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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \J0gzi.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |U$oS2U\m  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, cX1"<fD o  
U,Z.MP Q  
RKIqg4>E  
@q5!3Nz  
  class filler bQ0m=BzF  
  { Qd]-i3^0  
public : 05nG |  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \0j|~/6  
} ; 5nqj  
nb22b Xt  
Wuye:b!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: s<z{(a  
{Ca#{LeLk  
MsX`TOyO!  
tb&{[|O^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); PWLMux  
8!me$k&  
&hd+x5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <JYV G9s}  
q(!191@C(  
rq}ew0&/  
qN+ngk,:  
二. 战前分析 tB}&-U|t[~  
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。 O,9KhX+  
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 J9I!d.U  
Q?7U iTZ  
K-k;`s#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lXW.G  
  /* --------------------------------------------- */ FB6`2E%o  
vector < int *> vp( 10 ); Jan73AOX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yWF DGk  
/* --------------------------------------------- */ XL g6?Nu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1/6G&RB  
/* --------------------------------------------- */ h&[]B*BLr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *8,]fBUq  
  /* --------------------------------------------- */ h+CTi6-p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); bb+-R_3Kd  
/* --------------------------------------------- */ cm6cW(x6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q*?LXKi  
VCNg`6!x  
E]6;nY?  
gI'4g ZH  
看了之后,我们可以思考一些问题: C{-e(G`Yd  
1._1, _2是什么? 6*GY%~JbD  
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。 j5G8IP_Wx  
2._1 = 1是在做什么? Kt;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。 DE^{8YX,  
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。 x<~ pqq8]  
#l+U(zH:JG  
*Jmy:C<>  
三. 动工 bh3}[O,L A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: NK$k9,  
M@E*_U!U  
2j Oh~-LU  
m/Q@-  
template < typename T > [- a2<E  
class assignment %'%ej^s-R  
  { 75jq+O_:  
T value; MU<Y,4/k  
public : SLD%8:Zn  
assignment( const T & v) : value(v) {} >|/NDF=\s  
template < typename T2 > 7Xw;TA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } # ~} 26  
} ; bezT\F/\  
uv/I`[@HK8  
F(Pe@ #)A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Jj8z~3XnJ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !\z:S?V  
B ;9^  
^j0Mu.+_  
~kD/dXt  
  class holder (lTM5qC  
  { 0 j:8 Ve  
public : %kxq"=3  
template < typename T > Wr a W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const C;1A$]bk  
  { e>#*$4tg  
  return assignment < T > (t); mawomna  
} 2+s_*zM-  
} ; qb]n{b2  
UwvGw5)q  
\|F4@  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: D}>pl8ke~g  
~>VEg3#F  
  static holder _1; `|X E B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [V|,O'X ~  
E!8FZv8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _[<R<&jG  
而不用手动写一个函数对象。 >8"oO[U5>  
r1\c{5Wt  
'nz;|6uC  
0~iC#lHO  
四. 问题分析 zcF~6-aQ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 o+4/L)h  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 `TYQ^Zm  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %g5TU 6WP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nL%;^`*8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -icOg6%  
@{iws@.  
五. 问题1:一致性 j6%X  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 1XSA3;ZEc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &=Gz[1 L  
jr bEJ.  
struct holder W2D^%;mw  
  { GpMKOjVm|  
  // `MA ee8u'  
  template < typename T > J*o :RnB  
T &   operator ()( const T & r) const I L 'i7p  
  { y>Zvose  
  return (T & )r; e6z;;C@'G  
} 1P. W 34  
} ; K_{f6c<  
HJhPd#xCW  
这样的话assignment也必须相应改动: jL(=<R(~y  
-wH#B<'  
template < typename Left, typename Right >  }fpK{db  
class assignment w<3}(1  
  { ZM K"3c9  
Left l; ^1s!OT Is  
Right r; )G\23P  
public : K{.s{;#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7F5 t&  
template < typename T2 > bE#=\kf|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jJk M:iR  
} ; hb9e6Cc  
guz{DBlK  
同时,holder的operator=也需要改动: KE1S5Mck>  
PVP,2Yq!  
template < typename T > Fq!12/Nn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F1J Sf&8  
  { %Koc^ pb)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4:q<<vCJv  
} kMWu%,s4  
3UU]w`At  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 o,[~7N  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #H{<nVvg^  
JZ  Qkr  
return l(rhs) = r; ] e!CH <N  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 [HI&>dm=$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e4p:Zb:  
h#'(i<5v  
template < typename Tp > / d=i 0E3  
class constant_t r=Z#"68$  
  { Rp4EB:*  
  const Tp t; )f1<-a"D|  
public : %^n9Z /I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *vc=>AEc  
template < typename T > * t6 XU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8ar2N)59  
  { .F:qJ6E  
  return t; b#bdz1@s  
} iDt^4=`  
} ; nr*~R-,\  
DeE-M"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %lNv?sWb  
下面就可以修改holder的operator=了 _ I8L#4\(=  
W7>4-gk  
template < typename T > 5tT-[mQ*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const agQzA/Xt  
  { 0L"CM?C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j!q5Bc?  
} ZHUA M59bx  
qg#TE-Y`  
同时也要修改assignment的operator() lc>)7UF  
A`Q'I$fj  
template < typename T2 > '\\dh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |7n&I`#  
现在代码看起来就很一致了。 2  *IF  
=]&?(Gq  
六. 问题2:链式操作 L@2%a'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #c@Dn.W  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ^prseO?A  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 6kuN)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &o{I9MD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct La48M'u  
J;h4)w~9H3  
template < typename T > Z]DO  
struct result_1 CXks~b3SD  
  { g66=3c9</6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x^Tjs<#  
} ; @GqPU,RO  
1{4d)z UB  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: [Av#Z)R  
@iK=1\-2  
template < typename T > 0h-holUf}~  
struct   ref biG=4?Xl  
  { Tl5K'3  
typedef T & reference; sY+U$BYB>  
} ; Kdh(vNB>  
template < typename T > }1]/dCv  
struct   ref < T &> :bI4HXT3  
  { *cx mQ  
typedef T & reference; wLC!vX.S  
} ; wH=  
r`XIn#o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \s?OvqI:  
V2sWcV?  
template < typename T > !Rk1q&U5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tW53&q\=  
  { _=E))Kp{z  
  return l(t) = r(t); (oX|lPD<b  
} fx %Y(W#5  
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。 0#4_vg .  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;l> xXSB7$  
F +PIZ%  
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  hLFf  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (rO_ Vfaa  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F>jPr8&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~t[ #p:  
最后的布局是: IGv_s+O-*  
                Add /]"&E"X"  
              /   \ GY<ErS)2  
            Divide   5 Jfa=#`    
            /   \ 2 P+RfE`o  
          _1     3  \o !  
似乎一切都解决了?不。 _6"vPN  
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。 Pc >$[kT0  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 R5 47  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: {9U<!  
@3KVYv,q  
template < typename Right > <q hNX$t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E0[!jZ:c  
Right & rt) const kv&%$cA  
  { N ?Jr8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a(Ka2;M4J  
} -cs 4<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J9S9r ir&  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 W"S,~y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 &[,g `S0  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 UfjLNe}wA  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ;~T)pG8IS  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? j} XTa[  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Q1EY!AV8  
#%z--xuJL  
template < class Action > #Z<pks2 y  
class picker : public Action D 7 l&L  
  { L>+g;GJ  
public : rt$z&#M  
picker( const Action & act) : Action(act) {} pq_DYG]  
  // all the operator overloaded ~K%]9  
} ; $l-|abLELz  
f gI.q  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 P`6 T;|VDk  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 75i M_e\  
i@e.Uzn  
template < typename Right > ^Dhj<_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const d,[.=Jqv[  
  { S+H#^WSt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c\FyX\ i  
} 6G6Hg&B  
nL!h hseH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > RrKAgw  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 a OR}  
I8HUH* |)n  
template < typename T >   struct picker_maker {:m5<6?x)  
  { dVc;Tt  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q# gZ\V$I  
} ; oc' #sE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HRIf)n&~f  
  { z"o;|T:  
typedef picker < T > result; yq+<pfaqvK  
} ; }l$M%Ps!a  
'D%No!+Py  
下面总的结构就有了: !VpZo*+   
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^y'xcq  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 q)gZo[]~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W> .O"Ri  
至此链式操作完美实现。 idnn%iO  
&:=   
Gp9 >R~$  
七. 问题3 {YZ)IaqZ  
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。 C.L5\"%  
,{ CgOz+Ul  
template < typename T1, typename T2 > VOwt2&mZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?2[=llS4  
  { fOiLb.BW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T~8` {^  
} AbUU#C7  
8OH<ppi  
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: ASY uZ  
6CO>Tg:%  
template < typename T1, typename T2 > KIn^,d0H  
struct result_2 y$s}-O]/-  
  { L`FsK64@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^!k^=ST1J  
} ; <y'B !d#  
jjBcoQU$o  
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? gXI_S9 z  
这个差事就留给了holder自己。 v}A] R9TY  
    d hiLv_/  
yd "|HHx  
template < int Order > $m:}{:LDCf  
class holder; J9ovy>G  
template <> Wd$N[|  
class holder < 1 > *7oPM5J|v  
  { mkYM/*qyM&  
public : g*t.g@B<2  
template < typename T > qMYR\4"$  
  struct result_1 G39H@@ *O0  
  { ?# >|P-4  
  typedef T & result; ^q"p 8   
} ; [ /*$?PXt  
template < typename T1, typename T2 > ({D.oS  
  struct result_2 C fQj7{  
  { +f\tqucI3  
  typedef T1 & result; Zm%}AzM  
} ; \F,?ptu  
template < typename T > e;x`C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GW'=/ z7  
  { 6v GcM3M  
  return (T & )r; z QoMHFL3  
} Xfx(X4$9  
template < typename T1, typename T2 > . )Fn]x"<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H:U1#bQQ:  
  { ;G!X?(%+  
  return (T1 & )r1; SynxMUlA  
} l1jS2O(  
} ; X X{:$f+  
2t1WbP1  
template <> l*_b)&CH  
class holder < 2 > IaE};8a8  
  { OW)8Z 60  
public : aO "JT  
template < typename T > 6BW-AZc  
  struct result_1 rd]HoFE  
  { r!Eo8C  
  typedef T & result; .)|jBC8|}  
} ; Y8.0R-:ZAN  
template < typename T1, typename T2 > j='Ne5X1  
  struct result_2  _+|*  
  { 'Twi @I  
  typedef T2 & result; dge58A)Q  
} ; 8(KsU,%d  
template < typename T > jR@-h"2*A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1|/2%IDUI  
  { i/O!bq[o  
  return (T & )r; v{H23Cfh:  
}  i2)SSQ  
template < typename T1, typename T2 > XT>e/x9'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C'n 9n!hR  
  { N$Gx$u3Cd  
  return (T2 & )r2; Z> QSZ48=  
} A40 -])'!  
} ; PG<N\  
7bsW7;C  
=6  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 z&<Rx[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: P_-zkw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +hjc~|RK  
V$q%=Sip  
return l(i, j) = r(i, j); 2:pq|eiF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V2, .@j#  
nkJ*$cT1o  
  return ( int & )i; dmlh;Z  
  return ( int & )j; fbw {)SZ  
最后执行i = j; [n74&EH  
可见,参数被正确的选择了。 ]-x#zp;=  
2d.I3z:[  
7 UQD02  
= 1}-]ctVn  
9%zR ? u  
八. 中期总结 5R"b1  
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: C dZ;ZR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &~E=T3  
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;|% hDNWA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ACyQsmqm:  
r{%NMj  
!+>yCy$~_  
-v jjcyTt  
JAB]kNvI  
}=f}@JlFB  
九. 简化 <V6#)^Or  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 JH)&Ca>S  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r4D66tF  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: _R5^4-Qe  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Wc,8<Y'   
  +-*/&|^等 >wMsZ+@m  
2. 返回引用。 <5$= Ta  
  =,各种复合赋值等 <NJ7mR}  
3. 返回固定类型。 e6F:['j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FswFY7 8  
4. 原样返回。 ._FgQ` `PL  
  operator, v(: VUo]H  
5. 返回解引用的类型。 /$9/,5|EA  
  operator*(单目) n]j(tP  
6. 返回地址。 #=O0-si ]P  
  operator&(单目) B;K{Vo:C  
7. 下表访问返回类型。 |(P>'fat-p  
  operator[] e#zGLxa  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S0 yPg9v  
  operator<<和operator>> er qm=)  
(nE$};c<b2  
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。 wfZ 'T#1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ak_;GvC!  
U;jk+i  
template < typename Left > Sl$dXB@  
struct value_return pp{);  
  { U-lN_?  
template < typename T > "lz!'~im  
  struct result_1 yTDoS|B+)  
  { U{O\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4a3f!G$  
} ; M1ayAXO  
qp{NRNkQ  
template < typename T1, typename T2 > ;3?M?E/$s  
  struct result_2 R K'( {1  
  { 6&u,.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Gf%o|kX]  
} ; `8y &  
} ; k~vmHb  
Gg;#U`  
KBJ|P^W5j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u j:w^t ][  
Y]Fq)  -  
下面我们来剥离functor中的operator() !^m5by  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _nRshTt`V&  
M>]%Iu  
return l(t) op r(t) \JyWKET::_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) gai?LXM l}  
return op l(t) =x^I 5Pn  
return op l(t1, t2) Hou{tUm{xC  
return l(t) op M,#t7~t  
return l(t1, t2) op q7)$WXe2LM  
return l(t)[r(t)] _c(=>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] '<}7bw}+c  
!^LvNW\|  
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: L,D!T&B  
单目: return f(l(t), r(t)); cX=` Tl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); C>03P.s4c  
双目: return f(l(t)); 2;&13%@!  
return f(l(t1, t2)); Y"lxh/l$}  
下面就是f的实现,以operator/为例 q2 f/#"k  
Wh<lmC50(  
struct meta_divide g9 yCd(2<5  
  { f,-|"_5;   
template < typename T1, typename T2 > pIrAGA;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hZ#tB  
  { 0 /kbxpih  
  return t1 / t2; CX:^]wY  
} FQ87[| S  
} ; JZtFt=>q  
woT"9_tN  
这个工作可以让宏来做: 3@&H)fdp6a  
q#778  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ SKtEEFyIR_  
template < typename T1, typename T2 > \ y,r`8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,,Db:4qfjD  
以后可以直接用 U'lD|R,g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %F4Q|  
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 FlgB-qR]<n  
(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。。。) h1kPsgzR  
/~^I]D  
?I0 i%nH  
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 I/> IB   
$Us@fJr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kg61Dgu  
class unary_op : public Rettype eHJ7L8#  
  { b{ozt\:M  
    Left l; mQvKreo~  
public : m@Nx`aS?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0!VLPA:  
X or ,}. w  
template < typename T > 4l1=l#\S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?rOb?cu-  
      { ~pA;j7*  
      return FuncType::execute(l(t)); KALg6DZe:  
    } Gu}x+hG  
6^aYW#O<Ua  
    template < typename T1, typename T2 > *~cs8<.!1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iR_Syk`G*A  
      { Y-Ku2m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); LWL>hd  
    } bc4x"]!  
} ; __fR #D  
Hb+#*42v  
]dK]a:S  
同样还可以申明一个binary_op rO`g~>-  
?xo,)``  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i]-gO  
class binary_op : public Rettype F^NR qE  
  { pzax~Vp  
    Left l; tZYI{ m{  
Right r; {l11WiqQH  
public : OT& E)eR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M$W#Q\<*#r  
4@V] zfu^Q  
template < typename T > 5p|@)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }>w  
      { L@4zuzmlb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); LA?\~rh!  
    } Yq?I>  
i-FUAR  
    template < typename T1, typename T2 > tN{t-xUgk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ],YYFU}  
      { u#M)i30j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); NslA/"*  
    } m3(T0.j0P  
} ; -n *>zGc  
:]^P ^khK  
u,akEvH~a  
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 U&n>fXTHn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Doh|G:P]#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^!<7#kX  
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。 yUW&Wgc=:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]`sIs= _[  
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。。。 1D[P\r-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 YU=ZZEVi  
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) VDKS_n  
下面是修改过的unary_op D i'u%r  
<gdgcvd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eM+;x\jo?  
class unary_op -z0{\=@#m  
  { ?a>7=)%AH  
Left l; ]kkBgjQbS  
  8KtgSash  
public : :#[_Osmf(  
gww^?j#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vNt>ESPB  
5; PXF  
template < typename T > $XQxWH|  
  struct result_1 | NU0tct^  
  { @pG lWw9*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uT}TSwgp  
} ; b3b~T]]  
6rQpK&Jx  
template < typename T1, typename T2 > v$m[#&O^V?  
  struct result_2 0 BCGJFZ{  
  { +z=%89GJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Dsj|~J3  
} ; ~y2)&x  
S[ ~O')  
template < typename T1, typename T2 > cN WcNMm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =/g$bZ  
  { Ydh<TF4!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9J7J/]7f  
} "b>KUzuYT  
d%lHa??/ h  
template < typename T > vzcBo%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uR ;-eK  
  { 48 CI8[T  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,![Du::1  
} ZJ9Jf2 c  
,B%fjcn  
} ; t\pK`DM-[  
-#wVtXaSc  
ZjZhz`  
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 `_1(Q9Q  
好啦,现在才真正完美了。 Z|(c(H2  
现在在picker里面就可以这么添加了: "Ug/ ',jkV  
D*cyFAF  
template < typename Right > bqrJP3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qggk:cN1  
  { Dk`4bYK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c',:@2R  
} 'q92E(  
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。 IE)"rTI)b  
*NW QmC~  
;4G\]%c)E{  
``$%L=_m  
M%&A.j[  
十. bind n#>.\F  
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。 vK6ibl0  
先来分析一下一段例子 eOehgU5x  
)[^y t0%  
\- =^]]b=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~`2&'8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u`Z0{d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 zr.+'  
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。 "J pTE \/  
我们来写个简单的。 {?*<B=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: X 45x~8f  
对于函数对象类的版本: ,g/ _eROJ  
G#w^:UL  
template < typename Func > zg#m09[4  
struct functor_trait F gWkcV6B  
  { 0+}EA[  
typedef typename Func::result_type result_type; KQ4kZN  
} ; Pr5g6I'G   
对于无参数函数的版本: ]3t1=+  
x}?DkFuxb  
template < typename Ret > >gk z4.*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /5Zp-Pq  
  { y9C;T(oi;  
typedef Ret result_type; 1E5a(  
} ; : 8^M5}  
对于单参数函数的版本: _8Nw D_"  
1Xy8|OFc[  
template < typename Ret, typename V1 > !/Iq{2LX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0]T.Lh$3  
  { rQ~\~g[tP  
typedef Ret result_type; 1BQ0M{&  
} ; fvcW'T}r  
对于双参数函数的版本: <NG/i i=  
[1{SY=)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -)1-~7 r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +yf(Rs)!  
  { GilQtd3\  
typedef Ret result_type; H2qf'  
} ; D W/1 =3  
等等。。。 K8HIuQ!=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy T'ED$}N>~  
;n`R\NO9  
template < typename Func > 4q>7OB:e  
struct func_return (O\U /daB  
  { \  Md 3  
template < typename T > M1oPOC\0.  
  struct result_1 $hkq>i \  
  { qWsylC23  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >Z+"`"^o}  
} ; Q [r j  
'yp>L|  
template < typename T1, typename T2 > 60!1 D>,  
  struct result_2 eV"!/A2:N5  
  { 'X =p7 d|'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yND"bF9  
} ; %35L=d[  
} ; '_:(oAi,C  
~xGoJrF\  
1T ( u  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Kv(z4z  
%*wzO9w4  
template < typename Func, typename aPicker > `79[+0hL'  
class binder_1 I @ 2uF-  
  { YT>KJ  
Func fn; lnS(&`oh\=  
aPicker pk; L7'%;?Z  
public : Hd9XfU  
Ju!(gh  
template < typename T > [r)e P({  
  struct result_1 +l`65!"  
  { J/2j;,8D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :Sr?6FPc  
} ; U{6oLqwq3Y  
`@[l\.Vt:  
template < typename T1, typename T2 > LL&ud_Y  
  struct result_2 7A5p["?Z  
  { U-i.(UyZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <,"4k&0Q>V  
} ; pkJ/oT  
57wFf-P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .evbE O5  
|EKu2We*  
template < typename T > lbQQtpEKO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !b8uLjd;  
  { YEv%C| l  
  return fn(pk(t)); <$%X<sDkq  
} !/`$AXO  
template < typename T1, typename T2 > iPq &Y*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hoa7   
  { H&#{l)  
  return fn(pk(t1, t2)); ^W~p..DF  
} &(EHq  
} ; j[I`\"  
aSC9&Nf;  
)p<WDiX1!e  
一目了然不是么? y<pnp?x4  
最后实现bind _A98  
!Uh2}ic  
oH^(qZ8W  
template < typename Func, typename aPicker > %Y]=1BRk}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (D<(6?  
  { =-NiO@5o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :_5/u|{  
} <3 TA>Dz  
:_ROJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %f j+70  
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。 O}Hf62"  
fH\X  
十一. phoenix $= B8qZ+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K=dR%c(  
`0ZZ/] !L  
for_each(v.begin(), v.end(), K*q[(,9  
( %@Oma  
do_ & $'z  
[ (-0ePSOG  
  cout << _1 <<   " , " D-2.fjo9!  
] 7Vu?  
.while_( -- _1), qH> `}/,P  
cout << var( " \n " ) -`+<{NHv\  
) BecP T  
); :u6JjW[a)  
!z 53OT!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Ml?~ |_  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor j'?7D0>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !ErH~<f%K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6KHN&P  
hB9Ee@  
.pPm~2]z  
template < typename Cond, typename Actor > s&a1y~rv  
class do_while p =(@3%k  
  { ! }f1`/   
Cond cd; g13 rx%-  
Actor act; S?ujRp  
public : 7%MbhlN.  
template < typename T > JhHWu<  
  struct result_1 7 <9yH:1  
  { N~^yL<O  
  typedef int result_type; {2&m`D bm  
} ; JIm4vS  
:s={[KBP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9Fo fr  
ke_ [  
template < typename T > @%/]Q<<q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j}1zdA  
  { C NsNZJ  
  do m8R9{LC  
    { urBc=3Rz  
  act(t);  YZc>dE  
  } y [#pC<^  
  while (cd(t));  =<}<Ny  
  return   0 ; 7O5`v(<9n>  
} 5U`ZbG  
} ; oF]cTAqhC.  
1'.7_EQ4T  
z~*g~RKS!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @"-</x3o  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~y HU^5D  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 DdQ;Q5|  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *&BnF\?m  
下面就是产生这个functor的类: V7d) S&*V  
*NFg;<:j  
O7d$YB_'  
template < typename Actor > 7hP<f}xL  
class do_while_actor t.T UmJ  
  { H}hFFI)#Oo  
Actor act; 1CU>L[W)  
public : U>Ld~cw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K6/@]y%Wr  
}jH7iyjD  
template < typename Cond > {8$=[;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %nN `|\  
} ; 5r~# 0Zf*  
5 @U<I  
3E3U /K  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {]_uMg#!  
最后,是那个do_ ;~fT,7qBah  
3@+b }9s8  
hu_ ^OlF  
class do_while_invoker }%b;vzkG5  
  { 7SDFz}  
public : &|>S|  
template < typename Actor > \B F*m"lz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1"Z@Q`}  
  { j /=i Mq  
  return do_while_actor < Actor > (act); CTX9zrY*T  
} |-sPLU&s%  
} do_; F+R?a+e  
kiUGZ^k\s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $mf u:tbP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,.eWQK~  
最后来说说怎么处理break和continue 1b=lpw 1}  
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。 oSiMpQu08  
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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