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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1l5J P|x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +m)q%I>  
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, Ipe n  
Ooc\1lX  
ve Tx, \6@  
R_ ZK0ar  
  class filler :ofBzTNwZ  
  { N\NyXh$  
public : *27*>W1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %Jp|z? [/  
} ; KkcXNjPVS  
/ vxm"CJR  
VwyVEZt  
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: -MBV $:_R  
5'KA'>@  
s@8w-]"  
-]srp;=i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); IgIYguQ   
$, 3J7l3  
>yB(lKV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TP%+.#Fu  
_%/}>L>-`8  
wSEWwU[  
j8Cho5C  
二. 战前分析 i#/]KsSp  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 q{0R=jb  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Ts.wh>`  
H[ m <RaG8  
<\ `$Jx#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]bZ(HC?KZr  
  /* --------------------------------------------- */ *.#oxcll  
vector < int *> vp( 10 ); gNYqAUG5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Fv74bC %  
/* --------------------------------------------- */ +Q$h ]^>~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #P<N^[m  
/* --------------------------------------------- */ #]P9b@@e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,<-G<${  
  /* --------------------------------------------- */ C;+h.;}<D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (o5j'2:.  
/* --------------------------------------------- */ A@hppaP!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M_g ?<rK  
]hos+;4p  
*/:uV B,b2  
U*3J+Y  
看了之后,我们可以思考一些问题: d?wc*N3  
1._1, _2是什么? #J (~_%Wi  
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。 a.N{-2ptH  
2._1 = 1是在做什么? N IdZ  
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。 }}v9 `F  
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。 GZI`jS"lU  
I/Jb!R ~  
3?2 FP|G8  
三. 动工 jTO), v:w  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y!tC20Q   
1 zw*/dp  
Gx`Lks  
.*m>\>Gsgw  
template < typename T > C|pdv  
class assignment fU=B4V4@  
  { OC-gA}FZ-}  
T value; I:K"'R^  
public : $9Hcdbdm  
assignment( const T & v) : value(v) {} y;_% W  
template < typename T2 > R2Zgx\VV'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :#@= B]  
} ; /|* Y2ETOr  
1UPC e  
lpz2 m\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lOtDqb&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6DH~dL_",%  
: q#Xq;Wp  
[Xb@Wh:yG  
ZK>WW  
  class holder >=[(^l  
  { v`M3eh@$A  
public : dqN5]Sb2B  
template < typename T > yUpgoX(6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;q*e=[_DF  
  { On?p 9^9  
  return assignment < T > (t); +E{|63~q  
} :Nz9xD$S5  
} ; z CvKDlL  
N;\'N ne  
%}%Qc6.H  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: EOCN&_Z;  
-3Hy*1A.  
  static holder _1; *s:(jDlv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  5~>z h  
3f,hw5R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0tXS3+@n =  
而不用手动写一个函数对象。 *{L)dW+:  
9b9$GyI  
{GQ^fu;q  
(L/_^!ZX  
四. 问题分析 NxsBX :XDn  
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。 <i&_ooX  
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。 tNbN7yI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >Z'NXha  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _no*k?o *  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c9&xe"v  
;IZwTXu!S  
五. 问题1:一致性 9po3m]|zy  
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?| 0 eDHu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 f=WDR m]  
=`H@%  
struct holder sM `DL  
  { ,,q10iF  
  // l4uMG]m  
  template < typename T > }khV'6"'|  
T &   operator ()( const T & r) const Q o{/@  
  { 1=d6NX)B  
  return (T & )r; pSdI/Vj'=  
} Yp^rR }N  
} ; /7Cc#P6  
]1#e#M]#  
这样的话assignment也必须相应改动: ]H+8rY%+  
lww!-(<ww  
template < typename Left, typename Right > 3 :<WY&9  
class assignment #."-#"0  
  { $Avjnm  
Left l; B#Vz#y  
Right r; 7o# I,d~  
public : vunHNHltW0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N_W}*2(  
template < typename T2 > '!!CeDy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -"' j7t:  
} ; 0=2@  
3z{?_;bR  
同时,holder的operator=也需要改动: |B.Y6L6l  
M_/7D|xl/T  
template < typename T > 7QiIiWqIWC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :V RNs  
  { e> e}vZlX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @tNzQ8  
} $P^q!H4D  
FWrX3i  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 6xTuNE1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Jh,]r?Bd  
96( v  
return l(rhs) = r; )r xX+k+b/  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8lvV4yb  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /Kql>$I  
cQCSe,$ W  
template < typename Tp > S"NqM[W  
class constant_t CkOz  
  { ^c"jH'#.L  
  const Tp t; 6F!+T=  
public : .sha&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s~ a"4~f  
template < typename T > &Cr:6W@A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X( \ AB  
  { Lb:g4A"  
  return t; *+Ek0M  
} QwW&\h[8?  
} ; ^oBtfN>4  
k]F[>26k  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \)#kquH/l  
下面就可以修改holder的operator=了 nv*FT  
ry`Ho8N  
template < typename T > )WNzWUfn=z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const CGW.I$u  
  { aH)}/n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a!6{:8Zi0  
} ,1~"eGl!  
T0wW<_jh  
同时也要修改assignment的operator() ,>bh$|  
XRM_x:+]  
template < typename T2 > c69C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >*~L28Fyn  
现在代码看起来就很一致了。 &N2N6&Ta/  
6 a(yp3  
六. 问题2:链式操作 Q|S.R1L^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g0xuxK;9c  
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。 pnl{&<$C%C  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 v|XTr,#  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 [%"|G9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [L3=x;U  
'nzg6^I7g  
template < typename T > pA'4|ffwe  
struct result_1 c,np2myd  
  { K[I=6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gh/EU/~d  
} ; MK%9:wZ  
 U f:`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >{q]&}^U  
@E&J_un  
template < typename T > ;5]Lf$tZ  
struct   ref ;km`P|<U  
  { Bd!bg|uO*  
typedef T & reference; Q:2>}QgX}  
} ; 5bRJS70M  
template < typename T > wT6"U$cV  
struct   ref < T &> ISYXH9V  
  { &PR5q 7  
typedef T & reference; ^h(ew1:  
} ; R6` WN  
|U:k,YH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: g#"zQvON  
;,hwZZA  
template < typename T > vLv@&lMW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !y\'EW3|G  
  { 8r*E-akuyr  
  return l(t) = r(t); A!od9W6  
} 6hno)kd{=  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 I:=S 0&%)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &fDIQISC  
9 &$y}Y  
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 .M qP_Z',  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 'j`=if  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 h0(BO*cy  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G"r1+#  
最后的布局是: X:A^<L ~  
                Add _zR+i]9   
              /   \ >@U*~Nz  
            Divide   5 eQ$Y0qH1E  
            /   \ TJ2=m 9Z  
          _1     3 Lm iOhx  
似乎一切都解决了?不。 q_MPju&*  
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。 }fp-pe69z  
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。 _('=b/  
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: =rMUov h  
ts ,ZvY]  
template < typename Right > r)Ma3FL0;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +>8'mf  
Right & rt) const 8+~ >E  
  { NG=@ -eu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zN[hkmh  
} -z ID x  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 oK9( /v  
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。 TtJH7  
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。 TYy?KG>:'  
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。 Ab~3{Q]#  
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。 3$9s\<j  
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? j%Y#(Q>  
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: ?U%qPv:  
c/:b.>W  
template < class Action > o8 IL $:  
class picker : public Action 2Sle#nw3  
  { 1gE [v  
public : OyU5DoDz1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^4y,W]JUDt  
  // all the operator overloaded 1NbG>E#Ol  
} ; ,cXD.y  
)1Y{Q Y}l  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 6`&a&%,O  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: kYM~d07 V  
\Q {m9fE  
template < typename Right > DRSr%d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;d@#XIS&-(  
  { |-b#9JQ[A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DMAIM|h  
} B~?*?Z'  
dhC$W!N7!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k6;?)~.  
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。 T tfo^ksw  
k)i3   
template < typename T >   struct picker_maker ~Sdb_EZ  
  { I~[F|d>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gl~ecc  
} ; 2\)xpOj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &r[`>B{tP  
  { 0$(WlP |  
typedef picker < T > result; H!@kO]?n  
} ; KsddA  
dydc}n  
下面总的结构就有了: 1]d!~  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 2my_;!6T[  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Z EQ@IS:Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Tg7an&#  
至此链式操作完美实现。 :)8VdWg  
u6J8"< -W  
y>S.?H:P  
七. 问题3 Z/G ev"p  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >R|/M`<ph  
3t.l5m Rg5  
template < typename T1, typename T2 > ov|d^)'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f<-Jg  
  { oxr#7Ei0d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [RS|gem`  
} IWk4&yHUAu  
6 [k\@&V-  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Plc-4y1  
87=&^.~`  
template < typename T1, typename T2 > O],T,Z?z  
struct result_2 V[mT<Lc  
  { UJ%R   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;$HftG>B  
} ; Fzm*Pz3  
-7SAK1c$  
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? -Mi p,EO  
这个差事就留给了holder自己。 j*d yp  
    CZ8KEBl  
5sdn[Tt##  
template < int Order > .b_)%jd x  
class holder; Ig$(3p  
template <> e4-@ f%5  
class holder < 1 > U1Q:= yD  
  { T=<@]$?  
public : XWDL5K  
template < typename T > M\vwI"  
  struct result_1 "7U4'Y:E  
  { w?3p';C  
  typedef T & result; 0mpX)S  
} ; )S3\,S-.  
template < typename T1, typename T2 > 0Vj4+2?L5;  
  struct result_2 9K.Vb1&  
  { EJj.1/]|r  
  typedef T1 & result; !1rlN8w(qr  
} ; s:?SF.  
template < typename T > YD <:,|H   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lvdf^b/ j  
  { r`=+L-!  
  return (T & )r; j >Ht@Wi  
} i 6R~`0>Q  
template < typename T1, typename T2 > -^K"ZP1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \j+1V1t9  
  { -O1>|y2rU  
  return (T1 & )r1; i=ea ?eT`  
} .I$qCb|FP  
} ; F7 5#*  
>c1!p]&V  
template <> hmvfw:Nq4  
class holder < 2 > 5rwu!Y;7*  
  { Jk&3%^P{m  
public : 3("_Z%  
template < typename T > y.anl  
  struct result_1 A]<y:^2])C  
  { ` w=>I  
  typedef T & result; @>u]4Jn  
} ; hM@ HA  
template < typename T1, typename T2 > "K  ~  
  struct result_2 O&vVv _zh  
  { -5 RD)(d  
  typedef T2 & result; 2I%MAb&1@  
} ; p s/A yjk  
template < typename T > 3?[dE<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Jy^u?  
  { 1Y/s%L  
  return (T & )r; -jW.TT h]  
} V\t.3vT  
template < typename T1, typename T2 > 3Iua*#<m,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %9w::hav  
  { uvMy^_}L  
  return (T2 & )r2; f) znTJL  
} dUsYZdQs  
} ; #J@[Wd  
M2d$4-<  
hq%?=2'9?  
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> >。 05z,b]>l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i;]"n;>+/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: YHkn2]^#A  
11TL~ xFh  
return l(i, j) = r(i, j); 0Z~p%C<LW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 'U1R\86M  
&wi e]  
  return ( int & )i; M}d_I+  
  return ( int & )j; `q?8A3A  
最后执行i = j; ;L cVr13J/  
可见,参数被正确的选择了。 t=|evOz]  
y6LWx:  
LISM ngQ.  
M|6A0m#Q  
qo p^;~  
八. 中期总结 I2TaT(e\  
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: $AfM>+GQ`n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "|Xk2U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g>Y|9Y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bW$J~ynM  
YwteZSbp6M  
F=`AY^u0  
*;1,5L  
O]lSWEe  
T@G?t0  
九. 简化 DKne'3pH  
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。 #i@;J]x(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wLmhy,  
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: 8C[C{qOJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'd.EC#  
  +-*/&|^等 ]+(6,ct&.  
2. 返回引用。 G;&-\0>W  
  =,各种复合赋值等 'h/CoTk@,  
3. 返回固定类型。 +g` 'J$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KB%"bqB|  
4. 原样返回。 H18Tn!RDS  
  operator, yOphx07 (  
5. 返回解引用的类型。 d\p,2  
  operator*(单目) 9S-Z& 2L  
6. 返回地址。 "l*Pd$sr  
  operator&(单目) afv~r>q(-  
7. 下表访问返回类型。 ]DOX?qI i  
  operator[] <\Eh1[F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @W va tD V  
  operator<<和operator>> gXYI\.  
}!;s.[y  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,8:(OB|a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V^JV4 `o  
Z3{>yYR+  
template < typename Left > J/\V%~ 1F  
struct value_return 7[I}*3Q'  
  { ;u;#g  
template < typename T > N$h{Yvbn  
  struct result_1 ]F;f`o  
  { ZT,B(#m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @\0Eu212  
} ; ,=tD8@a<  
gUxP>hB  
template < typename T1, typename T2 > 2Tfz=7h$  
  struct result_2 <1FC%f/  
  { }D7I3]2>   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K@#(*."  
} ; twP,cyR  
} ; -sw  .  
aemc2b*  
q0$ !y!~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 30XR 82P/  
%;e/7`>Ma  
下面我们来剥离functor中的operator() p /#$io  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^zt-HDBR_  
m\$\ 09  
return l(t) op r(t) .Jt[(;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R$[#+X!  
return op l(t) %7"X(Ts7B  
return op l(t1, t2) }"=AG  
return l(t) op TYJ:!  
return l(t1, t2) op 0BH_'ZW  
return l(t)[r(t)] !eEHmRgg4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TQx.KM>y  
b!sRk@LGZ  
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: PNaay:a|  
单目: return f(l(t), r(t)); fcNL$U&-,i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >S'17D  
双目: return f(l(t)); #$c Rkw  
return f(l(t1, t2)); qQ"Fv|]~>  
下面就是f的实现,以operator/为例 o(:[r@Z0z  
GlbySD@  
struct meta_divide O [i#9)  
  { ?gJy3@D  
template < typename T1, typename T2 > -PS#Z0>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <Wp QbQM  
  { $)RNKMZC}A  
  return t1 / t2; (N&lHLy  
} :{IO=^D=$  
} ; ADpmvW f?  
>B2:kY F  
这个工作可以让宏来做: =!`j7#:  
w9, iq@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !<SA6m#  
template < typename T1, typename T2 > \ L ]w/P|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Yc,7tUz#  
以后可以直接用 tQ H+)*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) iVd.f A  
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 DwrO JIy  
(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。。。) \'9PZ6q{  
,t`Kv1  
"g' jPwFG  
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 !!Aj<*%  
d)pV;6%[$q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E;1Jh(58)b  
class unary_op : public Rettype j{NNSi3  
  { ]79:yMD~ba  
    Left l; z}{afEb  
public : zOGU8Wg  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %-<'QYYP  
"dI;  
template < typename T > |i ZfYi&^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /r-aPJX  
      { dw TMq*e  
      return FuncType::execute(l(t)); Q",0F{'  
    } 6e _dJ=_  
gS:A'@&  
    template < typename T1, typename T2 > V^\8BVw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4E+hRKuo,  
      { Z7RiPSdxp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5vw{b?  
    } glDh([  
} ; ({NAMc*  
H)>@/"j;  
A0Zt8>w  
同样还可以申明一个binary_op ND5`Q"k   
;q:jl~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xY$iz)^0&  
class binary_op : public Rettype 7{xh8#m  
  { XXh6^@H=  
    Left l; E=cwq"  
Right r; ^qC;Nh4F  
public : *b xzCI7b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y& F=t/U2  
Rcawc Y  
template < typename T > 8Th` ]tI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #Jna6  
      { on8WQf'A#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); KL ?@@7  
    } ^1wA:?uN}  
(%U@3._  
    template < typename T1, typename T2 > 5bA)j!#)|X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8HZs>l  
      { YG8>czC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t w(JZDc  
    } [|lB5gi4t!  
} ; oX4q`rt  
VL[kJi   
?]rPRV  
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 Q43|U4a  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <&!v1yR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,&d@O>$E:  
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。 !sRngXCXk?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q0\0f  
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。。。 F|& {Rt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 q|%(3,)ig  
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) (708H_  
下面是修改过的unary_op }/,HM9Ke  
~h"/Tce  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?X-)J=XG  
class unary_op 3&x-}y~sg  
  { rS0DSGDq  
Left l; NO] 3*  
  k"N(o(  
public : a"av#Y  
>I<r)w]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U;n*j3wT  
)9S>Z ZF  
template < typename T > e;GU T:  
  struct result_1 fgj^bcp-  
  { ?go:e#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uHIiH@ S  
} ; TM8 =U-A  
kSc{^-<R  
template < typename T1, typename T2 > f,z P*  
  struct result_2 'u4ezwF;  
  { `funE:>,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @R m-CWa  
} ; azP+GM=i7  
1shBY@mlq  
template < typename T1, typename T2 > &/A 8-:m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~Z ~v  
  { 3jogD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); HP.E3yYK  
} [~\PQYm'  
$DBGLmw  
template < typename T > dJ:MjQG`W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =o p%8NJf  
  { idRD![!UI  
  return OpClass::execute(lt(t)); j%V["?)  
} }<jb vCeK  
LwuF0\  
} ; rC_*sx r^  
l$*=<tV  
m6 s7F/  
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 "Dy'Kd%,%/  
好啦,现在才真正完美了。 E^hHH?w+  
现在在picker里面就可以这么添加了: T88Y qI  
@^ ik[9^H  
template < typename Right > xKOq[d/8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const zVv04_:  
  { ZiFooA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); gLE7Edcp6V  
} 4*Z6}"  
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。 ?R Fg$Z'^  
Dbx~n#nG  
D~K;~nI  
]>i~6!@  
,%#   
十. bind "()sb?&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ]7AX%EG3  
先来分析一下一段例子 T_<BVM  
aaWJ* >rJ  
7yI @"c#O  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FZpKFsPx  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _DPOyR2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >n.z)ZJ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Bz2'=~J  
我们来写个简单的。 ]"fsW 9s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,je`YEC  
对于函数对象类的版本: "L& k)J  
`BZ&~vJ_  
template < typename Func > &[|VZ[  
struct functor_trait 5iFV;W  
  { xcCl (M]+  
typedef typename Func::result_type result_type; cJ}QXuuUv  
} ; `kN #4p  
对于无参数函数的版本: 0WxCSL$#I  
WN a0,  
template < typename Ret > j,%EW+j$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6a}r( yP  
  { bNzqls$  
typedef Ret result_type; rE!1wc>L  
} ; %.x@gi q  
对于单参数函数的版本: =F%RLpNU4  
T>]sQPg  
template < typename Ret, typename V1 > )xl6,bq3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !DjT<dxf  
  { Db03Nk>#  
typedef Ret result_type; uVU`tDzd:  
} ; ddpl Pzm#  
对于双参数函数的版本: CUmH,`hu  
0~E 6QhV:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @] .VQ<X|0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +$beo2x6  
  { ~5#)N{GbY  
typedef Ret result_type; MR9/Y:Nm  
} ; #+sF`qR,  
等等。。。 ?g  }kb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4Z%Y"PL(K  
CUhV$A#oo  
template < typename Func > [QEwK|!L  
struct func_return hH4o;0rqJ  
  { LdTIR]  
template < typename T > (.^8^uc 7X  
  struct result_1 1i?=JAFfM  
  { Jh2Wr!5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )bW<8f2  
} ; E[S':Q  
X5E '*W  
template < typename T1, typename T2 > a&5g!;.  
  struct result_2 5RhF+p4  
  { VO9f~>`(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  nP_=GI  
} ; !kh{9I>M  
} ; zA{8C];~  
g X/NtO %  
KS! iL=i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 iSd?N}2,I  
46ChMTt  
template < typename Func, typename aPicker > |!b9b(_j9  
class binder_1 y&rY0bm  
  { (v;A'BjN  
Func fn; Jr?!Mh-  
aPicker pk; v72,h  
public : qc-C>Ra  
A}4t9|/K6  
template < typename T > "t+r+ipf])  
  struct result_1 @zs1>\J7  
  { cs5ix"1A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; M71R -B`-  
} ; ? Q:PPqQ  
*R!]47Y d  
template < typename T1, typename T2 > <UK5eVQn  
  struct result_2 ohTd'+Lm  
  { ?H0m<jO8~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >nNl^ yqW  
} ; |KaR n;BM  
>W~=]&7{s4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -7 L  
%#4 +!  
template < typename T > $O]^Xm3{@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TPqvp|~2  
  { yI4DVu.  
  return fn(pk(t)); k) 3s?  
} R}.3|0  
template < typename T1, typename T2 > :5<#X8>d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N.n1<  
  { kpWzMd &RK  
  return fn(pk(t1, t2)); 2b~ HHVruX  
} 2moIgJ   
} ; F%y{% C7l  
r?]%d!   
BWohMT  
一目了然不是么? cyHhy_~R  
最后实现bind ,aYU$~o#  
.CvFE~  
^Bn1;  
template < typename Func, typename aPicker > $BaK'7=3*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iU,/!IQ  
  { mMslWe  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T&!ZD2I  
} DUQ9AT#3  
pbFYiu+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h\2}875  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 IF^[^^v+H  
BZ}`4W'  
十一. phoenix }oV3EIH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "TUPYFK9  
dUZ$wbV%h  
for_each(v.begin(), v.end(), R^|!^[WE  
( S>(z\`1qm  
do_ a&8l[xe1  
[ hO%Y{Gg  
  cout << _1 <<   " , " G IK u  
] d`UF0T  
.while_( -- _1), 1"M"h_4  
cout << var( " \n " ) eC.w?(RB  
) C1n? ?Y[  
); )4Bwt`VX  
7Onk!NH  
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: sK#H4y+<  
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 OX`?<@6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *1i?6$[ "  
那么我们就照着这个思路来实现吧: EgFl="0  
B%)zGTp6  
k:`a+LiZ  
template < typename Cond, typename Actor > |e~u!V\m  
class do_while j1W bD7*8  
  { ;B*L1'FF%t  
Cond cd; ^NY+wR5Sn  
Actor act; bJANZn|H  
public : w4NZt|>5j;  
template < typename T > G,+xT}@wu  
  struct result_1 sYl&Q.\q  
  { gQu\[e%mVo  
  typedef int result_type; zwKg  
} ; mi*:S%;h  
G[ ,,L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rve7YS'  
Dr4?Ow  
template < typename T > Dm&lSWW`/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t)YFTO"Jj  
  { Ar\IZ_Q  
  do B 9%yd*SJ  
    { 5hlJbWJa  
  act(t); .WxFm@]/\  
  } B .{8/.4  
  while (cd(t)); K!pxDW}  
  return   0 ; 8h55$j  
} n P0Ziu'{  
} ; 9OE_?R0c!  
E|KLK4 ]  
&f (sfM_n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). qpluk!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 gvow\9{|C  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 oVKsic?  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 =e"H1^Ml  
下面就是产生这个functor的类: CD XB&%Sr  
8A`p  
-MVNXAKnZ  
template < typename Actor > >FK)p   
class do_while_actor 6)tB{:h&~0  
  { r4]hS`X~%  
Actor act; eH"qI2A  
public : 3j[w -Lfp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G_7ks]u-  
[wXwKr  
template < typename Cond > f(@"[-[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .j'@K+<45  
} ; ogkz(wZ  
D}k-2RM2k  
-Z[R S{#+T  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h^.tom g8  
最后,是那个do_ >*<6 zQf  
f4A4  
KoxGxHz^Y3  
class do_while_invoker UH1S_:6  
  { q9g[+*9]$  
public : RGx]DP$5G  
template < typename Actor > }uV?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const L*SSv wSL  
  { 2Be?5+  
  return do_while_actor < Actor > (act); Nv*E .|G  
} E'Fv *UA  
} do_; 2f}K #i8   
]iE.fQ?;J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %O4}i@Fe  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^R8U-V8:  
最后来说说怎么处理break和continue oZ\qT0*eb  
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。 J;Z>fAE7  
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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