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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4Ia'Yr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m4h)Wq  
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, N`7OJ)l  
ZzBaYoNy[0  
JE{ cZ<NNH  
Oto8?4[n  
  class filler x`+M#A()/  
  { p @q20>^u  
public : i[LnU#+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 72RTEGy  
} ; [<d ~b*/  
N/WtQSl  
Zs}h>$E5_B  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: !nL94:8U  
:RIqA/  
>A]l|#Rz  
yqK_|7I+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); SJ22  
cM9> V2:P  
<,p$eQ)T%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #O~pf[[L  
yn+m,K/  
xcl;~"c *  
6(?@B^S>2  
二. 战前分析  ^F?B_'  
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&u@!# d]  
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 7>@0nHec  
20 $Tky_  
ik?IC$*n3i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^y ', l  
  /* --------------------------------------------- */ B!`.,3  
vector < int *> vp( 10 ); B QUYT/$(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); a'-xCV|^  
/* --------------------------------------------- */ r UZN$="N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?nu<)~r53  
/* --------------------------------------------- */ J R~s`>2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); LjGLi>kI~  
  /* --------------------------------------------- */ Xo(W\Pes  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jQz^)8)B  
/* --------------------------------------------- */ RF6]_-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); OAo03KW  
 n}b/9  
\Qv:7;?  
Vm@VhCsp  
看了之后,我们可以思考一些问题: X`v6gv5qj  
1._1, _2是什么? (/&ht-~EL  
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。 Q ijO%)  
2._1 = 1是在做什么? Qu<HeSA_  
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。 8Rw:SU9H?T  
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。 zN9@.!?X2  
MwD+'5   
&{WEtaXaa  
三. 动工 7 v3%dCvf  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K4NzI9@  
J+0 ?e9  
M{u7Ef  
 `m_f i  
template < typename T > S=< ]u  
class assignment LfrjC@_y  
  { ;CL^2{  
T value; 8zeD%Uv  
public : V#1v5mWVx  
assignment( const T & v) : value(v) {} LM"b%  
template < typename T2 > j _E(h.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N/0Q`cQ-  
} ; KVoi>?a   
)i39'0a  
R. ryy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P:'y}a-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <;b  
7~MWp4.   
ByWad@-6i  
|`wJ {-  
  class holder yYk?K<ou  
  { T8T,G4Q  
public : _mQ~[}y+?  
template < typename T > k ;vOPcw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D 5Z7?Y  
  { r 3T#Nv  
  return assignment < T > (t); M tDJ1I%  
} J{EK}'  
} ; iu+H+_  
ONcS,oHW  
-Vg0J6x  
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: UU =,Brb  
pek5P4W_  
  static holder _1; N9Fu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 OH+2)X  
G in  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aI\ >=*HF  
而不用手动写一个函数对象。 5= MM^$QG  
<&M5#:u  
6Vu??qBy  
E&W4`{6K4  
四. 问题分析 =8qhK=&]  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 79lG~BGE  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ol4!#4Y&{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 exm*p/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v}z{OB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {}PBYX R  
?=Z0N&}[  
五. 问题1:一致性 `p^xdj}  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| P}p6{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8\Z/mU*4  
%} Ob~m>P  
struct holder CH h6Mnw  
  { TlBu3z'P  
  // b(g?X ( &  
  template < typename T > T^ah'WmNw  
T &   operator ()( const T & r) const j~9,Ct  
  { Tq.%_/@M<  
  return (T & )r; [SLBA_d  
} ?K?v64[  
} ; k{$Mlt?&-  
[@t 6,g  
这样的话assignment也必须相应改动: m`ab5<%Gn  
@)wNINvD  
template < typename Left, typename Right > Rh#TR"  
class assignment n1)m(,{  
  { ,7Lu7Q  
Left l; QVrMrm+vRv  
Right r; MU&P+Wr  
public : F_Mi/pB^`9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G@n%P~  
template < typename T2 > 3UX})mW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =G2A Ufn   
} ; QI2T G,  
A|U_$!cLZ  
同时,holder的operator=也需要改动: D3%`vq u&  
vo DTU]pf  
template < typename T > 'roZ:NE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x-{awP  
  { *[_>d.i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~v<,6BS<$Z  
} nM)H2'%kL&  
[P_1a`b  
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。 @oL<Ioh  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 vl}uHdeP9  
pn~$u  
return l(rhs) = r; \uV;UH7qe  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 FPPGf!Eq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !Q5ip'L  
3$`qy|=zO  
template < typename Tp > M e  
class constant_t G?6[K&w  
  { pYs"Y;%  
  const Tp t; L$+ap~ld  
public : SW%d'1ya  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zZ=.riK  
template < typename T > _,4f z(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f[/E $r99J  
  { #_bSWV4  
  return t; uU]4)Hp  
} =p)Wxk  
} ; ' RjFWHAp  
,2%>e"%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )rs);Pl  
下面就可以修改holder的operator=了 ~T[m{8uh  
"syf@[tz7  
template < typename T > /\KB*dX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MW+]w~7_Q  
  { b|*A%?m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |3MqAvPJ  
} i.Qy0  
` 0k  
同时也要修改assignment的operator() LPk85E  
@`ttyI^1f  
template < typename T2 > * 5#Y [c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ZIx,?E+eJ  
现在代码看起来就很一致了。 l~M86 h  
bgm$<;`U  
六. 问题2:链式操作 ?8X+)nU@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &6E^<v?]  
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。 'N0/;k0ax  
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。 F3b[L^Km]  
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。 bd2"k;H<o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `1KZ14K  
.;n<k  
template < typename T > T%xB|^lf  
struct result_1 zRJopcE<  
  { %fpcH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~J6c1jG  
} ; dt  4_x1  
Ss&R!w9p  
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: -)aBS3  
rK2*DuE  
template < typename T > 65Ysg}x  
struct   ref lfKrd3KS_  
  { Dg@>d0FW  
typedef T & reference; 4y+] V~p  
} ; cV5Lp4wY?  
template < typename T > #kV`G.EX  
struct   ref < T &> W&6P%0G/  
  { B" wk:\zC  
typedef T & reference; UGPD5wX?  
} ; Tp`by 1s  
('xu2 ;<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'wX'}3_/g  
^=wG#!#V"1  
template < typename T > ~OEP)c\k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SN'LUwaMp!  
  { 2`l$uEI3oJ  
  return l(t) = r(t); F#Oqa^$(  
} E q.?Ga  
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。 (CH F=g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;{ Y|n_  
UtiS?w6  
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 :D?%!Q 0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N.u)Mbe   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pWB)N7x&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l0b Y  
最后的布局是: R{+ Rvk  
                Add 3Cwqy#X#8  
              /   \ VWmZ|9Ri  
            Divide   5 o;\0xuM@  
            /   \ 7k:}9M~  
          _1     3 Srz.-,2PF  
似乎一切都解决了?不。 .)B_~tct  
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。 yU*j{>%RsK  
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。 lyx p:  
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: lvb0dOmY  
V D.p"F(]  
template < typename Right > !w98 [BE7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X{ZBS^M  
Right & rt) const >GgX-SZ%  
  { r 06}@7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6lq7zi}'w  
} zie])_8|h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D C mNxN  
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。 cu|#AW  
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。 r+>E`GGQ  
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。 !/['wv@  
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。 +?(2-RBd  
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? >&aFSL,f  
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: }O@S ;[v S  
wr8n*Du  
template < class Action > %dS7u$Rnh  
class picker : public Action (ZjIwA9>  
  { ?Gj$$IAe  
public : .7Ys@;>B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @=b0>^\m  
  // all the operator overloaded As1Er[>  
} ; l@<^V N@  
P~i^V;g  
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。 >RBq&'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: OcMd'fwO  
+:~&"U^ z&  
template < typename Right > b2H!{a"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )"jG)c^1*  
  { i,FG?\x@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _ts0@Z_:  
} netKt_  
HPCgv?E3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7J,W#Ql)5  
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/  
^QB/{9#  
template < typename T >   struct picker_maker E[t\LTt*n  
  { CjOaw$s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #2I[F  
} ; Fkz+Qz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > R',|Jf=`  
  { YurK@Tq7  
typedef picker < T > result; |I7P 0JqP  
} ; 3>0/WbA:7E  
Xe*@`&nv@  
下面总的结构就有了: R?>a UFM  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 -t?S:9 [w  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 &EmxSYL>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]NuY{T&:  
至此链式操作完美实现。 FI*.2rdSR  
\"_;rJ{!aE  
RXt`y62yK  
七. 问题3 } ~=53$+  
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。 \Q*3/_}G  
f&ZxG,]H i  
template < typename T1, typename T2 > >('L2]4\v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :{LVS nG  
  { wv ,F>5P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); A T+|}B!  
} ZGzrh`j{-  
.pi#Z /v  
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: ;#3!ZB:}  
U v[:Aj  
template < typename T1, typename T2 > 6}x^ T)R  
struct result_2 `wB(J%w  
  { sryujb.,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0UWLs_k:  
} ; W}WGg|ug  
)+oDa{dZ  
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? !;'U5[}8  
这个差事就留给了holder自己。 EZIMp8^  
    RE oFP;H~  
#TZYe4#f  
template < int Order > z.]t_`KuF9  
class holder; HG=!#-$9  
template <> VV?+q)  
class holder < 1 > ;{q7rsE  
  { #g{ZfO[#  
public : KTBsH;6  
template < typename T > [ #A!B#`  
  struct result_1 6N~~:Gt  
  { yXppu[=  
  typedef T & result; x nWapG  
} ; }/(fe`7:  
template < typename T1, typename T2 > +%?_1bGX>  
  struct result_2 ^z9ITGB~tV  
  { ;'}1   
  typedef T1 & result; iIcO_ZyA  
} ; "] kaaF$U%  
template < typename T > V`S6cmwdc\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GZXUB0W\@)  
  { uzho>p[ae  
  return (T & )r; H`),PY2  
} +X cB5S>  
template < typename T1, typename T2 > q^( [ & +  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K}`.?6O  
  { <z%zz c1s  
  return (T1 & )r1; m,Q<4'  
} 2ztP'  
} ; bzk@6jR1  
1xL2f&bG  
template <> 22}J.'Zb  
class holder < 2 > yFl@ z  
  { d@7 ]=P:  
public : WkXa%OZ  
template < typename T > 2P!Pbl<  
  struct result_1 E:&=A 4 %  
  { .FqbX5\p,  
  typedef T & result; !wJ~p:vRdY  
} ; Eae]s8ek9  
template < typename T1, typename T2 > N=zrY`Vd  
  struct result_2 3)atqM)i  
  { %:N5k+}  
  typedef T2 & result; L:XnW 1(Or  
} ; oSx]wZZ  
template < typename T > _9Iz'-LgB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;[ pyKh  
  { Rzj5B\+Rk(  
  return (T & )r; A$;U*7TJuO  
} eMPi ho  
template < typename T1, typename T2 > xo6-Y=c8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Iy8Ehwejd  
  { \uQ(-ji  
  return (T2 & )r2; B3c rms['  
} Cbx/  
} ; *S:^3{.m=  
;pBSGr 9  
,kpk XK  
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> >。 dF5EIPl;J  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: TW{.qed8^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: BV9B}IV  
,wlF n  
return l(i, j) = r(i, j); %%G2w6 3M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A%k@75V@  
l<(MC R*  
  return ( int & )i; 3RXq/E  
  return ( int & )j; oa}-=hG  
最后执行i = j; A=I]1r  
可见,参数被正确的选择了。 S'9T>&<Kn  
//3iai  
FU;Tv).  
wta\C{{  
? Z.p.v  
八. 中期总结 aVNRhnM  
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: *q=pv8&*s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |k^'}n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w;&J._J  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GXYmJ4wR  
5T:e4U&  
HIk5Q'ek  
ymrmvuh  
#:3ca] k  
=A$5~op%  
九. 简化 /v U$62KA  
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。 ]- ")r  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !)?n n3  
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: 5qt]~v%y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zFN:C()ig  
  +-*/&|^等 Cf91#% :cN  
2. 返回引用。 b" 1a7   
  =,各种复合赋值等 FF0N{bY  
3. 返回固定类型。 z4HIDb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) eY-W5TgU  
4. 原样返回。 Xjw> Qws  
  operator, d/v{I  
5. 返回解引用的类型。 SGXXv  
  operator*(单目) 4`I2tr  
6. 返回地址。 FDbb/6ku  
  operator&(单目) IGV@tI  
7. 下表访问返回类型。 Nv,1F  
  operator[] ='`z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y4_/G4C  
  operator<<和operator>> F@1~aeX-  
zq>pK_WG  
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。 lG I1LUo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Aq yR+  
}3E@]"<cVR  
template < typename Left > MCZTeYnx  
struct value_return $]2srRA^A  
  { Q>8F&p?R  
template < typename T > ]>tYU   
  struct result_1 b|^g51v  
  { v*Ds:1"H-I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4w\ r `@  
} ; ?3D|{  
d&BocJ  
template < typename T1, typename T2 > qsOA(+ZP  
  struct result_2 'W(+rTFf!  
  { cY8X A6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wzVx16Rvc  
} ; X;lL$  
} ; [=7=zV;}4  
29("gB  
ROlef;/A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait VkTdpeBV  
0{^@kxV  
下面我们来剥离functor中的operator() S96H`kedZo  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e/Wrm^]y  
Xb?:dlu3  
return l(t) op r(t) x)N$.7'9OJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _0N=~`'  
return op l(t) #5)0~4%l  
return op l(t1, t2) K&Ner(/X`6  
return l(t) op q,`"Z)97  
return l(t1, t2) op me:~q#k  
return l(t)[r(t)] F*m^AFjs  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w^OV;gp  
l/1u>'  
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: GKT2x '(e  
单目: return f(l(t), r(t)); Fa<>2KkOr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W!vN (1:(  
双目: return f(l(t)); M8dv y!D  
return f(l(t1, t2)); l r80RL'_  
下面就是f的实现,以operator/为例 .1n=&d|  
701a%Jq_2  
struct meta_divide 1P4cB w%  
  { JjA3G`m=  
template < typename T1, typename T2 > KZy2c6XO;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~puXZCatN  
  { I@Cq<:+(3  
  return t1 / t2; :btb|^C  
}  lS@0 $  
} ; MDV<[${   
L7i2is  
这个工作可以让宏来做: ;iT@41)7  
v: \8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4/KGrY! ck  
template < typename T1, typename T2 > \ 4<V%7z_.B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3y^PKIIrt  
以后可以直接用 %Ms"LoK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X$*MxMNs  
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 V"Cx5#\7C  
(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。。。) I(^pIe-  
{1?94rz  
-55[3=#  
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 yP$@~L[!  
w O H{L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -R %T Dx  
class unary_op : public Rettype =MR.*m{  
  { (=A61]yB  
    Left l; y yPQ^{zD  
public : Ov$>CA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >+ ,w2m@0  
8;PS>9<  
template < typename T > E_q/*}]pE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G5WQTMzf&  
      { HQp\0NC]  
      return FuncType::execute(l(t)); UY>[  
    } 1O#]qZS}]  
:1 *q}R   
    template < typename T1, typename T2 > 87!D@Xn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const / esdtH$=  
      { ( p(/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mM9aT0_w  
    } |>^5G@e  
} ; 1JQ5bB"  
Pj-.oS2dA  
Ky0}phGRu  
同样还可以申明一个binary_op sKy3('5;  
GLO%>&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GB%kxtGD;\  
class binary_op : public Rettype 2LfiaHO  
  { z`"*60b  
    Left l; jgvzp  
Right r; SND@#?hiO  
public : @V?T'@W7D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} agV z  
RWg'W,v=!  
template < typename T > /^]/ iTg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ux,?\Vd  
      { sYEh>%mo^C  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8Y]% S9.  
    } qX[{_$^Q  
zif&;)wV/  
    template < typename T1, typename T2 > c"O4=[N: ;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y#,&Tu  
      { s.X .SJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T,a71"c  
    } '[Sm w'n6-  
} ; |}7!'f\M  
]'NL-8x">  
nt&"? /s  
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 1[yy/v'q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YdZ9##IU3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hW!2C6  
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。 $:?Dyu(Il  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rp '^]Zx  
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。。。 )3IUKz%\6p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~6"=d  
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/;G!ON.S  
下面是修改过的unary_op $`A{-0=x\U  
S$O5jX 0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L6?~<#-m\M  
class unary_op {RGQX"k  
  { DPlDuUOd  
Left l; f,|g|&C  
  z`qb>Y"xf3  
public : Gx7bV}&PN  
UX2@eyejQ7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3PjX;U|  
"{S6iH)]8  
template < typename T > \#h{bnx  
  struct result_1 s TVX/Q  
  { ew \WV "  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; qeW.~B!B  
} ; EI9;J-c  
eZ oAy[  
template < typename T1, typename T2 > fikDpR  
  struct result_2 4]HW!J  
  { .L9g*q/}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HUAbq }  
} ; 3(Ns1/;?,  
)oALB vX  
template < typename T1, typename T2 > =]r2;014  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =H`yzGt  
  { _dY5qW1p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MQQQaD:v  
} NEUr w/  
e^<'H  
template < typename T > hx*4xF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 04WxV(fo'  
  { =r)LG,w212  
  return OpClass::execute(lt(t));  y!dw{Lz  
} 48Jt5Jz_  
MgP&9  
} ; : ?}mu1  
TCFr-*x  
(q0vql  
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 \11+~  
好啦,现在才真正完美了。 pw&k0?K#  
现在在picker里面就可以这么添加了: ymp ik.'  
.l hS  
template < typename Right > ,1g_{dMx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?@z/#3b  
  { 9Trk&OB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); VP~(;H5%  
} !7f,gvk  
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。 mrq,kwM  
.EPv4[2%F8  
jJaMkF;f  
bSz@@s.  
')}itS8  
十. bind 5A$,'%d  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 =W;e9 6#  
先来分析一下一段例子 !g`I*ZE+e  
3~Lsa"/  
o%f:BJS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )+"5($~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?K;l 5$?%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t`'jr=e,~  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 c3Gy1#f:#2  
我们来写个简单的。 (/0dtJ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q lA?dXQ  
对于函数对象类的版本: -$kIVh  
Fc8 0HK5R  
template < typename Func > gTgoS:M"_O  
struct functor_trait sYo&@~T  
  { 7AS_Aw1L  
typedef typename Func::result_type result_type; Vhh=GJ  
} ; kt0xR)gU  
对于无参数函数的版本: #s81 k@#X  
ML MetRP  
template < typename Ret > $.t>* Bq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `|Hk+V  
  { '!ks $}$`h  
typedef Ret result_type; 0 )cSm"s  
} ; kMK0|+  
对于单参数函数的版本: NjT*5 .  
)#8g<]q  
template < typename Ret, typename V1 > *Wvk~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @ZjO#%Ep/  
  { !Vg=l[  
typedef Ret result_type; @D !*@M6  
} ; \@yJbhk  
对于双参数函数的版本: _G-y{D_S&  
%LzARTX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (5E09K$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > UPP"-`t  
  { F~qZIggD  
typedef Ret result_type; \'<P~I&p  
} ; SASLeGaV  
等等。。。 <&3aP}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy GB^`A  
UgK c2~  
template < typename Func > +t%2V?  
struct func_return <xF]ca  
  { A6 .wXv,  
template < typename T > $.kJBRgV*  
  struct result_1 Vs{\ YfF  
  { s3nO"~tM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;Vc|3  
} ; In?#?:Q@&  
gpf0 -g-X  
template < typename T1, typename T2 > ;3wO1'=  
  struct result_2 H<n"[u^@E  
  { H8[A*uYL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uSRhIKy  
} ; A)3H`L  
} ; wBwTJCX  
KK #E qJ  
9( q(;|;Hp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d"miPR  
nDX Em6|e  
template < typename Func, typename aPicker > qbeUc5`1  
class binder_1 W+63B8)4  
  { T]Ai{@i  
Func fn; }zf!mlk  
aPicker pk; &mmaoWR  
public : 5qW>#pTFVV  
t"YsIOT:O"  
template < typename T > !OY}`a(z  
  struct result_1 tE {M  
  { e2N K7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v\4<6Z:4  
} ; <=&$+3r  
Q8AAu&te7  
template < typename T1, typename T2 > +x}9a~QG#  
  struct result_2 P "IR3=  
  { prN+{N8YC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ikf[K%NKn  
} ; w-# f^#  
L;$>SLl,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?#xm6oe#aH  
&e:+;7  
template < typename T > abT,"a\h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d[p2? ]  
  { W"_<SYVJ  
  return fn(pk(t)); [bP^RY:  
} eBnx$  
template < typename T1, typename T2 > tx>7?e8E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E5)0YYjHZ  
  { 9l &q}  
  return fn(pk(t1, t2)); gee~>l  
} m<-!~ ew  
} ; uf#h~;B  
)]FXUz|;  
&`v?oN9$  
一目了然不是么? UAhWJ$(C  
最后实现bind kl.;E{PL  
;]Q6K9.d8  
bV&9>fC  
template < typename Func, typename aPicker > bA#9'Qu^j  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )V2W:M  
  { #8"oqqYi  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); X1`3KqK<9  
} wV==sV  
C&H'?0Y@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Fy Ih\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 J'|=J   
 jb&MC 2  
十一. phoenix y< *-&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A8vd@0  
FUI*nkZY  
for_each(v.begin(), v.end(), b;UDgq8v  
( pN5kcvQ  
do_ HS{Vohy>  
[ N=<`|I  
  cout << _1 <<   " , " CL1*pL  
] |*NZ^6`@  
.while_( -- _1), )/>BgXwH  
cout << var( " \n " ) [M~tH *4"  
) zG6l8%q'UE  
); zvdut ,6<  
ftxL-7y%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:  'Y)aGH(  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor }^Q:Q\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %5gdLm!p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s%K(hk  
j9[I6ko5'  
J@I>m N1\  
template < typename Cond, typename Actor > n >y,{"J{  
class do_while +mVAmG@  
  { 6[A\cs  
Cond cd; ]E<Z5G1HD  
Actor act; T\}U{9ELL  
public : O68-G  
template < typename T > JpfA+r  
  struct result_1 kx;X:I(5&P  
  { 3?*d v14  
  typedef int result_type; 2 3PRb<q  
} ; -|m3=#  
S"h;u=5it  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |z=`Ur@)  
W`G bo uxd  
template < typename T > CXuD%H]tx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yn ~fnI{  
  { c{/R?<  
  do eW(pP>@k,  
    { `;6M|5G  
  act(t); ?CQE6ch  
  } _ f%s]  
  while (cd(t)); /@ @F nQ++  
  return   0 ; M co:eE  
} ;pW8a?  
} ; M[mYG _{J  
|"SZpx  
+QFKaS<sn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !+PrgIp>  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ISpV={$Zd  
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。 y5j:+2|I  
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。 ~{Iw[,MJ  
下面就是产生这个functor的类: ZR}v_]l^  
.A< HM}   
IEy$2f>Ns  
template < typename Actor > |KYl'"5\  
class do_while_actor I+& T}R  
  { '0+I'_(  
Actor act; , lR(5ZI  
public : tw$EwNI[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J=3{<Xl  
4P3RRS  
template < typename Cond > Pw<?Dw]m  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]%6%rq%9C  
} ; k={D!4kKz  
b \}a   
caQ1SV^{9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d%P2V>P  
最后,是那个do_ ,/+Mp  
2X2Ax~d@  
F|F0#HC ?  
class do_while_invoker yQrgOdo,w  
  { < c^'$  
public : 2.Vrh@FNRo  
template < typename Actor > /+92DV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Cb+sE"x]  
  { XS&Pc  
  return do_while_actor < Actor > (act); n{4iW_/D  
} %Y ZC dS  
} do_; UJ}}H}{  
Dr.eos4 ~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1-p#}VX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^s6~*n<fH  
最后来说说怎么处理break和continue eV?%3h.   
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。 ~RbVcB#  
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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