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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K!\$MBI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hYI0S7{G  
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, _?YP0GpU  
xaSg'8-  
ALOS>Bi&  
)^)j=xs  
  class filler O #  
  { @N%/v*  
public : Q~y) V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x&N!SU6  
} ; L#}HeOEi[  
=rB=! ;  
KIeTZVu$%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \H -,^[G3  
f0h^ULd  
'ZUB:R@[  
bFv,.(h'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H ({Y  
O9_S"\8]@  
ku&m)'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 97]$*&fH  
!i dQ-&  
"+@>!U  
K@0/iWm*  
二. 战前分析 pT ;{05  
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。 $X;wj5oj  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 | WN9&  
p`CVq`k  
OfAh? ^R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZnVx 'Y  
  /* --------------------------------------------- */ nG+L'SmI  
vector < int *> vp( 10 ); iax6o+OG|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >,#7 3u#  
/* --------------------------------------------- */ ]\8{z"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); YcQ3 :i  
/* --------------------------------------------- */ CQ( _$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >JWW2<  
  /* --------------------------------------------- */ }p <p(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &E{i#r)'T  
/* --------------------------------------------- */ * I{)8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); pEn3:.l<  
bB#6Xx  
;Bs^+R7  
?#cX_  
看了之后,我们可以思考一些问题: {Yp;R  
1._1, _2是什么? \!_:<"nX.  
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。 }$zJdf,\  
2._1 = 1是在做什么? ~:|qdv%\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 R'.YE;leBG  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 AVx 0aj  
[8b,}i 1  
C K{.Ic^  
三. 动工 qUMM}ls  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JuD$CHg;#  
* YhX6J1  
;?A?1q8*  
,XZ[L? >  
template < typename T > QvF UFawN  
class assignment #f 4"  
  { =h"*1`  
T value;  1aAYBV<3  
public : 1 ^k#g,  
assignment( const T & v) : value(v) {} F%v?,`_&I  
template < typename T2 > `T;M=S^y*E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }g?9 /)z  
} ; E7*z.3  
&;)6G1X1  
HKr6h?Si^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l*l(QvN_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f17pwJ~=  
n,Z B-"dW  
(:p&[HNuN  
54A ndyeA  
  class holder & q(D90w.  
  { Xu1tN9:oE  
public : Z~.3)6,z  
template < typename T > <.d0GD`^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FDHa|<oz  
  { D/jS4'$vA  
  return assignment < T > (t); ?\7 " A  
} D;V FM P  
} ; CVi3nS5Yl  
@jE<V=?  
<3!jra,h  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: XZaei\rUn)  
#nL&x3  
  static holder _1; !50Fue^JM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 vM}oxhQ$n  
kCRP?sj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >^@/Ba$h  
而不用手动写一个函数对象。 Q6cF <L`bW  
<%(nF+rQA"  
pvJsSX  
/^E2BRI  
四. 问题分析 \h%/Cp+p  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 W@^O'&3d  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 RhG9Xw9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =$B:i>z<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +G3&{#D ?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [Ng#/QXk{  
zL @ZNH  
五. 问题1:一致性 io]e]m%  
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?| ;[-dth  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #:v e3gWl  
/\-qz$  
struct holder 7P`|wNq  
  { |wKC9O@%  
  // bBkF,`/f$  
  template < typename T > BzqM$F( L,  
T &   operator ()( const T & r) const i/nA(%_  
  { 4VjP:>*p  
  return (T & )r; blcd]7nK  
} j*m7&wOE  
} ; y>vr Uxgo  
n"dC]&G'  
这样的话assignment也必须相应改动: Uhc2`r#q  
\v7M`! &  
template < typename Left, typename Right > G"bItdb  
class assignment d v@B-l;  
  { (~P b,Q  
Left l; :,$:@  
Right r; 3 T$gT  
public : wRL=9/5(8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uI7 d?s  
template < typename T2 > u@\]r 1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7hq*+e  
} ; Kc+;"4/#q  
}qlU  
同时,holder的operator=也需要改动: >&mlwxqv  
?b0VB  
template < typename T >  h&\%~LO.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `s (A&=g\  
  { 0FfBD[E:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); JPQ[JD^]  
} u+eA>{  
P8DY*B k  
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。 A0sydUc  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 UXVjRY`M.\  
,vEwck#  
return l(rhs) = r; E.]sX_X?  
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。 Q}~of}h/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wkK61a h6  
jW5n^Y)  
template < typename Tp > AAjsb<P  
class constant_t +!IIt {u  
  { rr fL [  
  const Tp t; "Zd4e2>{M\  
public : OJ ng  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &K5wCNX1  
template < typename T > %-!ruc"}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jA R@?X  
  { 5;5;bBo~  
  return t; Hzs]\%"  
} (SV(L~ T_  
} ; SovK|b &  
Kl<qp7o0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l$D]*_ jc,  
下面就可以修改holder的operator=了 w*[i!i  
,@ A1eX}  
template < typename T > ^& ZlV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =s`\W7/;{-  
  { K 0RY2Hiw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WmTSxneo  
} Mw2?U>h1  
hM^#X,7  
同时也要修改assignment的operator() }Z*@EWc>  
p_S8m|%  
template < typename T2 > ?1JVzZ4H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U^SJWYi<Y  
现在代码看起来就很一致了。 ?ihkV? ;)  
ZKTOif}  
六. 问题2:链式操作 g#qt<d}j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h')@NnFP 1  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 @O9.~6  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 tjc3;9  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 y&Sl#IQ L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _#xS1sD  
@'`!2[2'?  
template < typename T > IBWUXG;  
struct result_1 T{v(B["!$  
  { kx8\]'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [mph iH/  
} ; ;$Q `JN=  
S05+G}[$  
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: +@[T0cXp  
1 zIFQ@  
template < typename T > ;n_|t/=  
struct   ref d;O16xcM/  
  { hI*gw3V  
typedef T & reference; |F z/9+I  
} ; 'PRsZ`x.  
template < typename T > i-[ic!RnKj  
struct   ref < T &> eAN]*: ]g  
  { >2tQ')%DJ  
typedef T & reference; TUoEk  
} ; Q!8AFLff4  
lPyGL-Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [ sJ f)<  
"&*O7cs$pA  
template < typename T > $,$bZV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %D_2;  
  { @NlE2s6a  
  return l(t) = r(t); (UWWULV  
} N"SFVc_2  
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。 "L^]a$&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 nNJU@<|{*  
Vm}OrFA  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 1y@d`k`t:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m  "'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1!_$HA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +{U0PI82  
最后的布局是: 3lzjY.]Pgv  
                Add "8}p>gS  
              /   \ Hhx"47:  
            Divide   5 dbM~41C6  
            /   \ Q\.~cIw_AQ  
          _1     3 iJ n<  
似乎一切都解决了?不。 ~+w'b7T,=  
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。 q5C(/@)^  
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。 ,aOi:aaZRT  
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: ~I[Z 2&I  
hG~4i:p <  
template < typename Right > pu#h:nb>88  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const o2M+=O@  
Right & rt) const Tbf't^Ot$  
  { | 4/'~cYV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <q@/ Yy32  
} mQEE?/xX;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )e&U'Fx  
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。 cmG*"  
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。 /+^7lQo\]  
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。 P^9y0Q  
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。 OsI>gX>  
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? 8@;|x2=y  
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: [7x,&  
C \"nlNKw  
template < class Action > 7A:k  
class picker : public Action 0u[Vd:()v(  
  { 4lrF{S8  
public : 38ac~1HjE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h r@c7/L  
  // all the operator overloaded f</'=k  
} ; aumWU{j=  
Y9V%eFY5E  
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^|:q  
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: bloe|o!  
>]b>gc?3  
template < typename Right > 9$ GA s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _:dt8+T#  
  { z!`aJE/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >ZRCM  
} HC1jN8WDY  
`D *U@iJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =AaTn::e/  
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。 O*qSc^9q  
>~%!#,C(|U  
template < typename T >   struct picker_maker W`^euBr7R>  
  { GFA D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .T!R&#]n  
} ; kT7x !7C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [\i0@  
  { {?X#E12vf  
typedef picker < T > result; 6?B'3~ r  
} ; ^wnlZ09J  
o 8fB  
下面总的结构就有了: ?HD eiJ kX  
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。 <V`1?9c7D1  
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。 aC!e#(q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #.Q3}[M  
至此链式操作完美实现。 [u?*' c{  
tr[(,kX  
pt/UY<@yoN  
七. 问题3 LgG7|\(-  
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。 %R|_o<(#MJ  
5Q/&,NP  
template < typename T1, typename T2 > GbFtX\s+5j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hq[:U?!Tt  
  { MC'2;,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 'R-Ly^:Qd  
} N}|<P[LW  
0c-.h  
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: 8D H~~by  
_ ^2\/@  
template < typename T1, typename T2 > S]"U(JmW\  
struct result_2 v0aV>-v  
  { _VjfjA<c8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]3KMFV}  
} ; fen~k#|l  
<2.87:  
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? z~m{'O`  
这个差事就留给了holder自己。 -22]|$f  
    Wx8oTN  
9Z[EzKd<~'  
template < int Order > D4G*Wz8  
class holder; -J6G=+ s/  
template <> xj!G9x<!  
class holder < 1 > $n><p>`  
  { 7Rq|N$y.3  
public : #^>Md59N  
template < typename T > Yk^clCB{A(  
  struct result_1 >N bb0T  
  { /0_^Z2  
  typedef T & result; xHpB/P~  
} ; ?cB:1?\j  
template < typename T1, typename T2 > yKhN1kY  
  struct result_2 pYBY"r  
  { 2zPO3xL,  
  typedef T1 & result; ,_iR  
} ; 2uEvu  
template < typename T > sX c|++  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CG0jZB#u  
  { W1!Nq`  
  return (T & )r; B)`@E4i  
} #,5v#| u|7  
template < typename T1, typename T2 > bd;?oYV~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const + t JEG:  
  { K\VL[HP-  
  return (T1 & )r1; DX b=Ku  
} xgQ&'&7l  
} ; isR)^fI|  
w|G4c^KH  
template <> cYx.<b JH  
class holder < 2 > y?-zQs0  
  { (X?et &  
public : Tya[6b!8  
template < typename T > 50R&;+b  
  struct result_1 JW2~ G!@  
  { Z[GeU>?P  
  typedef T & result; YcdT/  
} ; gNaB^IY  
template < typename T1, typename T2 > d) $B  
  struct result_2 ;56mkP  
  { mGC!7^_D`  
  typedef T2 & result; -oMp@2\e  
} ; tg"NWp6  
template < typename T > 3q)y;T\yW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C#oH7o+_.  
  { x*a^msY%  
  return (T & )r; HlgkW&}c^  
} ,1ceNF#oL  
template < typename T1, typename T2 > l|" SM6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5~H}%W,P  
  { )Q5ja}-{V  
  return (T2 & )r2; aQ#6PO7.Z  
} +sm9H"_0  
} ; U6Xi-@XP  
9 lH00n+'  
!McRtxq?~  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +2Wijrn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]S0sjN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z$b'y;k  
:&\^r=D  
return l(i, j) = r(i, j); i7|sVz=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @lu` oyM  
v?<Tkw ^F  
  return ( int & )i; ?:c:D5N  
  return ( int & )j;  .H7xG'$  
最后执行i = j; ! +{$dB>a  
可见,参数被正确的选择了。 MgrJ ;?L  
7&Qf))L  
b6ui&Y8z  
!Jk|ha~r  
Q)%a2s;  
八. 中期总结 k35E,?T  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: .u^4vVz  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5"^Z7+6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Xb\de_8!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rpM jDjW  
mj|TWDcj+  
Q/y"W,H#  
?8TIPz J  
&!0%"4  
nf )y_5y  
九. 简化 Cy2)M(RW  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 L3|~ i&k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %Z!3[.%F  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: /4 %ycr6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q zq3{%^x_  
  +-*/&|^等 ~X<Ie9m1x  
2. 返回引用。 G Q])y  
  =,各种复合赋值等 fiZq C?(  
3. 返回固定类型。 \ ix& U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /6Olq6V  
4. 原样返回。 &KP JB"0L  
  operator, 6o=Q;Mezl  
5. 返回解引用的类型。 T.GB *  
  operator*(单目) CI+@G XY  
6. 返回地址。 4elA<<  
  operator&(单目) U_61y;Q"  
7. 下表访问返回类型。 < +X,oxg  
  operator[] :WHbwu,L$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5sI9GC  
  operator<<和operator>> )9s 6(Iu  
|Wz`#<t  
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。 iiD }2y b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Pt[ b;}  
N)Qz:o0W  
template < typename Left > s8|F e_  
struct value_return 2{I+H'w8:  
  { =L9;8THY  
template < typename T > +xn59V  
  struct result_1 09sdt;V Q  
  { 5KRI}f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Xot2L{EIUE  
} ; C*&FApG  
I_3{i`g  
template < typename T1, typename T2 > \z[L=  
  struct result_2 ew 4pAav  
  { :!<U"AC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J8#3?Lp  
} ; d6+{^v$#  
} ; f3"sKL4|  
r"W,G /;h  
WNWtQ2]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0p[-M`D  
|tdsg  
下面我们来剥离functor中的operator() KvkU]s_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K} TSwY  
OoOr@5g  
return l(t) op r(t) 6 6Bx,]"6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |7@@~|A  
return op l(t) Dhzm C  
return op l(t1, t2) X-}]?OOs  
return l(t) op ,pR.HCR#Y  
return l(t1, t2) op }CB9H$FkCY  
return l(t)[r(t)] f/3rcYR;y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WdJJt2'  
<-O^ol,fX  
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: Fd1jElt  
单目: return f(l(t), r(t)); JYO("f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  #[yZP9  
双目: return f(l(t)); MVOWJaT(Aq  
return f(l(t1, t2)); k5o{mWI b  
下面就是f的实现,以operator/为例 erdA ?  
!G~`5?CvE  
struct meta_divide ,B,:$G<  
  { CjZIBMGc  
template < typename T1, typename T2 > R&FO-{S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Bf8[(oc~  
  { 3fdqFJ O  
  return t1 / t2; )bl^:C  
} 0+6=ag%  
} ; \CVrLn;}  
{I]>!V0j!  
这个工作可以让宏来做: ]Ia}H+&  
_<6B.{$\7m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |0xP'(  
template < typename T1, typename T2 > \ <P0&!yN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %hN7K  
以后可以直接用 uQO\vRh0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gX;)A|9e  
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 2g$;ZBHO|8  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) IyoitIbLl  
dr^MW?{a\  
J>Bc-%.Q  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ]7J*(,sp  
Hd?#^X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A&L2&ofV&q  
class unary_op : public Rettype @H61^K<  
  { kWbD?i-  
    Left l; y_{fc$_&  
public : Eu`K2_b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q(/F7 "m  
O>[B"mM t  
template < typename T > xaNM?]%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FC#t}4as  
      { )}i|)^J  
      return FuncType::execute(l(t)); OEhDRU%k  
    } J8?V1Ad{  
|G(I,EPag  
    template < typename T1, typename T2 > Tno 0Q +  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $aDkZj  
      { Y%Tm `$^V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .wf$]oQQ  
    } =PYS5\k  
} ; /TY=ig1z  
2k+u_tj>  
v%;Ny ab6$  
同样还可以申明一个binary_op y;=/S?L.:  
gp NAM"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lD6PKZ\RIj  
class binary_op : public Rettype O:jaA3  
  { 5E0dX3-  
    Left l; GU7f27p  
Right r; fF.sT7Az+  
public : 1;JH0~403  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?<U">8cP  
X1o=rT  
template < typename T > Lrq e:\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [WO>}rGw4  
      { Zb$P`~(%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Xk}\-&C7  
    } 2q ~y\fe  
@6%o0p9zz  
    template < typename T1, typename T2 > }ZJ*N Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2<tU  
      { Vr hd\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XPT@ LM  
    } ]}L tf,9  
} ; }Apn.DYbbf  
[ps 5  
0,j!*  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 N `[ ?db-%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0ni/!}YP_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DhN<e7c`  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Bb.U4#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  mT,#"k8  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 dWiX_&g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [}`-KpV!;  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 3o`c`;H%p  
下面是修改过的unary_op G#j~8`3X  
k1~? }+<e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Zw_'u=r >  
class unary_op Z+2 j(  
  { qe|U*K 2_  
Left l; g9gi7.'0  
  G$VE o8Blb  
public : $Z<x r  
f0+vk'Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uLSuY}K0  
<KFl4A~  
template < typename T > \WxBtpbQ B  
  struct result_1 6mV^a kapv  
  { </D )i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _kdt0Vr,L  
} ; iJS7g  
f0 kz:sZ9  
template < typename T1, typename T2 > xM![  
  struct result_2 ^/~C\ (  
  { rDv`E^\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A+hA'0isF@  
} ; u,./,:O%=  
Rw)=<XV)6  
template < typename T1, typename T2 > v(p<88.!m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =s&ycc;-5}  
  { P DwBSj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]Rj?OSok  
} 4@QR2K|  
=3EjD;2  
template < typename T > DA>TT~L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i':a|#e>  
  { Q^):tO]!Ma  
  return OpClass::execute(lt(t)); ATjE8!gO!  
} N 1hj[G[H"  
tgY/8& $M  
} ; [DvQk?,t  
u{S"NEc  
\LM.>vJ  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug } ^2'@y!(  
好啦,现在才真正完美了。 N v6=[_D  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4+MaV<!tU^  
u}89v1._Jn  
template < typename Right > Z=oGyA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "b) hj?  
  { 1rON8=E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *!ecb1U5  
} Z9eP(ip  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Y]DC; ,  
9 dK`  
KxDp+]N]  
Ey% KbvNv  
e-#V s{?|r  
十. bind g}pD%  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 }s[`T   
先来分析一下一段例子 e m  
~_ u3_d.  
WEtPIHruyt  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  HlEHk'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #7@p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BZ(I]:oDL  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 -d^'-s  
我们来写个简单的。 )iFXa<5h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k U0.:Gcc  
对于函数对象类的版本: w~yC^`  
[&kz4_  
template < typename Func > *K BaKS  
struct functor_trait GJ F &id  
  { y+KAL{AGK  
typedef typename Func::result_type result_type; kK/XYC 0D  
} ; h/6^>setz  
对于无参数函数的版本: dsH*9t:z  
RT${7=  
template < typename Ret > '8[; m_S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]B$J8.{q0  
  { U uC-R)  
typedef Ret result_type; }F"98s W  
} ; 3W{ !\  
对于单参数函数的版本: )?pnV":2Y  
UZ#oaD8H6  
template < typename Ret, typename V1 > k SgE_W)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %NM={X|'  
  { Y[H769  
typedef Ret result_type; SlwQ_F"4L  
} ; +(y 8q  
对于双参数函数的版本: pRd'\+  
SPXv i0Jg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R_\o`v5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $/|vbe,  
  { kdp^{zW}  
typedef Ret result_type; jOzi89  
} ; {&UA6 0~6  
等等。。。 BC\W`K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E@yo/S  
'#=0q  
template < typename Func > /V63yzoY  
struct func_return b%vIaP|]B  
  { HUAYtUBH  
template < typename T > (m6V)y  
  struct result_1  .FC+  
  { j9l32<h7]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GdY@$&z{i  
} ; {+nf&5E 6  
=,h'}(z_  
template < typename T1, typename T2 > :0QDV~bs  
  struct result_2 &9|L Z9K  
  { vZ811U~}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L#uU. U=  
} ; 9[;da  
} ; "j8)l4}  
gPb.%^p  
K&Bbjb_|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^+v1[U@  
.a7RGT3]m  
template < typename Func, typename aPicker > 3ce$eZE  
class binder_1 _> x}MW+  
  { 74MxU  
Func fn; +L`}(yLJ)9  
aPicker pk; 3T0~k--  
public : cz{`'VN}`  
#QIY+muN  
template < typename T > c)B3g.C4m  
  struct result_1 6<$.Z-,  
  {  WZY+c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ) $b F*  
} ; )#cZ& O  
()bQmNqmO=  
template < typename T1, typename T2 > d&raHF*  
  struct result_2 =gD)j&~}_  
  { ",D!8>=s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h7^&:  
} ; ]%HxzJ  
.P aDR |!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vxTn  
jwa6`u  
template < typename T > 6PYt>r&TO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H-+U^@w  
  { n:OXv}pv  
  return fn(pk(t)); G)%V 3h  
} ix2i.wdD  
template < typename T1, typename T2 > I9qFXvqL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "Zh,;)hS  
  { ]tN)HRk1  
  return fn(pk(t1, t2)); O- QT+]  
} -d A9x~o  
} ; 2HmK['(  
jVd`J  
i0K 2#}=^  
一目了然不是么? -Pp{aF e  
最后实现bind Zf3(! a[  
\efDY[j/  
e'A_4;~@s  
template < typename Func, typename aPicker > PL{lYexJ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dN3^PK  
  { eN.6l2-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ja:4EU$Lu  
} 9dNkKMc@  
<q!HY~"V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~*/ >8R(Y  
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。 iKE&yO3  
/~u^@@.  
十一. phoenix mc%. 8i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Z9$pY=8^?  
7FcZxu\  
for_each(v.begin(), v.end(), 7;q0'_G  
( GqL&hbpi  
do_ F t11?D B  
[ 4;J.$  
  cout << _1 <<   " , " <Hr<QiAK  
] pLCj"D).M  
.while_( -- _1), ;&=CZ6vH  
cout << var( " \n " ) >y#MEN>?  
) / ^d9At614  
); G<-KwGy,D  
_lkVT']  
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: 8iaMr278W  
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 c=\_[G(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ME]4tu  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  VQH48{X  
i /[{xRXiR  
X5/j8=G H`  
template < typename Cond, typename Actor > i=#\`"/  
class do_while W`9{RZ'  
  { Q2ne]MI  
Cond cd; }C_g;7*  
Actor act; m<3. X"-  
public : KyX2CfW}t  
template < typename T > 9ns( F:  
  struct result_1 z_xy*Iif  
  { rBmW%Gv  
  typedef int result_type; b}Gm{;s!  
} ; 6O{QmB0KK  
?GNR ab  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <}~ /. Cx  
:j3'+% '2  
template < typename T > 33lh~+C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _@XueNU1hS  
  { i=n;rT  
  do ;hq_}.  
    { V)~b+D  
  act(t); B"> Ko3  
  } `;}qjm0a  
  while (cd(t)); JJ)  
  return   0 ; 6/wC StZ  
} -FZNk}  
} ; n-M6~   
n%36a(] t  
{ /!ryOA65  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ],!}&#|  
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。 WP\kg\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。 <ndY6n3  
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。 >V)#y$Z  
下面就是产生这个functor的类: nt>3i! l  
V_$<^z|  
Cd^1E]O0{  
template < typename Actor > sSKD"  
class do_while_actor fI;nVRf p  
  { 3'L =S  
Actor act; )!AH0p  
public : m=h/A xW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4s|qxCks  
1 Lg{l  
template < typename Cond > `*Wg&u  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Es}`S Ie/  
} ; VgbT/v  
y]R+/  
`Zmdlp@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GE] QRKf  
最后,是那个do_ 6X'0 T}  
p<D@l2vt  
e:MbMj6`  
class do_while_invoker _Ad63.Uq))  
  { 5>S1lyam  
public : yZ=O+H  
template < typename Actor > =`(W^&|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const UT{`'#iT  
  { } @3q;u)  
  return do_while_actor < Actor > (act); { **W7\h  
} fbdpDVmpU  
} do_; >@G"*le*)  
@>ys,dy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FnOa hLS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a)S6Z  
最后来说说怎么处理break和continue |DsT $ ~D  
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。 Z-}A "n  
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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