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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda CAbeb+O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gMGX)Y ,=/  
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, }{R?i,j(  
CFLWo1  
UJ/=RBfkJ  
6njwrqo  
  class filler %nRz~3X|+v  
  { F}f/cG<X  
public : c'wxCqnE   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y<]A 5cm  
} ; w$aiVOjgT  
X6T*?t3!9[  
8_d>=*(  
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: dR9[K4`p/  
m]7oTmS  
#FZoi:'Q  
4x2 ;@Pd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !08\w@  
>FR;Ux~a  
A-&'/IHR"B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r1jsw j%7  
`kRv+Qwfa  
^Fn~@'  
B24,;2J  
二. 战前分析 _^k9!V jo  
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。 @@ 1Sxv_  
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 `|rr<Tsy\  
[U^@Bkh  
pzQWr*5a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kKFhbHUZa  
  /* --------------------------------------------- */ (}4]U=/nV  
vector < int *> vp( 10 ); ![ce=9@t<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [X\<C '<  
/* --------------------------------------------- */ ~+~^c|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )B!64'|M  
/* --------------------------------------------- */ F?!X<N{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1.U9EuI  
  /* --------------------------------------------- */ 1v?|n8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @ptE&m  
/* --------------------------------------------- */ S^ ,q{x*T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &gr)U3w  
O>M4%p  
# ~I.F4  
'QP~uK  
看了之后,我们可以思考一些问题: q83!PI  
1._1, _2是什么? Y) ig:m]#  
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。 ~ Pm[Ud  
2._1 = 1是在做什么? KE_GC ;bQ  
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。 -Wt (t2  
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。 ?xT ^9  
C)RJjaOr  
 ds#om2)  
三. 动工 ol7^T  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: TwT@_~ IM  
<y!(X"n`  
.szc-r{  
/7o{%~O  
template < typename T > 9R1S20O  
class assignment u&npUw^Va  
  { ,K-?M5(n9  
T value; B7u4e8(E*  
public : t*Xo@KA  
assignment( const T & v) : value(v) {} q=J8SvSRl  
template < typename T2 > hgmo b"o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u]uUm1Er  
} ; |/M^q{h&7s  
A4mnm6Tf  
Ltrw)H}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PX$_."WA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment a^>e| Eq|  
H7}@56  
6$y$ VeW  
'k1vV  
  class holder |{j\7G*5  
  { *$Tz g!/  
public : .271at#-  
template < typename T > p4sU:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7A6:*  
  { tDQo1,(oY  
  return assignment < T > (t); z"PU`v  
} Vgg' 5o&.  
} ; SU$%nK)  
7W7yjG3g  
z<~yns`Y.  
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^xIfV~ zt  
f.{/PL  
  static holder _1; !hc#il'g].  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l(j._j~p  
}^"#&w3<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ys DGF@wZC  
而不用手动写一个函数对象。 KM&bu='L^  
8_h:_7e  
!gX(Vh*k  
Y2&hf6BE  
四. 问题分析 } >z l  
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。 &f_ua)cyY  
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。 ` & {  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /8Xd2-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <3WaFi u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rT/4w#_3  
8HxtmFqG  
五. 问题1:一致性 pY"&=I79tb  
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?| &3~_9+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;]A:(HSZj  
U+7!Vpq  
struct holder C<"b99\2`  
  { \1[v-hvK  
  // !`S61~gE  
  template < typename T > KpF/g[m  
T &   operator ()( const T & r) const 5y8ajae:  
  { e00s*LdC  
  return (T & )r; *m.4)2u=  
} = t!$72g\  
} ; nR#'BBlI  
f`Wces=5  
这样的话assignment也必须相应改动: +|c1G[Jh  
eGE[4Z  
template < typename Left, typename Right > b 8~7C4  
class assignment #Ab,h#f*7  
  {  &C&?kS(  
Left l; &|#z" E^-  
Right r; I>n2# -8  
public : hutdw>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lDF26<<\`  
template < typename T2 > ~X2 cTG!,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ov%.+5P  
} ; Y. 1dk  
^^ +vt8|  
同时,holder的operator=也需要改动: sA1 XtO<&7  
2 i:tPe&  
template < typename T > ]<<+#Rg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :(Uz`k7   
  { b+!I_g4P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <cNg_ZZ;8  
} gVU&Yl~/^  
rG"QK!R5  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 iD`>Bt7gD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,.-85isco  
jB-wJNP/  
return l(rhs) = r; }$D{YHF  
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。 P d)<Iw^<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -$@4e|e%a  
W;y ,Xs  
template < typename Tp > g6l&;S40  
class constant_t OaCp3No  
  { eW.[M?,  
  const Tp t; yr, Oq~e  
public : w W1>#F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !dZpV~g0  
template < typename T > a/s6|ri`0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u(bPdf@kz  
  { 5l,Q=V^@l  
  return t; yE>f.|(  
} $,DX^I%!  
} ; 0{zA6Xu  
+E8}5pDt  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e_z"<yq  
下面就可以修改holder的operator=了 ^ e4y:#Nu  
IP-}J$$1  
template < typename T > jSMs<ox  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [X=J]e^D  
  { @ 9q/jv`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^iz2 =}Q8  
} w/Ej>OS  
h& Q9  
同时也要修改assignment的operator() ;y%C\YB#  
HS[N]'dc  
template < typename T2 > t]PO4GA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uU#7SX(uu  
现在代码看起来就很一致了。 ]CZ&JL  
ZW>?y$C+  
六. 问题2:链式操作 vddh 2G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 BBUXoz  
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。 i=DoK{`L  
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。 \[F4ooe  
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。 .p d_SQ~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L7 f'  
`z]MQdE_w  
template < typename T > 50J"cGs~  
struct result_1 Q?"-[6[v  
  { F G5e{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; WeqQw?-  
} ; :.%Hu9=GL  
BR[f{)a5  
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: b*@y/ e\u`  
?iQA>P9B  
template < typename T > A"` (^#a  
struct   ref .f~x*@  
  { q9mYhT/Im  
typedef T & reference; FMBzTD  
} ; ~IP3~m D  
template < typename T > ]'a9>o  
struct   ref < T &> <+2M,fq+  
  { ]&kzIxh  
typedef T & reference; _m8JU  
} ; 5 qW*/  
TRSR5D[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: l|onH;g\  
&:ib>EB03=  
template < typename T > \hcb~>=C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;}=[( eqA  
  { (HZzA7eph  
  return l(t) = r(t); V3]"ROH  
} C)Ez>~Z  
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。 ?[K \X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 USrg,A  
DTw3$:  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 3%$nRP X  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0W1=9+c|X  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5lMm8<v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .5PcprE/  
最后的布局是: ixFuqPij  
                Add &%/kPF~<  
              /   \ ;v?!Pml2k  
            Divide   5 nS}XY  
            /   \ HBc^[fJ^-  
          _1     3 8}0O @ wq  
似乎一切都解决了?不。 ,:!dqonn  
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。 ]c \gUU  
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。 utz!ElzA  
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: TLk=H Gw  
u\-f\Z7  
template < typename Right > Jc:gNQCsP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tE: m& ;I  
Right & rt) const %TA3o71  
  { fEl,jA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5$|wW}SA  
} }FTyRHD|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `Al5(0Q  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 nD$CY K  
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。 ?`oCc [hY  
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。 p7A&r:qq#  
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。 }"'^.FG^_  
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? yn[^!GuJ_  
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: 'b* yYX<  
<R.5 Ma  
template < class Action > ci@U a}T  
class picker : public Action m-Uq6_e  
  { 4oF8F)ASj  
public : 3PEv.hGx  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZMHb  
  // all the operator overloaded cI O7RD$8  
} ; [7~ !M*o9  
JRm:hf'  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 s9wc ZO  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: P>dMET  
hoc$aqP6pp  
template < typename Right > <Cvlz^K[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ueiXY|  
  { Q`Q%;%t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tBp146`  
} SY` U]-h  
A(mU,^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "(hhb>V1Wl  
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。 wnL\.%Y^  
0wLu*K5$4E  
template < typename T >   struct picker_maker d (Fb_  
  { D! 1oYr  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E0<9NF Qr7  
} ; aMSX"N"ot  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A3p@hQl  
  { -$E_L :M  
typedef picker < T > result; l)glT]G3+  
} ; t]~L o3  
`5[d9z/6  
下面总的结构就有了: >5&'_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 (I d]'w4  
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。 af61!?K  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3hOiHO ;  
至此链式操作完美实现。 DHO6&8S  
9=j"kXFf  
ZkW,  
七. 问题3 a{7>7%[  
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。 bUf2uWy7  
x.CNDG  
template < typename T1, typename T2 > /HsJyp+t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *7C t#GC  
  { +s:!\(BM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }@Ij}Ab>  
} `/:ZB6  
_-&\~w  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ~Cx07I_lf  
[lpzUB}<Yp  
template < typename T1, typename T2 > fQ5V RpWGn  
struct result_2 1nb]~{l  
  { l@a>"\><i*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :=BFx"Y  
} ; Wc4F'}s  
S ni Ck*T,  
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? y#5xS  
这个差事就留给了holder自己。 XO+^q9  
    bwG2=  
^[no Gjy  
template < int Order > 1D03Nbh|5  
class holder; \`\& G-\  
template <> +_tK \MN  
class holder < 1 > .eAN`-t;  
  { |1zoT|}q  
public : G[1:<Vg8  
template < typename T > sr+* q6W  
  struct result_1 Q# w`ZQX3  
  { \WG6\Zg0A  
  typedef T & result; |*5Kfxq  
} ; C9[Jr)QX  
template < typename T1, typename T2 > hPa:>e  
  struct result_2 ^uIP   
  { &13qlc6  
  typedef T1 & result; k{<]J5{7  
} ; f"zXiUV  
template < typename T > &v7$*n27  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xJtblZ1sr  
  { :?%$={m  
  return (T & )r; Hn5:*;N  
} ]a )o@FI  
template < typename T1, typename T2 > +jePp_3$O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v1Tla]d  
  { )$XW~oA'  
  return (T1 & )r1; ^s/HbCA  
} !%{/eQFT4  
} ; B#Cb`b"  
o(GXv3L  
template <> p]/HZS.-b  
class holder < 2 > 'M>QA"*48E  
  { LeDty_  
public : ezn%*X y,  
template < typename T > MaDdiyeC  
  struct result_1 68 % = V>V  
  { 8"L#5MO t  
  typedef T & result; 4}@J]_]Z  
} ; w Q /IT}-  
template < typename T1, typename T2 > 'thWo wE  
  struct result_2  n4;  
  { ?AC flU_k  
  typedef T2 & result; +eSNwR=  
} ; % UDz4?zx  
template < typename T > o2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XKD0n^L[  
  { h.PVRAwk  
  return (T & )r; `)Z"||8K  
}  J jRz<T;  
template < typename T1, typename T2 > f%fD>a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `yYoVu*  
  { U.]5UP:a  
  return (T2 & )r2; JDcc`&`M  
} e 4-  
} ; #9-qF9M  
u~WBu|  
Vmq:As^a  
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> >。 "mlVs/nsyG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w U".^ +  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8aDh HXI  
s8L=:hiSf)  
return l(i, j) = r(i, j); 32nB9[l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a*?bnw?  
)Il) H  
  return ( int & )i; {j$:9  H  
  return ( int & )j; 2P3,\L  
最后执行i = j; YJdM6   
可见,参数被正确的选择了。 72uARF  
iI T7pq1  
RCM;k;@8V  
1vKAJ<4W  
O# n<`;W  
八. 中期总结 !C13E lf  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ZfMDyS$.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >&pB&'A a  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }8 V/Cd9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j#:IG/)GL  
/4Ud6gscf  
1dDK(RBbQ  
]fxYS m  
!1G6ZC:z  
KrVP#|9%"  
九. 简化 og0su  
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。 =PU! hZj"L  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `sW+R=  
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: zt&"K0X|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d$DNiJ ,  
  +-*/&|^等 jQ>~  
2. 返回引用。 imb.CYS74  
  =,各种复合赋值等 okwkMd-yW  
3. 返回固定类型。 vndD#/lXq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K qK?w*Qw  
4. 原样返回。 ckDWY<@v  
  operator, t`F<lOKj  
5. 返回解引用的类型。 >|j8j:S[  
  operator*(单目) ^w|D^F=o  
6. 返回地址。 SZ$~zT;c  
  operator&(单目) 'Cr2& dy  
7. 下表访问返回类型。 ;og[ q  
  operator[] olA 1,8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m2sf]-?Y  
  operator<<和operator>> {X r|L  
"XKcbdr8-  
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。 %?2:1o  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q[rmsk 2L'  
O+f'Ql  
template < typename Left > {HF,F=W  
struct value_return MBp,! _Q6  
  { ~F)[H'$A  
template < typename T > :~"Dwrui  
  struct result_1 O@9<7@h+Nl  
  { oItEGJ|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `1xJ1 z#  
} ; \US'tF)/  
Al93x  
template < typename T1, typename T2 > 5vP=Wf cW  
  struct result_2 YRU1^=v  
  { PiL[&_8g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Hl|EySno  
} ; w'i8yl bZ  
} ; {OIktG2gZ  
{tKi8O^Rb  
%[l#S*)~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :,8eM{.Q  
E]MyP=g$  
下面我们来剥离functor中的operator() K^6fg,&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r &.gOC  
]K<mkUpY  
return l(t) op r(t) "a T "o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =6YffXa_s  
return op l(t) w *Txc}  
return op l(t1, t2) [}*xxy   
return l(t) op  0?80V'  
return l(t1, t2) op ;NoD4*  
return l(t)[r(t)] >Hd Pcsl L  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] sjW;Nsp  
I d}@  
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: 6+.8nx:9X  
单目: return f(l(t), r(t)); Jf</83RZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j&y>?Y&Sb  
双目: return f(l(t)); wJ>.I<F6B  
return f(l(t1, t2)); ^J-"8%  
下面就是f的实现,以operator/为例 PSB@yV <  
=@\Li)Y  
struct meta_divide eVvDis  
  { h 0c&}kM  
template < typename T1, typename T2 > fU^6h`t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `mp3ORR;$  
  { Y I?4e7Z+  
  return t1 / t2; dN)@/R^E;  
} 8GKqPS+  
} ; du5|/  
u27*-X 5  
这个工作可以让宏来做: BpR#3CfW  
)4O* D92  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }"\jB  
template < typename T1, typename T2 > \ &Jf67\N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \L5h&  
以后可以直接用 XEpwk,8*g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Cn"L*\o  
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 k2Dq~zn  
(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。。。) 0s2@z5bfX  
R=m9[TgBm  
~i5t1  
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 =N?K)QD`  
;n2b$MB?nM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tj< 0q<is  
class unary_op : public Rettype iS#m{1m$$  
  { {0J (=\u  
    Left l; \!J9|  
public : ] RLEyDB  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >sZ207*  
hcrx(oJ5  
template < typename T > W^T6^q5;H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hphfqdh0`  
      { Ks/Uyu. X  
      return FuncType::execute(l(t)); $g@-WNe  
    } A1kqWhg\  
l ]CnLqf&  
    template < typename T1, typename T2 > 2nv-/ %]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #Py\'  
      { y^tp^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \?K>~{)  
    } 5Vu@gRk_  
} ; a"pejW`m  
15U[F0b  
>&DNxw  
同样还可以申明一个binary_op @;P\`[(*  
0o*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;Y"*Z2U  
class binary_op : public Rettype f%ynod8  
  { <f/wWu}  
    Left l; n%%u0a %  
Right r; 4K<T_B/  
public : ?6>rQ6tBv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `mo>~c7  
mj^]e/s%  
template < typename T > w@Gk#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :d`8:gv?  
      { Xw<5VIAHm;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); bR&<vrMmrA  
    } h8-'I= ~  
-_xC,dwK  
    template < typename T1, typename T2 > *JmU",X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Q%:c4N  
      { ?[~)D}] j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); x}*Y =Xh  
    } vo3[)BDbT  
} ; W*D].|  
ypA)G/;  
(g 9G!I   
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 /&Vgo ~.J  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 a"|\n_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u*C"d1v=  
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。 C~([aH@-I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! VjhwafYC  
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。。。 *d/,Y-tl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |= U(8t  
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) /@~&zx&_  
下面是修改过的unary_op y+D"LeCAad  
3V2w1CERE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > PdNxuy  
class unary_op 3NA G}S  
  { 5q>u]n9]  
Left l; Z d]2>h  
  OcLFVD=  
public : _Sxp|{H0  
},'Ij; %%Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} sxBRg=  
Hz] p]  
template < typename T > DJ#z0)3<p  
  struct result_1 nM,5KHU4a  
  { [AHZOA   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i <%  
} ; I-`qo7dQ_S  
W=)wiRQm  
template < typename T1, typename T2 > eODprFkt}  
  struct result_2 ^68BxYUoD\  
  { c?1 :='MC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fpK`  
} ; =P"Sm r  
Z" !+p{u  
template < typename T1, typename T2 > 68v59)0U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c6NCy s  
  { J@I-tS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9&t!U+  
} ;"@FLq(n  
bk#t+tuk  
template < typename T > }hjJt,m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :/ yR  
  { 4{1 .[##]o  
  return OpClass::execute(lt(t)); .O+qtk!  
} ?fXlrJ  
>&kb|)  
} ; ;<yVJox  
.$,.w__m ~  
m#oZu {  
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 I;!zZ.\  
好啦,现在才真正完美了。 jt/ |u=  
现在在picker里面就可以这么添加了: }ST0?_0F*  
yv!,iK9  
template < typename Right > =>7\s}QZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bC mhlSNi  
  { aF'9&A;q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fWBI}~e  
} u+RdC;_  
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。 sN `NZyG  
ZoiCdXvTN  
 9g*MBe:  
R{"7q:-  
|F'k5Lh  
十. bind 1wqsGad+;  
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。 |5}~n"R5  
先来分析一下一段例子 r|WoM39bp  
0*.> >rI  
:K) =Hf2y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9N[vNg<n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *<**rY*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z`l97$\  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 EPz$`#Sh"  
我们来写个简单的。 /?; 8F  
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%1fMC  
对于函数对象类的版本: ?q%)8 E  
+c699j;[  
template < typename Func > R":nG7o  
struct functor_trait 3-Q*umh  
  { `aS9 o]t  
typedef typename Func::result_type result_type; g]g2`ab |  
} ; (zFUC]  
对于无参数函数的版本: V+()`>44  
oj7X9~ nd  
template < typename Ret > w:z@!<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tzxp0&:Z].  
  { m_TZY_;  
typedef Ret result_type; jaAv_=93f  
} ; U/B1/96lJ  
对于单参数函数的版本: $rySz7NI  
%KeQp W  
template < typename Ret, typename V1 > G~{xTpL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X^#.4:>.  
  { o%Lk6QA$  
typedef Ret result_type; Z:#-4CiP  
} ; H>-?/H  
对于双参数函数的版本: C/Ig.KmXF{  
({cgak  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "mA Vkq~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N>OF tP  
  { nFl=D=50-  
typedef Ret result_type; AcN~Q/xU  
} ; -ANp88a  
等等。。。 F*QD\sG:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =GQ?P*x|$  
}0#cdw#gH  
template < typename Func > cz/mUU  
struct func_return v UAYYe  
  { 4 []R?lL  
template < typename T > |n;gGR\  
  struct result_1 YZCPS6PuE  
  { O,_2dj d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NA`3   
} ; P'D~Y#^  
qFV=P k  
template < typename T1, typename T2 > =L$};ko  
  struct result_2 J ,fXXi)J  
  { UcMe("U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C"/]X  
} ; N1I1!!$K;%  
} ; [Bp[=\  
5FHpJlFK,  
}Kq5!XJV9C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eb:mp/  
:y'D] ,_  
template < typename Func, typename aPicker > _tQ=ASe0  
class binder_1 /n7F]Ok'*  
  { 4yC{BRbi  
Func fn; VG'oy  
aPicker pk; /D_8uTS>d[  
public : #UC4l]Ru A  
fp9ksxb@m  
template < typename T > -9{}rE  
  struct result_1 y^zVb\"4  
  { Vzz0)`*hQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Yuze9b\[  
} ; bK%go  
9 il!w g?  
template < typename T1, typename T2 > 4j)Y>  
  struct result_2 +*g[hRw[  
  { 5.xvOi|.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <27B*C M  
} ; 0At??Z py  
b]mRn{r?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} DB_ x  
,u( g#T  
template < typename T > 2s EdN$O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T}2a~  
  { "G|Gyc  
  return fn(pk(t)); 2?ZH WS>U  
} lw? f2_fi  
template < typename T1, typename T2 > w"-bO ~5h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~@z5Ld3xz  
  { @P"q`*  
  return fn(pk(t1, t2)); )G ,LG0"-  
} Z8k O*LYv  
} ; QA.B.U7!  
< V"'j  
.F)b9d[?  
一目了然不是么? '[5tc fG#z  
最后实现bind F& H~JJ  
h|%d=`P,  
%M9^QHyo@  
template < typename Func, typename aPicker > [}lv!KmzW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *NDLGdQqz  
  { *ARro Ndr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U*k$pp6\b~  
} hS +;HB,  
4cJ7.Pez  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xzMa[D4(  
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。 `X^ 4~6/q  
[fR<#1Z  
十一. phoenix *D;B%j^;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ec0Ee0%A]  
\I,<G7!0  
for_each(v.begin(), v.end(), 8.jd'yp*J  
( V* fDvr0  
do_ Dw[w%uz  
[ h+.^8fPR   
  cout << _1 <<   " , " V85a{OBm,8  
] C(iA G  
.while_( -- _1), Li Qs;$V  
cout << var( " \n " ) IwFg1\>  
) ,X\z#B  
); 3=dGz^Zdv:  
gNs@Q !  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1 EC0wX  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor FL/y{;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 % C6 H(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #)>>f  
i>,5b1x~  
RLulz|jC  
template < typename Cond, typename Actor > [ Q=) f  
class do_while sTv/;*  
  { 7\a(Imq  
Cond cd; 3QUe:8  
Actor act; D9H|]W~   
public : <ze' o.c  
template < typename T > C)#:zv m  
  struct result_1 aQFYSl  
  { MQ\:/]a  
  typedef int result_type; 2E2J=Do  
} ; 6tG9PG98q9  
,=oq)Fm]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .#j)YG  
5/P?@`/ eT  
template < typename T > Y60ld7H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A2rr>  
  { j*QY_Ny*  
  do J4lE7aFDA~  
    { W11_MTIU  
  act(t); 2U|Nkm  
  } *GRhZ~U  
  while (cd(t)); Ju+@ROZ  
  return   0 ; yg\A&0I  
} O%c6vp7  
} ; ~~5kAY-  
8%`Sx[  
gdCU1D\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {_[l,tdZ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 &,$A7:  
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。 g s'bv#4yd  
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。 @4$F%[g h  
下面就是产生这个functor的类: G =< KAJ  
SC|cCK hqi  
M9f*7{c  
template < typename Actor > u%}vTCg*p  
class do_while_actor )[nzmL*w  
  { t'9E~_!C  
Actor act; IyP\7WZ  
public : 3\D jV2t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #v(+3Hp  
_|tg#i|Om  
template < typename Cond > ' {:(4>&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `/+7@~[RU  
} ; j*xens$)  
`fc*/D  
&Puu Xz<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fG,qax`:c  
最后,是那个do_ Vs07d,@w>  
PCaa _ 2  
t1ZZru'r  
class do_while_invoker bjQfZT(  
  { 89 fT?tT  
public : ]L &_R^  
template < typename Actor > (V=lK6WQm  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mup3ua]!  
  { h{PLyWH  
  return do_while_actor < Actor > (act); ojIh;e  
} 4 &|9304<H  
} do_; "lmiGR*u  
5utj$ha2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^`dp!1.+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '!f5|l9SC  
最后来说说怎么处理break和continue 1.>sG2*P  
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。 R [uo:.  
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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