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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4tL<q_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 QXCH(5as  
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, BA\/YW @  
u]}s)SmDk  
l/;X?g5+  
:0Z^uuk`gq  
  class filler ?X@fKAj  
  { n]8<DX99Q0  
public : ;iDPn2?6?x  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :#dE:L;T  
} ; 2,ECYie^  
\RNg|G  
/Mb"V5S(W  
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: _|h8q-[3  
/mo(_  
LU!dN"[k  
h-iJlm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); rG,5[/l  
3u%{dGa  
z-M3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9x,RvWTb  
 >S$Z  
ss;R8:5  
xsWur(>]  
二. 战前分析 \*=7#Vd  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 (sVi\R  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 2]%h$f+  
Bl=tYp|a  
eQQ>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^CwR!I.D}4  
  /* --------------------------------------------- */ [+qCs7'  
vector < int *> vp( 10 ); !w&kyW?e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zYl#4O`=c  
/* --------------------------------------------- */ C8F7bG8c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sz9L8f2  
/* --------------------------------------------- */ 3fN.bU9_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Z7 E  
  /* --------------------------------------------- */ 'X shmZ0&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qzb<J=FAU  
/* --------------------------------------------- */ R8.CC1Ix  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K~ ;45Z2  
'\jd#Kn'h  
JxyB(  
%YOndIS:  
看了之后,我们可以思考一些问题: A*W) bZs.  
1._1, _2是什么? 6e7{Iy  
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。 )7_"wD` z  
2._1 = 1是在做什么? 'Ei;^Y 1e  
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。 fS^!ZPe1  
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。 zt^48~ry  
2t $j  
@LJpdvb  
三. 动工 Ivb 4P`{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,t1abp{A  
#s!'+|2n  
TX#m&vh  
P./VmY'  
template < typename T > {3&|tk!*  
class assignment QBR=0(giF  
  { kI%%i>Y}  
T value;  \>Efd  
public : (Vo>e =q  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7Pa@1']  
template < typename T2 > A&>.74}p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Wh&8pH:  
} ; L/"0ws_  
o/ui)U_   
Y#g4$"G9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \W%UZs  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u ElAnrm  
'= l[;Q^Q  
< })'Y~i  
|ae97 5  
  class holder EM\'GW  
  { Q,80Hor#J  
public : IgC}&  
template < typename T > ^{8Gt @  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W\18{mbuy  
  { (ND4Q[*6  
  return assignment < T > (t); j;+?HbL  
} }.z&P'  
} ;  [~&XL0  
.; &# )l  
A'nq}t 3  
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: Znetzm=0  
c sfgJ^n  
  static holder _1; ^ "\R\COQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^Idle*+  
C)cwAU|h#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); / Wf^hA  
而不用手动写一个函数对象。 JsotOic%  
/EG~sRvl}  
}MlwC;ot  
HI@syFaJM  
四. 问题分析 z)uuxNv[R  
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。 5Vi> %5A>l  
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。 B<-kzt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Uo-`>7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \%p34K\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yS=oUE$  
t-LG }nv  
五. 问题1:一致性 MCdx?m3]  
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?| p6vKoI#T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /y>>JxAEb  
mA{~Pp Sb  
struct holder [xKd7"d/n  
  { iPrLwheb  
  // a<fUI%_  
  template < typename T > 8| $3OVS  
T &   operator ()( const T & r) const GLGz 2 ,#  
  { \o';"Q1H  
  return (T & )r; z,|{fKtY}  
} M'!U<Y -  
} ; [b$4Shx  
LzCw+@-umw  
这样的话assignment也必须相应改动: is/scv<  
*OyHHq|>q  
template < typename Left, typename Right > T\r@5Xv  
class assignment !\ g+8>  
  { KWWa&[ev)  
Left l; ox ;  
Right r; 3 zn W=  
public : Ve 4u +0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )Jv[xY~  
template < typename T2 > kkK kf'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t>H`X~SR?  
} ; -@ZiS^l  
mRZ :ie  
同时,holder的operator=也需要改动: ^H6<Km l/V  
?h1H.s2X  
template < typename T > RW P<B0)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  ;vb8G$  
  { 6[]]Y,Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !`7B^RZ  
} ~0b O}  
C2{lf^9:&  
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。 D0N9Ksq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \);4F=h}f  
vip~'  
return l(rhs) = r; Sv;_HZ  
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。 m%PC8bf`S  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l|hUw  
d,by / .2  
template < typename Tp > q=lAb\i  
class constant_t vpU#xm.K  
  { 3T&6opaF  
  const Tp t; ?^j^K-rx  
public : $u/E\l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 03j]d&P%d  
template < typename T > ~l2aNVv;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MJ=)v]a  
  { WlYs~(= 9  
  return t; CwJDmz\tk  
} Q%-di=  
} ; { m| pl  
7G)H.L)$m"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *~/OOH$"  
下面就可以修改holder的operator=了 8KH\`5<  
$\k0Nup}  
template < typename T > |A8/FU2{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WF\)fc#;_o  
  { ZR\VCVH\^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $fgf Y8  
} #);[mW{F  
&[hLzlrg  
同时也要修改assignment的operator() d`1I".y  
=LTmr1?  
template < typename T2 > *kIc9}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =f(cH152T  
现在代码看起来就很一致了。 $TI5vhQ  
U8(Nk\"X\  
六. 问题2:链式操作 +<prgP`v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;us%/kOR  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ",)Qc!^P$  
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。 aTzjm`F0  
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。 !cGDy/ |  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jP~Z`y f  
rS1fK1dy s  
template < typename T > |7#[ (%D!  
struct result_1 P4Th_B7  
  { t^ZV|s 1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S(mF%WJ  
} ; {hJXj,  
M?/jkc.8H  
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: M4WiT<|]R  
0cT*z(  
template < typename T > ,hVvve,j}  
struct   ref 3<F  </  
  { )(7&X45,k  
typedef T & reference; !pJeA)W;  
} ; * 9p |HX=  
template < typename T > VACiVKk  
struct   ref < T &> 9 fMau  
  { 2!Bd2  
typedef T & reference; X";@T.ZGut  
} ; w}{5#   
zm,@]!wI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "k Te2iS  
D3c2^r $Z  
template < typename T > f7I{WfZ\P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5E0eyW  
  { 4^<6r*  
  return l(t) = r(t); !`mZ0c+  
} ,E|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。 $3,ryXp7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d(:3   
r_YIpnJ  
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 Yhp]x   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bZx!0>h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M_LXg%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *H[Iq!@  
最后的布局是: +ht| N[P  
                Add P00f 6  
              /   \ $v8l0JA *  
            Divide   5 H\ 1qI7N C  
            /   \  KQ[!o!%  
          _1     3 =H<0o?8?c  
似乎一切都解决了?不。 JCY~W=;v  
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。  8L*GE  
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。 N0>0z]4;q  
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: [Ei1~n)o  
DKVT(#@T  
template < typename Right > Ys8SDlMo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *z'yk*  
Right & rt) const V]S1X^  
  { OMk5{-8B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0[<~?`:)  
} 5b/ojr7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Il`tNr  
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。 U=8@@ yE  
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。 i*eAdIi  
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。 TPE:e)GO  
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。 R4Rb73o  
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? Qo =Kqv  
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: 3gQPKBpc  
Vpp;\  
template < class Action > ^2 ]LV6I  
class picker : public Action W9oAjO NE  
  { 8^B;1`#  
public : ~ 7)A"t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} saD-D2oj  
  // all the operator overloaded pb0E@C/R  
} ; MlW 8t[  
_ IeU+tS  
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。 71C42=AU  
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: E| :!Q8"%w  
joul<t-  
template < typename Right > gh6d&ucQ^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !AJ]j|@VBd  
  { Npn=cLC&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H.G!A6bd  
} KLC{7"6e)  
TzBzEiANn  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2l5KJlfj>k  
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。 c<#<k}y  
\M]-bw`  
template < typename T >   struct picker_maker ^Y{D^\} ,  
  { *V(Fn-6(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H6aM&r9}  
} ; ):EBgg4-N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /HZumV?  
  { yg]2erR  
typedef picker < T > result; zdSh:  
} ; 0iEa[G3  
0@Kkl$O>mb  
下面总的结构就有了: mKq"3 4F  
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。 M`D$!BJr  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 UK*qKj. )  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2q} ..  
至此链式操作完美实现。 =8=!Yc(>  
hY<{t.ws  
`:M^8SYrL  
七. 问题3 5jq=_mHt  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 @6o]chJo  
djT5 X  
template < typename T1, typename T2 > *R % wUi  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N_75-S7Cm  
  { # fhEc;t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^%y`u1ab  
} {F|48P;J  
.I$}KE)  
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: ^;F{)bmu+)  
ezTZnutZ  
template < typename T1, typename T2 > G[idN3+#  
struct result_2 .]Mn^2#j  
  { 7.bN99{xPM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v[<Bjs\q5  
} ; q;AT>" =)  
P,bd'  
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?  +f4W"t  
这个差事就留给了holder自己。 ;+pOP |P=  
    OuIv e>8  
5|$a =UIR  
template < int Order > > 8]j  
class holder; Gt/4F-Gn  
template <> # k5#j4!b  
class holder < 1 > }fhHXGK.  
  { 0'$p$K  
public : 3}&ZOO   
template < typename T > #p yim_  
  struct result_1 K'6[J"dB  
  { ,ZI\dtl  
  typedef T & result; IPA*-I57  
} ; u@FsLHn  
template < typename T1, typename T2 > 6xgv:,  
  struct result_2 BQ05`nkF  
  { ^&c$[~W  
  typedef T1 & result; hv)7H)|l~]  
} ; Sav`%0q?7a  
template < typename T > POU}/e!Ua  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e&X>F"z2  
  { u}H$-$jE  
  return (T & )r; 2pyt&'NJua  
} \+qOO65/+  
template < typename T1, typename T2 > gp|1?L 54  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i+M*J#'  
  { -.vDF?@G  
  return (T1 & )r1; 4f1D*id*`#  
} 1(`M~vFDK  
} ; hhR aJ  
&:?e&  
template <> 9(VRq^Z1  
class holder < 2 > BH:  
  { r>qA $zD^  
public : _LfHs1g4  
template < typename T > I6OSC&A`  
  struct result_1 CdhSp$>  
  { JE%A|R<Jl  
  typedef T & result; ?p8k{N(1  
} ; +AQDD4bu  
template < typename T1, typename T2 > zJ& b|L  
  struct result_2 >mIg@knE  
  { DacJ,in_I{  
  typedef T2 & result; )@:l^$x  
} ; ehO:')XF  
template < typename T > w;`m- 9<Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VfSGCe  
  { lQt% Qx  
  return (T & )r; vrrt@y  
} @Y' I,e  
template < typename T1, typename T2 > [wcA.g*F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oP$kRfXS!<  
  { Z}cIA87U  
  return (T2 & )r2; "xwM+AC  
} .`LgYW  
} ; @oH[SWx  
{tzxA_  
8@7AE"  
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> >。 q9}2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Da,&+fZI!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x% XT2+  
;A^K_w'  
return l(i, j) = r(i, j); |"}4*V_*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) DNth4z  
P79R~m`  
  return ( int & )i; V;[p438o  
  return ( int & )j; Lk(S2$)*  
最后执行i = j; 2bA#D%PHD  
可见,参数被正确的选择了。 zv%J=N$G  
tjb/[RQ  
aV|k}H{wt  
Ku%6$C!,  
3&J&^O  
八. 中期总结 ?6:cNdN  
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: Fd !iQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >rRf9wO1l  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H%.zXQ4}n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ul}'{|4  
w4OW4J#  
91;HiILgT  
W'G{K\(/  
Nu. (viQ}  
-931'W[s,  
九. 简化 |e"/Mf[  
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。 OWV/kz5'H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Dm4B  
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: h3t$>vs2F"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B "n`|;r5  
  +-*/&|^等 rU*q@y Px  
2. 返回引用。 9UmBm#"  
  =,各种复合赋值等 >x?2Fz.  
3. 返回固定类型。 \L#QR  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }*-u$=2  
4. 原样返回。 5vGioO  
  operator, Riq|w+Q  
5. 返回解引用的类型。 xK!DtRzsA  
  operator*(单目) C "9"{  
6. 返回地址。 104!!m  
  operator&(单目) : ~'Z(-a  
7. 下表访问返回类型。 S2}Z&X(  
  operator[] ZV#$Z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4@~a<P#  
  operator<<和operator>> afy/K'~  
n'3u] ~7^  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 }MjQP R  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O"QHb|j  
SauHFl8?  
template < typename Left > zkG>u,B}  
struct value_return =f4< ({9  
  { h+xA?[ c=  
template < typename T > 4a 4N C  
  struct result_1 B<C&ay  
  { /.2u.G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e7's)C>/'  
} ; :s-EG;.  
%6Rp,M9=  
template < typename T1, typename T2 > EJ8I[(  
  struct result_2 <4sj@C  
  { n`QO(pZ6+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; sr4jQo  
} ; Rj&qh`  
} ; 'oCm.~;_  
2b!j.T#u  
*k!(ti[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9 c6'  
W{\EE[XhCf  
下面我们来剥离functor中的operator() qTS @D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T(&kXMaB  
BP:(IP!&  
return l(t) op r(t) CX.SYr&!R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y,^";7U  
return op l(t) 1h{>[ 'L  
return op l(t1, t2) \"J?@  
return l(t) op (`F|nG=X  
return l(t1, t2) op &h\CS8nT%  
return l(t)[r(t)] V 1*Ad  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 44Q9* ."  
U~CdU  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ki`8(u6l  
单目: return f(l(t), r(t)); H)`@2~Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); yz8-&4YRNd  
双目: return f(l(t)); J2'W =r_#  
return f(l(t1, t2)); ,y{0bq9*2  
下面就是f的实现,以operator/为例 _2#zeT5  
CQ$::;  
struct meta_divide 6SV7\,2M  
  { k*OvcYL1A  
template < typename T1, typename T2 > %`eJ66T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /Ht/F)&P  
  { e& p_f<  
  return t1 / t2; @~s~/[  
} l:q8Pg)  
} ; T G_bje  
CJv> /#$/F  
这个工作可以让宏来做: xM%`K P.8X  
_HLC>pH~#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Rnzqw,q  
template < typename T1, typename T2 > \ B(8mH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; </|)"OD9  
以后可以直接用 YsZ{1W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z'_&|-m  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 2+,5p  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) |7 ]?>-  
Yg[ v/[]  
0hFH^2%UY  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |>Z&S=\I)  
xv^Sh}\}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W"dU1]  
class unary_op : public Rettype G *ds4R?!  
  { =l_rAj~I|  
    Left l; Q js2hj-$  
public : c%ZeX%p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E(% XVr0W  
AfUZO^<  
template < typename T > qQL.c+%L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5dqQws-,?1  
      { 7Pwg+|  
      return FuncType::execute(l(t)); qw|JJ  
    } lxo.,n)  
.\Ul!&y  
    template < typename T1, typename T2 > ^p$1D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L{Q4=p,A  
      { sTt9'P`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ze#Jhn@  
    } Ir!2^:]!  
} ; ] xb]8]  
<nj IXa{  
TH<fbd  
同样还可以申明一个binary_op d[) _sa  
qC\]"Z`m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n"mJEkHE  
class binary_op : public Rettype T~s&)wD  
  { {a]pF.^kf  
    Left l; GhtbQM1[H  
Right r; K?9WY ]Ot  
public : "!xvpsy  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $U~=.!_du  
zpbcmQB*  
template < typename T > {cmo^~[L$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ok%EqO  
      { ,>&?ty9o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $[j-C9W  
    } 5LO4P>fq  
9!5b2!JL  
    template < typename T1, typename T2 > ?E%U|(S)=L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &aY/eD  
      { 5woIGO3X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); KLG6QBkj  
    } 4sj9Z:  
} ;   YfTd  
~^^!"-  
Rl y jOf{0  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 l?})_1v,R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |.y>[+Qb*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) chKF6n  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Uy(vELB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6lN?)<uQ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 8rGl&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 axWM|Bw<+  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) mG>T`c|r3  
下面是修改过的unary_op o,g6JTh  
issT{&T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }/_('q@s\  
class unary_op =ZCH1J5"  
  { Y*`:M(  
Left l; nsZDZ/jx  
  8dr0 DF$c  
public : P=f<#l"v  
F"-S~I7'L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} NdM}xh  
p^p'/$<6_  
template < typename T > 2dv|6p  
  struct result_1 U#8\#jo  
  { D9}d]9]$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "B3iX@C  
} ; bs:C1j\&  
)EhTM-1  
template < typename T1, typename T2 > "g x5XW&  
  struct result_2 @:S$|D~  
  { yfPCGCOW?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H%*~l  
} ; A28ZSL  
@uQ%o%Ru6  
template < typename T1, typename T2 > r$b:1C~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !JT< (I2  
  { gUks O!7^1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Rg%R/p)C  
}  ~Y1"k]J  
Hi9 G^Q  
template < typename T > B$K7L'e+-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p5lR-G  
  { ;e&hM\p  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q'FX:[@x-S  
} o@qN#Mg?>}  
F@>w&A ~K  
} ; =_#ye}E  
R=2 gtW"r  
E`oSi ez)  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug .a 'ETNY:>  
好啦,现在才真正完美了。 ~*66 3pA  
现在在picker里面就可以这么添加了: @)aXNQY  
(Q}PeKM?jq  
template < typename Right > >xxXPvM<`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0!3!?E <  
  { Da9*/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <wIp$F.  
} `77;MGg*  
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。 v&t`5-e-A  
OhA^UP01-  
/ChJ~g"  
rC=p;BC@dD  
;cS~d(%  
十. bind G:E+s(x  
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。  @oe3i  
先来分析一下一段例子 "cnG/{($*  
+=n x|:no  
#J%h!#3g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} v :'P"uU;4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X}65\6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *X-~TC0 [  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 i~v@  
我们来写个简单的。 [8V(N2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: TE*>a5C|  
对于函数对象类的版本: -~rr<D\  
kphy7> Km  
template < typename Func > zJB+C=]D7H  
struct functor_trait ,g<>`={kK+  
  { :kf3_?9rc  
typedef typename Func::result_type result_type; [#H8=  
} ; jzu l{'g  
对于无参数函数的版本: z1}tC\9'%  
fzGZ:L  
template < typename Ret > !5g)3St  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d\1:1ucV  
  { j`LT`p"9S  
typedef Ret result_type; 9hz7drhR;\  
} ; oHP >v_ X  
对于单参数函数的版本: EkfGw/WDw  
^c;skV&S  
template < typename Ret, typename V1 > 0{{p.n8a~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  d'**wh,  
  { D_,_.C~O  
typedef Ret result_type; yK @X^jf  
} ; x~3>1Wr#M  
对于双参数函数的版本: (rY1O:*S  
KweHY,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ek+8hnkh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~' PS|  
  { K>DnD0  
typedef Ret result_type; z=8_%r  
} ; `*uuB;  
等等。。。 I?:+~q}lZr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %(O^as  
n WO~v{h3J  
template < typename Func > cwDD(j  
struct func_return eBLHT  
  { <O`q3u'l  
template < typename T > '%JMnU  
  struct result_1 RmCn&-i  
  { 5.+$v4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aaqjE  
} ; *$WiJ3'(m  
?tal/uC  
template < typename T1, typename T2 > `rOe5Zp$  
  struct result_2 ;M(ehX  
  { 6|(7G64{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i,U-H\p&  
} ; ^/5E773  
} ; ^*owD;]4_  
JzS^9) &  
EC\rh](d 1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v#AO\zYKd  
;j Y'z5PH5  
template < typename Func, typename aPicker > wtgO;w  
class binder_1 \`<s@U  
  { Liz 6ob  
Func fn; A=2nj  
aPicker pk; TTw~.x,  
public :  }@Ll!,  
A.'`FtV  
template < typename T > hTNYjXj  
  struct result_1 7UEy L }N  
  { ,R9f;BR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5G]#'tu  
} ; D4x'  
Zqe[2()  
template < typename T1, typename T2 > 6I6ZVSxb  
  struct result_2 oVj A$|  
  { s-YV_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _o=`-iy9  
} ; \2LA%ZU  
^!s}2GcS`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} daokiU+l2  
xBx?>nN  
template < typename T > )F9%^a(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0%L$TJ.''  
  { Gm?"7R.  
  return fn(pk(t)); {7MgN'4  
} =_~'G^`tu  
template < typename T1, typename T2 > ]V[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  OG<]`!"  
  { ysP/@;jC  
  return fn(pk(t1, t2)); {10+(Vl  
} Y&!McM!Jw  
} ; P)o[p(  
~TmHnAz  
W9V=hQ2  
一目了然不是么? , ?s k J  
最后实现bind *~aI>7H  
CI ]U)@\U  
AXv3jH,HF  
template < typename Func, typename aPicker > 7*8nUq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j2&OYg  
  { w})&[d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W SeRV?+T  
} $F'~^2  
ok=E/77`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 nd9-3W  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 V:$ 1o  
-wHGi  
十一. phoenix t"@|;uPAu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uZ{xt6 f  
@RG3*3(  
for_each(v.begin(), v.end(), Q?'W >^*J  
( &I">{J<  
do_ oGjYCVc  
[ Y&Nv>o_}5  
  cout << _1 <<   " , " :.o0<  
] # T#FUI1p  
.while_( -- _1), ynz5Dy.d;  
cout << var( " \n " ) ;]ZHD$g  
) bsS| !KT  
); vf'jz`Z  
UgBY ){<  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ,}xC) >  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5Szo5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 HrcnyQ`Q0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l~ >rpG  
gA8 u E  
X=7vUb,\gB  
template < typename Cond, typename Actor > fwGz00C/U  
class do_while lu(Omds+  
  { +/^q"/f F  
Cond cd; d=Ihl30m  
Actor act; PzG:M7  
public : @!tmUme1c  
template < typename T > M)It(K8R  
  struct result_1 2FtEt+A+'  
  { +\@\,{Ujy  
  typedef int result_type; wZolg~dg  
} ; "PM:&v  
PDiorW}]k  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ts *'f  
6 v#sq  
template < typename T > s`#j8>`M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uX!y,a/"  
  { HAOrwJFqU  
  do 0R{R=r]  
    { 2+rao2  
  act(t); "alO"x8t  
  } JQv ZTwSI  
  while (cd(t)); Xrs~ove1V  
  return   0 ; #nL0Hx7]E  
} YmF(o  
} ; 2QD B'xs3  
T</gWW  
E&=?\KM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y")>"8H  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 G&B}jj  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 X%qR6mMfT7  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 x{w?X.Nt  
下面就是产生这个functor的类: ph.:~n>z  
MZ[g|o!)v  
*8HxJ+[,[  
template < typename Actor > 57%cN-v*  
class do_while_actor ",oUVl  
  { X=}0+W  
Actor act; @)Y7GM+^  
public : ZjID<5#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (3S/"ZE  
zm.sX~j  
template < typename Cond > U*l>8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Xm+3`$<  
} ; ` R-np_  
Rla*hc~  
`t"Kq+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &cejy>K  
最后,是那个do_ =I3U.^ :  
BuO J0$  
^@cX0_  
class do_while_invoker 9%veUvY  
  { %zVv3p:  
public : y 9mZQq  
template < typename Actor > ago t (  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -i gZU>0B_  
  { uZI:Kt#  
  return do_while_actor < Actor > (act); >sY+Y22U  
} 6<O]_HZ&  
} do_; %-1-J<<J q  
$VNn`0^gF  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? v Cr$miZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 CawVC*b3  
最后来说说怎么处理break和continue X~b+LG/  
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。 8hV:bz"  
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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