor > TrmrA$5f  
class do_while so@wUxF  
  { H"J>wIuGX  
Cond cd; "IKbb7x  
Actor act; 1n )&%r  
public : Lt\=E8&rh  
template < typename T > gaxxB]8  
  struct result_1 uEcK0>xp  
  { rEG!A87Zz  
  typedef int result_type; U A}N  
} ; pm k;5 d  
` beU2N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D}A>`6W<  
6HR^q  
template < typename T > f`"@7-N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p-,(P+Np  
  { 8$y5) ~Q  
  do i $;y  
    { +a!uS0fIJi  
  act(t); co [  
  } Onj)AJ9M0r  
  while (cd(t)); mUjM5ceAXO  
  return   0 ; o `}(1$a>  
} Trt1M  
} ; >*S ;z+!&  
!=rJ~s F/{  
0rj50$~$]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Xhm)K3RA*T  
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。 RoeLf Ow  
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。 e{7"7wn=  
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。 ( t59SY  
下面就是产生这个functor的类: mVdg0  
-VhxnhS  
ZIikDi h1  
template < typename Actor > 9>hK4&m^  
class do_while_actor {2MS,Ua{  
  { $V2.@ X  
Actor act; h;S?  
public : Kuy0Ci  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} P* .0kR1n  
56T{JTo  
template < typename Cond > 2L|)uCb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; LGPPyK Nx  
} ; 5;Q9Z1 `  
(|U|>@  
dId&tTMmC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `sPH7^R  
最后,是那个do_ ewORb  
4+'d">+|  
u:GDM   
class do_while_invoker 66%4p%#b4  
  { \1mTKw)S  
public : r0/o{Y|l6  
template < typename Actor > o%.0@W  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const YH/3N(],  
  { h1jEulcMtq  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z]x)d|3;  
} uhO-0H  
} do_; 35 PIfq m  
J{h?=vK  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @'fWS^ ;&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 MZK%IC>  
最后来说说怎么处理break和continue w!~85""  
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。 o0\d`0-el  
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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