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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +]e) :J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 HzAw rC  
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, _DYe<f.  
Pt/F$A{Cj  
b\UE+\a&  
)vGxF}I3  
  class filler O*>`md?MH  
  { +[[^W;<.l  
public : R'^J#"[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} eo&G@zwN   
} ; zuJ@@\75  
m=60a@o]  
g2YE^EKU~  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: r(g# 3i4Q  
N^'(`"J s  
jN/snU2\0  
jT4 m(j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); pwA~?$B1  
=TA8]7S~U  
7 LiyA<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bj@f<f`  
/wi/i*;A  
 )eH?3""  
#`%V/#YK  
二. 战前分析 JHJ]BMm  
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。 D=M'g}l  
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 (bD#PQXzm  
?BU?c:"f  
!HF<fn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8k^1:gt^  
  /* --------------------------------------------- */ ~bgM*4GW  
vector < int *> vp( 10 ); r<DPh5ReY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `6v24?z  
/* --------------------------------------------- */ Tzfk_h3hE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -(zw80@&  
/* --------------------------------------------- */ i({MID)/_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^$y`Q@-9  
  /* --------------------------------------------- */ USKC,&6&}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *,,:;F^  
/* --------------------------------------------- */ hcR^?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5m?9O7Pg  
!14l[k+\  
 ">q?(i\  
.i1|U8"X  
看了之后,我们可以思考一些问题: 88l{M[B2  
1._1, _2是什么? p\tA&>3-  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "J 2v8c  
2._1 = 1是在做什么? & z5:v-G?  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 dA0o{[o=  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 fjm 3X$tR  
tQ)l4Y 8  
>KJE *X@s  
三. 动工 w NMA)S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vg5fMH9ZZ  
:#=B wdC  
m[hHaX  
a@! O}f*  
template < typename T > $v=(`=  
class assignment }s.\B    
  { p@wtT"Y  
T value; y/"CWD/i  
public : "P$')u wE  
assignment( const T & v) : value(v) {} va!fJ  
template < typename T2 > fH% C&xj'&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } gj82qy\:  
} ; -'Z-8  
fBKN?]BdN  
Z*.rv t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q>TNzh  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment jV#1d8qm  
R  xc  
G9CL}=lJ,  
6dYa07  
  class holder iAXF;'|W  
  { 0<nW nD,z  
public : tZ:fh  p  
template < typename T > z\Z+>A  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2c3/iYCKP  
  { wIF)(t-):  
  return assignment < T > (t); \ (U|&  
} hfs QAa  
} ; bUc ++M  
{T3wOi  
X @X`,/{X  
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: iN2591S  
tD]vx`0>  
  static holder _1; LftzW{>gI"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 jK2gc^"t  
)9+H[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E>F6!qYm  
而不用手动写一个函数对象。 peVzF'F  
UFeQ%oRa8  
}U**)"  
3vEwui-5  
四. 问题分析 +xNq8yS  
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。 I<S*"[nV  
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。 u89Q2\z~"M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QG09=GQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T )bMHk  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~jJe|zg>  
t!0 IQ9\[*  
五. 问题1:一致性 /L` +  
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?| DOq"=R+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DK#Tr: 7  
'N/u< `)  
struct holder ZsGJ[  
  { LqS_%6^  
  // %/RT}CBBsW  
  template < typename T > +<WNAmh   
T &   operator ()( const T & r) const Z;6?,5OSc  
  { wLo<gA6;  
  return (T & )r; IC-W[~  
} BuS[(  
} ; kM3#[#6$!  
_"82W^Wi  
这样的话assignment也必须相应改动: L"( {6H  
ZJHaY09N  
template < typename Left, typename Right > >eX9dA3X  
class assignment xxpzz(S ]A  
  { I1JF2" {c  
Left l; A9LVS&52  
Right r; VRUA<x  
public : JC7:0A^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l)Mi?B~N  
template < typename T2 > Oo9'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l$C Y gm  
} ; *Q;?p hr  
Y\E7nll:.  
同时,holder的operator=也需要改动: ~FnY'F<35  
| zOwC9-6  
template < typename T > aX.//T:':?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tQ`|MO&o  
  { H1$n6J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l <yYfGO  
} Oki{)Ssy  
"fu@2y4^  
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。 *4c5b'u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =lx~tSiS  
c4}|a1R\=  
return l(rhs) = r; 6Z{(.'Be  
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。 >&Y\g?Z6G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Zl?9ibm;@  
-6# _t  
template < typename Tp > ~g*5."-i  
class constant_t ;G*)7fi  
  { ]qiX"<s>~C  
  const Tp t; `{Fz  
public : igF<].'V  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2FR 5RG oD  
template < typename T > <A&Zl&^1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c;88Wb<|W  
  { )<.y{_QUN  
  return t; '-P+|bZW4  
} ,Eo\(j2F.  
} ; (SByN7[g b  
dyl1~'K^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n39EKH rm%  
下面就可以修改holder的operator=了 _U Y5  
1+qP7 3a^  
template < typename T > uz;eY D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const l6.&<0pLT  
  { ?3<Y/Vg%c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a?*pO`<J{  
} *C.Kdf3w  
}|l7SFst  
同时也要修改assignment的operator() Fm+V_.H/;  
jwheJ G  
template < typename T2 > j2mMm/kq\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V9wL3*  
现在代码看起来就很一致了。 877Kv);  
p Moza8  
六. 问题2:链式操作 ;&MnPFmq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `k(m2k ?  
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。 kv<(N  
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。 As j<u!L  
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。 j? Vs"d|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ts r{-4V  
o+Q2lO5  
template < typename T > aTs9lr:  
struct result_1 )*aAkM  
  { Bq tN=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p:3w8#)MZ  
} ; wcGv#J],  
<Ik5S1<h$H  
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: ulfs Z:  
#p-\Y7f  
template < typename T > *pyC<4W  
struct   ref ?5wsgP^  
  { .p(r|5(b  
typedef T & reference; WZ UeW*#=  
} ; LVdtI  
template < typename T > QRwOv  
struct   ref < T &> im F,8'  
  { \p!m/2  
typedef T & reference; l|M|;5TW  
} ; }Ggn2 X  
-jVg {f!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $_gv(&ZT  
iDYm4sY  
template < typename T > 9fsc>9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z 4c^6v  
  { upFe{M@  
  return l(t) = r(t); 3;R`_#t+  
} D!i|KI/  
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。 ,q$2D,dz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {*nE8+..A  
X7?j90tH  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 TV}=$\D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^=qV)j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 O mph(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^}lL@Bd|  
最后的布局是: $SfY<j,R  
                Add c*R18,5-  
              /   \ ?\zyeWK0L  
            Divide   5 hPUZ{#;n  
            /   \ 4I2#L+W  
          _1     3 r>G||/Z  
似乎一切都解决了?不。 R S] N%`]  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 kD6Iz$tr  
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。 4v2JrC;  
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: 5Hs !s+  
>E WK cocM  
template < typename Right > 3M>y.MS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const milQxSpj  
Right & rt) const 1 /SB[[g  
  { GE\({V.W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %h v-3L#V  
} ^c| 0?EH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J~ wu*x  
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。 ozA%u,\7k  
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。 &09G9GsnQ  
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。 7>-99o^W  
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。 l s%'\}  
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? 6L2Wv5C  
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: )2r_EO@3HP  
m*v@L4t( 1  
template < class Action > VYrs4IFT$  
class picker : public Action N8X)/W  
  { n%s$!R- \  
public : },#AlShZu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \3)U~[O>:  
  // all the operator overloaded <iM}p^jX9  
} ; T%**:@}+  
$=Tq<W*c  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 h{ eQ\iI  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 8'u,}b)  
rEs!gGNN  
template < typename Right > {wD "|K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F0'8n6zj  
  { lT'V=,Y t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f1U: _V^d  
} !0cb f&^:  
xww\L &y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > OGW0lnQ/  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 u2*."W\  
w# ;t$qz}  
template < typename T >   struct picker_maker l!IN#|{(  
  { Ub[UB%(T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; OO;I^`Yn  
} ; XOEf,"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kZ!&3G9>-  
  { Ex{;&UWm  
typedef picker < T > result; d/E0opv  
} ; &]c7<=`K"  
s2K8|q=  
下面总的结构就有了: 7s;*vd>  
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。 $-gRD|oY  
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。 iF1zLI<A  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 RMAbu*D0  
至此链式操作完美实现。 )(yKm/5 0  
z@2nre  
mQ\oR|  
七. 问题3 TaZlfe5z  
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。 ^{-Z3Yxd  
&p=(0$0&-  
template < typename T1, typename T2 > 4 rD&Lg'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +^a@U^V  
  { MU1T="N^+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `[tYe<  
} QtOT'<2t]  
RG- ,<G`  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 7Ur'@wr  
{tnhP^C3>  
template < typename T1, typename T2 > -i4hJC!3  
struct result_2 pFEU^]V3*  
  { U"K%ip:Wd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +b{tk=Q:  
} ; &9xcP.3  
5%" 0  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? sA+( |cEh  
这个差事就留给了holder自己。 "mcuF]7F  
    _61tE  
[V;Q#r&+  
template < int Order > 0|?DA12Z  
class holder; QW&@>i  
template <> {;hR FQ^b  
class holder < 1 > N ^H H&~V  
  { M'$?Jp#]}  
public : wVUm!Y  
template < typename T > )lVplAhZD  
  struct result_1 smX&B,&@  
  { S#|5&SR  
  typedef T & result; {|tMN,Z  
} ; $HV`bJ5!L*  
template < typename T1, typename T2 > 9bD ER  
  struct result_2 |LE*R@|3$  
  { ^2mCF  
  typedef T1 & result; +VHo YEW  
} ; `~LaiN.  
template < typename T > QC+BEN$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 58Z,(4:E  
  { _i0,?U2C  
  return (T & )r; 7[(<t+  
} G3t\2E9S  
template < typename T1, typename T2 > `R:HMO[ow  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0j[%L!hny  
  { }vQ Y+O  
  return (T1 & )r1; M\=/i\-  
} /^Zgv-n  
} ; 0+_:^z  
yzz(<s:o/  
template <> )H<F([Jri  
class holder < 2 > y;tX`5(fe  
  { A<cnIUW  
public : K<"Y4O#]  
template < typename T > 9 icy&'  
  struct result_1 :4S~}}N  
  { 5~xv"S(E}  
  typedef T & result; 4+a u6ABy  
} ; aP +)  
template < typename T1, typename T2 > Evq^c5n>{  
  struct result_2 Vxim$'x!  
  { M"z3F!-j  
  typedef T2 & result; NSQf@o  
} ; Su[f"2oR  
template < typename T > Y_M3-H=0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qF4pTQf  
  { J ?H| "  
  return (T & )r; zvh&o*\2<d  
} $lAhKpdlW  
template < typename T1, typename T2 > (\$=+' hy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F0+@FS0   
  { bOdyrynh  
  return (T2 & )r2; %hb!1I  
} 8f-B-e?k  
} ; RQd5Q.  
~@EBW3>~5  
Rs1JCP=d8  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 "\x\P)j0>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2]-xmS>|b  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `Z~\&r=  
Tg#%5~IX  
return l(i, j) = r(i, j); 2ee((vO&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x '`L( C  
Y1U\VU  
  return ( int & )i; 0D_{LBO6LU  
  return ( int & )j; ~(d#T|ez  
最后执行i = j; (ysDs[? \  
可见,参数被正确的选择了。 o`ijdg!5qG  
YDo,9  
EyPF'|Qtn  
J l9w/T  
='GY:.N  
八. 中期总结 @`#"6y?  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: >,QW74o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  9/R<,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }TAHVcX*p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K@+(6\6I  
rJ_fg$.<  
'5m`[S-IU  
'Lv>!s 7  
[[9XqD]  
mRC6m K>  
九. 简化 k6W  [//  
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。 ys$X!Ep  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <bxp/#6D  
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: +UC-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A]"IQ-  
  +-*/&|^等 1r;.r|  
2. 返回引用。 <MoKTP-<  
  =,各种复合赋值等 @mrGG F  
3. 返回固定类型。 LzJNQd'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !)TO2?,^  
4. 原样返回。 ,mW-O!$3W  
  operator, Zp*0%x!e  
5. 返回解引用的类型。 F B7.b  
  operator*(单目) 7Yd]#K{$  
6. 返回地址。 {pW(@4U  
  operator&(单目) / qo`vk A  
7. 下表访问返回类型。 [P?.( *  
  operator[] [ZkK)78}k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [X|KXlNfm  
  operator<<和operator>> 4mJ[Wr\y  
p(]o#$ 6[  
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。 aw8q}:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ia}V8i  
|qTS{qQh{L  
template < typename Left > 7ZRLSq'S  
struct value_return orzy &4  
  { X:Z*7P/  
template < typename T > 6t(I.>-  
  struct result_1 dY%>C75O  
  { >,. x'{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2Sg,b8  
} ; wth*H$iF  
-v7O*xm"  
template < typename T1, typename T2 > {]CO;5:  
  struct result_2 EzDQoN7Em  
  { V[N4 {c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V}UYr Va#9  
} ; !K$qh{n  
} ; />\6_kT  
K<Qy1y~[  
>*aqYNft  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9F^rXY.  
UjI -<|  
下面我们来剥离functor中的operator() oDEvhN T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YjM_8@ <  
C%y!)v_x  
return l(t) op r(t) QL4BD93v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #b?)fqRJL  
return op l(t) jsrIZbN  
return op l(t1, t2) RY]Vo8  
return l(t) op ;_vo2zl1  
return l(t1, t2) op 7v^V]&&s  
return l(t)[r(t)] ~)\E&c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4q7hL  
nm597WeZp  
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: 8hx 3pvmk  
单目: return f(l(t), r(t)); Rg?m$$X`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~9KxvQzt  
双目: return f(l(t)); 1-M\K^F  
return f(l(t1, t2)); \P` mV9P  
下面就是f的实现,以operator/为例 aV'r oxM  
2PSt*(  
struct meta_divide [C"[#7  
  {  H*]B7?S  
template < typename T1, typename T2 > `K^j:fE7n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8P#jC$<  
  { DNN60NX 5Q  
  return t1 / t2; xEfz AJ5&  
} $ }D9)&f;  
} ; yxt `  
CkJ\v%JAW  
这个工作可以让宏来做: @3:oo /;  
}dt7n65  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~3u'=u9l  
template < typename T1, typename T2 > \ pl{Pur ;i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  #nS  
以后可以直接用 j>70AE3[8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1hQeuG  
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 tb@&!a$`?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) .;&1"b8G  
psHW(Z8G  
oMj;9,WK'  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 JNYFu0  
5#SD$^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /v,H%8S  
class unary_op : public Rettype ~J Xqyw}  
  { p+F{iMC  
    Left l; s}pn5zMp:8  
public : ,?Bo x  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~A5MzrvIO2  
PafsO,i-  
template < typename T > !}gC0dJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const </OZ,3J=  
      { pg.z `k  
      return FuncType::execute(l(t)); ZKv^q%92  
    } )+nY-DB(  
x*" 0dYH  
    template < typename T1, typename T2 > LS=HX~5C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const   vZQ'  
      { f.4m6"1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); HJn  
    } Z,~EH  
} ; ,`3kDqS_4  
I<'wZJRRa  
`6.rTs $<  
同样还可以申明一个binary_op $]G_^ji)K  
JY|f zL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ];.H]TIc6  
class binary_op : public Rettype Xy>+r[$D:  
  { '7!b#if  
    Left l; D-[` wCa,  
Right r; St6U  
public : YuZxKuGy  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @GB~rfB[  
XCGJ~  
template < typename T > [a&|c%h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jo.Sg:7&  
      { 0koC;(<n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "Yo.]P U  
    } pL {h1^O}  
J1?)z+t9~  
    template < typename T1, typename T2 > PN!NB.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /idQfff  
      { ="$9 <wt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2\Vzfca  
    } jORU+g  
} ; Z>)(yi9+  
5s >UM@})  
dJZMzn  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 J~6-}z   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >&|C E2'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _7AR2  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 BnLM;5 >  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5/:BtlFx  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 VPB,8zb ]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bN6FhKg|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) cI9}YSk  
下面是修改过的unary_op ~v 2E<S3  
e%(,)WlTaU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;'.[h*u~<  
class unary_op 0u]!C"VX  
  { Xgge_`T9  
Left l; ] Fx9!S  
  1]L 0r  
public : C0xj M0  
io[$QTY  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} iUv#oX H  
T9@W,0#  
template < typename T > &TmN^R>  
  struct result_1 #PzRhanX  
  { p nS{W \Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >AT{\W!N  
} ; E1U~ ew  
A8?uCkG  
template < typename T1, typename T2 > &*wN@e(c  
  struct result_2 @O7hY8",  
  { 0]C~CvO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O<&8 gk~  
} ; ZgN )sVJ  
*CHLs^)   
template < typename T1, typename T2 > 8y-Sd\0g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +mReWf:o  
  { 'WEypz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <+1d'VQ2  
} 3|=9aM^x^  
n+Ia@ $|m  
template < typename T > n M +(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wic& $p/%  
  { }n+#o!uEf  
  return OpClass::execute(lt(t)); eIz T(3(  
} vZHm'  
de?Bn+mvi.  
} ; ]]\\Y|0  
:27GqY,3sK  
,k*g `OTW  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug l2))StEm  
好啦,现在才真正完美了。 WUQlAsme  
现在在picker里面就可以这么添加了: YQyf:xJ  
mHqw,28}  
template < typename Right > 2|xNT9RW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r Z0+mS'/G  
  { <,%qt_ !  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W}<'Y@[ ,  
} lg)jc3  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 1gEeZ\B-&  
1m*fkM#  
dqU bJc]  
?mdgY1  
a#iJXI  
十. bind 'eNcQJh  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Zrtyai{8l  
先来分析一下一段例子 -^m]Tb<u  
|K(j}^1k  
xFU*,Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :zXkQQD8`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4ZY0!'be-R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,qF;#nB-  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 g5gq {KlU  
我们来写个简单的。 #&JhA2]q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j[z o~Y4z  
对于函数对象类的版本: #HjiE  
Ww9%6 #i t  
template < typename Func > &,pL3Qos  
struct functor_trait KLpe!8tAe  
  { Xx~za{p  
typedef typename Func::result_type result_type; FOB9J.w4  
} ; D$W&6'  
对于无参数函数的版本: (Sr D  
D -Goi-4  
template < typename Ret > !,f{I5/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P&Vqr  
  { :x*|?zII  
typedef Ret result_type; ^l}Esz`-M  
} ; N=e-"8  
对于单参数函数的版本: dg9 DBn#  
8lAs~c  
template < typename Ret, typename V1 > gOkq>i_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;Kq/[$~0  
  { {\!_S+}{  
typedef Ret result_type; 3urL*Fw,  
} ; %:bTOw[4r  
对于双参数函数的版本: U$; FOl  
AV"fOK;#A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v%_5!SR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Tx)X\&ij&  
  { %d<uOCf\Q  
typedef Ret result_type; u{F^Ngy )  
} ; zKycd*X  
等等。。。 's.%rre%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0'Kbh$LU  
r;gtfX*  
template < typename Func > pBW|d\8  
struct func_return .VFa,&5;3  
  { 9>y6zFTV  
template < typename T > ?&Zfb  
  struct result_1 }co v"o  
  { ZeVb< g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; II !Nr{A  
} ; >j [> 0D  
YzTmXwuA5  
template < typename T1, typename T2 > F`W8\u'db  
  struct result_2 q9GSUkb  
  { "I"(yiKD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 35}{dr  
} ; Y7QIFY's~  
} ; FyZp,uD  
mTG v*=l  
n9.` 5BH7/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;J"b%~Gn  
9|Z25_sS  
template < typename Func, typename aPicker > 1 J3h_z6/  
class binder_1 Ok7i^-85  
  { i *W9 4  
Func fn; 8*sZ/N.  
aPicker pk; y'ZRoakz)  
public : i #5rk(^t  
9EryHV|  
template < typename T > y/!h.[  
  struct result_1 $tGk,.#j  
  { C]22 [v4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; x.Sq2rw]V  
} ; oz!;sj{,D  
R)s@2S  
template < typename T1, typename T2 > {1H3VSYq  
  struct result_2 Q fI =  
  { 5ZG-3qj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JGS4r+   
} ; mlolSD;7  
lM1Y }  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^4Ta0kDn  
D8u_Z<6IjI  
template < typename T > ;Drt4fOxX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B+y r 6Q.  
  { 39s%CcI`k  
  return fn(pk(t)); ifA{E}fRZP  
} yFp8 >  
template < typename T1, typename T2 > Gy*6I)l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?eUhHKS5  
  { Isa]5>  
  return fn(pk(t1, t2)); *ujn+0)[  
} `WDN T0@M  
} ; G813NoS o  
l1X& Nw1W  
,z6&k   
一目了然不是么? ({/@=e x*  
最后实现bind %M+ID['K9/  
YG<7Zv  
>_ji`/ d{  
template < typename Func, typename aPicker > GT|=Kx$;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) f_}FYeg  
  { =Z ^=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); QO;W}c:N  
} $<jI<vD+:  
-3 }  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +we3BE.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 @pueM+(L&  
b"-eQb  
十一. phoenix p#:.,;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: p s:|YR  
U0}]3a0  
for_each(v.begin(), v.end(), =i jGB~  
( r"s <;  
do_ P$MAURFm  
[ Yrb[:;Y  
  cout << _1 <<   " , " a =LjFpv/]  
] !"\UT&  
.while_( -- _1), LD]>_P83  
cout << var( " \n " ) 4u;db_gX  
) cX$ Pq  
); \TM%,RC3K  
\hSOJ,{)U  
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: ~2Jvb[IM  
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 p"Ki$.Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 y:Ycn+X.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o g.LD7&/  
Fwn4c4-%  
wpw~[xd  
template < typename Cond, typename Actor > SOo/~ giz|  
class do_while Snx_NH#tA  
  { .VF4?~+M-  
Cond cd; m S[Vl6  
Actor act; _aOisN{  
public : `.PZx%=  
template < typename T > ax7]>Z=%d"  
  struct result_1 N~H9|CX  
  { CrHH Ob  
  typedef int result_type; a}l^+  
} ; \ ]  
1=C>S2q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3| 5Af  
fDo )~t*~  
template < typename T > Bor_Kib  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;hsgi|Cy-  
  { MrIo.  
  do |1`|E- S=  
    { M%H<F3  
  act(t); uZ mi  
  } JwR]!  
  while (cd(t)); Q8.SD p  
  return   0 ; Q5'DV!0aSv  
} 6AgevyVG  
} ; 3{o5AsVv  
h amn9  
vluA46c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  ol^J-  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 P@LYa_UFsN  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 V[>MKB(  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Y=JfV  
下面就是产生这个functor的类: (hTe53d<S?  
yP\KIm!  
+,=DUsI}  
template < typename Actor > <_&H<]t%rI  
class do_while_actor > t *+FcD  
  { kDuN3  
Actor act; il=y m  
public : |}paa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A$G>D3  
&CW,qY,sh  
template < typename Cond > )&[S*g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F3/aq+<P[  
} ; $fSV8n;Y  
-Y'Qa/:7  
{f] K3V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O:'UsI1Y  
最后,是那个do_ j`1% a]Bwc  
k mjSSh/t  
&i*/}OZz  
class do_while_invoker @K`2y'#b  
  { GD?4/HkF  
public : ] dB6--  
template < typename Actor > D2x-Wa  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o ohgZ&k2]  
  { -7)%J+5  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'r6s5 WC  
} MKSiOM  
} do_; ia !t~~f  
]c,ttS _  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Afi;s. ,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (i4=}Kn2  
最后来说说怎么处理break和continue uNe5Mv|}  
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。 3B:U>F,]4  
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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