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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,=[*Lo>O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #\If]w*j  
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, f1+qXMs  
`hB1b["(  
evl -V>   
DpL8'Dib  
  class filler :X .,  
  { 0kCQ0xB[a5  
public : J+<p+(^*v  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }WP-W  
} ; V"d=.Hb>  
Pl~P-n  
Gm=>!.p  
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: ^>r^3C)_-  
/3^P_\,>f  
xNdIDj@  
$T dC/#7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -a) T6:e  
hH+bt!aH  
%]Cjhs"v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @sf 90&f  
/B HepD}  
oP$kRfXS!<  
Z}cIA87U  
二. 战前分析 "xwM+AC  
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。 .`LgYW  
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 @oH[SWx  
{tzxA_  
8@7AE"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q9}2  
  /* --------------------------------------------- */ shi Hy*(v  
vector < int *> vp( 10 ); dl/X."iv!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2Ug.:![  
/* --------------------------------------------- */ kG3!(?:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r#~K[qb  
/* --------------------------------------------- */ F ! )-|n}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |6B6?'  
  /* --------------------------------------------- */ }bfn_ G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =l|>.\-  
/* --------------------------------------------- */ <NQyP{p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {$TZ}z"DA  
E#h~V5Tf  
.Dv=p B,u  
3&J&^O  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?6:cNdN  
1._1, _2是什么? Fd !iQ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >rRf9wO1l  
2._1 = 1是在做什么? H%.zXQ4}n  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 |[w^eg  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ^HFo3V }h  
iK x+6v  
DPPS?~Pq  
三. 动工 dM|g`rr E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: B8 2,.?  
!`C?nY  
iB{xvyR  
^('cbl  
template < typename T > tP]q4i  
class assignment |9]PtgQv7  
  { ?N#[<kd  
T value; p+D=}O  
public : g3a/;wl  
assignment( const T & v) : value(v) {} .;%q/hP  
template < typename T2 > i ^S2%qz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y*KC*/'"  
} ; PdM*5g4  
'(9YB9 i  
]piM/v\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .v7`$(T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6~:+:;  
>x?2Fz.  
,|x\MHd?t_  
>r:X~XnRUj  
  class holder D% @KRcp^b  
  {  tJ1-DoU  
public : pU DO7Q]  
template < typename T > {*__B} ,N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8|vld3;  
  { C*j9Iaj  
  return assignment < T > (t); < %rh/r  
} qhwoV4@f  
} ; kC|Tubs(  
%LcH>sV  
w@-b  
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: ^+a  
(. H ]|  
  static holder _1; Gx;xj0-"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;r@!a!NLB  
=WjJN Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5l&jPk!=  
而不用手动写一个函数对象。 V@Kn24''  
4zX=3iBt  
Q%M_   
i?W]*V~ply  
四. 问题分析 y*(_\\  
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。 Q(blW  
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。 -=>U =|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B{=009.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q4 CJ]J`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 R%W@~o\p]  
OT%V{hD  
五. 问题1:一致性 yI:r7=KO  
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?| vh{9'vd3el  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %2zas(b9j  
(qj,GmcS  
struct holder 9[,s4sxH  
  { - &NQ\W  
  // F1\`l{B,\  
  template < typename T > 4D GY6PS  
T &   operator ()( const T & r) const >.LgsMRIKi  
  { gs-@hR.,s0  
  return (T & )r; -3\7vpcdN  
} ?Oqzd$-  
} ; UIz:=DJ  
U~CdU  
这样的话assignment也必须相应改动: ki`8(u6l  
H)`@2~Y  
template < typename Left, typename Right > 6#O#T;f)  
class assignment )ib7K1GJ  
  { :TlAL# s&  
Left l; w)^\_uAlS  
Right r; Jxn3$  
public : }E,jR=@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Nr%(2[$ =  
template < typename T2 > 2Gm-\o&Td"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fqN75['n  
} ; "I@v&(Am;  
CJm.K  
同时,holder的operator=也需要改动: prwC>LE  
P3i^S_  
template < typename T > "* +\KPCU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8,_ -0_^$  
  { y&y/cML?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Rnzqw,q  
} B(8mH  
</|)"OD9  
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。 YsZ{1W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 z'_&|-m  
2+,5p  
return l(rhs) = r; |7 ]?>-  
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。 Oy:QkV9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TR~|c|B  
u0s'6=  
template < typename Tp > m$,cH>E  
class constant_t  WN$R[N  
  { RZW$!tyI=  
  const Tp t; is9}ePC7Xu  
public : G l_\Vy  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A*a7\id!y  
template < typename T > Z(KmS (  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "Wo.8  
  {  oHOW5  
  return t; Q!YF!WoBX  
} IF5sqv  
} ; '/ihL ^^@L  
El'yiJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 75kKDR}6  
下面就可以修改holder的operator=了 xrfPZBLy  
h4tC. i~k  
template < typename T > r|*:9|y{"/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R$Zv0a&  
  { |MR%{ZC^i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3R'.}^RN  
} B*y;>q "{U  
h (qshbC}  
同时也要修改assignment的operator() 0{-`Th+h  
#fwzFS \XL  
template < typename T2 > I ca3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x)j/  
现在代码看起来就很一致了。 SOhSg]g  
c[&d @  
六. 问题2:链式操作 V_Xy2<V  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 oDz*~{BHg  
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。 o>0O@NE  
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。 1$);V,DK!  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 c/b%T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ('T4Db  
EbG_43SV  
template < typename T > ri#,ec|J  
struct result_1 &}>|5>cJu  
  { ri"?, }(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~l(G6/R  
} ; SrdE>fNbs  
qo6 1O\qm  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: m~##q}LZ  
v>rqOI  
template < typename T > *4-r`k|@>/  
struct   ref RlU;v2Kch  
  { :-$cdZ3E  
typedef T & reference; |~z8<  
} ; +xn&K"]:3  
template < typename T > chKF6n  
struct   ref < T &> Uy(vELB  
  { B"7$!Co  
typedef T & reference; l{nB.m2  
} ; )\um "l*\c  
qnabwF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J'|=*#  
DhY;pG,t  
template < typename T > jA A'h A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const kSLSxfR  
  { Pbc`LN /s|  
  return l(t) = r(t); L.SDMz  
} 9+]ZH.(YE  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;n3uV`\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sXSj OUI  
[Xs}FJ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 WH{cJ7wCL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !8wZw68"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +A'}PXm*tu  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v>JB rIb$  
最后的布局是: .Q l;(Wyl  
                Add )o05Vda  
              /   \ (xucZ  
            Divide   5 &W&7bZ$;  
            /   \ K.:6YXVs<  
          _1     3 C HQ {+?#  
似乎一切都解决了?不。 |hu"5*  
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。 7'-)/Pk  
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。 Iu)L3_+  
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: 9c"0~7v  
cFRSd }p=  
template < typename Right > ~+nS)4 (  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  <'g0il  
Right & rt) const V->.|[J  
  { o%vIkXw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N5:D8oWWXR  
} nvU+XCx  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ytl:YzXCi  
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。 o@qN#Mg?>}  
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。 F@>w&A ~K  
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。 =_#ye}E  
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。 &@mvw=d  
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? ZrmnQ  
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: {%]NpFg#b  
{. s]\C  
template < class Action > $-C6pZN(X  
class picker : public Action i;E9Za W  
  { W)6U6  
public : OU0xZ=G  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,\|n=T,  
  // all the operator overloaded ]3gYuz|  
} ; ~@b9  
==jkp U*=  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 "U/NMGMj  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: qg_>`Bv"a  
rg#qSrHp  
template < typename Right > 8r7/IGFg  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |u?k-,uI9  
  { Y}V)4j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !mw{T D  
} +~R.7NE%  
wZ (uq?3S`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > H;7O\  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 :vn0|7W4  
UQC'(>.}  
template < typename T >   struct picker_maker w\0Oz?N  
  { *>}McvtTw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J ,Qy`Y B  
} ; / t%"Dh 8x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /u" cl2|  
  { S*~Na]nS0  
typedef picker < T > result; a}^!TC>%1i  
} ; 4aIlzaA  
|R_xY=z?  
下面总的结构就有了: Li?{e+g  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 @Z3[ c[D)9  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 &lXx0 "-$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u;l6sdo  
至此链式操作完美实现。 Apw-7*/  
@O  @|M'  
d\1:1ucV  
七. 问题3 j`LT`p"9S  
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。 9hz7drhR;\  
oHP >v_ X  
template < typename T1, typename T2 > EkfGw/WDw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -r6(=A  
  { (HTk;vbZm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %k1q4qOG]^  
} oKMg7 3*  
|-cALQ  
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: b&|YQW} ~  
hc@;}a\Y  
template < typename T1, typename T2 > ey9fbS ^I  
struct result_2 !0d9<SVC  
  { he#Tr'j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OTy 4"%  
} ; { V =:O  
*;\ K5  
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? d~Z:$&r  
这个差事就留给了holder自己。 5sf fDEU]A  
    kBDe*K.V  
Poylq] F  
template < int Order > D@YM}HXuj  
class holder; 4`^TC[  
template <> {~B4F}ES  
class holder < 1 > N2S!.H!Wz  
  { $fU/9jTa  
public : a*$1la'Uf  
template < typename T > duiKFNYN  
  struct result_1 c,[qjr#\>  
  { G`3vH,  
  typedef T & result; #h5Hi9LKf  
} ; -mWw.SfEZ  
template < typename T1, typename T2 > $48[!QE  
  struct result_2 $F /p8AraK  
  { Y GcY2p<  
  typedef T1 & result; ^*owD;]4_  
} ; JzS^9) &  
template < typename T > EC\rh](d 1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v#AO\zYKd  
  { T_;G))q'  
  return (T & )r; wtgO;w  
} \`<s@U  
template < typename T1, typename T2 > Liz 6ob  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8xGkh?%  
  { P[|B WNei  
  return (T1 & )r1; 9iN!hy[  
} jy)9EU=  
} ; { &JurZ  
}O-%kl  
template <> fxf GJNR  
class holder < 2 > HDfQ9__  
  { ">4[+'  
public : k H( 3  
template < typename T > 94>7-d  
  struct result_1 :XZJxgx  
  { KG./<"c  
  typedef T & result; ?eg@ 7n  
} ; (}7o a9Q<  
template < typename T1, typename T2 > N[?4yV2s  
  struct result_2 B )3SiU  
  { ?;r7j V/`j  
  typedef T2 & result; 4VL!U?dk  
} ; Se]t;7j  
template < typename T > a!6OE"?QQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iz|9a|k6x  
  { *dn-,Q%`  
  return (T & )r; 8aM% 9OU  
} HpgN$$\@  
template < typename T1, typename T2 > !C)>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =<tJAoVV  
  { -:1Gr8  
  return (T2 & )r2; w]}cB+C+l#  
} JeSkNs|vB  
} ; 5;KT-(q~  
;lPhSkD  
"r `6c0Z  
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> >。 GmWQJYX\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 'kONb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u+i/CE#w  
#| e5  
return l(i, j) = r(i, j); U=*q;$L#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zw;(:fgY#  
M`g Kt (3  
  return ( int & )i; ,;- cz-,  
  return ( int & )j; Z~R/ p;@  
最后执行i = j; ki/Lf4  
可见,参数被正确的选择了。 fVe-esAw  
sC*E;7gT,  
dIh(~KqB  
=GS_ G;Dz  
-wHGi  
八. 中期总结 t"@|;uPAu  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: uZ{xt6 f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @RG3*3(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3 mMdq*X5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a*ixs'MJ  
T?$?5  
0|3B8m  
a/xCl :=8q  
!QzMeN;D  
~d1RD  
九. 简化 q\b9e&2Y  
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。 7JK 'vT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jI pcMN<  
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: 6(;[ov1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p<.!::*%(  
  +-*/&|^等 OaVL NA^{  
2. 返回引用。 <@2?2l+`X  
  =,各种复合赋值等 53#5p;k  
3. 返回固定类型。 L?5t <`#lw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) rEyMSLN  
4. 原样返回。 W2V@\  
  operator, (IWd?,H,n  
5. 返回解引用的类型。 e @MCumc~+  
  operator*(单目) X!'Xx8  
6. 返回地址。 (Y?yGq/  
  operator&(单目) M)It(K8R  
7. 下表访问返回类型。 2FtEt+A+'  
  operator[] +\@\,{Ujy  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :=KGQ3V~eK  
  operator<<和operator>> ry=[:\Z~  
}T(q"Vf~  
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。 T%b^|="@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (?=(eo<N  
ku8Z;ONeH  
template < typename Left >   rs KE  
struct value_return A^jm<~  
  { |[t=.dK%  
template < typename T > 8&AorYw[  
  struct result_1 2+rao2  
  { "alO"x8t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; JQv ZTwSI  
} ; '<j p.sZQ  
? 9M+fi  
template < typename T1, typename T2 > B,qZwc|  
  struct result_2 yD'h5)yu  
  { &~6O;}\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E&=?\KM  
} ; y")>"8H  
} ; ^hTJp{  
YXOD fd%L  
B#lj8I^|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )bJ6{&  
0md{e`'q:  
下面我们来剥离functor中的operator() `o-<,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .jU0Hu{F4  
ziip*<a !_  
return l(t) op r(t) AZP>\Dq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) P =Gb  
return op l(t) zT zG&B-  
return op l(t1, t2) Q9 ",  
return l(t) op ~|jy$*m4A  
return l(t1, t2) op */qc%!YV9  
return l(t)[r(t)] '4S@:.D`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JVYYwA^ .  
B_1u<00kg  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 0pG(+fN_9  
单目: return f(l(t), r(t)); "lya|;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .=<pU k 3G  
双目: return f(l(t)); T7X2$ '  
return f(l(t1, t2)); u01^ABn  
下面就是f的实现,以operator/为例 jYx(  
7q=xW6  
struct meta_divide |#,W3Ik(l  
  { )W#g@V)>  
template < typename T1, typename T2 > p 5w g+K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BAed [  
  { `{[C4]Ew/  
  return t1 / t2; >sY+Y22U  
} 6<O]_HZ&  
} ; %-1-J<<J q  
;0{*V5A  
这个工作可以让宏来做: KPrxw }P  
O\{_)L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y)5}bmL  
template < typename T1, typename T2 > \ JB}h }nb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }z:=b8}  
以后可以直接用 p =O1aM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) iIRigW  
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 eeZ9 w~<  
(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。。。) Sv",E@!f  
'S>Jps@  
|]^! 4[!U  
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 <FLc0s  
*Ux"3IXO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W{2y*yqY  
class unary_op : public Rettype C*zdHzMj  
  { ~0:c{v;4  
    Left l; >eI(M $  
public : }7^*%$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g_=ZcGC  
Cl=ExpX/O  
template < typename T > [Y+ bW#'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J]e&z5c  
      { ^4i3#}  
      return FuncType::execute(l(t)); "[ ,XS`  
    } 'JVvL  
&-tf/qJ  
    template < typename T1, typename T2 > C\K--  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s6IuM )x  
      { n_Dhq(.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4G2V{(@QiZ  
    } *a4eL [  
} ; ':@qE\(  
z9ZAY!Zhq]  
,y @3'~  
同样还可以申明一个binary_op R8)"M(u=l  
~b/>TKn+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YFY)Z7fK  
class binary_op : public Rettype vhW '2<(  
  { D\JYa@*?.h  
    Left l; _BV:i:z  
Right r; jXQ_7  
public : * G4;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,\ i q'}i  
-mF9Skj  
template < typename T > H?m2|.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~%ZO8X:^  
      {  '}=M~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2I  
    } |9h[Q[m  
n1|%xQBU@  
    template < typename T1, typename T2 > Q2o:wXvj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [iD!!{6+  
      { =/;(qy9.-R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); '1+ Bgf  
    } ~F-,Q_|-  
} ; e;$s{CNo  
Yp8$0KK  
C*$/J\6xy  
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 D+U^ pl-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~H.;pJ{ 8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?w+T_EH  
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。 &}oDSD H^,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6ZE] 7~X  
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。。。 QB7<$Bp  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [3s~Z8 pP  
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) <Aa%Uwpc  
下面是修改过的unary_op 9"rATgN1  
[": x  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "](~VF[J8  
class unary_op _Cs.%R!r  
  { A U](pXK;  
Left l; z K&`&("4C  
  GZ1>]HB>r^  
public : c09uCito  
b#b#r  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jH8F^KJM[  
/1Eg6hf9B  
template < typename T > {0|^F!1z  
  struct result_1 6l4l74  
  { Vrnx# j-U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7}Gy%SJ`  
} ; a^22H  
<X: 9y  
template < typename T1, typename T2 > M*x_1h5n  
  struct result_2 X/Ae-1!  
  { js{ RaR=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {AZW."?  
} ; \t}!Dr+yN  
X0m\   
template < typename T1, typename T2 > $+tkBM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D~-Ri`k.  
  { Eq|_> f@@8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YcIk{_N3  
} k]v a  
k @[Bx>  
template < typename T > x{=ty*E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const km *$;Nli  
  { O%)w!0  
  return OpClass::execute(lt(t)); sp JB6n(  
} -Z  @cj  
C\1Dy5  
} ; P5[.2y_qM  
2 Y%$6NX  
y0Ag px  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug d8av`m  
好啦,现在才真正完美了。 NKRNEq!  
现在在picker里面就可以这么添加了: }v`5  
,<%],-Lt[  
template < typename Right > aaLT%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9Czc$fSSt  
  { [&e}@!8O`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lrK5q  
} x6m21DWw  
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。 Tc{r}y[)  
&ceZu=*  
J3C"W7 94}  
p=T]%k*^h#  
rNdap*.  
十. bind wF}/7b54  
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。 \T>f+0=4  
先来分析一下一段例子 |NL$? %I  
Z>'.+OW  
YYN= `ST  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [@Y?'={qE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (C1]R41'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fZ$8PMZv  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0Bb amU  
我们来写个简单的。 D}Z].c@ E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qHklu2_%  
对于函数对象类的版本: [/6IEt3}B  
qpFFvZ W  
template < typename Func > a~WtW]  
struct functor_trait 0Kq\ oMn  
  { MYDAS-  
typedef typename Func::result_type result_type; c[f  
} ; M{Wla 7  
对于无参数函数的版本: Od)]FvO  
7C F-?M!  
template < typename Ret > Sm{idky)[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5l}v  
  { hVd% jU:  
typedef Ret result_type; y>UM~E  
} ; 5F18/:\n  
对于单参数函数的版本: twq!@C  
_Y?p =;  
template < typename Ret, typename V1 > qk<(iVUO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sB"Oi|#lk  
  { *VG#SK  
typedef Ret result_type; N7v7b<6  
} ; d,tGW  
对于双参数函数的版本: kI<;rP1S|  
%}elh79H*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1RgtZp%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O/Ub{=g  
  { {OtD+%  
typedef Ret result_type; WhQK3hnm  
} ; P/6$ T2k_  
等等。。。 I|8'#QX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ek\8u`GC  
7}>Zq`]~  
template < typename Func > jeXP|;#Una  
struct func_return T#KF@8'-  
  { Jh`Pq,B:  
template < typename T > dCc"Qr[k  
  struct result_1 T5H[~b|9-  
  { xVw9_il2a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Aj#bhv  
} ; tUU`R{=(  
8S/SXyS  
template < typename T1, typename T2 > :59fb"^$  
  struct result_2 g^ .g9"  
  { &\6Buw_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gCfAy=-,V  
} ; m.!n|_}]  
} ; mUSrCU_}  
WRrCrXP  
{x_SnZz&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2MY-9(no  
F/O5Z?C?  
template < typename Func, typename aPicker > &BTgISYi  
class binder_1 i82sMN1jl7  
  { 9BR/zQ2  
Func fn; R. :~e  
aPicker pk; $.HZz  
public : 8G3CQ]G  
B\^myg4  
template < typename T > )bqSM&SO  
  struct result_1 <KY \sb9  
  {  \EI<1B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; NSs"I]  
} ; D/U=zDpiB  
q~:H>;:G-  
template < typename T1, typename T2 > nUb0R~wr$G  
  struct result_2 w1 ;:B%!H  
  { *~Y$8!ad  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r7|_Fm Qf  
} ; =f~8"j  
-nK\+bTL}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} AUk-[i  
U)v){g3w)  
template < typename T > X 8/9x-E_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oyw*Z_9~  
  { ke\gzP/  
  return fn(pk(t)); "R<c  
} 4C:-1gu7  
template < typename T1, typename T2 > fl@=h[g#t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FT'2 J  
  { 6&9}M Oc  
  return fn(pk(t1, t2)); etw.l~y   
} O~P1d&:L  
} ; xxy (#j$  
^+ J3E4  
+jD*Jtb<  
一目了然不是么? )70i/%}7  
最后实现bind ]#NJ[IZb  
U3 t$h  
,vcg%~-  
template < typename Func, typename aPicker > &0`[R*S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7=hISQMsVP  
  { gI T3A*x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6Mc&gnN  
} Ot<vn34mt:  
MA`.&MA.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 B+VD53 V  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 aw\0\'}  
)swu~Wb}U@  
十一. phoenix &"gQrBa  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Z>l%:;H  
ITssBB9  
for_each(v.begin(), v.end(), F[@M?  
( zk++#rB  
do_ ;z1\n3,  
[ dy' J~Eo7  
  cout << _1 <<   " , " H13kNhV9  
] <*Bk.>f!  
.while_( -- _1), ']&rPv kL  
cout << var( " \n " ) K@<%Vc>L(  
) }!_ofe  
); 'eYM;\%('  
3:g~@PB  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: A. 5`+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor umuE5MKY<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %AJTU3=0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &;2@*#,  
I]iTD  
Q!R eA{  
template < typename Cond, typename Actor > wa%;'M&  
class do_while U6xs'0  
  { "CTK%be{q/  
Cond cd; @,Kl"i;  
Actor act; |*5HNP  
public : iXPe  
template < typename T > %8c2d  
  struct result_1 ,!>1A;~wT  
  { %1Nank!Zj  
  typedef int result_type; 7 (kC|q\4M  
} ; _O;2.M%@  
hd N[wC]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} p*C|kEqk  
;7*R;/  
template < typename T > G?dxLRy.do  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nXJG4$G  
  { 0nsjihw  
  do 6F:< c  
    { ^W%#Elf)  
  act(t); PBOZ^%k  
  } 3aUWQP2  
  while (cd(t));   !XQq*  
  return   0 ; dxi5p!^^9  
} UlQS]f~  
} ; 0^9%E61YR  
nvbKW.[<f{  
<,+nS%a  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  Op5S'  
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。 yOswqhz  
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。 }8eu 9~   
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。 {?RVw`g&f  
下面就是产生这个functor的类: R5& R ~1N  
hCpcX"wND  
T*{nf  
template < typename Actor > x%RG>),U  
class do_while_actor 3%L@=q  
  { Xy]Pmt  
Actor act; P$#{a2  
public : 6-Id{m x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k9m9IE"9=$  
Xj5oHHwn  
template < typename Cond > Xrr3KQaK&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *W-:]t3CR  
} ; brEA-xNWQ  
u"gtv  
`e4gneQY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 sd&^lpH  
最后,是那个do_ $5\+Q W  
ac!!1lwA  
YhQ%S}  
class do_while_invoker N;S1s0FN  
  { {1;R&  
public : O)$Pvll  
template < typename Actor > tA8O( 9OV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Xe2Zf  
  { )skz_a}]8  
  return do_while_actor < Actor > (act); BcxALRWE  
} "cz'|z`  
} do_; n?:%>Os$  
VT [TE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -?p4"[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {Jc.49  
最后来说说怎么处理break和continue Om_- #S  
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。 ; <l#k7/  
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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