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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Dw@0P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w;;.bz m  
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, G(puC4 "&  
=H F||p@  
c==` r C  
r#K;@wu2  
  class filler |Q'l&Gt6  
  { @Ik@1  
public : 4}~zVT0'~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }/%(7Ff{  
} ; ^}-(8~_en  
{ER%r'(4Z  
QX*HvT  
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: tsFwFB*  
O!b >  
COx<X\  
`dYM+ jpa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -1Luyuy/`  
39W6"^q"o  
6E!CxXUX  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q &Rj)1!  
Daa2.*  
NC*h7  
u0md ^  
二. 战前分析 LN8V&'>  
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。 ?Afx{H7  
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 :>Gm&w (n  
?s<'3I{F`  
dnby&-+T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g2=5IU<  
  /* --------------------------------------------- */ LDJ=<c!  
vector < int *> vp( 10 ); fR>(b?C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ldJ:A*/M6  
/* --------------------------------------------- */ E47U &xL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q1G?e,Q  
/* --------------------------------------------- */ He4sP` &I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); uLw$`ihw  
  /* --------------------------------------------- */ w,\#)<boyb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o,!r t1&0  
/* --------------------------------------------- */ b@OL !?JP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); SnF3I  
DR`d^aBWQ  
|(e`V  
QY<{S&k9  
看了之后,我们可以思考一些问题: gJNp]I2R  
1._1, _2是什么? kq[*q-:"x  
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。 hCX}*  
2._1 = 1是在做什么? CW(]6s u{  
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。 xud  
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。 Y 9eGDpW  
,6Kx1 c  
9HOdtpQOV  
三. 动工 $18|@\Znj  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Q?GmSeUi  
!s;+6Sy  
{*8'bNJ  
_5^p+  
template < typename T > V  `KXfY  
class assignment =OIx G}*  
  { 4#?Ox vH  
T value; p7Yej(B  
public : .[1"Med J  
assignment( const T & v) : value(v) {} ':71;^zXf  
template < typename T2 > JLsy|}>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8v6YOG"b q  
} ;  Efsfuv  
w0x%7mg@  
UW+|1Bj_:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 R qS2Qo]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %@Nuzdp  
taXS>*|B  
cvpcadN[  
E3#}:6m  
  class holder Y`QJcC(3  
  { A L#"j62  
public : tVUoUl  
template < typename T > .y{qsL^P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fbKL31PI  
  { FO{K=9O  
  return assignment < T > (t); Be{7Rj v  
} OLc/Vij;  
} ; )o'&f"/  
dZ&/Iz  
odPq<'V|AY  
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: [-cYFdt"V  
+*3\ C!  
  static holder _1; 317Lv \[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 vcsi @!   
00'R1q4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C+-xC~  
而不用手动写一个函数对象。 UNcS\t2N  
{ Slc6$  
*<2+tI  
vLW&/YJ6  
四. 问题分析 Zqke8q  
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。 :qi"I;=6  
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。 _r8.I9|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qZlb?b"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l6.z-Qw  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 NAjK0]SRY  
T~UKWAKX}  
五. 问题1:一致性 RYD V60*O6  
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?| _f%Wk>A4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lH/d#MT   
~/J:p5?L  
struct holder Mg]q^T.a  
  { S(jbPQT  
  // \$ L2xd  
  template < typename T > :tY ;K2wDM  
T &   operator ()( const T & r) const LuS] D%  
  { %ci/(wL  
  return (T & )r; @cNX\$J  
} s5>=!yX  
} ; `d, hP"jBc  
-"iGcVV  
这样的话assignment也必须相应改动: 5QU7!jb I  
hf rF7{yj  
template < typename Left, typename Right > "gXz{$q  
class assignment /i|T\  
  { R_ojK&%  
Left l; b>AFhj:  
Right r; KwOn<0P  
public : dV<|ztv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;Y#~2eYCz  
template < typename T2 > :e:jILQ[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~HsPYc8Fz  
} ; .,[zI@9  
;w@PnY  
同时,holder的operator=也需要改动: A/Kw"l>  
EoqUFa,  
template < typename T > =h^cfyj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JK.lL]<p i  
  { Q*mzfsgr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;JMd(\+-  
} wE:hl  
ig^9lM'  
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。 $Ml/=\EHOg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 PA;RUe  
r'M|mQ$s>  
return l(rhs) = r; FMB\$(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。 #*;(%\q}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NvWwj%6]  
306C_ M\$  
template < typename Tp > CXGq>cQ=d  
class constant_t ?y!0QAIXK  
  { E~]8>U?V  
  const Tp t; ^Humy DD6  
public : P& C,EE$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E^_P  
template < typename T > x]lv:m\)jT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const w1EYXe  
  { S P)$K=  
  return t; =1fO"|L  
} g<O*4 ]=  
} ; -Y%#z'^-  
{XiBRs e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a? K=  
下面就可以修改holder的operator=了 )s(J8J[b*L  
,Khhu%$  
template < typename T > N7k<q=r-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *xXa4HB  
  { mV0F ^5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q05_5  
} @47MJzC  
w}^z1n  
同时也要修改assignment的operator() n.p6+^ES  
AxLnF(eG  
template < typename T2 > 4;W eB   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {4Cn/}7Ly^  
现在代码看起来就很一致了。 "TA r\; [  
&}31q`  
六. 问题2:链式操作 ~M`QFF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &=5  
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。 #\*ODMk$4|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 w<-8cvNhiz  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 g nJe!E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fQc2K|V  
6T0E'kv S  
template < typename T > " & 'Jw  
struct result_1 'F^nW_ryW  
  { DbFTNoVR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z=n# XJO15  
} ; 8=OK8UaU  
&Al9%W  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: q}*"0r  
JS% &ipm  
template < typename T > /Za'L#=R  
struct   ref 5fPYtVm  
  { 12v5*G[X  
typedef T & reference; 2KMLpO&De  
} ; |5S/h{gq  
template < typename T > a@Tn_yX  
struct   ref < T &> l j*ELy  
  { <n< @ O5  
typedef T & reference; fRC(Yyx  
} ; gsd9QW  
&#aQ mgDF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >lQ&^9EI%  
zd AqGQfc  
template < typename T > F;Ms6 "K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =cE:,z ;g  
  { R4GmUCKB=  
  return l(t) = r(t); 2j8^Z  
} 5OP$n]|(  
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。 gBz$RfyF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ac!,#Fq  
)[Bwr bn  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 rXXIpQRi$S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a(&!{Y1bt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 HB yk 1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YP{)jAK  
最后的布局是: @54,I  
                Add X~t]qT  
              /   \  Hi#'h  
            Divide   5 2GQ q(_  
            /   \ VQF!|*#  
          _1     3 B4 5B`Ay  
似乎一切都解决了?不。 Y\luz`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。 &n+3^JNl  
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。 j%Mz;m4y  
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: P]gksts9f.  
BFmYbK  
template < typename Right > zvB!=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tyFhp:ZB  
Right & rt) const yaV=e1W  
  {  c'?4*O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Cr|v3Y#h'  
} QIQ }ia  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 iaBy/!i  
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。 2MwR jh_  
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。 aZ^P*|_K3  
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。 ]bCeJE.+)  
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。 cn#JO^8  
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? jV)!9+H#  
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: B~oSKM%8R  
HVaWv].  
template < class Action > 9k=-8@G9  
class picker : public Action ;V]EF  
  { bUbM}  
public : .CH0P K=l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;K38I}  
  // all the operator overloaded IQ[ ?ej3W  
} ; ZK<kn8JJ  
T677d.zaT  
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。 un0t zz  
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: }Zu2GU$6  
(yQ]n91Q,  
template < typename Right > 7qSlqA<Hs  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Dt?O_Bdv[  
  { 2xRb$QF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uV.3g 1 m  
} ?PORPv#  
eA9U|&o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <Ur(< WTV  
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。 E< nXkqD  
v<iMlOEt  
template < typename T >   struct picker_maker >ijFQ667>j  
  { %||}WT-wv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?z0f5<dL  
} ; `C"Slz::  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 32jOs|<\  
  { Rro|P_  
typedef picker < T > result; 3nv7Uz  
} ; @>f]0,"(  
)\_xB_K\  
下面总的结构就有了: 2f\;#-  
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。 :/fG %e  
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。 x][vd^iW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o~!4&  
至此链式操作完美实现。 HH+R47%*  
s>z$_  
$@d`Kz;  
七. 问题3 `EVTlq@<  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 @!6eRp>Z  
c 2j?<F1  
template < typename T1, typename T2 > L(Q v78F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r4caIV  
  { |`T3H5X>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .CFaBwj  
} p#~' xq  
m&o}qzC'y  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: X&DuX %x0  
|8}f  
template < typename T1, typename T2 > ,}F2l|x_  
struct result_2 *FDz20S  
  { ):?ype>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p.i$[6M  
} ; p3O%|)yV  
o>#<c @  
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? zMb7a_W  
这个差事就留给了holder自己。 t$=FcKUV}f  
    U~Aw=h5SD  
^zkTV_,cRp  
template < int Order > Rt~Aud[  
class holder; NWPL18*C  
template <> 06*R)siC  
class holder < 1 > u.iFlU   
  { +kTAOf M  
public : ,pir,Eozg  
template < typename T > HRi~TZ?\  
  struct result_1 $+Ke$fq.>  
  { 0$l=ME(  
  typedef T & result; `*PVFm>  
} ; 6u/3"A]'  
template < typename T1, typename T2 > x^_Wfkch]  
  struct result_2 kH*l83  
  { V[,/Hw~d%  
  typedef T1 & result; WpC@ nz?  
} ; yAtM|:qq  
template < typename T > "lLt=s2>L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zNRoFz.  
  { lqA U5K{wQ  
  return (T & )r; USu/Y29  
} (FZL>  
template < typename T1, typename T2 > 8h9t8?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a*&P>Lwe7&  
  { 6"WR}S0o  
  return (T1 & )r1; *2crhI*@>  
} >JS\H6  
} ; {y<[1Pms  
L5%~H?K(  
template <> ]+)z}lr8 C  
class holder < 2 > N%6jZmKip  
  { %*OKhrM  
public : E*IkI))X0  
template < typename T > Vi`+2%4  
  struct result_1 gwQL9 UYx  
  { lJoMJS;S]}  
  typedef T & result; &J^@TgqL^  
} ; |DfYH~@(  
template < typename T1, typename T2 > _6THyj$f  
  struct result_2 K2nq2Gbn  
  { 1iaNb[:QX  
  typedef T2 & result; {@g3AG%  
} ; I%%\;Dy  
template < typename T > x*5' 6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q@%VJPLv.  
  { AQ. Y-'\t  
  return (T & )r; `d6 {Tli  
} ~$#DB@b  
template < typename T1, typename T2 > f[ GH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MUz.-YRt  
  { oLk>|J  
  return (T2 & )r2; TJ7on.;  
} lE08UEk1i  
} ; }txHuq1Q.  
K"eR 6_ k  
$;7?w-.  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 aGNt?)8WPZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *j><a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O<S*bN>BF  
J5k \R+\H  
return l(i, j) = r(i, j); >!E:$;i@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /7|u2!#Ui  
7~cN  
  return ( int & )i; 9cFFQM|o  
  return ( int & )j; |U1X~\""  
最后执行i = j; *kgbcUf8  
可见,参数被正确的选择了。 NWwfNb>  
UBpYR> <\  
Rg<y8~|'}  
A)040n  
G hLgV  
八. 中期总结 C2AP   
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: ;z#D%#Ztq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ia)wlA02S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QV+('  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )gvX eJ  
rj$u_y3S*  
=r+u!~%@''  
g63:WX-\  
W2tIt&{  
`>rdn*B  
九. 简化 RoM'+1nP:#  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 }CaL:kY8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #93;V'b]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: N_$ X4.7p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 CY)Wuv ^  
  +-*/&|^等 ~t<BZu  
2. 返回引用。 cG?RisSZ  
  =,各种复合赋值等 e x $d~  
3. 返回固定类型。 &xr?yd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )Be}Ev#)Zx  
4. 原样返回。 IyOujdKa  
  operator, ?Z( 6..&  
5. 返回解引用的类型。 -}2q-  
  operator*(单目) CeR4's7  
6. 返回地址。 #E5#{bra  
  operator&(单目) Vj0`*nC)/  
7. 下表访问返回类型。 _zJY1cr  
  operator[] ]. 1[H~5N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 + R])u5c'  
  operator<<和operator>> 4xT(Uj  
PQ@(p%   
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 [rU8%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mY(~94{d  
PPDm*,T.  
template < typename Left > .pu]21m=  
struct value_return `iv,aQ '  
  { GUmOK=D >  
template < typename T > M^mS#<!y  
  struct result_1 )eY3[>`  
  { cliP+#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n1DD+@  
} ; n0@e%=H)I  
L\nWhmwl  
template < typename T1, typename T2 > tLS5yT/  
  struct result_2 L2P~moVIi  
  { ED[PP2[/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pb$U~TvzhM  
} ; -78 t0-lM  
} ; `P)atQ  
B Gh%3"q  
z^{VqC*o+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H1 n`A#6?  
MCe =RR  
下面我们来剥离functor中的operator() KSqWq:W+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pHni"i T  
uV52ko,  
return l(t) op r(t) PS`v3|d}}}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (Pin9^`ALc  
return op l(t) "%<Oadz ap  
return op l(t1, t2) 6~&4>2b0f  
return l(t) op `WC~cb\  
return l(t1, t2) op D"bLJ j/!  
return l(t)[r(t)] DWHl,w;[z`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A 99 .b  
e {N8|l  
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: ,;O+2TX  
单目: return f(l(t), r(t)); 4punJg~1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;wp)E nF  
双目: return f(l(t)); >7@F4a  
return f(l(t1, t2)); ,X+mXtg.  
下面就是f的实现,以operator/为例 j*q]-$2E  
p/cVQ  
struct meta_divide op"RrZAZBT  
  { My:wA;#  
template < typename T1, typename T2 > ] 5YG*sD4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) lk%rE  
  { 3vHEPm]  
  return t1 / t2; O>Xyl4U  
} $a(wM1S4  
} ; [FAoC3 k-h  
-_%n\#  
这个工作可以让宏来做: kJlRdt2  
U"aFi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F4e<=R  
template < typename T1, typename T2 > \ + 3aAL&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4rw<C07Z  
以后可以直接用 ^WVH z;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (4>k+ H  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 j Bl I^  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +g/y)]AP  
PE]jYyyHtU  
V!DQ_T+a  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Fj7cI +  
(m-(5 CaJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D5]T.8kX(7  
class unary_op : public Rettype O6YYOmt3  
  { .?<,J  
    Left l; -wW%+wH  
public : oZmni9*SD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ORA +>  
@L=xY[&{  
template < typename T > Zvk O#j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }Rt?p8p  
      { =sG  C  
      return FuncType::execute(l(t)); B7fURL Rqr  
    } Z<0M_q9?MO  
3EI$tP@4  
    template < typename T1, typename T2 > wg<DV!GZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H`9E_[  
      { Wepa;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); E/Q[J.$o  
    } wZ0$ylEX  
} ; #:v|/2   
w=rh@S]  
=CFO]9  
同样还可以申明一个binary_op *FQrmdwb]L  
D+9xI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Zyu4!  
class binary_op : public Rettype Eii)zo8Xd  
  { `$AX!,<!G  
    Left l; H CZ#7Z  
Right r; Vge9AH:op  
public : jRm v~]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !eMz;GZ  
ry*b"SO  
template < typename T > 'Wn'BRXq3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \@N8[  
      { Y#=0C*FS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kbN2dL  
    } ,@;",  
N41)?-7F  
    template < typename T1, typename T2 > o 3#qp>R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :3gtc/pt>  
      { 2>Xgo%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *_}ft-*w  
    } /3Zo8.  
} ; ?<k s^2D  
k^w!|%a[  
nVoL7ew+  
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 QgqR93Ic  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 rUc2'Ct  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (OLjE]9;  
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。 J2f}{!b+I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9f\Lon4lX  
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。。。 _U?   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |e!%6Qq3  
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) @!=q.4b  
下面是修改过的unary_op [i== Tp  
1aP3oXLL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g=0`^APql  
class unary_op AU -,  
  { A_tdtN<  
Left l; >=G;rs  
  tda#9i[pkH  
public : -,)&?S  
`aD~\O  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6ey{+8  
b}HL uX  
template < typename T > )\s{\u \  
  struct result_1 C< 3` ]l  
  { g`i?]6c}jt  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;.Zgt8/.  
} ; "oz : & #+  
T`mG+"O  
template < typename T1, typename T2 > RP9#P&Qk  
  struct result_2 (u-K^xC  
  { w[YiH $  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *|{1`{8n  
} ; h6Ovl  
o,>9|EMQZ  
template < typename T1, typename T2 > s1.EE|h,5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ` $*I%oT;  
  { [3lAKI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `d2 r5*<  
} %CV@FdB  
4 3V {q  
template < typename T > & Xm !i(i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <'N"GLJ  
  { }$i Kz*nx|  
  return OpClass::execute(lt(t)); ? l/VCEZP  
} lHerEv<ja  
O_OgTa  
} ; p{ X?_F  
# 2;6!_  
)lg>'O  
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 +txFdc  
好啦,现在才真正完美了。 2n+tc  
现在在picker里面就可以这么添加了: GVR/p  
3V=wW{;x  
template < typename Right > >!sxX = <  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h*d1G9%Q1  
  { K G<. s<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +i^@QNOa  
} cZC%W!pT  
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。 5QN~^  
3w!8PPl  
'tvX.aX2  
cQ}3? v  
xKl\:}Ytp  
十. bind AK$&'t+$}7  
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。 *ThP->&:(  
先来分析一下一段例子 4FQB%3>*  
*Tc lc u  
e_=TkG1E6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} StLFq6BO  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 PtsQV!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 xnP@ h  
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。 3D 4-Wo4  
我们来写个简单的。 (%~^Kmfb0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $ /`X7a{  
对于函数对象类的版本: 3fGL(5|_  
!aQb Kp  
template < typename Func > AS4mJ UU9  
struct functor_trait 4}4cA\B:n  
  { tE'^O< K  
typedef typename Func::result_type result_type; #mKF)W  
} ; sbv2*fno5  
对于无参数函数的版本: OFe-e(c1  
@*e5(@R  
template < typename Ret > =$mPReA3v  
struct functor_trait < Ret ( * )() > EDAtC  
  { Op()`x m  
typedef Ret result_type; g'cLc5\  
} ; %\"<lyD  
对于单参数函数的版本: UahsX  
;n,xu0/  
template < typename Ret, typename V1 > mqj]=Fq*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BSH2Kq  
  { *T6*Nxs0k  
typedef Ret result_type; +~(SeTY  
} ; z@I'Ryalyc  
对于双参数函数的版本: tNoPpIu  
CiWz>HWH  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S^s|/!>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \uPyvA =  
  { *Xcqnu('  
typedef Ret result_type; W6gI#  
} ; uwl_TDc>%  
等等。。。 JAx0(MZO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t =V| '  
3c%_RI.  
template < typename Func > m^%@bu,  
struct func_return bog3=Ig-  
  { 3_bqDhVI5  
template < typename T > hsB3zqotF  
  struct result_1 `%A vn<  
  { ]A%]W^G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fn#qcZv?  
} ; p0rmcP1Ln  
 LXoZ.3S  
template < typename T1, typename T2 > mq}V @H5  
  struct result_2 n g%~mt  
  { E/V_gci  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @AtJO>w  
} ; (^oN, 7  
} ; `=V p 0tPI  
{8I,uQO  
S=}1k,I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _?> x{![  
 8 X Qo  
template < typename Func, typename aPicker > N TcojA{V$  
class binder_1 \5|MW)x  
  { 5Q;Q  
Func fn; =(+]ee!Ti  
aPicker pk; 8Kw, 1O:  
public : %2wr%*h  
H +' 6*akV  
template < typename T > ]"/SU6#4:  
  struct result_1 E+ctiVL  
  { 8eVy*h2:=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gky+.EP.  
} ; _h+7 KK  
[QFAkEJ--o  
template < typename T1, typename T2 > h0R.c|g[  
  struct result_2 <?nz>vz  
  { u*f`\vs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /W GD7\G'8  
} ; q68CU~i*  
JC0#pU;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {]bmecz  
Y'{}L@"t  
template < typename T > $DXO7;#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N a$.VT  
  { =r4sF!g  
  return fn(pk(t)); Mz.C`Z>o  
} NH;e|8  
template < typename T1, typename T2 > \ZM5J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /qKA1-R}4  
  { cLEd -{x  
  return fn(pk(t1, t2)); -4[eZ>$A|  
} 4E2#krE%  
} ; (gnN </%  
Atb`Q'Yrw  
@F] w]d  
一目了然不是么? c2t`i  
最后实现bind R#3zGWr~  
lz!(OO,g  
6cd!;Ca  
template < typename Func, typename aPicker > g$ HL::  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) No"i6R+  
  { ul3~!9F5F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Tw djBMte  
} 8 :WN@  
w$IUm_~waa  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4#{f8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 t{g@z3  
^KdT,^6T  
十一. phoenix fF(AvMsO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (/2rj[F&  
t{>#)5Pqv  
for_each(v.begin(), v.end(), \61H(,  
( )!kt9lK  
do_ tA^+RO4  
[ T$`m!mQ4  
  cout << _1 <<   " , " S{?l/*Il*_  
] aGBd~y@e  
.while_( -- _1), 5kGQf  
cout << var( " \n " ) w[F})u]E  
) 8nn g^  
); =/}Rnl+c  
!ui t  
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: JNY?] |=  
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 tmOy"mq67  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *xJ]e.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `v@Z|rv,  
X&HYWH'@,  
- . o,bg  
template < typename Cond, typename Actor > Rz&`L8Bz  
class do_while L@z[b^  
  { i6P}MtC1  
Cond cd; g4=C]\1  
Actor act; IqV" 4  
public : Ux1j+}y  
template < typename T > -8l(eDm"m  
  struct result_1 Gk+R, :  
  { [0qswsV  
  typedef int result_type; K>vl o/#!  
} ; L*dGo,oN  
a_bZT4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7TEpjSuF  
@`)>- k  
template < typename T > gm pY[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `*[\b9>  
  { unc6 V%  
  do !?_CIt$p  
    { akk*f+TD`  
  act(t); FAL#p$y}  
  } 2*^=)5Gj-h  
  while (cd(t)); |JR`" nF`  
  return   0 ; `k>C%6FG$#  
} g)\Tex<  
} ; Op8Gj  `  
fPHV]8Ft|  
0<:rp]<,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }cI-]|)|2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 vs$h&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。 qLN\>Z,3;  
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。 h^_^)P+;  
下面就是产生这个functor的类: hSxK*.W*3  
Iila|,cM  
GApvRR+Z  
template < typename Actor > pY-!NoES  
class do_while_actor ~Er0$+q=Y;  
  { [T4{K &  
Actor act; JBA{i45x  
public : Xp| 4WM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ob8}v*s  
r>! @Z2%s  
template < typename Cond > 9(qoME}>=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p>kny?AJ  
} ; tV_3!7m0$  
s0]ZE\`H>  
x0>N{ADXQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X.>~DT%0Lm  
最后,是那个do_ n $N M  
S"@6,  
5FuV=Yuc  
class do_while_invoker J/D~]U  
  { v(R^LqE  
public : f+ZOE?"  
template < typename Actor > +zbCYA  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4OLYB9HP_  
  { j:uq85 s  
  return do_while_actor < Actor > (act); @`+\v mfD  
} 'v^shGI%Ht  
} do_; wLiPkW  
_.R]K$U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O-ENFA~E;v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @YRy)+  
最后来说说怎么处理break和continue ?/1LueC:  
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。 5 (!FQ  
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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