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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F>aaUj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =u.hHkx  
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, ynZfO2kf  
dK7BjZTJo  
!eD f}~  
=gO4B-[  
  class filler }IV=qW,  
  { AL[,&_&uV  
public : 8/W2;>?wKc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [f`7+RHrd  
} ; ;_A?Zl}  
'I@l$H  
o AM)<#U>  
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: P"Y7N?\](  
\!4_m8?  
gLWbd~  
")3$. '5Dg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l  !JTM  
)8V=!73  
~lr,}K,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n fMU4(:  
' -rRD\"q  
]=(PtzVa  
+?GsIp@>jh  
二. 战前分析 rpv<'$6  
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。 b yX)4&  
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 \mNN ) K@  
&>vfm9  
Z \;{e'#o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \T^ptj(0  
  /* --------------------------------------------- */ Z<[:v2  
vector < int *> vp( 10 ); f SMy?8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); T!t9`I0Zz  
/* --------------------------------------------- */ dEPLkv  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tIo b  
/* --------------------------------------------- */ ^8 cq qu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yjIA`5^  
  /* --------------------------------------------- */ kB_T9$0e#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x\K,@  
/* --------------------------------------------- */ |6b&khAM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ko %e#q-  
Ypx"<CKP}  
4.q^r]m*  
*+j r? |  
看了之后,我们可以思考一些问题: noO#o+ Jg#  
1._1, _2是什么? )^j62uv  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >ui;B$=  
2._1 = 1是在做什么? hWRr#030  
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。 Tvd: P^ C  
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。 oGz5ZDa#  
Z8\/Fb  
G)&S%R!i\N  
三. 动工 Gw+pjSJL`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "; mlQyP  
F??gVa aj  
#?7g_  
N)  
template < typename T > y`J8hawp  
class assignment a[NR%Xq  
  { z#/"5 l   
T value; mD;ioaE  
public : !u|s8tN.U  
assignment( const T & v) : value(v) {} xi15B5 _Ps  
template < typename T2 > !Mj28  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3% O[W  
} ; Lm'+z97  
oh,29Gg  
=s,}@iqNO4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 q;QE(}.g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment & DhdB0Hjf  
!>)o&sM  
* 5(%'3  
TPNKvv!s  
  class holder ma@!"Z8 S  
  { JHg y&/  
public : [rReBgV  
template < typename T > Sgn<=8,6c  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'j\mz5#s  
  { ln_[@K[oX  
  return assignment < T > (t); a.fdCI]%  
} S#S&_#$`,X  
} ; Pdk#"H-j  
k;jXVa  
#E#Fk3-ljQ  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Nu@dMG<5  
F[]6U/g n  
  static holder _1; >YR2h/S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 jt3=<&*Bm  
_3q}K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "&@{f:+  
而不用手动写一个函数对象。 K<M WiB&  
=LKf.@]#  
^SW0+O  
B{>x  
四. 问题分析 q$'[&&_  
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。 u]& +TR  
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。 eZ{Ce.lNR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,91n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I6PReVIb  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'ji|'x T  
oObQN;A@6  
五. 问题1:一致性 )&qr2Cm*  
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?| e//jd&G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )a<MW66  
{TaYkuWS  
struct holder ~"r(PCa@  
  { >S]"-0tGD=  
  // 3 5/ s\  
  template < typename T > 4mnVXKt%.  
T &   operator ()( const T & r) const ^;wz+u4^l  
  { +g_m|LF  
  return (T & )r;  7MQxW<0  
} b;5 M$  
} ; %$67*pY'JH  
+NVXFjPC  
这样的话assignment也必须相应改动: Cm9#FA  
0U?(EJ  
template < typename Left, typename Right > 5RyxVC0<  
class assignment \4>& zb4  
  { >.-4CJ])d  
Left l; A+(+Pf U  
Right r; 5aNvGI1  
public : g-4ab|F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }4kQu#0o")  
template < typename T2 > (W?t'J^#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } y:Aha#<  
} ; k\IdKiOj!D  
9*VL|  
同时,holder的operator=也需要改动: 1P WTbd l  
ZP ]Ok  
template < typename T > #szIYyk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Hp[i8PJ  
  { uzIM?.H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Tt4Q|"CJA  
} Xq}}T%jcd  
sK8sxy  
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。 :"cKxd  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8y;gs1d;A  
iqKs:v@+x  
return l(rhs) = r; k+~2 vmS  
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。 (,b\"Q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p!K^Q3kO  
9U Hh#  
template < typename Tp > * bUOd'vh  
class constant_t 0bOT&Z^  
  { ua,!kyS  
  const Tp t; #44}Snz  
public : QwL*A `@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 25<qo{  
template < typename T > M5 ^qc  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Nw1Bn~yx<R  
  { 3AAciMq}  
  return t; `nY.&YT  
} >X*Y jv:r  
} ; NdrR+t^#  
yQf(/Uxk*x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 N_d{E/  
下面就可以修改holder的operator=了 2Sk"S/4}Z  
LMuDda  
template < typename T > ]~ !CJ8d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5F#FC89Kk  
  { Pk=0pHH8q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -Ua&/Yd/}  
} Z/d {v:)  
`uC^"R(m  
同时也要修改assignment的operator() JF=T_SH^U  
y{ 2\T  
template < typename T2 > w:x[ kA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \"w+4}  
现在代码看起来就很一致了。 z L9:e7o  
PbFbi hg  
六. 问题2:链式操作 Q 7\j:.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 POf xN.  
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。 t#w,G  
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。 g!OcWy)7  
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。 KNR7Igw?}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bz.sWBugR  
Y^y:N$3$\  
template < typename T > )Br#R:#  
struct result_1 |(CgX6 l3  
  { PcjeuJZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `U&'71B^  
} ; 1L?d/j  
Y*IKPnPot2  
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: ,aIkiT  
`G%h=rr^c  
template < typename T > lgZ9*@d  
struct   ref *X^ C+F  
  { A5Q4wy`  
typedef T & reference; x,|fblQz  
} ; { SDnVV  
template < typename T > C_yNSD  
struct   ref < T &> oDayfyy4y)  
  { |9X2AS Qu  
typedef T & reference; `?SC.KT  
} ; tH#t8Tq5x  
HMDuP2Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^# 4e_&4  
^f9@ =I  
template < typename T > /:"^,i\t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]c bXI  
  { "c.-`1,t  
  return l(t) = r(t); |~&cTDd  
} hBV m; `  
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。 pl$wy}W-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $wDSED -  
?bg /%o  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 zKp R:F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &eqqgLz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *9aI\#}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <$d2m6J  
最后的布局是: v=Q!ioE7  
                Add 2p4iir  
              /   \ -*O L+  
            Divide   5 <PM.4B@  
            /   \ z, FPhbFn  
          _1     3 1/&^~'  
似乎一切都解决了?不。 ~z")';I|  
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。 3Tp8t6*nL  
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。 <N>7.G  
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:  g_Rp}6g  
\HG4i/V:h  
template < typename Right > |g HdTb1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rhZ p  
Right & rt) const <4~SFTWY  
  { N(3Bzd)   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kDxI7$]E  
} EBiLe;=X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4wGBB{X  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 5evk_f  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Br.UN~q  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 V<?0(esgR  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 |WSpWsr,  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 72_+ b  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Jd',v  
}EP}D?Mmu  
template < class Action > *'tGi_2?(  
class picker : public Action ZkO2*;  
  { rBi6AM/  
public : K\zb+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} } E[vW  
  // all the operator overloaded 'Yh`B8  
} ; yu&muCA  
LC$M_Cpw  
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。 hpYv*WH:  
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)?0;9bt  
2aX$7E?  
template < typename Right > g3^:)$m  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `Q#)N0  
  { S%B56|'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ye$; d ~  
} -$Kc"rX  
g9NE>n(3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > qk>SM| {  
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。 yeBfzKI{b  
[9j,5d&m  
template < typename T >   struct picker_maker 2|] <U[  
  { "5'eiYm s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,4 q^(  
} ; 27,c}OS5o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7I@df.rf6J  
  { {v|ib112;  
typedef picker < T > result; F!Cn'*  
} ; og~a*my3  
3x 7fa^umR  
下面总的结构就有了: 5rc3jIXc{|  
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。 o iC@ /  
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。 !&3"($-U3G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fY?:SPR+  
至此链式操作完美实现。 EyA(W;r.  
t0kZFU  
Fy!s$!\C0  
七. 问题3 ^:mKTiA-  
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。 %M/L/_d  
g0;;+z  
template < typename T1, typename T2 > ld):Am}/o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EwgNd Gcj  
  { S3$C#mHX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Om>?"=yDE  
} [*I7^h%  
DiY74D  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %s9*?6  
wZ69W$,p  
template < typename T1, typename T2 > ,fN <I  
struct result_2 ZNpC& "`G  
  { A$n.'*gK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ZX.,<vumSy  
} ; g& f)WQ(  
-3wid1SOm  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Aq7`A^1t$  
这个差事就留给了holder自己。 )OucJQ  
    9}Za_ZgG  
@g]+$Yj  
template < int Order > \2#K {  
class holder; 59v=\; UI  
template <> V pzjh,r-j  
class holder < 1 > YC<FKWc  
  { xj&~>&U){;  
public : 6c27X/'Z  
template < typename T > 2PUB@B' +  
  struct result_1 wZbT*rU  
  { $sZ4r>-  
  typedef T & result; SG&H^V8  
} ; f)gV2f0t  
template < typename T1, typename T2 > Eza^Tbq%j?  
  struct result_2 AE`UnlUSF  
  { e%4vvPp  
  typedef T1 & result; {f*{dSm9b  
} ; %[ *+  
template < typename T > (~! @Uz5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7;C~>WlU  
  { .y_~mr&d  
  return (T & )r; )"|wWu  
} nD>X?yz2  
template < typename T1, typename T2 > :_2:Fh.}3~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Dq9f Fe  
  { hkV*UH{  
  return (T1 & )r1; W<[7LdAB  
}  j0O1??  
} ; 5p:2gsk  
-]Mk} z$  
template <> GukwN]*OY  
class holder < 2 > VkJTcC:1  
  { xaV3N[Zd  
public : +l!.<:sp  
template < typename T > ,zH\P+*  
  struct result_1 3,{;wJ Z  
  { 3[l\l5'm8  
  typedef T & result; l&"bm C:xr  
} ; v&%W*M0q@  
template < typename T1, typename T2 > xdY'i0fh  
  struct result_2 I$)9T^Ra  
  { V:+vB "  
  typedef T2 & result; d{(Rs.GuP  
} ; ;- Vs|X  
template < typename T > YnDaB px  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MrOtsX  
  { ^L Xr4  
  return (T & )r; D62'bFB^  
} f`\J%9U_O  
template < typename T1, typename T2 > mUR[;;l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?duw0SZ  
  { glKPjL*  
  return (T2 & )r2; }g%&}`%'  
} b}u#MU  
} ; [xDIK8d:I  
h"}F3E  
RC8-6s& ln  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 sk~7"v{Y.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -XkjO$=!=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: = 1d$x:  
%$Q!'+YW  
return l(i, j) = r(i, j); /BF7N3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) '=Jz}F <  
>qGWDCKr  
  return ( int & )i; /w2IL7}  
  return ( int & )j; ~{kA;uw  
最后执行i = j; >SYOtzg%  
可见,参数被正确的选择了。 P>x88M  
@wP.Rd  
_n4`mL8>kH  
ZX{eggXl  
 P/]8+_K  
八. 中期总结 BCd0X. m(  
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: V2tA!II-s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 p!?7;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 oW(8bd)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [`KQ \4u  
tEibxE  
G`;mSq6i  
F%{z E ANm  
U^-J_ yq  
wjOqCF"  
九. 简化 y4!fu<[i  
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。 o5Knot)Oy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [r'hX#  
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: x0TE+rf5   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Gt!Hm(  
  +-*/&|^等 : B1 "=ly  
2. 返回引用。 o+R(ux"  
  =,各种复合赋值等 I4c %>R  
3. 返回固定类型。 )_kEy>YscZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8@T0]vH&  
4. 原样返回。 G~Y#l@8M+  
  operator, Xa&:Hg<  
5. 返回解引用的类型。 }ASBP:c"t  
  operator*(单目) *y>|  
6. 返回地址。 xelh!AtE  
  operator&(单目) 7FP"]\x  
7. 下表访问返回类型。 ~$Z_#,|i?  
  operator[] o i~,}E_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "DJ%Yo  
  operator<<和operator>> r&L1jT.  
Vr&v:8:wb  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 pcm1IwR`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qEkhgJqk  
Ac[;S!R  
template < typename Left > x_H"<-By  
struct value_return [Kbna>`  
  { ;{n*F=%uC  
template < typename T > G0ENk|wbbj  
  struct result_1 !A_KCM:Ym  
  { \nQEvcH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EVbDI yFn  
} ; Uf$IH!5;Z  
?/p."N:]H  
template < typename T1, typename T2 > a1weTn*  
  struct result_2 RZj06|r8  
  { <)@^TRS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _)# ~D*3  
} ; fK=vLcH  
} ; wp-3U}P2(  
23q2u6.F`  
`7',RUj|D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _'s5FlZq  
N=:xyv  
下面我们来剥离functor中的operator() u)ZZ/|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ['0^gN$:e  
IRI<no  
return l(t) op r(t) |'#uV)b0@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) uYc&Q$U  
return op l(t) Zo,]Dx  
return op l(t1, t2) a+\s0Qo<  
return l(t) op HMR!XF&JjC  
return l(t1, t2) op 8ZO~=e  
return l(t)[r(t)] Gv\fF;,R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lx~mn~;x  
lt}U,p,S  
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: ra\|c>[%  
单目: return f(l(t), r(t)); I,lzyxRP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); An !i  
双目: return f(l(t)); NMP*q @  
return f(l(t1, t2)); /bqJ6$  
下面就是f的实现,以operator/为例 @(rLn  
rX&?Xi1JeV  
struct meta_divide `P9%[8`C 9  
  { ;{cl*EN  
template < typename T1, typename T2 > 'zTa]y]a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6IM:Xj  
  { P99s   
  return t1 / t2; m3_)UIJZ  
} ^EKf_w-v  
} ;  N/AP8  
);x[1*e  
这个工作可以让宏来做: !E\J`K0_e  
fP1fm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mDU-;3OqF  
template < typename T1, typename T2 > \ qk(u5Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *(<3 oIRS  
以后可以直接用 dtq]_HvTJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k8"[)lDc.  
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 kc:2ID&  
(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。。。) &oiBMk`*  
z[_Gg8e  
O<w7PS  
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 pJwy ~ L  
GP}+c8|2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /ec~^S8X  
class unary_op : public Rettype rkWW)h(e  
  { I~Z m**L  
    Left l; .w]S!=h  
public :  3Kum  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 90)rOD1B  
[ x|{VJ(h  
template < typename T > &,`P%a&k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Aaix? |XN  
      { GpM_ Qp  
      return FuncType::execute(l(t)); J)Td'iT(  
    } )F35WP~  
BLhuYuON  
    template < typename T1, typename T2 > KHXnB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pG:)u cj  
      { u@zBE? g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -^7n+ QX  
    } uc;QSVWGy8  
} ; K?+ Rq  
`{I-E5 x  
.c.#V:XZ#U  
同样还可以申明一个binary_op ;rH@>VrR  
pF"IDC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E^. =^bR  
class binary_op : public Rettype m,]M_y\u  
  { _&m   
    Left l; -vC?bumR%  
Right r; Bhrp"l +|  
public : :!Tb/1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v4Q8RE?  
{z}OZHJN  
template < typename T > ) 4'@=q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \D #NO  
      { g@lAk%V4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =>6'{32W_  
    } 89)rss  
#VEHyz6P  
    template < typename T1, typename T2 > I2'UC) 0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _sCpyu  
      { 2xd G&}$fa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SSF4P&  
    } Wz7jB6AWA  
} ; D?Q{&6p  
z7J2O  
oFV >b  
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 )/9/p17:xu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X;0DQnAI8j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I(Yyg,1Z  
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。 bmO[9 )G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! RtR]9^:~  
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。。。 IPnbR)[%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 OsR4oT  
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) fW4N+2  
下面是修改过的unary_op l8hOryB&  
[?hc.COE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > o3l_&?^  
class unary_op #SRGVa`x  
  { (v8jVbg  
Left l; m>6,{g)  
  j{9sn,<:  
public : S0Y$$r  
u#Qd `@p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ro?a DrQ  
S:Ne g!`  
template < typename T > F XOA1VEg  
  struct result_1 l7P~_X_)"  
  { fNx3\<~V=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X] &Q^  
} ; m>'sM1s  
fgP_NYfOj  
template < typename T1, typename T2 > tq^H)  
  struct result_2 T?c:z?j_9  
  { |}\et ecB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,!3G  
} ; Kuy,qZv!"  
P/?`  
template < typename T1, typename T2 > "el}@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TCFx+*fBd  
  { 8hi|F\$_h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o+(.Pb  
} B&yb%`9],W  
;X! sTs  
template < typename T > ]-& ehW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @twClk.s  
  { (yCF pb  
  return OpClass::execute(lt(t)); #|34(ML  
} ;z>)&F  
hX]vZR&R  
} ; (<pc4#B@*  
=LS?:Mhm  
40oRO0p  
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 -Vk+zEht  
好啦,现在才真正完美了。 nqt;Ge M  
现在在picker里面就可以这么添加了: &V[m{.  
2*5Z| 3aX  
template < typename Right > ~w'M8(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t+5JIQY>  
  { RJ1 Q.o  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -1~bWRYq  
} Qj?FUxw  
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。 $z]gy]F  
Cw`v\ 9  
E3y"  
E[>4b7{g:  
ewSFB< N  
十. bind T"XP`gk  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 w3c[t~R8  
先来分析一下一段例子 S\ ~Wpf  
e;56}w  
h84}lxT^]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XS]=sfN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M& GA:`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =usx' #rb  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 r"SuE:D  
我们来写个简单的。 AW4N#gt8',  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'c\zW mAZ  
对于函数对象类的版本: wGE:U`  
Aq}]{gfQ1  
template < typename Func > C XZm/^  
struct functor_trait n0kBLn  
  { . Yg)|/  
typedef typename Func::result_type result_type; >z1RCQWju  
} ; O2?ye4uq  
对于无参数函数的版本: 7E4=\vM  
eZ y)>.6Z  
template < typename Ret > Nrva?W_i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Iw8;",e2  
  { G:$wdT(u  
typedef Ret result_type; Iu^# +n  
} ; 6|t4\'  
对于单参数函数的版本: BDyOX6  
E% Ce/n  
template < typename Ret, typename V1 > hVI $r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Y(ly0U}  
  { 2:Q9g ru  
typedef Ret result_type; f7}/ {}g  
} ; /NaI Mo 5  
对于双参数函数的版本: c$Js<[1  
SY_T\ }  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jm'(t=Ze  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gd-4hR  
  { /Ws@YP  
typedef Ret result_type;  a= ;7  
} ; &96I4su  
等等。。。 #Na3eHT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d>eVR  
CeoK@y=o  
template < typename Func > "d>{hP  
struct func_return F_U3+J>  
  { `UL #g![J  
template < typename T > gR"'|c   
  struct result_1 bWo-( qxq  
  { a;D{P`%n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~sshhuF  
} ; Glcl7f"<^  
`h/j3fmX?  
template < typename T1, typename T2 > [S9T@Q  
  struct result_2 qi_[@da f?  
  { {BKu'A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f@T/^|`mh  
} ; ZFNM>C^  
} ; deHhl(U;  
DTk)Y-eQ  
*<#jr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4:=']C  
h}i /u  
template < typename Func, typename aPicker > >nkd U  
class binder_1 MQY^#N  
  { R_:47.qq  
Func fn; a33}CVG-e3  
aPicker pk; <Vm+Lt9  
public : 2?58=i%b  
r.0IC*Y  
template < typename T > Q\ TawRK8  
  struct result_1 }BS.OK?  
  { :XEP:8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t&^9o $  
} ; ]tL9y<  
X"YH49?  
template < typename T1, typename T2 > R:P'QM   
  struct result_2 *x2+sgSf_0  
  { |X k'd@<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ifl`QZp_  
} ; t6BggO"_u  
lcHw Kd  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rlmzbIu I9  
+',[q  
template < typename T > M5s>;q)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !*ct3{m  
  { > $DMVtE0  
  return fn(pk(t)); wd2GKq!  
} mufi>}  
template < typename T1, typename T2 > /Pv d[oF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <61T)7  
  { Nl,M9  
  return fn(pk(t1, t2)); ,3 &XV%1  
} &[$qA  
} ; eRc+.m[  
Qyvn A|&  
C']TO/2q  
一目了然不是么? q,3_)ZOq  
最后实现bind |9T3" _MmJ  
A!\ouKyayS  
Ppi/`X  
template < typename Func, typename aPicker > Md(AqaA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) AM  cHR=/  
  { >UvLeS2h:y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t+7h(?8L  
} @^]wT_r  
`&2~\o/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 bD*V$w*P  
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。 {I0b%>r=  
*F0O*n*7W  
十一. phoenix g*?)o!_*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~sT/t1Rp  
)zz^RB\p  
for_each(v.begin(), v.end(), =(:{>tO_"  
( (? j $n?p  
do_ =NLsT.aa  
[ gcDo o2RE  
  cout << _1 <<   " , " nf=*KS\v  
] a3D''Ra  
.while_( -- _1), %Z9&zmO  
cout << var( " \n " ) .'N:]G@!  
) {\z&`yD@  
); |C}n]{*|  
&HBqweI  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: e^2e[rp0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ya7PF~:E-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F5la:0fb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7Mq4$|qhD  
q)vdDdRe_  
vFKX@wV S  
template < typename Cond, typename Actor > DT *'r;  
class do_while 4Gz5Ju  
  { ?}|l )  
Cond cd; };;\&#  
Actor act; qNb|6/DG  
public : f d~a\5%e  
template < typename T > +@*}_%^l"  
  struct result_1 P7ktr?V0a  
  { D+edTAQ8  
  typedef int result_type; YuufgPE*H  
} ; i4;`dCT|A  
7{F(NJUO1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ${I$@qq83  
@!k\Ivd  
template < typename T > r*?rwtFtg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5@l[!Jl0k  
  { XRoMD6qf;  
  do GVS-_KP\  
    { l{q$[/J~)  
  act(t); Z9P rw/8P  
  } s+#|j;V<  
  while (cd(t)); .G-F5`2I  
  return   0 ; s}"5uDfn1F  
} T}')QC&wQ  
} ; /I Ql  
bz5",8Mn  
/tIR}qK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hLF+_{\C|  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 0zH^yx:ma  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 !;Hi9,<#7g  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &"X6s%ZH|  
下面就是产生这个functor的类: fzcPi9+  
UrAg*v!Qy  
V.<$c1#=$  
template < typename Actor > >JdA,i}1  
class do_while_actor X^204K%:  
  { C-25\  
Actor act; )gM3,gSS  
public : WKVoqp}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zx)^!dEMM  
Qdepzo>E  
template < typename Cond > m ,B,dqT  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; iV+'p->/  
} ; RSL%<  
Jt-s6-2  
W?+U%bIZ9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?t;>]Wo;  
最后,是那个do_ Xxl>,QUA  
)HZUCi/F]  
\=n0@1Q=>  
class do_while_invoker /JP]5M)   
  { JtB"Dh  
public : D@]gc&JN[  
template < typename Actor > nq'vq] ]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  ?gZJ v  
  { a2:Tu  
  return do_while_actor < Actor > (act); [y^)&L$=  
} Zmx[u_NG  
} do_; Ub1?dk   
Y-8qAF?SJ]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? / D9FjOP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Rg:3}T`~n  
最后来说说怎么处理break和continue XBJ9"G5  
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<r"jOd]  
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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