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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s*k[Fbi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  k_;+z  
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,  X)^kJ`  
- kVt_  
l |c#  
xM3T7PV9  
  class filler { ke}W  
  { -5~&A6+ILn  
public : }x^q?;7xW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q^qdm5}UkW  
} ; R7 )2@;i  
6ZCSCBW  
i+)9ItZr  
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: Bu\:+3)  
+&7D ;wj=  
k%5 o5Hx  
O.%' 47A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \/Z?QBFvz  
+p:#$R)MW  
D.hj9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 al9L+ruR  
B1GBQH$Ms  
478gl o  
-c"nx$  
二. 战前分析 U&uop$/Cq  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 1d4?+[)gUv  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]D@_cxud3  
jU~ ! *]  
y3 vDKZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ydw04WEJ  
  /* --------------------------------------------- */ _<`j?$P  
vector < int *> vp( 10 ); t7"vAjZU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Uk=-A @q  
/* --------------------------------------------- */ gn>qd6P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); bcp+7b(IB  
/* --------------------------------------------- */ 1Z5:D E<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [J'O5" T  
  /* --------------------------------------------- */ hP1H/=~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x4&<Vr  
/* --------------------------------------------- */ =@F1J7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Lb2bzZbhx  
K/+Y9JP9  
Q{ibH=^  
o/grM+_  
看了之后,我们可以思考一些问题: %Y7\0q~Z  
1._1, _2是什么? <g SZt\  
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。 6PF7Wl7.  
2._1 = 1是在做什么? 'gDhi!h%  
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。 g q|T:  
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。 dD Qx[  
LZirw'  
.</`#   
三. 动工 w%(Ats  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G1t{a:  
5E|y5|8fb  
2UPqn#.3  
vN`2KCl~3  
template < typename T > \G+ hi9T(  
class assignment T2Q`Ax7  
  { }pOem}  
T value; !Nu ~4  
public : Z%]s+V)st  
assignment( const T & v) : value(v) {} \OV><|Lkh  
template < typename T2 > yHY \4OHS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .DzFt c  
} ; v##k,R.d  
t u )kWDk  
g%P6f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 T}%8Vlt]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +HGPn0As  
+K6j p  
k}xXja*  
5%+M:B  
  class holder hG~TqH^} B  
  { D"x;/I  
public : f@3?kM(  
template < typename T > )5NfOvmNB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const EDMuQu/D8  
  { Y8 c#"vm(  
  return assignment < T > (t); WInfn f+'  
} x4$#x70?  
} ; ~]CQ DR:  
|\PI"rW  
c Z6Zx]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ;L <D-=  
T*AXS|=ju  
  static holder _1; ID/=YG@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {yo<19kV@  
!p&[:+qN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p$mx  
而不用手动写一个函数对象。 E}7@?o7u}  
N- !>\n  
v}vwk8  
n};:*N! v  
四. 问题分析 7Nu.2qE  
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。 /$w,8pV =  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ,".1![b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |ia#Elavo  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nY]5pOF:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wZ&l6J4L  
WOw( -  
五. 问题1:一致性 gk &  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| #qx$ p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _6y#?8RMB  
=tP%K*Il4  
struct holder S.u1[Yz^  
  { F$tshe(  
  // Ol%KXq[  
  template < typename T > iJ&*H)}^  
T &   operator ()( const T & r) const ku8C#%.m3  
  { UDBMf2F]  
  return (T & )r; &7K 4tL  
} O)bc8DyI  
} ; {`-f<>N3  
u~]O #v  
这样的话assignment也必须相应改动: IonphTcU!  
#YiphR&  
template < typename Left, typename Right > ZH~=;S-t  
class assignment k_o$ Ci  
  { Z9)-kRQz=r  
Left l; *F^t)K2  
Right r; /h(bMbZ  
public : NFs Cq_f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {^z>uRZ3  
template < typename T2 > |E}-j;(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } P]~apMi:  
} ; `X8wnD  
/WxCsQn  
同时,holder的operator=也需要改动: M^89]woC  
M:5K4$>Kx  
template < typename T > aVE/qXB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +u[^@>_I0  
  { I2&R+~ktR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }!`_Bz:  
} at )m*  
2FE13{+f  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ;%ng])w=;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 59@PY!c>  
S/2lK*F  
return l(rhs) = r; CVAX?c{   
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 N 4!18{/2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ib&]1ger#=  
p0|PVn.^h  
template < typename Tp > _w.H]`C!X  
class constant_t BwJL)$D<S  
  { l^cz&k=+  
  const Tp t; 9OS~;9YR  
public : Hz >_tA"^T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zMg(\8  
template < typename T > K_Q-9j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "n, %Hh  
  { B<Zm'hdX  
  return t; 2{6%+>jB  
} !r#36kO  
} ; f;`7}7C  
2Kmnt(>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 riu_^!"Z_  
下面就可以修改holder的operator=了 Xt%y>'.  
qydRmi  
template < typename T > P-_2IZiz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _qf$dGqc  
  { A=f)ntH~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y(<(!TJ-  
} ]}Jb'(gMO4  
J5zKwt  
同时也要修改assignment的operator() tt03 gU`  
qy( kb(J  
template < typename T2 > d1>L&3HKx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $fhR1A  
现在代码看起来就很一致了。 (^~0%1  
H?4t\pSS  
六. 问题2:链式操作 KX^!t3l6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Maw$^Tz,  
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。 aJzyEb  
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。 GTocN1,Z~a  
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。 f5`q9w_c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q |Orv =v  
@#>YU  
template < typename T > tE$oV  
struct result_1 *G"}m/j-  
  { "+Kp8n6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6 9s%   
} ; XE`u  
<Em|0hth  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: }08Sv=XM  
(o2.*x  
template < typename T > d9.I83SS  
struct   ref 6[3>[ej:x  
  { j\\uW)ibG  
typedef T & reference; Vwpy/5Hmp  
} ; n48%Uwa,  
template < typename T > ) :st-I!o  
struct   ref < T &> WxJV zHtR  
  { El^V[s'3  
typedef T & reference; EG J/r  
} ; AkEt=vI  
QD;:!$Du  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k0IztFyj:R  
dk_! ~Z  
template < typename T > wl0i3)e:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  r<1.'F  
  { /y3Lc.-  
  return l(t) = r(t); }PX8#C_P  
} +EvY-mwfQ  
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。 zxrbEE Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T( CTU/a-,  
Z^t{m!v  
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 >f:OU,"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?/YT,W<c;&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 CP LsSv5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 R,8460e7  
最后的布局是: =kBWY9 :$,  
                Add ZJ%iiY  
              /   \ 0I}c|V'P  
            Divide   5 (L,>P`CR6  
            /   \ -cB>; f)5r  
          _1     3 ]owcx=5q%'  
似乎一切都解决了?不。 ~kOXMLRg  
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。 t&MLgu  
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。 %&M*G@j  
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: Z"d21D~h9`  
PcEE@W9  
template < typename Right > jP )VTk_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /MbWS(RT  
Right & rt) const K}!YXy h  
  { o>y@1%aU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L YMb)=u]  
} I6Oc`S!L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w^)_Fk3  
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。 qFwAzW;"  
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。 {KqERS& g  
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。 xF`O ehVA  
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。 13MB1n  
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? _ {mG\*q  
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: g]PC6xr38  
3|vZ `}  
template < class Action > k p8kp`S7  
class picker : public Action 4=ZN4=(_[  
  { <*+Y]=  
public : qR^i5JH}u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} f"d4HZD^  
  // all the operator overloaded L r9z~T:ED  
} ; :pGgxO%q  
?#J;\^  
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。 D)J'xG_<O  
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=Kt[|%'e  
~?:Xi_3Lo  
template < typename Right > mO @Sl(9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VRvX^w0  
  { vve[.Lud'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F=V_ACU  
} JA "  
%P`|kPW1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l/6(V:  
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。 M*<Bp   
1*]@1DJt  
template < typename T >   struct picker_maker Q_FL8w9D~8  
  { Vv.q{fRvYB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Y@'ahxF  
} ; `E5vO1Pl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KZI-/H+  
  { 3.?B')  
typedef picker < T > result; E>NL/[1d  
} ; lKLb\F%  
"xE;IpO[  
下面总的结构就有了: xi!R[xr1  
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。 m.>y(TI  
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。 7w5 L?,a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S3Sn_zqG  
至此链式操作完美实现。 rtk1 8U-  
LO;Z3Q>#0  
RLUH[[  
七. 问题3 J7$JW3O  
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。 ul ag$ge  
zHt}`>y&  
template < typename T1, typename T2 > AGgL`sP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zK ir  
  { %( o[H sl  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); G FO(O  
}  #)28ESj  
0?\d%J!"S  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: /r mm@  
OojQG  
template < typename T1, typename T2 > mx")cGGQ  
struct result_2 `I)ftj%  
  { 5wGc"JHm  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F(+dX4$  
} ; mc}r15:<  
w\Bx=a>vc  
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? 4P$#m<;t  
这个差事就留给了holder自己。 XjV,wsZ=  
    #>(h!lT_  
]5hGSl2  
template < int Order > X?Z#k~JR  
class holder; O^I%Xk  
template <> 2ZZF hj  
class holder < 1 > Vv5#{+eT;  
  { pk2}]jx"  
public : S1a}9Z|  
template < typename T > xN]88L}Tn  
  struct result_1 1F58 2 l  
  { a>/jW-?  
  typedef T & result; 2=ZZR8v  
} ; T0Zv.  
template < typename T1, typename T2 > o9D]\PdL>  
  struct result_2 @qWes@  
  { S!wY6z  
  typedef T1 & result; SPU_@ Pk  
} ; VS_xC $X!S  
template < typename T > w`F4.e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $ h<l  
  { 7K}Sk  
  return (T & )r; )a'c_ 2[  
} z4[S02s  
template < typename T1, typename T2 > %b(non*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9t^Q_[hG  
  { p?+*R@O  
  return (T1 & )r1; 97n@HL1  
} < &~KYu\r  
} ; _'47yq^O  
^GN|}W  
template <> 3~Vo]wv  
class holder < 2 > X1{U''$ K  
  { cWG?`6xU&  
public : qX?k]m   
template < typename T > `VxfAV?}  
  struct result_1 d)X6x-(  
  { d %Z+.O  
  typedef T & result; @f wk  
} ; !O~5<tA[#1  
template < typename T1, typename T2 > |6}:n,KA.  
  struct result_2 +r 2\v  
  { WSPlM"h  
  typedef T2 & result; `&-)(#  
} ; 7ZVW7%,zF  
template < typename T > drZ1D s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V`MV_zA2  
  { 9e:}q O5)  
  return (T & )r; zHsWj^m"  
} (1my9k5C  
template < typename T1, typename T2 > p|b&hgA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [$b\#{shtP  
  { U~e^  
  return (T2 & )r2; Z>#MTxU(  
} ~J:"sUR  
} ; R^=)Ucj  
(ON_(MN  
j. L`@  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 D3+UV+&R/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xRx8E;Q@h?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^%qh E8  
.g6DKjy>  
return l(i, j) = r(i, j); M~1 n#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) DlXthRM  
:U7m@3czU  
  return ( int & )i; ORo +=2  
  return ( int & )j; ADa'(#+6  
最后执行i = j; =_/,C  
可见,参数被正确的选择了。 ? <.U,  
_+\hDV>v  
5Se S^kJC  
bl)iji`]  
~!w()v n  
八. 中期总结 E"P5rT  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 2HNH@K  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ZZa$/q"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 EuAJ.n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'M*+HY\.0  
>o\[?QvP  
J jCzCA:K_  
U~SOHfZ%(  
wNuS'P_(:T  
p1=sDsLL  
九. 简化 Ah2%LXdHA  
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。 *n)3y.s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G}tq'#]E{z  
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: 2S1wL<qP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2 AZ[gr@c  
  +-*/&|^等 ;mXr])J  
2. 返回引用。 h-1eDxK6  
  =,各种复合赋值等 sa~.qmqu  
3. 返回固定类型。 t-\S/N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K/ q:aMq  
4. 原样返回。 T x_n$ &  
  operator, P]Z}% 8^O  
5. 返回解引用的类型。 <dTo-P  
  operator*(单目) edPnC {?s  
6. 返回地址。 _|MY/SN4A  
  operator&(单目) j.GpJDq  
7. 下表访问返回类型。 /tno`su;  
  operator[] Z\E3i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?o h3t  
  operator<<和operator>> ChLU(IPo6  
V(3udB@K  
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。 ku*|?uF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: C!SB5G>OH  
63QSYn,t  
template < typename Left > a$I; L  
struct value_return $S$%avRX  
  { Aa&3x~3+  
template < typename T > 5Mb1==/R  
  struct result_1 :~ 3/  
  { |WeLmy%9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,\5]n&T;r  
} ; Vkex&?>v$  
5:f}bW*  
template < typename T1, typename T2 > R|{6JsjG10  
  struct result_2 Q]7Q4U  
  { MB\vgKY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =o=)EU{~  
} ; K}O~tff  
} ; LX j Tqp'  
?x]T &S{  
<;x+ ?j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;W#G<M&n'  
Tk/K7h^  
下面我们来剥离functor中的operator() A 20_a;V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n$}c+1   
`c{i +  
return l(t) op r(t) ^zqz$G#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lN1T\  
return op l(t) Zx5vIm  
return op l(t1, t2) =#1iio&  
return l(t) op Cs%'Af  
return l(t1, t2) op CQsVGn{x  
return l(t)[r(t)] dvsOJj/b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wmY6&^?uS  
0_Etm83Wq6  
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: T:wd3^.CG  
单目: return f(l(t), r(t)); l4u`R(!n5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QF'N8Kla  
双目: return f(l(t)); ^#lPXC Bg  
return f(l(t1, t2));  U`IDZ{g  
下面就是f的实现,以operator/为例 \ tF><  
J'b *^K  
struct meta_divide E7oL{gU  
  { Skp&W*Ai  
template < typename T1, typename T2 > %@kmuz??  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5RI"g f  
  { VCNg`6!x  
  return t1 / t2; #G$_\bt  
} (6>8Dt 9[  
} ; 5Ee%!Pk  
!m' lOz  
这个工作可以让宏来做: g15e|y)th  
ZnI_<iFR*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ { >bw:^F  
template < typename T1, typename T2 > \ FJp~8 x=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d*3k]Ie%5f  
以后可以直接用 (.m0hN!~u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #l+U(zH:JG  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 t]2~aK<]  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) j1Q G-Rs&  
oOmPbAY  
qOV#$dkY  
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 +i4S^B/8i  
JN$v=Ox{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j0Kj>  
class unary_op : public Rettype nRPy)L{  
  { iaLsIy#h  
    Left l; Zh6bUxr  
public : }tua0{N:z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /al(=zf  
@'/\O-  
template < typename T > >|/NDF=\s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pD eqBO  
      { S c_*L<$  
      return FuncType::execute(l(t)); gieTkZ  
    } 3uZY.H+H  
|Eu_K`  
    template < typename T1, typename T2 > m`}! dBi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  -*_D!  
      { J;Xh{3[vO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?nn`ud?f  
    } o6 'I%Gs  
} ; h*Rh:yCR>  
VL?ubt<  
J3Qv|w [3Y  
同样还可以申明一个binary_op `kpX}cKK}  
4h@jJm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (Ub=sC  
class binary_op : public Rettype N&]v\MjI62  
  { SsIy;l  
    Left l; E!8FZv8  
Right r; lF2im5nZ?  
public : j#f+0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w-C ~ Ik  
TUw^KSa  
template < typename T > m$ )yd~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (CJiCtAsl`  
      { [2pp)wq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); D^baXp8  
    } Hzcy '  
2E33m*C2  
    template < typename T1, typename T2 > XI} C|]#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GbFLu`Iu  
      { : ^F+m QN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); GpMKOjVm|  
    } 5Q#;4  
} ; w},' 1  
DJ_,1F  
# =V%S 2~  
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 I= G%r/3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZR.1SA0x?O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ng0IRJ:3  
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。 d rnqX-E;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5+vCuVZ  
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。。。 |Zr5I";  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;5:g%Dt  
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) ,24NMv7  
下面是修改过的unary_op zl F*F8>m  
X6kB R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rbiNp6AdL  
class unary_op |s-q+q{|  
  { }__g\?Yf  
Left l; R7;SZo  
  1t_$pDF}  
public : hb9e6Cc  
guz{DBlK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u/Fa+S  
9uV/G7Geq  
template < typename T > \(Dq=UzQI  
  struct result_1 l+Dl~o}  
  { #4%4iR5%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )IPnSh/ <  
} ; d)1)/Emyj  
jb~a z  
template < typename T1, typename T2 > BF@(`D&>  
  struct result_2 blNE$X+0|  
  { $e& ( ncM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SlB,?R2  
} ; qR4('  
/=w9bUj5v  
template < typename T1, typename T2 > 9_h 3<3e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5!$m3j_,]?  
  { i>HipD,TD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7 Bm 18  
} /%EKq+ZP  
>^LVj[.1  
template < typename T > D M(WYL{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RIOR%~U  
  { 79U Th@r}  
  return OpClass::execute(lt(t)); GenkYtS  
} e48`cX\E  
L&=j O0_  
} ; A`v(hBM  
#P.jlpZk  
`*cT79  
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 9w'3d @  
好啦,现在才真正完美了。 "~Twx]Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: `,i'vb`W#b  
^wPKqu)^  
template < typename Right > '\\dh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ";E Mu(IXb  
  { i/9QOw~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g9|B-1[  
} [/hS5TG|7  
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。 (mz5vzyw  
,cPNZ-%  
rLs)*A!  
Y^m2ealC  
+N5#EpW  
十. bind p.^mOkpt  
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;HYs_  
先来分析一下一段例子 Gc>bli<-  
:VP4|H#SP  
fI>>w)5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?#!Hm`\.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 kKVd4B[#*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s, m+q)  
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。 s:lar4>kM  
我们来写个简单的。 ]2(vO0~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: JW9^C  
对于函数对象类的版本: *')BP;|V`  
h^^zR)EVb  
template < typename Func > 4[a?. .X  
struct functor_trait 3#huC=zbf  
  { Q W#]i  
typedef typename Func::result_type result_type; `)e;bLP  
} ; 8T92;.~(  
对于无参数函数的版本: {k] 2h4 &h  
x3=W{Fv@4  
template < typename Ret > ^6[KzE#*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;8/w'oe *j  
  { yi<&'L;   
typedef Ret result_type; @;kw6f:{d  
} ; !R;P"%PHV  
对于单参数函数的版本: R~8gw^w![  
(-*NRY3*  
template < typename Ret, typename V1 > Q:eIq<erY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > H+vONg  
  { i$;GEM}tv  
typedef Ret result_type; Y(GH/jw  
} ; yjs5=\@  
对于双参数函数的版本: $'e;ScH  
rB;` &)-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sv\'XarM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > BM=`zGh"  
  { `?LQd2p  
typedef Ret result_type; ta"/R@ k*  
} ; SY|r'8Z%Q  
等等。。。 EJ{Z0R{{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ze ~$by|9f  
B+S &vV  
template < typename Func > QEL^0c8~  
struct func_return )~xL_yW_X  
  { IF~i*  
template < typename T > 9|WBJ6  
  struct result_1 E9pKR+P  
  { O$u;]cg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4 r#O._Z  
} ; j b1OcI%  
*zeY<6  
template < typename T1, typename T2 > {dvrj<?  
  struct result_2 p 7IJ3YY  
  { loN!&YceW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4NN-'Z>a  
} ; ms'&.u&<  
} ; =o\ :@I[  
u{0+w\xH\  
E{gu39D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [M_pf2Y  
d,[.=Jqv[  
template < typename Func, typename aPicker > vR`-iRQ?_  
class binder_1 /+4Dq4{ t)  
  { u/!U/|  
Func fn; 5 EDHJU>  
aPicker pk; nR4L4tdS  
public : GjZ@f nF  
VaC#9Tp2X  
template < typename T > 1Lz`.%k`:  
  struct result_1 o/buU{)y  
  { BF8n: }9U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @_ ^QBw0  
} ; %Y%+K5;AZ  
}u cqzdk#2  
template < typename T1, typename T2 > iKv`[k  
  struct result_2 C>7Mx{!H  
  { fHvQ9*T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f/Km$#xOr  
} ; jENarB^As  
xP*9UXZ4P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wpu]{~Y  
2!>phE  
template < typename T > &:=   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o O%!P<D  
  { C.L5\"%  
  return fn(pk(t)); ,{ CgOz+Ul  
} VOwt2&mZ  
template < typename T1, typename T2 > ?2[=llS4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fOiLb.BW  
  { k/AcXU%O+  
  return fn(pk(t1, t2)); Dntcv|%u  
} $D5[12X  
} ; T[a1S?_*T  
]_I<-}?;  
_/ j44q  
一目了然不是么? 5Zs"CDU  
最后实现bind 8B;`9?CI  
7p3 ;b"'  
=bs4*[zq  
template < typename Func, typename aPicker > F3jrJ+nJ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) + EG.p  
  { &=fBqod  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yd "|HHx  
} a<tUpI$  
OdgfvHDgW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p9R`hgx  
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。 ]n?a h  
 w J!  
十一. phoenix S$W *i@x?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RL~|Kr<7J  
a$#,'UB  
for_each(v.begin(), v.end(), OQ#gQ6;?0  
( ~] Mq'  
do_ .Y'kDuUu  
[ B;4hI?  
  cout << _1 <<   " , " -qfd)A6]  
] #@BM1BpQ  
.while_( -- _1), I5'^tBf[{  
cout << var( " \n " ) Xn.zN>mB  
) 9Q=g]int u  
); OTtSMO  
"A__z|sQ  
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: SAs'u"EB  
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 +;#hED; 8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 . )Fn]x"<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H:U1#bQQ:  
M7yJ2u<Ty  
M<7 <L   
template < typename Cond, typename Actor > 598 xV|TON  
class do_while x)G/YUv76  
  { L3Ry#uw  
Cond cd; *Dh.'bB!  
Actor act; T1PWFw\GH  
public : <y*#[:i  
template < typename T > `h$6MFC/g  
  struct result_1 *[ Wh9 ,H  
  { ""D rf=]  
  typedef int result_type;  i2)SSQ  
} ; )t&|oQ3sVG  
~SM2W%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \'E_  
K/Q;]+D  
template < typename T > &>I8^i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'P@a_*I  
  {  t8GJ;  
  do HLYM(Pz  
    { =Z#tZ{"  
  act(t); A6iyJFm D  
  } i=o>Bl@f  
  while (cd(t)); HxZ4t  
  return   0 ; \_x)E]D  
} 5 1 x^gX|  
} ; 2:pq|eiF  
DLS-WL  
pe,c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @GnsW;$*~.  
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。 8>pFpS  
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。 pKEMp&geo  
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。 nkhM1y  
下面就是产生这个functor的类: BD4.sd+H,  
xR#hU;E}  
7{<F6F^P  
template < typename Actor > mqsf#'ri  
class do_while_actor Om}&`AP};  
  { 7Fy^K;V"  
Actor act; D>G&aQ  
public : _rs#h)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q<hN\kBs  
sE/9~L  
template < typename Cond > Pv1psKu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Y%=A>~s*c:  
} ; _LK>3S qd  
S^x9 2&!  
y]?$zbB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "g=ux^+X\  
最后,是那个do_ n1sH`C[c  
`=-}S+  
$S,Uoh  
class do_while_invoker >wMsZ+@m  
  { <5$= Ta  
public : <NJ7mR}  
template < typename Actor > L~mL9[(,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u'32nf?  
  { VwC, +B  
  return do_while_actor < Actor > (act); jC\R8_  
} ^<% w'*gR  
} do_; uxh4nyE  
k*M{?4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YRYrR|I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n53} 79Uiz  
最后来说说怎么处理break和continue aY {.  
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。 m   
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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