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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j2k,)MHu!x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SB:-zQ5  
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, m!tB;:6  
Go= MG:`  
!J3g,p*  
sJw#^l  
  class filler CM!bD\5  
  { ~%bz2Pd%  
public : gY=nU,;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Fnzv&  
} ; qVx4 t"%L>  
rMdOE&5G  
gcQ>:m i  
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: mXAX%M U  
;Ze}i/l  
OLXG0@  
,1a6u3f,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 18zv]v %  
1I<fp $ h  
u?&P6|J&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S)>L 0^M1  
;mjk`6p  
[K9l>O  
LeF Z%y)F  
二. 战前分析 Z[[q W f  
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。 )4bBR@QM  
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 s%1O}X$c  
qm{(.b^  
^"(C Zvq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +>M^p2l*&  
  /* --------------------------------------------- */ z)#I"$!d  
vector < int *> vp( 10 ); Vof[yL `  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [h {zT)[  
/* --------------------------------------------- */ V<*PaS..  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |~Z.l  
/* --------------------------------------------- */ )CD4k:bm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (1^AzE%U+Z  
  /* --------------------------------------------- */ 3-`IMN n!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ; {iX_%  
/* --------------------------------------------- */ y U =) g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); TMpV .iH  
1I{vB eMj  
|k\4\a Lj  
_)"-zbh}{  
看了之后,我们可以思考一些问题: SDwTGQ/0  
1._1, _2是什么? ^KM' O8  
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。 -Wd2FD^x  
2._1 = 1是在做什么? &CpxD."8x  
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。 G%jgr"]\z  
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。 Hbn%CdDk1  
"jb`KBH%"  
M%92 ^;|`  
三. 动工 #^|y0:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Nj rF":'Y  
EZ:pcnL {  
? %XTD39  
%JF^@\E!|  
template < typename T > p.A_,iE  
class assignment UyTsUkY  
  { 6!*be|<&  
T value; IW?).%F  
public : U5\^[~vW  
assignment( const T & v) : value(v) {} DvB!- |ek  
template < typename T2 > O2g9<H   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;h<(vc3@f  
} ; zo6|1xq   
z$4g9  
,R#pQ 4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 qIS9.AL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K|,P  
$P&{DOiKS  
#.L9/b(  
ZP~Mgz{f  
  class holder wI8  
  { >'ev_eAk  
public : b+Vfi9<  
template < typename T > zisf8x7^W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b+Sq[  
  { VwvL  
  return assignment < T > (t); `?f6~$1  
} +O"!*  
} ; MdXOH$ ps  
!IF]P#  
=1sGT;>  
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: fIe';a  
])OrSsV}  
  static holder _1; "AYm*R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <` [o|>A Z  
KCP$i@Pjv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XuS3#L/3p  
而不用手动写一个函数对象。 2^ uP[  
7.)kG}q]  
J>Pc@,y  
D+#OB|&Dn  
四. 问题分析 yC\dM1X  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 }?G([s56  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 nVB.sab  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #O 2g]YH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "o_s=^U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 dhrh "x_?:  
b3.  
五. 问题1:一致性 wN NXUW  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| @=_4i&]$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I;1W6uD=  
|BGB60}]f  
struct holder O|K-UTWH%  
  { Ey|{yUmU+  
  // &3gC&b^i  
  template < typename T > GdN9bA&,  
T &   operator ()( const T & r) const E? lK(C  
  { {g9*t}l4  
  return (T & )r; 1.24ZX  
} Y"H'BT!b}  
} ; zUuOX5-6x  
gGZ-B<  
这样的话assignment也必须相应改动: 5 EhOvt8  
3JYhF)G  
template < typename Left, typename Right > :1asY:)vNP  
class assignment B(|*u  
  { r&%TKm^/  
Left l; f$>KTb({B  
Right r; M.FY4~  
public : 90wGS_P04  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,3XlX(P  
template < typename T2 > 6v"WI@b4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } '/="bSF  
} ; [~NJf3c"  
5Ve`j,`=<  
同时,holder的operator=也需要改动: hGU  m7  
*kY JwO^  
template < typename T > TWSqn'<E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cMs8D  
  { ygK@\JHn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3vXa#f>P<  
} :+_uyp2V  
E] 6]c!2:  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 QM('bbN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1.0:  
a = *'  
return l(rhs) = r; bG)EZ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 MJ"@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p40;@gUug  
*@I/TX'\rY  
template < typename Tp > 0tKVo]EK  
class constant_t ~3& *>H^U  
  { V15/~  
  const Tp t; vh"wXu  
public : 0Q7|2{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?K\r-J!Y  
template < typename T > ZH)Jq^^RI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^HhV ?Iqg  
  { n\ 'PNB  
  return t; _u3%16,o  
} 2P/ Sq  
} ; ?;]Xc~  
_Z>n y&   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z0H+Or  
下面就可以修改holder的operator=了 %i6/= 'u  
A$g'/QM  
template < typename T > IayF<y,8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s%QCdU ]  
  { tWyl&,3?1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); E4$y|Ni"  
} !J&UO/q.  
IG.!M@_  
同时也要修改assignment的operator() HTLS$o;Q  
0"}=A,o(w  
template < typename T2 > D&o ~4Qvc]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +H:}1sT;n  
现在代码看起来就很一致了。 DHg)]FQ/  
Or#KF6+ut  
六. 问题2:链式操作 A vww @$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?[]jJ  
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。 ,|g&v/WlC%  
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。 aX,6y1  
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。 KV8Ok  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w5 #;Lm  
%I=/ y  
template < typename T > wRdN(`;v  
struct result_1 EK.n $  
  { EfB.K}b^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !hFzIp  
} ; qZdA%  
IyEfisOK?  
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: <(t{C8>g%  
.6!cHL3ln  
template < typename T > bt*  
struct   ref o@m7@$7  
  { !K-qoBqKM  
typedef T & reference; ;qO3m -(d  
} ; c|@OD3w2lM  
template < typename T > X?YT>+g;  
struct   ref < T &> % *ng *  
  { ]VR79l  
typedef T & reference; #<y/m*Ota  
} ; O7%8F Y  
[!C!R$AMa  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |No9eZ8>.  
_?]W%R|  
template < typename T > |!81M|H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U2r[.Ru  
  { GkxQEL  
  return l(t) = r(t); "Lyb4#M  
} #eF,* d  
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。 O=vD6@QI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *k,{[b  
t7yvd7  
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 LSR0yCU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i=R%MH+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K8/jfm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 E9b>wP  
最后的布局是: 1+"d-`'Z2O  
                Add #)#J`s1R  
              /   \ X(O:y^sX}  
            Divide   5 .}GOHW)}  
            /   \ *0vRVlYf  
          _1     3 KRX\<@  
似乎一切都解决了?不。 0nvT}[\H*  
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。 La28%10  
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。 HWIn.ij  
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: \T[OF8yhW  
 od$$g(  
template < typename Right > pHowioFx  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const n2dOCntN>  
Right & rt) const gL~3z'$  
  { $VjMd f  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TV|Z$,6l  
} r:PYAb=g  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &1Y7Ne  
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。 uJ=d!Kn  
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。 WZn"I& Z  
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。 KSJ+3_7 ]k  
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。 E@%1HO_  
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? z0x^HDAeC  
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: ^?_MIS`4N  
h@]{j_$u  
template < class Action > CfO{KiM(2  
class picker : public Action |'lNR)5  
  { -aLM*nIoe  
public : fu{v(^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} PZvc4  
  // all the operator overloaded AHMvh 7O?  
} ; P^ht$)Y  
I]HLWF  
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。 7Le- f  
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: P8#_E{f  
\[|X^8j  
template < typename Right > %__ @G_M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x?]fHin_  
  { wz@[rMf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Lp3pJE  
} A k~|r#@  
 )y6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }O+S}Hbwy  
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。 :#\jx  
]<ay_w;  
template < typename T >   struct picker_maker I?nU+t;  
  { 6kMEm)YjT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3sRI 7g  
} ; ,S m?2<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _dECAk &b  
  { |9F-ZH~6  
typedef picker < T > result; ZFh[xg'0  
} ; aK(e%Ed t"  
+K8T%GAr  
下面总的结构就有了: :?}> Q  
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。 `9k\~D=D~  
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''Uxlo\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A/&u /?*C  
至此链式操作完美实现。 \acGSW .c  
ny!80I  
8Ht=B,7T  
七. 问题3 M04u>| ,  
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。 IF@vl  
5!wjYQt3  
template < typename T1, typename T2 > 7*%}=.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _{ 2`sL)  
  { kyZZ0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |MN2v[y  
} qG2P?DR  
_,v>P2)  
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: 9. ,IqnP  
3g56[;Up?  
template < typename T1, typename T2 > ;mr*$Iu7|  
struct result_2 r[^O 7  
  { N/b$S@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~eS/gF?  
} ; a2]>R<M  
tkff\W[JU  
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? &h.?~Ri  
这个差事就留给了holder自己。 %tPy]{S..  
    <[T{q |*  
$VP\Ac,!  
template < int Order > I)9 ,  
class holder; VV#'d  
template <> a1ps'^Qhh  
class holder < 1 > 6OJhF7\0&  
  { +QOK]NJN  
public : YG5mzP<T  
template < typename T > 0W_u"UY$c  
  struct result_1 ,1.Td=lY$  
  { ({$rb-  
  typedef T & result; &os:h] C  
} ; ynf!1!4  
template < typename T1, typename T2 > &OkPO|  
  struct result_2 _PQk<QZ  
  { Z 0v&AD=  
  typedef T1 & result; }[PC YnS  
} ; qP zxP @4  
template < typename T > z5D*UOy5M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $"}[\>e*{  
  { J l{My^I5  
  return (T & )r; e2>AL  
} hSN38wy  
template < typename T1, typename T2 > ><. *5q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )nq(XM7  
  { ~]9EhC'l  
  return (T1 & )r1; cXr_,>k  
} I"Q U{]|J  
} ; |+JC'b?,  
ccx0aC3@I  
template <> bj_/  
class holder < 2 > 'geN  dx  
  { / %F,  
public : c+O:n:L  
template < typename T > I]pz3!On4,  
  struct result_1 W&[-QM8  
  { 5{IbKj|  
  typedef T & result; RSw; b.t7  
} ; 7osHKO<?2  
template < typename T1, typename T2 > K(?p]wh  
  struct result_2 M"msLz  
  { @3U=kO(^+\  
  typedef T2 & result; ?k@;,l :s  
} ; PCa0I^d  
template < typename T > K$s{e0 79  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SLH;iqPT  
  { W'Y(@  
  return (T & )r; ,w=u?  
} A6E~GJa  
template < typename T1, typename T2 > `D$RL*C;M`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j0n.+CO-{  
  { )(c%QWz  
  return (T2 & )r2; |TF6&$>d  
} -q nOq[  
} ; 0,8RA_Ca}  
C~nL3w  
3{Zd<JYg4-  
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> >。 ZsYY)<n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: l&m Y}k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~jz51[{v  
~EvGNnTL  
return l(i, j) = r(i, j); 9Sa6v?sRor  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,E@}=x9p  
7&w[h4Lw  
  return ( int & )i; n;:C{5  
  return ( int & )j; |0X~D}r|J  
最后执行i = j; ta'wX   
可见,参数被正确的选择了。 0bSnD|#I  
# $'H?lO  
QBfo=9[=e  
/#q6.du  
t8.3  
八. 中期总结 |eJR3o  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: I SdB5Va  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Im]6-#(9\|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @~&^1%37)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor EN8xn9M?  
D^U?!S&4~  
U]9k,#  
8KKhD$  
)M"xCO3a  
>LPIvmT4D?  
九. 简化 K*p3#iB  
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。 3BF3$_u)o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 C AN1~  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: nV8iYBBym  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,s:viXk  
  +-*/&|^等 h}DKFrHW;-  
2. 返回引用。 S&D8Rao5  
  =,各种复合赋值等 dOKe}?}==  
3. 返回固定类型。 Q|U [|U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) kQn}lD  
4. 原样返回。 @%fL*^yr;C  
  operator, 6* 0vUy*"  
5. 返回解引用的类型。 >Nx4 +|  
  operator*(单目) "3_GFq  
6. 返回地址。 c'5ls7?}O{  
  operator&(单目) !\^W*nQ>l  
7. 下表访问返回类型。 dx$+,R~y  
  operator[] !;${2Q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ocZ^rqo2w  
  operator<<和operator>> [N<rPHT  
+c__U Qx  
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。 L@ejFXQg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \Xr*1DI<  
jx ?"`;a  
template < typename Left > IlB*JJnl  
struct value_return .Sv/0&O  
  { "M^mJl&*b  
template < typename T > ySF^^X $J  
  struct result_1 Y_~otoSoY  
  { y'non0P.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >Pvz5Hf/wW  
} ; vskp1Wi(  
upZf&4 I8  
template < typename T1, typename T2 > I<+:Ho=6  
  struct result_2 #u +~ ^M  
  { rFp>A`TJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?0qP6'nWx  
} ; \m:('^\6o  
} ; . lNf.x#u  
WF2t{<]^e  
Dt iM}=:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0]^gT'  
o%0To{MAF-  
下面我们来剥离functor中的operator() oa`7ClzD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~@T`0W-Py  
%J1oz3n  
return l(t) op r(t) Jje!*?&8X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W! J@30  
return op l(t) k~, k@mR  
return op l(t1, t2) ,lFp4 C  
return l(t) op S6fbwZZMG  
return l(t1, t2) op o7eWL/1  
return l(t)[r(t)] D'BGoVP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^MG"n7)X  
eo.B0NZsF  
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: ,zxv>8Nt  
单目: return f(l(t), r(t)); jdx T662q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :H+8E5  
双目: return f(l(t)); M Ih\z7gW  
return f(l(t1, t2)); z<.?8bd  
下面就是f的实现,以operator/为例 )lq+Gv[%F  
q1m{G1W n  
struct meta_divide ^`Hb7A(  
  { aK 3'u   
template < typename T1, typename T2 > #7/39zTK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cH+ ~|3  
  { hML-zZ   
  return t1 / t2; 0Q)YZ2  
} k|U2Mp  
} ; aM(x--UR=  
\xQu*M:!  
这个工作可以让宏来做: {<?8Y  
.N`*jT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T)',}=  
template < typename T1, typename T2 > \ 9Hd_sNUu\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; y*p02\)  
以后可以直接用 II Amx[ b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  L|6I  
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 Z[eWey_  
(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。。。) 2( m#WK7>F  
sz%_9;`dpL  
mkl^2V13~  
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 1I)oT-~  
fPPmUM^C9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T''<yS  
class unary_op : public Rettype NB+/S;`  
  { m(0X_& &?z  
    Left l; uL^`uI#I  
public : 7!\zo mx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |=MhI5gsx  
B-PX/Q  
template < typename T > 5L_`Fw\l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v G9>e&Be  
      { 7R# }AQ   
      return FuncType::execute(l(t)); HxcL3Bh$~}  
    } `*D"=5G+  
m;t&P58f  
    template < typename T1, typename T2 > K9y~ e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TPak,h(1  
      { JYv<QsD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); PTqia!  
    } _ElG&hyp  
} ; ]hoq!:>M1  
k+vfZ9bD(J  
m/ID3_  
同样还可以申明一个binary_op ga(k2Q;y  
*ZxurbX#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }r!hm?e  
class binary_op : public Rettype 3dSC`K  
  { P,F eF'J^  
    Left l; -4P `:bF  
Right r; o{^`Y   
public : KHgn  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} * ^V?u  
5;,h8vW  
template < typename T > "/mt uU3rt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k%Vprc  
      { S>S7\b'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =O-irGms*  
    } (z?j{J  
-'SA &[7dP  
    template < typename T1, typename T2 > L"n)fe$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6U.|0mG[  
      { &/WE{W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~E!kx  
    } L(sT/  
} ; ;{q*  
PB?2{Cj  
~QDM .5  
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 C+[)^ 2M{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 aB?usVoS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aT(_c/t.  
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。 #sDb611}#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qmt9J?$k  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 y@<2`h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VpSpj/\m)'  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Am_>x8z  
下面是修改过的unary_op ZfK[o{9>  
=:]v~Ehq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %.?V\l  
class unary_op 0;=- x"  
  { X 8R`C0   
Left l; 3?@6QcHl{  
  X2rKH$<g  
public : XmwAYf  
u3GBAjPsIk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~BX=n9  
[/%N2mj  
template < typename T > e}S+1G6r)  
  struct result_1 f'H|K+bO  
  { v8j3 K   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; TlRc8r|  
} ; ^|]Dg &N.  
~x#TfeU]  
template < typename T1, typename T2 > x3Y)l1gh  
  struct result_2 b*M?\ aA  
  { nP]!{J]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q$mc{F($D  
} ; ]z/R?SM  
"\KBF  
template < typename T1, typename T2 > G3%Ju=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^W,5A;*3  
  { (6Z^0GL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +E_yEH7_)  
} {svo!pN:  
/:' >-253  
template < typename T > n2hV}t9O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6CIzT.  
  { ~IS8DW$;  
  return OpClass::execute(lt(t)); Np/\ }J&IF  
} Zo yO[#  
V L$ T  
} ; $ VP1(C  
hW< v5!,  
@q q"X'3t  
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 "cPg_-n  
好啦,现在才真正完美了。 z+yIP ?s}(  
现在在picker里面就可以这么添加了: C?T\5}h  
G+t:]\  
template < typename Right > eY5mwJ0K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Xa?O)Bq.  
  { ng"=vmu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,7]hjf_h  
} A>1$?A8Q  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 O9(z"c  
x9 %=d  
'2H?c<Y3  
pB 8D  
Y}N\|*ye-  
十. bind "4)N]Nj  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 "+- 'o+  
先来分析一下一段例子 0)332}Oh  
]A'{DKR  
D3X4@sM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L ,dh$F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d*0 RBgn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `KFEzv  
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。 8b)WOr6n  
我们来写个简单的。  JhFbze>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |JxVfX8^  
对于函数对象类的版本: 9Yv:6@.F  
 % D  
template < typename Func > O {1" I  
struct functor_trait EIg~^xK  
  { :_~.Nt  
typedef typename Func::result_type result_type; QL WnP-  
} ; gHrs|6q9  
对于无参数函数的版本: v$|~ g'6  
3SP";3+  
template < typename Ret > :*M?RL@j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m-vn5OX  
  { (WyNO QO'  
typedef Ret result_type; e~N&?^M  
} ; -AdDPWn  
对于单参数函数的版本: /I=|;FGq  
X8$Mzeq  
template < typename Ret, typename V1 > o$sD9xx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %o0b~R  
  { si]VM_w6  
typedef Ret result_type; Fo.Y6/}  
} ; %8FfP5#  
对于双参数函数的版本: =9GA LoGL  
o utJ/~9;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,Vhve'=*2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?e$&=FC0;  
  { w\bwa!3Y  
typedef Ret result_type; Jr2yn{s=S  
} ; ^v'kEsE^*  
等等。。。 -G~]e6:zD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |Ns4^2  
a)QT#.  
template < typename Func > .h-mFcjy  
struct func_return d m8t ~38  
  { iBSM \ n  
template < typename T >   3%kUj  
  struct result_1 4>*=q*<V5E  
  { .| 4P :r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4v\HaOk  
} ; 9Da{|FyrD  
s6,~J F^  
template < typename T1, typename T2 > Wigt TAh4  
  struct result_2 bC `<A  
  { z1mB Hz6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A@}5'LzL  
} ; J\L'HIs  
} ; %Jt35j@Ee  
nqj(V  
IzpE|8l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 EZ)b E9  
An. A1y  
template < typename Func, typename aPicker > K%v:giN$l`  
class binder_1 D$hQ-K  
  { 4=L>  
Func fn; )D+BvJ Y"  
aPicker pk; n/_q  
public : L 4j#0I]lq  
"cKD#  
template < typename T > 3W?7hh  
  struct result_1 8R MM97@1Q  
  { r3'J{-kl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v`A)GnNiN  
} ; |OH*c3~r  
r mX*s} B  
template < typename T1, typename T2 > Hd~g\  
  struct result_2 /mkT7,]  
  { W%L'nR~w$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wQ+pVu?6_  
} ; J!uG/ Us  
"ko*-FrQ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [bhKL5l  
@+b$43 ^  
template < typename T > f24W*#IX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @_ %RQO_X  
  { ?'> .>  
  return fn(pk(t)); [c,V=:Cq  
} ;'S,JGpvT  
template < typename T1, typename T2 > /~NX<Ye&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A6z ,6v6  
  {  d$$5&a  
  return fn(pk(t1, t2)); q} e#L6cM  
} >(RkoExO/  
} ; !Cr3>tA  
:^)?AO#J  
"\o#YC  
一目了然不是么? w6vbYPCN  
最后实现bind //7YtK6  
h4` 8C]  
 S_P&Fv  
template < typename Func, typename aPicker > <=.6Z*x+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <2pp6je\0s  
  { 6Z_V,LD9L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a|t~&\@  
}  /a1uG]Mt  
h#YO;m2wd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 RTmp$lV  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 NXOXN]=c<  
KhR3$|fH<  
十一. phoenix ",/6bs#$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4S26TgY  
)L b` 4B  
for_each(v.begin(), v.end(), F$t]JM  
( k4q":}M  
do_ @[r[l#4yUi  
[ =8]`-(  
  cout << _1 <<   " , " x=DxD&I!J  
] Bp^LLH  
.while_( -- _1), _lv{8vf1B  
cout << var( " \n " ) hz:7W8  
) KrGl}|  
); kY]"3a  
/b,>fK^  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: m*y&z'e\  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor S`s]zdUTP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^% f8JoB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'h$1 z$X5  
W8& )UtWQ  
fu!T4{2  
template < typename Cond, typename Actor > M(C">L]8  
class do_while );!ND %  
  { \TP$2i%W  
Cond cd; Q:P)g#suc  
Actor act; %6Gg&Y$j!  
public : _HwA%=>7  
template < typename T > c6:uM1V{  
  struct result_1 IHEbT   
  { XUP{]w`.Z  
  typedef int result_type; HT.,BF  
} ; chICc</l&  
xNIrmqm5]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A+l(ew5Lw$  
T,!EL +o4  
template < typename T > 89M'klZ   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zmhc\M ?z  
  { &{j!!LL  
  do ?M:>2wl  
    { eA& #33  
  act(t); F(VVb(\jd  
  } fw&*;az  
  while (cd(t)); lAnq2j|  
  return   0 ; V*n$$-5 1-  
} _<Ak M"  
} ; b+~_/;Y9  
Ek<Qz5)  
v]SxZLa  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )WoH>D  
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。 Z#.d7B"  
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。 *EuX7LEu_  
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。 l,o'J%<%  
下面就是产生这个functor的类: 1m5l((d  
Ey7zb#/<!  
Mxl;Im]!`.  
template < typename Actor > :)lS9<Y}  
class do_while_actor ]T)N{"&N/  
  { HO<|EH~lu  
Actor act; I(M/ X/  
public : 336ETrG^0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T`e`nQ0nn  
9n(68|^$  
template < typename Cond > v? ."`,e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V0^{Ss1M  
} ; C+' -TLeu  
%Yu~56c-  
"6d0j)YO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5Y+YN1  
最后,是那个do_ yy3x]%KK  
;O7"!\  
v*V( hMy  
class do_while_invoker xn`)I>v  
  { d92Z;FWb  
public : eKOEOm+  
template < typename Actor > fnq 3ic"V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ZiZ@3O6  
  { 3t<a3"{9  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]$ d ;P  
} ~HIj+kN  
} do_; [7}3k?42X  
{dxFd-K3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tMw65Xei6b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U5C]zswL  
最后来说说怎么处理break和continue ,\i*vJ#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。 {^1O  
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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