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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y*0mC"n}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2!}5shB  
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, Que-  
YajUdpJi  
//xxSk  
|?g k%g  
  class filler n"* A.  
  { A\YP}sG1  
public : uN2Ck  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ahm*_E2E  
} ; d=`hFwD9  
&G:#7HX@-  
;>bcI).  
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: EHmw(%a|+  
]F P(,:Yw  
Enyx+]9  
~0eJ6i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _DS_AW}D  
 s'RE~,  
Y<odXFIS  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 63 F@F t  
<;G.(CK@n  
[BWA$5D)Ny  
edD19A  
二. 战前分析 O8qA2@,  
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。 { HHc} 8  
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 f5'Cq)Vw_  
8tJB/P w`S  
0e-M 24,C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rE)lt0mkv  
  /* --------------------------------------------- */ (hr*.NS#  
vector < int *> vp( 10 ); VXX7Y? !  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0ZcvpR?G  
/* --------------------------------------------- */ j#6@ cO'`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $}+t|`*q8]  
/* --------------------------------------------- */ TL'^@Y7X5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [M?'N w/[S  
  /* --------------------------------------------- */ AUBZ7*VO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ROb2g|YXG  
/* --------------------------------------------- */ G*`Y~SJp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  $I}7EI  
I54`}Npp  
R<]f[  
F)XO5CBK  
看了之后,我们可以思考一些问题: (@X].oM^y  
1._1, _2是什么? +9yV'd>U  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 v@n0ma=  
2._1 = 1是在做什么? d>k)aIYp  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 !'#Y-"=ypk  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 [ 'aSPA  
`?P)RS30  
pQ2'0u5w5  
三. 动工 n;QMiz:yY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S3fyt]pp  
O S?S$y  
dK.k,7R  
AXN%b2  
template < typename T > m6+4}=Cn  
class assignment @?bO@  
  { s&.VU|=VQ@  
T value; a\_?zi]s&,  
public : *UxN~?N|  
assignment( const T & v) : value(v) {} E)ne z  
template < typename T2 > N./l\NtZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QTe>EJ12  
} ; 3IB||oN$T  
ZF@T,i9  
dkUh[yo"H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W[BwHNxyg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K-X@3&X}  
Ah#bj8}  
hsCts@R  
nI0TvB D  
  class holder ^VL",Nt  
  { ?R#?=<VkG  
public : 'cgB$:T}.,  
template < typename T > @a~GHG[x  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x%]5Q/|Ur  
  { vHmsS\\~9  
  return assignment < T > (t); nGoQwKIW  
} K3*8-Be  
} ; )y#~eYn  
~[[(_C3  
)\3 RR.p  
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: J>w3>8!>7  
`2I<V7SF$  
  static holder _1; k\/idd[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qi51'@  
#^i.[7p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a@?2T,$  
而不用手动写一个函数对象。 Q |1-j  
4).i4]%LH  
7c8A|E0\mF  
  mN^/  
四. 问题分析 '.$va<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 hO?RsYJ.F  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 h+d  \u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 u&-Zh@;Q7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?7|6jTIs  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]ucz8('  
X}5}M+'~  
五. 问题1:一致性 L kK# =v  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;}W-9=81  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a9%^Jvm"  
HAca'!p  
struct holder UB9n7L(@c  
  { _$vAitUe4S  
  // oU[>.Igi  
  template < typename T > 3*<?'O7I0  
T &   operator ()( const T & r) const 5vSJjhS  
  { |%HTBF  
  return (T & )r; aM6qYO!jA  
} FG @ ')N!g  
} ; rdBF+YN9/?  
h8zl\  
这样的话assignment也必须相应改动: 0 v> *P*  
.z6"(?~  
template < typename Left, typename Right > bsosva+  
class assignment .?^a|]  
  { 9]]isE8r  
Left l; CtO;_ ;eD'  
Right r; B\mRH V!  
public : hH3~O` ~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [OU[i(,{  
template < typename T2 > Z8xKg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d!z}! :  
} ; *Y\C5L ]  
{wq~+O  
同时,holder的operator=也需要改动: 'jr[ ?WQ  
yd+.hg&J  
template < typename T > N)0V6q"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -qW[.B  
  { UZDXv=r|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]8~{C>ch$  
} Y Z.? k4>  
"> ]{t[Ib  
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。 xC}9W6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l.3|0lopX)  
IMT]!j&Y,  
return l(rhs) = r; q  W"  
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。 JIH6!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -+)06BqF}  
 |Ym3.hz  
template < typename Tp > :41Ch^\E  
class constant_t @;1Ym\zc  
  { gAxf5 A_x)  
  const Tp t; 1Ht&;V  
public : kH|cB!?x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} u,&[I^WK`C  
template < typename T > |J+oz7l?-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q7kE+z   
  { 24b?6^8~k  
  return t; U5!~ @XjG>  
} P+2@,?9#  
} ; Mq,2S  
CA[3 R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A.wuB  
下面就可以修改holder的operator=了 y c:y}"  
k[<Uxh%  
template < typename T > @q/E)M?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6(=>!+xpRr  
  { `SM37({c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *w,C5 f  
} =4_Er{AT  
HB:VpNFn  
同时也要修改assignment的operator() 0CR~ vQf#r  
C>~ms2c  
template < typename T2 > !L?diR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } C(!A% >  
现在代码看起来就很一致了。 eJ3;Sd''  
 U rL|r.  
六. 问题2:链式操作 LZ-&qh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AdGDs+at,  
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。 e,8[fp-7  
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。 3 z~d7J  
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。 2R=Fc@MXs  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct < ?{ic2j#  
/O {iL:`  
template < typename T > +DwE~l  
struct result_1 cD JeYduK  
  { Mo4k6@ht_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2|}`?bY]i`  
} ; 2uT"LW/(H  
8D:0Vhx\I  
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: Y:#nk.}>  
kT12  
template < typename T > p"tCMB  
struct   ref Wz&[ cj  
  { Rn9e#_Az  
typedef T & reference; ,qu7XFYrY  
} ; z;Yo76P  
template < typename T > L{F[>^1Sb  
struct   ref < T &> E E^l w61  
  { DNu-Ce%  
typedef T & reference; HD!2|b ~@  
} ; /{%p%Q[X  
A(}D76o_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: IlfH  
9YEE.=]T  
template < typename T > F9Co m}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r$WBEt,B  
  { a1 v%G  
  return l(t) = r(t); Cc}3@Nf{/  
} #w1E3ahaX  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 z{wZLqG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }/J<#}t  
GzEvp  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 BG^)?_69  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: EV[ BB;eb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !t!'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Vu5Djx'  
最后的布局是: DDBf89$\  
                Add +HkEbR'G0  
              /   \ fM!@cph(8  
            Divide   5 4WXr~?Vq9  
            /   \ THy{r_dx  
          _1     3 =z*SzG  
似乎一切都解决了?不。 o-+H-  
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。 MmH(dp+  
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。 G]RFGwGt  
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: OMm'm\+/  
3eN(Sw@p  
template < typename Right > yi:1cLq2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9S/X,|i  
Right & rt) const iLk"lcX  
  { 6QePrf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Jix;!("  
} Rja>N)MzBf  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 iD) P6"  
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。 NszqI  
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。 /E^j}H{  
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。 KvmXRf*z  
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。 6yK"g7  
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? [/Xc},HbMe  
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: O2S{*D={  
bo[[<j!"I  
template < class Action > 8V@\$4@b!#  
class picker : public Action L8?;A9pc()  
  { plgiQr #  
public : 7VW/v4n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} IPk"{T3  
  // all the operator overloaded \4Z"s[8}  
} ; 17[vq!x6  
:Fdk`aC  
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。 CGs5`a  
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: !m?W+ z~J  
>x8~?)7z  
template < typename Right > J~lKN <w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const DEt;$>tl 5  
  { fKNDl\SD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nmoC(| r  
} \ mg  
S#l)|c_~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -~_;9[uV  
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。 $: qrh66  
O4T_p=Xc  
template < typename T >   struct picker_maker N:UA+  
  { ;fB!/u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w"AO~LF  
} ; v<E_n;@9k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZmZ7E]c  
  { r?}L^bK  
typedef picker < T > result; -z'6.I cO  
} ; # N'_~:H  
vjd;*ORB  
下面总的结构就有了:  EHda  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ]]/p.#oD,  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 s=1w6ZLD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Atod&qH  
至此链式操作完美实现。 k!{h]D0  
~"22X`;h[G  
Eg0qY\'  
七. 问题3 M4K>/-9X+V  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 NLZUAtx(  
85#+_}#  
template < typename T1, typename T2 > ]Ab$IK Y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g>H\"cUv  
  { X_#,5t=7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j]   
} U}SN#[*  
 &W? hCr  
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: J" U!j  
o_?A^u  
template < typename T1, typename T2 > >qci $  
struct result_2 uY:u[  
  { /igbn  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; T9]:, z  
} ; jo ~p#l.'  
7jYW3  
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? :+UahwiRD"  
这个差事就留给了holder自己。 Q*]y=Za#:  
    :{x    
Df0m  
template < int Order > i~.9 B7hdE  
class holder; XZ_vbYTj  
template <> =QW:},sp  
class holder < 1 > e'&<DE)  
  { Pql;5 ~/  
public : 7-[^0qS  
template < typename T > U&L?IT=x  
  struct result_1 ;"+]bne~  
  { @mu=7_$U  
  typedef T & result; W(jP??up  
} ; ])mYE }g  
template < typename T1, typename T2 > ;(;{~1~  
  struct result_2 pF'M  
  { z+X DN:  
  typedef T1 & result; ~jM!8]=  
} ; e18}`<tW-  
template < typename T > ! f*t9 I9Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Cm[^+.=I  
  { HsAKz]Mq  
  return (T & )r; E(0[/N~  
} A IsXu"  
template < typename T1, typename T2 > Q#sLIZ8=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const laGIu0s {  
  { xkmqf7w  
  return (T1 & )r1; !KmSLr7xU  
} g:fzf>oQ>p  
} ; H(ds  
~19&s~  
template <> 9Xeg &Z|!  
class holder < 2 > ?V(h@T  
  { $s!2D"wl n  
public : 1n EW'F  
template < typename T > ~\[\S!"  
  struct result_1 h0Ilxa   
  { PVX23y;  
  typedef T & result; eC*-/$D  
} ; o;7_*=i  
template < typename T1, typename T2 > 'Y:ZWac,  
  struct result_2 wQ~F%rQ$  
  { KmaMS(A(3  
  typedef T2 & result; _kJW/3eE  
} ; Bey|f/ <  
template < typename T > 1|3{.Ed  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .eG_>2'1  
  { ys Td'J  
  return (T & )r; VTwJtWnq  
} ^.(i!BG'  
template < typename T1, typename T2 > ^y3snuLtE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^RE("'+  
  { 'U'Y[*m@  
  return (T2 & )r2; L(\o66a-rV  
} T`SpIdzB.  
} ; OjBg$f~0F  
nZ~J &QK-  
>e9xM Gv  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 gukKa  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i")ucrf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ky |Py  
h-=lZ~W~  
return l(i, j) = r(i, j); -`} d@x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Kf'oXCs  
[Z{0|NR  
  return ( int & )i; V] 0~BV  
  return ( int & )j; 2^T`> ?{X  
最后执行i = j; KImazS^  
可见,参数被正确的选择了。 zua=E2  
GN@(!V#/4  
t+m ug  
o~={M7 m  
o%$'-N  
八. 中期总结 K9+%rqC.|`  
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: ?s5hck hh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #ybtjsu'"U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I.RmBUq):s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g=_@j`  
>Mc,c(CvU  
Pq)C(Z  
MPF;P&6  
zd^QG  
.m_-L Y-  
九. 简化 ds D!)$  
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。 c(G;O )ikS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2'5%EQW;0y  
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: 8sGaq [  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4l`"P~=2<  
  +-*/&|^等 {8Uk]   
2. 返回引用。 kPg| o3H  
  =,各种复合赋值等 s'^"s_j  
3. 返回固定类型。 c&n.JV   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '}.Z' %;  
4. 原样返回。 8^ezqd`  
  operator, \oc*  
5. 返回解引用的类型。 lgaE2`0 [3  
  operator*(单目) y{]iwO;  
6. 返回地址。 B0#JX MX9  
  operator&(单目) 6N {|;R@2  
7. 下表访问返回类型。 Rw#4 |&  
  operator[] Kzz]ZO*3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !e0~|8  
  operator<<和operator>> yttIA/  
tf_<w?~  
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。 J'no{3Kt z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^YwTO/Q|  
|Wzdu2T  
template < typename Left > *='J>z.]  
struct value_return WwBs_OMc  
  { n#lZRwhq  
template < typename T > ^-GzWT  
  struct result_1 hd)HJb-aR  
  { L! DK2,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U jrML  
} ; zs@xw@  
-kI;yL  
template < typename T1, typename T2 > X23#y7:  
  struct result_2 -VVJf5/  
  { %an&lcoX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B+8B<xZ  
} ; SWrP0Qjc  
} ; j`A3N7;  
x\MzMQ#Bf  
xgV(0H}Mf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait B6gn(w3  
pwG"_|h  
下面我们来剥离functor中的operator() l'0fRQc  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  YD|;xuh  
Nn]|#lLP  
return l(t) op r(t) WfF~\DlrD  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B%Vz -t  
return op l(t) Tz{f 5c&  
return op l(t1, t2) cgevP`*]  
return l(t) op Y~%9TC  
return l(t1, t2) op _Nmc1azS  
return l(t)[r(t)] aHdXlmL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lZ![?t}2`  
uiQRRT  
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: G34fxhh  
单目: return f(l(t), r(t)); Oj?  |g_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *8?0vkZZ2  
双目: return f(l(t)); J;AwC>N  
return f(l(t1, t2)); N,M[Opm  
下面就是f的实现,以operator/为例 LWp#i8,  
0v/}W(  
struct meta_divide TCI%Ox|a  
  { 1P[[PvkD6  
template < typename T1, typename T2 > /3pvq%i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jj$D6f/mOG  
  { ] 3UlF'{  
  return t1 / t2; AYnk.H-v  
} -cqR]'u  
} ; _2N7E#m"S  
gJUawK  
这个工作可以让宏来做: ndCHWhi  
*[SOz)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [x\?._>  
template < typename T1, typename T2 > \ gc KXda(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >.X& v  
以后可以直接用 n?=d)[]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1x8zub B  
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 "0ZBPp1q  
(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。。。) -h?ed'e/zz  
8pZGu8  
lUJ~_`D  
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 `: R7j f  
7I0[Ii  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S(\<@S&  
class unary_op : public Rettype w#Di  
  { `BOG e;pl  
    Left l; z&a>cjt_;  
public : 8,^2'dK34  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V^[B=|56  
Q]v><  
template < typename T > 8,DY0PGP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9J $"Qt5;6  
      { Q6lC:cB<  
      return FuncType::execute(l(t)); oM~;du  
    } Pv#>j\OR&  
oZCjci-  
    template < typename T1, typename T2 > W#@Mx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I"5VkeIx  
      { ZqK1|/\ rh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A`nw(f_/  
    } lC AD $Ia~  
} ; 2QN ~E  
Q`{2 yU:r  
c ?(X(FQ  
同样还可以申明一个binary_op N" =$S|Gs  
9-( \\$%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]QJWqY  
class binary_op : public Rettype ![l`@NH[U  
  { 1@"os[ 9  
    Left l; alV{| Vf[6  
Right r; XQhbH^  
public : i+&o%nK2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X<*-d6?gD`  
L63B# H "  
template < typename T > M?QK4Zxb6U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n=8DC&  
      { 6Ex 16  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); f(Uo?_as  
    } IB%Hv]  
RAUD8Z  
    template < typename T1, typename T2 > C >gC 99  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8[\ ~}Q6  
      { ^|j @' @L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); OB5t+_ s  
    } "eb+O  
} ; !bGMVw6_  
P'<D0   
31)eDs  
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 lKyeG(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =_:Mx'7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) > %B7/l$  
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。 X7Z=@d(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! lV ra&5  
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。。。 :|PI_ $4H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .wvgH i  
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) $z[r (a^a  
下面是修改过的unary_op *:tfz*FG$G  
*Al`QEW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Q@aDa8Z  
class unary_op t[=teB v<  
  { ul!e!^qwx  
Left l; ^EF VjGM  
  tYST&5Kh~  
public : t*dd/a  
d: {#Dk#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U0fr\kM  
5kdh!qy[$,  
template < typename T > I\WBPI  
  struct result_1 tuIQiWHbM  
  { "Iu Pg=|#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8d|#W  
} ; 8=Aoj% l#  
^P~NE#p5  
template < typename T1, typename T2 > eH' J  
  struct result_2 FwaYp\z  
  { yD:}&!\}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5q95.rw  
} ; ToE^%J4  
<F6LC_  
template < typename T1, typename T2 > j3&tXZ;F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m!LJK`gA  
  { Zv^n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); g), t  
} OkfnxknZ|  
.0b4"0~T6  
template < typename T > R Y ";SfYb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8;GuJP\  
  { MG(qQ#;j/  
  return OpClass::execute(lt(t)); j~C-T%kYa  
} Zy&?.d[z  
8L _]_  
} ; M%"{OHj!o  
ipH'}~=ID  
K!jMW  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug \@F~4,VT  
好啦,现在才真正完美了。 u81@vEK:_  
现在在picker里面就可以这么添加了: e{E8_2d  
nz_1Fu>g|  
template < typename Right > >(BAIjF E\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :/~TV   
  { (!"&c* <  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IEeh9:Km  
} \I+#M-V  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6X[Mn2wYW  
rGUu K0L&  
pZV=Co3!I  
}y&tF'qG  
4B$|UG  
十. bind !63]t?QXMG  
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。 #2*6esP  
先来分析一下一段例子 w7`09oJm  
WNcJ710k27  
>})W5Y+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pWOK~=t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9?.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =niT]xf  
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。 'H8;(Rw  
我们来写个简单的。 u)9YRMl  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 716r/@y$6  
对于函数对象类的版本: eYD-8*  
6O| rI>D  
template < typename Func > CA]u3bf~  
struct functor_trait 2kW*Z7@D  
  { GB8>R  
typedef typename Func::result_type result_type; Y@2v/O,\  
} ; K6G+sBw[  
对于无参数函数的版本: Qa@] sWcM  
x03@}M1  
template < typename Ret > =BroH\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2 i97  
  { <}('w/  
typedef Ret result_type; b/6!>qMMk%  
} ; 4o ,G[Cf_  
对于单参数函数的版本: k4+Q$3"  
Ux+UcBKm-  
template < typename Ret, typename V1 > aU?HIIA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &\L\n}i-  
  { 2f0qfF  
typedef Ret result_type; 6)[gF 1  
} ; (Q F-=o  
对于双参数函数的版本: A# Ne07d  
?4H>1Wkb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > JN> h:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > h)pYV>!d  
  { jSdW?IH  
typedef Ret result_type; 3F?_{A  
} ; !~ fy".|x  
等等。。。 M+GtUE~"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F42?h:y8I  
QQ\\:]iM  
template < typename Func > ,?(U4pzX  
struct func_return V|j{#;  
  { .M([n-  
template < typename T > *_H^]wNJG  
  struct result_1 aK?PK }@  
  { ykD-L^}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4`'V%)M  
} ;  ?F/)<r  
.kp3<.  
template < typename T1, typename T2 > Kdr} 7#c  
  struct result_2 sj8lvIY5  
  { dLtmG:II  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M@<r8M]G  
} ; a,eJO??  
} ; {4YD_$4W  
e {805^X}  
>gf,8flgj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 h {VdW}g  
K8 Hj)$E61  
template < typename Func, typename aPicker > #8r1<`']!  
class binder_1 )(-aw,i K  
  { =i:,")W7=  
Func fn; {+jO/ZQu5  
aPicker pk; Q3rLCg,;  
public : @j'GcN vs  
6!Uk c'r  
template < typename T > ()(^B}VK  
  struct result_1 0 LQ%tn  
  { CS\8ej}y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )*nZ6Cg'  
} ; C"R}_C|r)*  
("P]bU+'>  
template < typename T1, typename T2 > 3T~DeqAyw  
  struct result_2 c!]Q0ib6  
  { >6Ody<JPHP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (CrP6]=  
} ; BY>]6SrP  
`2hLs _  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n*rXj{Kt  
VYnB&3 %DF  
template < typename T > x{9$4d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l`r O)7  
  { Yd]  
  return fn(pk(t)); a^7QHYJ6  
} b]g#mQ  
template < typename T1, typename T2 > ccwz:7r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cf%aOHYI*  
  { E'^ny4gL  
  return fn(pk(t1, t2)); 8u7QF4 Id  
} 9gac7(2`)  
} ; l._g[qa  
=4 NKXP~C  
$J=`fx  
一目了然不是么? {=6CL'_  
最后实现bind Qq3>Xv <  
fU|4^p)  
9e;8"rJ?C  
template < typename Func, typename aPicker > 5#mHWBGd7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &Y1RPO41J  
  { z-^/<u1p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ta0;:o?/d  
} qJ[wVNHh!  
V(;c#%I2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DWupLJpk;c  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 +do* C =z  
RmJ|g<  
十一. phoenix J~)JsAXAI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uvJmEBL:  
V\=%u<f  
for_each(v.begin(), v.end(), py$i{v%  
( emIF{oP  
do_ 5? *Iaw  
[ 4@=[r Zb9  
  cout << _1 <<   " , " "r HPcp"m  
] $ZlzS`XF7  
.while_( -- _1), th}&|Y)T2  
cout << var( " \n " ) R~BFZF>:  
) ';LsEI[  
); H/l,;/q]b  
lcXo>  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:  `l  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor dQ Lo,S8(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Kl]l[!c7$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `2`h4[^ [X  
# blh9.V&F  
pV*d"~T  
template < typename Cond, typename Actor > @ 1FWBH~  
class do_while jQ['f\R  
  { [ nLd>2P  
Cond cd; `KUL 4) g~  
Actor act; x LGMN)@r  
public : rge s`&0  
template < typename T > %' eaW  
  struct result_1 jvhD_L/  
  { Tsocc5gWZ*  
  typedef int result_type; Y4N)yMSl"  
} ; #M<u^$Jz  
)h1 `?q:5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {BZ0x2  
d>wG6Z,|  
template < typename T > vj"['6Xa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KN~Repcz@  
  { dTqL[?wH?  
  do xP &@|Ag  
    { W?0u_F  
  act(t); Hk?E0.  
  } -Fc 9mv(H  
  while (cd(t)); kfq<M7y  
  return   0 ; o3HS|  
} %>t4ib_8  
} ; JqtOoR  
4F+G;'JV  
i}@5<&J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). FYH^axpp  
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。 {'cdi`  
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。 %:y"o_X_  
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。 d.k'\1o  
下面就是产生这个functor的类: aZ}z/.b]  
(, $Lp0mB7  
n +dRAIqB  
template < typename Actor > BR tT 7  
class do_while_actor xLw[ aYy4  
  { eNrwkV^  
Actor act; c+jnQM'  
public : ZWx4/G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @}{Fw;,(7n  
._<gc;G  
template < typename Cond > 9mEhZ"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %3T:W\h  
} ; GuQ#  
i|fkwV,5  
>HRLL\u9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;V^I>-fnm  
最后,是那个do_ C3b<Wa])  
9HAK  
EHm:&w  
class do_while_invoker 2>im'x 5  
  { MJ.Kor  
public : x)T07,3:  
template < typename Actor > U!T#'H5'-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m^4Ojik  
  { Ps~)l#gue  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]o`FF="at  
} q[+V6n `Z5  
} do_; W |+&K0M  
SpZmwa #\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [Rzn>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [}y"rs`!  
最后来说说怎么处理break和continue "~T06!F45  
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。 <"`P;,S  
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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