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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3I)~;>meo  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g4K+AK  
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, 'aSsyD!?<  
[xS7ae  
s~M4. 06P  
+^.Yt0}  
  class filler u mYsO.8  
  { TdhfX{nk  
public : TxrW69FV7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I _nQTWcm  
} ; W .a>K$  
^y<^hKjV  
v{u3[c   
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: -hd  
L.n@;*  
o9kJ90{D=  
 3Y#Q'r?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `3TR`,=  
7B?Y.B  
Lg:1zC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w$]G$e  
kmQ:wf:  
_c5@)I~  
[2:d@=%.  
二. 战前分析 ym;]3<I?I[  
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。 l*CulVX  
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 g2OnLEF]s  
,@*5x'auK  
]_KWN$pd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $LP(\T([  
  /* --------------------------------------------- */ _i =*0Q  
vector < int *> vp( 10 ); eI8o#4nT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); * #yF`_p  
/* --------------------------------------------- */ K\xz|Gq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WowKq0sn  
/* --------------------------------------------- */ `M@ESA (e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h ldZA  
  /* --------------------------------------------- */ xP8/1wd.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0h-NT\m  
/* --------------------------------------------- */ &;Ncc,jb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O,$*`RZpx  
z#{Y>.b  
FZ*"^=)`G  
I4Do$&9<D  
看了之后,我们可以思考一些问题: CD1Ma8I8  
1._1, _2是什么? SKG U)Rn;  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Np\NStx2  
2._1 = 1是在做什么? 3u@,OE  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #}A"yo  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~WrpJjI[  
pte\1q[N  
s_^`t+5  
三. 动工 |d0X1(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F|%PiC,,qO  
}Qo]~/  
'5}hm1,  
lMv6QL\>'  
template < typename T > \VPw3  
class assignment vfSPgUB)  
  { ,='Ihi  
T value; VL#:oyWA  
public : z,Xj$wl  
assignment( const T & v) : value(v) {} N"9^A^w8k  
template < typename T2 > tI^91I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^-%'ItVO  
} ; 8vx ca]DcV  
l;-2hZ  
ZayJllaq^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  |Iy;_8c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~/^fdGr  
!(*&P  
lDS y$  
"rdpA[>L  
  class holder FM]clC;X?  
  { enk`I$Xx  
public : )xp3 ElH  
template < typename T > /qdvzv%T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y[*.^l._  
  { |s /)lA:9  
  return assignment < T > (t); ximVh}'a  
} m2SJ\1 J=  
} ; {OG1' m6=/  
r1~W(r.x  
`.@udfog^0  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: G}U <^]c  
uQG|r)  
  static holder _1; lhM5a \  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S @[]znH  
A6z2KVk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S{llpp{E  
而不用手动写一个函数对象。 (XK,g;RoEn  
w,hm_aDq  
gY+d[3N  
?;#Q3Y+  
四. 问题分析 SX,$ $43  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 X#1WzWk '  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 k7uX!}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %XR(K@V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0MpW!|E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #x 6/"Y2  
Up Z 9g"  
五. 问题1:一致性 m{oe|UVcmr  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \: ZDY(>1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a3n Wt  
Aa-5k3:x]=  
struct holder jd]L}%ax  
  { v:lkvMq|=  
  // ",apO  
  template < typename T > 0}GO$%l  
T &   operator ()( const T & r) const )]n>.ZmLCB  
  { g Cp`J(2v:  
  return (T & )r; o^@#pU <  
} KXZ G42w  
} ; LYAGpcG  
Fs >MFj  
这样的话assignment也必须相应改动: [XPAI["  
r@JMf)a]  
template < typename Left, typename Right > Zzlt^#KLx  
class assignment PE.UNo>o  
  { S))B^).0-  
Left l; *vQ 6LF;y  
Right r; 1G A.c:  
public : !- [ ZQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z<Z0/a2'1  
template < typename T2 > '!$ QI@@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } uj;iE 9  
} ; p$F` 9_bZ  
:@p]~{m:G  
同时,holder的operator=也需要改动: F=&,=r' Q8  
w#2apaz  
template < typename T > >'n[B    
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const AK lr a$  
  { -Tvnd,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |Ja5O  
} em7L `,  
pPxgjX  
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。 ZKW1HL ]m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0aq{Y7sYU  
J+CGhk  
return l(rhs) = r; foPM5+.G  
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。 8-gl$h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lB2 F09`  
6r^ZMW  
template < typename Tp > "[/W+&z[~  
class constant_t (]k Q9}8  
  { S#CaJ}M  
  const Tp t; ?i_2ueVR  
public : Vuy%7H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ((?"2 }1r  
template < typename T > TlO=dLR7d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Obu 6k[BE.  
  { =2*2 $  
  return t; ;=0-B&+v  
} P:J|![   
} ; %-YWn`yEm  
G;u 6p  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3]iw3M  
下面就可以修改holder的operator=了 ZT"vVX- )G  
o^5UHFxTCB  
template < typename T > uih8ZmRt  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lhQMR(w^  
  { `4ga~Ch  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Bd*Ok]  
} ^69(V LK  
TN Z -0  
同时也要修改assignment的operator() Y 8}y0]V  
9k4z__Ke  
template < typename T2 > F)=<|,b1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %X}D(_  
现在代码看起来就很一致了。 XiV*d06{  
;Ym6ey0t  
六. 问题2:链式操作  Z a,o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H [M:iV  
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。 E690'\)31  
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。 3p-SpUvp  
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。 I+Y Z+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RYl{89  
cEXd#TlY~X  
template < typename T > ui"`c%2n  
struct result_1 1C=42ZZ&2  
  { gjiS+N[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; EGRIhnED#  
} ; "tbKbFn9  
P;7[5HFF  
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: p]e.E`'S  
* W"Pv,:  
template < typename T > xhCNiYJ|  
struct   ref qU&v50n  
  { fyZtwl@6w#  
typedef T & reference; dXWG`G_  
} ; Oo!]{[}7  
template < typename T > kQ[23  
struct   ref < T &> SXXO#  
  { \HMuV g'Q  
typedef T & reference; XThU+s9  
} ; ?!tO'}?  
*Qngx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %YuFw|wO  
Ug[0l)  
template < typename T > [ P*L`F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1JS5 LS  
  { %}  
  return l(t) = r(t); pNHL&H\  
} #VZ-gy4$\B  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 I_c?Ky8J_|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q>z (!'dw  
(h&=N a~  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ) [)1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Qc Xw -  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R{B5{~m>W@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !bW^G} <t  
最后的布局是: W9GjUswv!  
                Add 3;//o<  
              /   \ P=ubCS'  
            Divide   5 *EU1`q*  
            /   \ `y"a>gHC  
          _1     3 !}d_$U$  
似乎一切都解决了?不。 Ngrj@_J  
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。 S>[&]  
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。 W Emh  
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: JFRbW Q0  
U d+6=Us{  
template < typename Right > U,< ?]h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const DI :  
Right & rt) const `'rvDaP  
  { xM&`>`;^e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8P%Jky&(  
} EBmkKiI;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  L$]Y$yv  
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~AO;X*Ke"  
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。 {FN CC*=  
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。 yTWicW7i  
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。 4f213h  
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? }.A \;FDyj  
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: )C#>@W  
UJ)( Sw  
template < class Action > p13y`sU=  
class picker : public Action ^Y"|2 :  
  { oPxh+|0?  
public : C7l4X8\w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }F_=.w0  
  // all the operator overloaded 7Zh#7jiZ`  
} ; 9 KU3)%U  
u~'j?K.^  
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。 O V^?cA  
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: tHJahK:"k  
. N5$s2t  
template < typename Right > SQdK`]4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const FdxV#.BE  
  { V4<f4|IL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "6WE6zq   
} &7w*=f8I  
r#mH[|@W~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G'iE`4`2  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 #!j wn^yq  
a/~1CrYr  
template < typename T >   struct picker_maker _o6Zj1p  
  { ib(4Y%U6~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7] >z e  
} ; ~kZ? e1H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > a^)@ }4  
  { Vpxsg CS  
typedef picker < T > result; c*V/2" 5  
} ; F,xFeq$/{  
239g pf]}  
下面总的结构就有了: ZY)&Fam}  
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。 )%I62<N,z  
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。 1[(/{CClB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l Ztw[c  
至此链式操作完美实现。 _WBWFGj  
zE=^}K+  
h(FFG%H(  
七. 问题3 Z"9D1Uk  
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。 j-/F *P  
YZc{\~d  
template < typename T1, typename T2 > ^B'N\[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $btk48a7  
  { ^Zq3K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); LHusy;<E[  
} U1pwk[  
Wl{}>F`W[  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: sWMY Lo  
: UDh{GQ*  
template < typename T1, typename T2 > _3m\r*(vmQ  
struct result_2 @=6$ImU  
  { _^NL{R/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oazy%n(KZ  
} ; q[~+Zm  
cx+%lco!  
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? TxmKmZ u  
这个差事就留给了holder自己。 aB~=WWLR\  
    x3=SMN|a  
7HQ|3rt  
template < int Order > kIH)>euZ  
class holder; K;~I ;G  
template <> ,Y27uey{wa  
class holder < 1 > y.WEO>   
  { 90 pt'Jg  
public : QzD8 jk#  
template < typename T > ]= 9^wS  
  struct result_1 l\t<_p/I)^  
  { [_3L  
  typedef T & result; R?J=5tO  
} ; \`|OAC0a  
template < typename T1, typename T2 > $McbVn)~f  
  struct result_2 a*{ -r]  
  { .Za)S5U  
  typedef T1 & result; hv9k9i7@l  
} ; e~Z>C>J  
template < typename T > -e_L2<7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Qg gx:  
  { aF:|MTC(~  
  return (T & )r; W< :7z  
} J+f*D+x1  
template < typename T1, typename T2 > [UYE.$Y#(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -i"?2gK  
  { 5VK.Zs\  
  return (T1 & )r1; =LojRY  
} {Nny .@P)H  
} ; = GZ,P (  
Y #6G&)M  
template <> rI;tMNs  
class holder < 2 > g+/m:(7[s|  
  { |Fp+9U  
public : pcO0xrI  
template < typename T > oC1Nfc+  
  struct result_1  ^#&:-4/  
  { ffoLCx4o0E  
  typedef T & result; vjO@"2YEw  
} ; gSXidh}^  
template < typename T1, typename T2 > :B5M#D!dO  
  struct result_2 ^U]B&+m  
  { ;wj8:9 ;  
  typedef T2 & result; QX|y};7\e  
} ; <~-cp61z;  
template < typename T > =.8fES  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v0'`K 5M  
  { N9gbj%+  
  return (T & )r; y-^m  
} PuGc{kt  
template < typename T1, typename T2 > s(s hgI 3g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s|o+ Im  
  { 4~mmP.c  
  return (T2 & )r2; ^Qa!{9o[  
} xHi.N*~D  
} ; qfl#ki`,  
`w#p8vR  
31k2X81;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> >。 oVja$;>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: y8CH=U[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [X\~J &kD  
O#B2XoZa+  
return l(i, j) = r(i, j); LV!<vakCK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) HMPb%'U~  
DNy 6Kw  
  return ( int & )i; 8AuOe7D9A  
  return ( int & )j; a?ux  
最后执行i = j; >`=<(8bu  
可见,参数被正确的选择了。 e)A-.SRiO$  
J0O wzO  
xty)*$C>  
w4(g]9^Q  
6z ,nt  
八. 中期总结 >Eqr/~Q  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: N Obw/9JO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A4hbh$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O[<0\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /YT _~q=:  
ERz{, >G?  
X>4qL'b:z  
?5jq)xd2  
t @vb3  
Xjs`iK=w  
九. 简化 ?Oyps7hXx  
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。 qM8"* dL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *d mS'/  
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: ~3,k8C"pRq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mo  
  +-*/&|^等 w  
2. 返回引用。 Hh{pp ^  
  =,各种复合赋值等 t?;\'  
3. 返回固定类型。 Dwg_#GSr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \:D"#s%x  
4. 原样返回。 vj hh4$k  
  operator, <%GfF![v  
5. 返回解引用的类型。 >dYN@cB$}  
  operator*(单目) W~qVZ(G*U  
6. 返回地址。 y';"tDFb  
  operator&(单目) K4K]oT  
7. 下表访问返回类型。 W2T6JFv  
  operator[] =--oH'P=M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 : oO ?A  
  operator<<和operator>> "1|\V.>>;  
O"V;otlC  
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。 -0f ,qNF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ZYo?b"6A  
b  >x03%  
template < typename Left > R8C#D B  
struct value_return ()o[(Hx+ph  
  { `Tk GI0q  
template < typename T > M~,N~ N1  
  struct result_1 &"'Z)iWm  
  { <tT.m[qg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z+g9!@'a  
} ; Q]hl+C$d"/  
g`r4f%O  
template < typename T1, typename T2 > w:c9Z=KX  
  struct result_2 i.Z iLDs\7  
  { 20?@t.aMp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pi;'!d[l%  
} ; =:;K nS  
} ; Wf:LYL  
pX?/=T@ Bw  
)zK@@E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9>T5~C'*  
P87Lo4R d  
下面我们来剥离functor中的operator() Q.} guI\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }BI|M_q.1~  
kcG_ n  
return l(t) op r(t) H7dT6`<~Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k keDt+^  
return op l(t) UAe8Ct=YJ  
return op l(t1, t2) IaT\ymm`  
return l(t) op Pmdf:?B  
return l(t1, t2) op Q:U>nm>xA  
return l(t)[r(t)] P "%f8C~r  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Yaj}_M-  
= :BTv[lv  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Z]08gH  
单目: return f(l(t), r(t)); &>P<Zw-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); UU*v5&  
双目: return f(l(t)); dCpDA a3  
return f(l(t1, t2)); _o7t| pl~  
下面就是f的实现,以operator/为例 zEk /15  
, {X}C  
struct meta_divide A~({vb'  
  { ;(&S1Rv9  
template < typename T1, typename T2 > i"d&U7Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) SFR<T  
  { ;cfPS  
  return t1 / t2; <S3s==Cg  
} &a.A8v)  
} ; Z -fiJ75  
'Y0h w  
这个工作可以让宏来做: Gj^*  
lc\{47LwZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ aM+Am,n`@  
template < typename T1, typename T2 > \ qP BOt;N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )kDB*(?  
以后可以直接用 nrg$V>pD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2p~}<B  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 OJiwI)a9  
(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。。。) (0E<Fz V  
9DdR"r'7  
nh*6`5yj  
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 ksf6O$  
ZI.Czzx\=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *vzEfmN:d  
class unary_op : public Rettype }0,dG4Oo=  
  { N}>[To3  
    Left l; uHq;z{ 2GI  
public : mDx=n.lIz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +{0v@6<(02  
>&ENrvaJ  
template < typename T > 0f#xyS 3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %,(X R`  
      { [kf6bf@  
      return FuncType::execute(l(t)); ?j&ZzK'#^  
    } SY.ZEJcv  
 +;-ZU  
    template < typename T1, typename T2 > 0:`*xix  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |DYgc$2pN  
      { G=]ox*BY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V*DDU]0k  
    } ?dPr HSy  
} ; Fw:_O2  
e07u@_'^  
>gDeuye  
同样还可以申明一个binary_op !jvl"+_FV  
3CH> !QOA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fN/;BT  
class binary_op : public Rettype n?;h-KKO:  
  { SlG^ H  
    Left l; j WSgO(y  
Right r; 67XUhnE  
public : JIIc4fyy8s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hpgOsF9Lh  
cyo[HI?WM  
template < typename T > XFYa+]B2q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C^;>HAK|F  
      { H+Aidsn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =X9fn  
    } 70'gVCb  
_xmQGX!|  
    template < typename T1, typename T2 > `NTtw;%Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uW [yNwM  
      { 3b|=V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Gu@C* .jj!  
    } E*h!{)z@F  
} ; YmpaLZJ  
JfY(};&  
 S'\e"w  
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 Npi) R)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =?Ui(?tI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Kv2S&P|jXM  
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。 YUHiD *  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! SU1N*k#-o  
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。。。 ?4oP=.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c/igw+L()  
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) 7377g'jL  
下面是修改过的unary_op BeN]D  
I\x9xJ4x  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 684d&\(s  
class unary_op >JAWcT)d  
  { &_u.q/~   
Left l; a#k7 aOT0  
  c& I  
public : e`:^7$  
,@/O\fit)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \|6VGh \Z  
QM* T?PR  
template < typename T > ]-9w'K d  
  struct result_1 |j81?4<)v  
  { MB7*AA;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -Lu&bVt<>  
} ; R}cNhZC  
ec`re+1r  
template < typename T1, typename T2 > +*Z'oCBJ,  
  struct result_2 h!v< J  
  { ]Vmo >  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gO)":!_n W  
} ; )$1>6C\  
T2/:C7zL  
template < typename T1, typename T2 > !n` |k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 22=sh;y+2  
  { s2<[@@@q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hlDB'8  
} ma+AFCi  
~\AF\n%  
template < typename T > kiyc^s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ix}6%2\  
  { /Q3\6DCl  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0Sz[u\w  
} s5rD+g]E`  
@"MQ6u G>  
} ; [8^q3o7n  
hl7 z1h  
M2N8?Ycv3  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug HFI0\*xn(  
好啦,现在才真正完美了。 g&85L$   
现在在picker里面就可以这么添加了: `CH,QT7e  
bc4V&  
template < typename Right > {?5iK1|}K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,`k&9o7  
  { Dsp$Nr%*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fggs ;Le  
} D[#V  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Y)DX   
DJ@n$G`^^  
o.Rv<a5.L  
9O:l0 l  
x(vQ %JC  
十. bind (y 7X1Qc)  
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。 F-,chp  
先来分析一下一段例子 tV`=o$`  
W.?/p~  
"I)zi]vk  
int foo( int x, int y) { return x - y;} : S3+UT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |5tZ*$nGa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (or"5}\6-  
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。 y:}qoT_.  
我们来写个简单的。 TKv!wKI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a!E22k?((z  
对于函数对象类的版本: *$W&jfW  
UUlz3"`  
template < typename Func > @anjjC5a~  
struct functor_trait O"+0 b|  
  { GaG>0 x   
typedef typename Func::result_type result_type; 8>,w8(Nt  
} ; `H6~<9r  
对于无参数函数的版本: 3>-h- cpMX  
#$- E5R;x  
template < typename Ret > - ~|Gwr"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xBA"w:<  
  { #aU!f"SS  
typedef Ret result_type; *>KBDFI  
} ; 5C9b*]-#  
对于单参数函数的版本: e5>'H!)  
V7Cnu:0_  
template < typename Ret, typename V1 > "H).2{3(x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fDf[:A,8  
  { DJL.P6-W  
typedef Ret result_type; $VvgzjrH  
} ; &]#L'D!"  
对于双参数函数的版本: $vfgYl4q  
R-S<7Q3E0=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #%\0][Xf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {9U!0h-2"  
  { fk5'v   
typedef Ret result_type; <[cpaZT,  
} ; =+Fb\HvX{  
等等。。。  r!?ga  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (Z(S?`')  
$M 8& &M  
template < typename Func > >ep<W<b  
struct func_return 31a,i2Q4  
  { \X:e9~  
template < typename T > oT):#,s  
  struct result_1 >8"Svt$  
  { M% \ T5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DFK@/.V  
} ; _TOWqV^  
J8alqs7  
template < typename T1, typename T2 > );7 d_#  
  struct result_2 ,G t!nm_  
  { )N&SrzqTK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oQ<[`.s  
} ; FN-/~Su~J  
} ; $u!(F]^  
1+; bd'Ie  
}} =n]_f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E]OexRJ^i  
/'rj L<M  
template < typename Func, typename aPicker > 'F/oR/4,  
class binder_1 v'@gUgC  
  { _xaum  
Func fn; {r&mNbz  
aPicker pk; 6:#o0OeBP  
public : K=[7<b,:3  
\5r^D|Rp}  
template < typename T > 9:USxFM  
  struct result_1 't5ufAT  
  { #cfiN b}GX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #:gd9os :  
} ; )=[\YfK  
T(D6'm:X  
template < typename T1, typename T2 > @(sz"  
  struct result_2 <eG|`  
  { 1_] X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \%a0Lp{ I  
} ; *OG<+#*\_?  
i-OD"5a`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c,~uurVi  
bkV<ZUW|;  
template < typename T >  TUcFx_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dt: Q$  
  {  pux IJ  
  return fn(pk(t)); rFg$7  
} o72r `2  
template < typename T1, typename T2 > -qIi.]/f"9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UA6id|G  
  { aj&L ZDD6  
  return fn(pk(t1, t2)); oRWje#4O  
} +; KUL6  
} ; VhUWws3E  
yW|J`\`^T  
S; % &X  
一目了然不是么? I`V<Sh^Qd  
最后实现bind 9p W~Gz  
zr.\7\v  
4E^ ?}_$  
template < typename Func, typename aPicker > H0afu)$,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~XTC:6ts  
  { ~S8:xG+s  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /mex{+p>tO  
} F06o-xH=  
@|b-X? `  
2个以上参数的bind可以同理实现。 eP-|3$  
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。 |UXSUP @s  
`}Zqmfs  
十一. phoenix 5qz,FKx5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: mJUM#ry  
9eMle?pF  
for_each(v.begin(), v.end(), [Yt{h9  
( hC\ l \y  
do_ ( s3k2Z  
[ E!9WZY  
  cout << _1 <<   " , " a2Ak?W1  
] A & iv  
.while_( -- _1), B)JMughq_  
cout << var( " \n " ) JQ03om--(  
) :wC\IwG~CE  
); :0J`4  
 >(Y CZ  
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: <YaTr9%w  
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 a{nR:zPE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ` 2W^Ui,4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M=^d  
E_ns4k#uG  
S<0 &V  
template < typename Cond, typename Actor > eY<<Hld  
class do_while s;VW %e  
  { r2=@1=?8  
Cond cd; )5}<@Ql  
Actor act; V`I4"}M1  
public : 7}kJp%-  
template < typename T > ! ?g+'OM  
  struct result_1 ix!xLm9\  
  { m/=nz.  
  typedef int result_type; =:]ps<Qx  
} ; lFzVd N  
{kpF etXt?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _SBbd9  
Z1HH0{q-A  
template < typename T > LikcW#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @2>UR9j  
  { F/oqYk9`  
  do q1}!Okr"2  
    { xuioU  
  act(t); ;U* /\+*h  
  } 5BVvT `<  
  while (cd(t)); [^qT?se{  
  return   0 ; sINQ?4_8T  
} j"qND=15  
} ; Nfa&r  
5XKTb  
\,#$,dUXD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l\UjvG  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 mwAN9<o  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }S> 4.8  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 [Hh-F#|R  
下面就是产生这个functor的类: b>-DX  
n~^SwOt~;5  
z< %P"   
template < typename Actor > EvT$|#FY  
class do_while_actor `2.c=,S{  
  { I*u3 e  
Actor act; p@tg pFt  
public : K%z!#RyJ4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K\K& K~Z  
Hyb(.hlZh  
template < typename Cond > 2K}49*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w!f2~j~  
} ; &;@L] o  
"jL>P )  
_Y; TS1u  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tV)CDA&Z  
最后,是那个do_ CF bNv9GZj  
c -+NWC  
}A3/(  
class do_while_invoker =D1  
  { _p )NZ7yC  
public : y'2|E+*V  
template < typename Actor > x UdF.c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  YSD G!  
  { s$M(-"mg  
  return do_while_actor < Actor > (act); '09|Y#F  
} (y9KO56.V&  
} do_; xC)bW,%  
6GxLaI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ` Ig5*X4|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 FV^jCseZ  
最后来说说怎么处理break和continue 6`e{l+c=F  
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。 _b&|0j:Ud  
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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