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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #z%fx   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~=LE0.3[  
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, )q4[zv9  
Oo~; L,  
{TROoX~H?  
4"ZP 'I;  
  class filler ]N]!o#q}L  
  { |-ALklXr  
public :  /maJtX'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {S \{Ii6  
} ; C): 1?@  
d-ko ^Y0  
y.k~Y0  
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)> c9w  
r;2^#6/Z  
|e&\<LwsP  
t?gic9 q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c6]U E@A  
T::85  
N"R]Yp;j  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 B[Scr5|  
IOH}x4  
C) s5D  
UkC!1Jy  
二. 战前分析 q2j{tP#  
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。 Q&;9 x?e  
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 00y!K m_D  
$%Kf q[Q  
eByz-,{P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V!=,0zy~Z  
  /* --------------------------------------------- */ TdM ruSY  
vector < int *> vp( 10 ); ObS3 M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "S]TP$O D  
/* --------------------------------------------- */ 6 gE7e|+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e !Y~Qy  
/* --------------------------------------------- */ tk`v:t!6U  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X_h}J=33Q  
  /* --------------------------------------------- */ LL!Dx%JZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Kc-W&?~y#1  
/* --------------------------------------------- */ ~ 7s!VR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <'*LRd$1  
KpGhQdR#  
=,8]nwgo  
oc`H}Wvn  
看了之后,我们可以思考一些问题: IJ"q~r$  
1._1, _2是什么? `^&OF u ee  
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。 PZ9I`P! C  
2._1 = 1是在做什么? T8g$uFo  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %u'u kcL7  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,qxu|9L  
*] X'( /b_  
ez$(c  
三. 动工 C'x&Py/#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e"<OELA  
K0>zxqY  
W6Fo6a"<  
(<9u-HF#  
template < typename T > k,*XG$2h  
class assignment O0.*Pmt  
  { 7@Qcc t4A  
T value; 4WB0Pt{  
public : {IjR^J=k  
assignment( const T & v) : value(v) {} <P_-s*b  
template < typename T2 > ]f_p 8?j"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &D<yX~  
} ; zb3t IRH  
? J0y|  
g_bLl)g<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `a/`,N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Pm7}"D'/  
jP.dDYc  
UN#S;x*  
At;LO9T3z  
  class holder ~} ~4  
  { OyIw>Wfv  
public : ]SEZaT  
template < typename T > -9?]IIVb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n$R)>n Y  
  { QJ;2ZN,  
  return assignment < T > (t); V7/Rby Q  
} %BODkc Zh  
} ; dE3) | %  
hy!3yB@  
EU#^7  
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: 0jfuBj5!  
uY*L,j^)  
  static holder _1; 4,ag(^}=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /-s6<e!  
zQ PQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6]wIG$j  
而不用手动写一个函数对象。 K=&>t6s<  
j>kqz>3  
RnN!2K  
%TqC/c  
四. 问题分析 zuCSj~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 =(^3}x  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 9+N-eW_U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2an f$^[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2mU.7!g)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \)e'`29;  
\2z>?i)  
五. 问题1:一致性 lhJ'bYI  
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?| 73-p*o(pt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $cg cX  
=~gvZV-<  
struct holder i30!}}N8  
  { 7p[n  
  // 9BB=YnKE  
  template < typename T > y`Z\N   
T &   operator ()( const T & r) const Y-9I3?ar  
  { .)3<Q}>  
  return (T & )r; {`_i`  
} OrW  
} ; \U0'P;em  
I+(nu47ZT  
这样的话assignment也必须相应改动: Ul# r  
/_.|E]  
template < typename Left, typename Right > u&e~1?R  
class assignment VN.Je: Ju  
  { iDD$pd,e\  
Left l; 7$#u  
Right r; xx $cnG  
public : Lj7AZ|k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  5twhm  
template < typename T2 > H*6W q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z!\*Y =e  
} ; 4z)]@:`}z  
afk>+4q  
同时,holder的operator=也需要改动: !~Z"9(v'C  
U!]dEW|G  
template < typename T > M\=2uKG#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k=^xVQuI  
  { /Kbl%u  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [hs ds\  
} $ Q0n  
f mGc^d|=  
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。 !9x}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h];I{crh  
AwN!;t_0+N  
return l(rhs) = r; L(\cHb9`  
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。 IA(5?7x`<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `X8F`5&U\f  
E"0>yl)  
template < typename Tp > lfg6646?S  
class constant_t {Ha57Wk8D  
  { v,t:+ !8  
  const Tp t; <Gsu Z  
public : +|rj4j)L&'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} KlqY@Xt  
template < typename T > W9)&!&<o  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F!do~Z  
  { svSVG:48  
  return t; /<3UQLMa  
} '<M{)?  
} ; 4I7>f]=)  
nP$9CA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ##{taR8  
下面就可以修改holder的operator=了 w>YDNOk  
Cyp'?N  
template < typename T > o(HbGHIP  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +n)9Tz5  
  { ;=N# `l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j#6.Gq  
} Z{R>  
v2?ZQeHr_(  
同时也要修改assignment的operator() DrQ`]]jj7  
`2snz1>!j  
template < typename T2 > If.r5z9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } l^qI, M  
现在代码看起来就很一致了。 f5r0\7y0  
1"g<0 W  
六. 问题2:链式操作 "]dI1 g_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7 3m1  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "}!G!k:  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 8_8l.!~  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &NWEqBz*2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `9 L>*  
}*-@!wc-N  
template < typename T > l\mPHA23  
struct result_1 HDLk>_N_s,  
  { &vJH$R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pFXEu= $3  
} ; w@b)g  
uS-|wYE  
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: Z7#+pPt!  
~V-XEQA  
template < typename T > P%6~&woF  
struct   ref #jk_5W  
  { G#CXs:1pd+  
typedef T & reference; ~`/V(r;o  
} ; R@0R`Zs  
template < typename T > u"8yK5!  
struct   ref < T &> O}P`P'Y|'  
  { _+,TT['57s  
typedef T & reference; U17d>]ka  
} ; \8 ":]EU  
aYeR{Y]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?(PKeq6  
:+Z%; Dc  
template < typename T > \lY_~*J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F:VIzyMq<  
  { J05e#-)<K  
  return l(t) = r(t); N;d] 14|  
} -} +[  
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。 lk!@?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XG?8s &  
%C0Dw\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 ?5p>BER?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pw#-_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ':q p05t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 O2+6st  
最后的布局是: 83m3OD_y  
                Add G5!^*jf  
              /   \ [?gP;,  
            Divide   5 E{\2='3\  
            /   \ #z(]xI)"  
          _1     3 Fcx&hj1gQ  
似乎一切都解决了?不。 t7pFW^&  
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。 8(De^H lO  
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。 gr{ DWCK  
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: gIfh3D=yX  
@ZJS&23E  
template < typename Right > 'R)Tn!6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vI?, 47Hj+  
Right & rt) const NlqImM=r,  
  { `XKLU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2eogY#  
} m'U0'}Ld};  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y7{?Ip4[  
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。 [UR-I0 s!/  
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。 "4Nt\WQ  
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。 xk5 ]^yDp  
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。 ^OdP4m( >>  
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? RCrCs  
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: ,6/V" kqIP  
qK+5NF|  
template < class Action > 5-V pJ  
class picker : public Action hP h-+Hb  
  { _`V'r#Qn  
public : :s,Z<^5a)g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +|v90ed  
  // all the operator overloaded bcyzhK=  
} ; baasGa3}s  
"%_+-C<L4  
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。 9?$i?  
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: F [M,]?   
f3;5Am  
template < typename Right > ' QG?nu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 29rX%09T]  
  { 0sqFF[i  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F2WKd1U  
} H|*m$| $,  
'F<TSy|4kI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > XX@ZQcN  
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。 7/H)Az@i45  
r$1Qf}J3=  
template < typename T >   struct picker_maker .H|-_~Yx|  
  { yfSmDPh  
typedef picker < constant_t < T >   > result; eDMO]5}Ht  
} ; AdEMa}u 6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > zda 3 ,U2o  
  { Ulyue  
typedef picker < T > result; 3<!7>]A  
} ; R5D1w+  
8Wx=p#_  
下面总的结构就有了: E.TAbD&5(  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?}0,o.  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Ie_wHcM<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 uYN`:b8  
至此链式操作完美实现。 n[z+<VGwC  
2 nCA<&  
Oz95  
七. 问题3 Nc`L;CP  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 "x-j~u?  
UfGkTwoo=  
template < typename T1, typename T2 > =  [E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3n _htgcv  
  { fu5=k:/c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u_enqC3  
} !zo{tI19  
v+XJ*N[W  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: r; {.%s7  
C_Dn{  
template < typename T1, typename T2 > h0$iOE  
struct result_2 K-4PI+qQ\  
  { C Z;6@{ o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \D4:Nt#  
} ; F%|h;+5  
AH^/V}9H  
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? lN@o2QX  
这个差事就留给了holder自己。 iTwm3V P  
    )GpK@R]{  
hb$Ce'}N  
template < int Order > ;u JMG  
class holder; 9w"*y#_  
template <> ^('wy};  
class holder < 1 > M]^5s;y  
  { N7"W{"3D  
public : Xvu(vA  
template < typename T > @{Q4^'K"  
  struct result_1 [JiH\+XLPs  
  { dd;~K&_Q/i  
  typedef T & result; \e*]Ls#jS  
} ; $FVNCFN%  
template < typename T1, typename T2 > e ,(mR+a8  
  struct result_2 9*g Z-#  
  { CJY$G}rk  
  typedef T1 & result; V gWRW7Se  
} ; 54 T`OE =  
template < typename T > b6bHTH0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o!Zb0/AP)  
  { pBHRa?Y5  
  return (T & )r; Et$2Y-L.  
} pi(m7Ci"  
template < typename T1, typename T2 > q9"96({\@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V[LglPt  
  { N~Jda o  
  return (T1 & )r1; <'u'#E@"sl  
} 6K^#?Bn;  
} ; |yCMt:Hk  
Oketwa  
template <> Jy)/%p~  
class holder < 2 > 5pX6t  
  { i-1op> Y  
public : )~>YH*g  
template < typename T > Mx}gN:Wt  
  struct result_1 _a, s )  
  { vM={V$D&  
  typedef T & result; Rq-ZL{LR7  
} ; wYea\^co  
template < typename T1, typename T2 > :gv"M8AP  
  struct result_2 zLQx%Yg!  
  { 0GLM(JmK  
  typedef T2 & result; tQVVhXQ7  
} ; "+c-pO`Wg  
template < typename T > mFeP9MfJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :jf3HG  
  { jXJyc'm7  
  return (T & )r; R2NZ{"h  
} (Ldi|jL  
template < typename T1, typename T2 > _c07}aQ ],  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }p V:M{Nu&  
  { 637: oT_`O  
  return (T2 & )r2; , gHDx  
} [g,}gyeS(  
} ; vO=fP_  
)7@0[>  
qs6aB0ln  
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> >。 $G>.\t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: gw(z1L5 n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $b\P|#A  
al0L&z\  
return l(i, j) = r(i, j); N`i/mP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -Za/p@gM  
PF2nLb2-  
  return ( int & )i; *Ex|9FCt$  
  return ( int & )j; L];b< *d  
最后执行i = j; hZ3bVi)L\  
可见,参数被正确的选择了。 iLT}oKF2N;  
9uY'E'm*  
E7hhew  
6@o*xK7L  
^.tg7%dJ  
八. 中期总结 B!yr!DWv  
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: kza5ab  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q4q6c")zp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K,]=6 Rj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $( )>g>%  
Bx!-"e  
=sFTxd_"iQ  
;jPXs  
l0] EX>"E  
Si,6o!0k  
九. 简化 *"kM{*3:v  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 hph4`{T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Al'3?  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !BI;C(,RL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (t.Nk[  
  +-*/&|^等 m* ;ERK  
2. 返回引用。 4YHY7J  
  =,各种复合赋值等 ':W[A  
3. 返回固定类型。 ;=@0'xPEa-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }Lv;!  
4. 原样返回。 *H122njH+T  
  operator, } %z   
5. 返回解引用的类型。 /bEAK-  
  operator*(单目) 6RM/GM  
6. 返回地址。 9kojLqCT  
  operator&(单目) KG@8RtHsQ  
7. 下表访问返回类型。 .2pK.$.  
  operator[] [Yyk0Qv|4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {t!!Uz 7  
  operator<<和operator>> j4b4!^fV  
)i<j XZ:O  
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。 S$k&vc(0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]d`VT)~vje  
Mlq.?-QgIL  
template < typename Left > B:QHwzd  
struct value_return H1T.(M/"  
  { L(o15  
template < typename T > yBRC*0+Vy  
  struct result_1 {|\.i  
  { + )?J#g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5?L<N:;J_  
} ; , dp0;nkr  
SzRmF1<  
template < typename T1, typename T2 > GF WA>5n'  
  struct result_2 mqJ_W[y7  
  { vI]N^j2%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Df#l8YK#  
} ; }`"6aM   
} ; `"~%bS  
4fzZ;2sl}  
_ J[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $SE^S   
j7c3(*Pl  
下面我们来剥离functor中的operator() z ]Ue|%K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :ivf/x n  
'QIqBU'~  
return l(t) op r(t) ,(4K4pN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H.2QKws^F  
return op l(t) G9 :l'\  
return op l(t1, t2) *4Izy14e  
return l(t) op km40qO@3  
return l(t1, t2) op BUR*n;V`  
return l(t)[r(t)] -gWZwW/lD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~,~eoW7  
: c[L3rJl  
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+(I"h3  
单目: return f(l(t), r(t)); ZW}_Q s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); N!|wo:  
双目: return f(l(t)); RGU\h[  
return f(l(t1, t2)); ^VACf|0  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?rup/4|  
yA>nli=  
struct meta_divide l (%1jC8  
  { ]cN1c}  
template < typename T1, typename T2 > ,iq4Iw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]d%8k}U  
  { 6_ow%Rx~F  
  return t1 / t2; VYhbx 'e  
} n}77##+R&C  
} ; 2[;_d;oB@  
O<e{  
这个工作可以让宏来做: ss e.*75U  
$2el&I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M:6"H%h,W  
template < typename T1, typename T2 > \ EU/8=JA1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  JSg$wi8  
以后可以直接用 jZ3fKyp#   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) kE(mVyLQ  
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 +&"zU GTIc  
(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。。。) 4 N7^?  
 _\HQvH  
zNuJjL  
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 ;]jNk'oa  
F.v{-8GV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [ps*uva  
class unary_op : public Rettype O<;3M'y\  
  { .K<Q&  
    Left l; <V6VMYXY4  
public : u=_mvN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4I?^t"  
(NnH:J`  
template < typename T > y<bDTeoo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7 ^mL_SMj  
      { s&!a  
      return FuncType::execute(l(t)); .%C|+#&d  
    } t3Y:}%M  
6qd\)q6T&x  
    template < typename T1, typename T2 > 78H'ax9m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1|6%evPu(  
      { @[i4^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,T8~L#M~  
    } ;?g6QIN9  
} ; R#8L\1l  
a"g!e^  
(41|'eB\\  
同样还可以申明一个binary_op ^_5r<{7/ :  
L4|`;WP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h@WhNk7"xa  
class binary_op : public Rettype Y0K[Sm>  
  { \K]0JH  
    Left l; Y~E`9  
Right r; f_Av3  
public : ;H.^i|_/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1!T1Y,w  
B=A [ymm  
template < typename T > *lw_=MXSK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  3 +fp2  
      { &;sP_ h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (<oy N7NT  
    } ^vO+(p  
jc f #6   
    template < typename T1, typename T2 > -FQ 'agf@&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BC<^a )D=  
      { 6Yxh9*N~]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <r`2)[7N  
    } /& +tf*  
} ; !pdb'*,n  
M |`U"vO  
sAD}#Zw$  
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 Nyj( 0W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0h\smqm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zZ323pq  
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。 2M'[,Xe  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! NI [ pp`  
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*T2Z-!P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 os={PQRD  
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) y6, /:qm  
下面是修改过的unary_op e`xdSi>E  
EbE-}>7OO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]4]6Qki  
class unary_op cH?B[S;]  
  { j; y#[|  
Left l; a (b#  
  O-I[igNl  
public : E:}r5S) 4  
=4PV;>X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $m1z-i;/  
&NoS=(s,  
template < typename T > 78# v  
  struct result_1 ,N[7/kT|  
  { ` a/%W4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $#S&QHyEe  
} ; P} SCF  
ua]o6GlO  
template < typename T1, typename T2 > v+`N*\J_  
  struct result_2 W!&'pg  
  { qHrA%k^!2O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,\ k(x>oy  
} ; DB:+E|vSD  
Id|L`  w  
template < typename T1, typename T2 > sOJQ,"sB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4?7W+/~<&  
  { /bi[ e9R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X+S9{X#Cm  
} O6/f5  
"C SC  
template < typename T > PCM-i{6/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -Sx\Xi"<o=  
  { l q&wXi  
  return OpClass::execute(lt(t)); _m'Fr 7  
} S=nzw-(I  
A1#%`^W9  
} ; MLWM&cFG  
6&l+0dq  
M&U j^K1  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug  %. ,=maA  
好啦,现在才真正完美了。 }J1tdko#  
现在在picker里面就可以这么添加了: .wu xoq  
\":m!K;Z  
template < typename Right > ?yR&/a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D-(w_$#  
  { [4C:r!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TGe;HZ  
} K7W6ZH9;  
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。 "7V2lu  
Dzs[GAQ]  
 <**y !2  
q51Uf_\/  
R>"OXFaE  
十. bind q**G(}K  
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。 QC;^xG+W  
先来分析一下一段例子 G\r?f&  
#x3ujJ  
F[[TWf/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7{qy7,Gp  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MR<;i2p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )!:Lzi  
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。 k]HEhY  
我们来写个简单的。 hQHnwr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x61U[/r  
对于函数对象类的版本: )R  2.  
o b|BXF  
template < typename Func > 7=OQ8IM !  
struct functor_trait "=za??\K}  
  { Z(_ZAB%+D  
typedef typename Func::result_type result_type; *@)O7vB  
} ; e|D ;OM  
对于无参数函数的版本: w{90`  
!G}+E2fDA  
template < typename Ret > r~nsN*t  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R% ,<\d7  
  { ${nX:!)  
typedef Ret result_type; { TRsd  
} ; _#}n~}d  
对于单参数函数的版本: 01. &> Duw  
SdwS= (e6  
template < typename Ret, typename V1 > j>/ ,$H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z)xaJGbw  
  { t2iv(swTe  
typedef Ret result_type; fb:j%1WF  
} ; Ze3X$%kWi  
对于双参数函数的版本: zf>5,k'x'A  
~ Yngkt  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f5==";eP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -+em!g'  
  { -tI'3oT1  
typedef Ret result_type; k` (jkbEZ  
} ; b (I2m  
等等。。。 3#45m+D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eBO@7F$  
_:B1_rz7,  
template < typename Func > !GQ\"Ufs>  
struct func_return ulJX1I=|p  
  { a9?y`{%L  
template < typename T > z|(+|pV(  
  struct result_1 z5X~3s\dP  
  { *cg( ?yg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `H3.,]  
} ; `[YngYw  
E|$Oha[  
template < typename T1, typename T2 > `g1iCF  
  struct result_2 AisN@  
  { 02k4 N%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e%>b+ Sv  
} ; U70]!EaT  
} ; ow'lRHZ  
45H!;Q sk  
GBC*>Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eb8w~   
j9/-"dTL  
template < typename Func, typename aPicker > 90Hjx>[  
class binder_1 \M/6m^zS  
  { }p9F#gr  
Func fn; j,2l8?  
aPicker pk; {hO`6mr&t  
public : 9(!]NNf!  
41 vL"P K  
template < typename T > :Ld!mRZF  
  struct result_1 vG2b:[W  
  { @)8]e S7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vY*\R0/a  
} ; `4CWE_k  
n|4;Hn1V  
template < typename T1, typename T2 > p&K\]l}  
  struct result_2 i$-#dc2qY  
  { (a6?s{(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fj'j NE  
} ; YTU.$t;Ez  
G(1 K9{i$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .%0ne:5  
Ca$c;  
template < typename T > 5QWNZJ&}d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #cwCocw  
  { S9Yt1qb  
  return fn(pk(t)); fV ZW[9[  
} =`I?mn&  
template < typename T1, typename T2 > }G1&]Wt_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M'1HA  
  { CM~MoV[k7e  
  return fn(pk(t1, t2)); w&lZ42(mF  
} g*]E>SQ=  
} ; <uF [,  
"~p+0Xws9  
Qp!Y.YnPd_  
一目了然不是么? ,{j4  
最后实现bind a%~yol0wO7  
Z|`fHO3j  
f:%SW  
template < typename Func, typename aPicker > E5B8 Z?$a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ob(leL>ow  
  { MtG_9-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K ~>jApZ%  
} |@`"F5@,  
cztS]dcf>~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9)Yw :  
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。 XU#,Bu{  
YIDg'a+z  
十一. phoenix ,z66bnjO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: XZ:1!;  
yzc pG6 ,  
for_each(v.begin(), v.end(), HP$K.a7H  
( #,P(isEZ"  
do_ Ve14rn  
[ 3zb)"\(R  
  cout << _1 <<   " , " kukaim>K  
] *tAqt2{48  
.while_( -- _1), tQ0=p| T]  
cout << var( " \n " ) v>^jy8$  
) NS 5 49S  
); B&nw#saz.  
l\U*sro<  
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: /'+4vXc@  
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 kv%)K'fU4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e3rfXhp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .jum "va%  
W]~ZkQ|P  
]n1D1  
template < typename Cond, typename Actor > P6E1^$e  
class do_while htg'tA^CtS  
  { ./)j5M  
Cond cd; dp< au A  
Actor act; 165WO}(;/  
public : |QqWVelc  
template < typename T > r &c_4%y  
  struct result_1 Deog4Ol"/  
  { K*[0dza$  
  typedef int result_type; rUvwpP"k  
} ; ;y ,NC2Xj  
FP@ A;/c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T/5nu?v  
aKD;1|)  
template < typename T > Rgs3A)[`d/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &(WE]ziuO  
  { *+&z|Pwv[^  
  do x1:vUHwC  
    { {Wr\D Vp  
  act(t); i$g|?g~]  
  } 8QPT\~  
  while (cd(t)); i~(#S8U4d  
  return   0 ; wiKCr/  
} jf2y0W>6s  
} ; |@OJ~5H/{  
2}ag_  
$To 4dJb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). a_xQ~:H  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 W6h NJb  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 pFS F[9?e>  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 o&WRta>VP  
下面就是产生这个functor的类: S|s3}]g9  
}#YIl@E  
ry z /rf  
template < typename Actor > e1:u1(".  
class do_while_actor \-DM-NrZ1U  
  { =lYvj  
Actor act; qT 5Wa O)  
public : 6R0D3kW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R>^5$[  
e OO!jrT:  
template < typename Cond > $z~jnc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p!.  /  
} ; (D:KqGqoT  
p{+tFQy  
~oEXM ?M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wn&[1gBxM  
最后,是那个do_ @WMj^t1D+  
|p'_k(z}  
1Kp?bwh"u  
class do_while_invoker )G}sb*+v?  
  { VGq{y{(  
public : h#$ _<U  
template < typename Actor > I^6c 0`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &Z;Eu'ia  
  { Pcd i  
  return do_while_actor < Actor > (act); >$d d 9|[  
} }W^V^i)  
} do_; i4 y(H  
UHTb61Gs  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &lOXi?&"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %D%e:se  
最后来说说怎么处理break和continue roK4RYJ7)  
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。 d %F/,c-=  
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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