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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DWmViuZmL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hVf;{p &  
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, P`]p&:  
q-R'5p\C?|  
(^9dp[2  
YAJr@v+Ls  
  class filler uraT$Q}  
  { ,); -v4$  
public : F_z1ey`t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *di}rQHm  
} ; rls\3 R(jt  
kCvf-;b  
"c*&~GSE4  
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"_SL!,^  
;wKsi_``@  
_}3NLAqg  
la{Iqm{i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); GPLq$^AH  
w3Z;&sFd  
P{%R*hb]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )9s 6(Iu  
U2HAIV8  
(hn;C>B  
Q@5v> `  
二. 战前分析 i2 7KuPjC  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /@feY?glc  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &)GlLpaT  
5rlZ'>I.  
s8|F e_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t;L7H E@Y  
  /* --------------------------------------------- */ d[$YTw  
vector < int *> vp( 10 ); O#3PUuE%d  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]JvZ{fA%*  
/* --------------------------------------------- */ *Y<1KXFU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _>4Qh#6K  
/* --------------------------------------------- */ }Sv\$h  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); HsRQiai*  
  /* --------------------------------------------- */ &09g0K66  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C[s='v~}  
/* --------------------------------------------- */ C*&FApG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !7y:|k,ac  
k\A[p\  
X].Igb)2  
7kq6VS;p  
看了之后,我们可以思考一些问题: [&K"OQ^\2h  
1._1, _2是什么? Bl*.N9*  
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。 ZP;WXB`  
2._1 = 1是在做什么? t^SND{[WcM  
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。 mt*/%>@7R  
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。 G[ gfD\  
w .+B h  
YT\.${N  
三. 动工 r"W,G /;h  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: aa,^+^J  
^zVW 3 Y q  
>v1ajI>O&{  
&l _NCo2  
template < typename T > dA=T+u  
class assignment .y^T 3?}I  
  { 9KDm<Q-mf  
T value; H-5h-p k  
public : F|^tRL-  
assignment( const T & v) : value(v) {} #S') i1 ;  
template < typename T2 > U2kl-E:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } thrv_^A  
} ; XG;Dj<Dm  
@@} ]qT*  
8Q\ T,C  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8Y&_X0T|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment se`^g ,]P  
ql(~3/kA_  
uL9O_a;!  
b_>x;5k  
  class holder t)^18 z  
  { {RHa1wc  
public :  MKZq*  
template < typename T > >o|.0aw<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3R6=C~  
  { NNn sq@?6  
  return assignment < T > (t); k5o{mWI b  
} 'NSfGC%7R  
} ; &9Xn:<"`)  
t2RL|$>F1  
TpAso[r  
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: ~Zo;LSI  
@JU Xp  
  static holder _1; %WAaoR&u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W:V.\  
lCiRvh1K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e(Y5OTus  
而不用手动写一个函数对象。 9/$Cq  
l }WvO]  
 re@;6o  
EKf!j3  
四. 问题分析 CQ/ps,~M  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 %{ +>\0x  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 0q_?<v_ 1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d0}P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :[!b";pR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]Ia}H+&  
C1po]Ott*  
五. 问题1:一致性 @ *n oma  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| , ^@z;xF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /f]'_t0\.  
)8 %lZ {  
struct holder !T$h? o  
  { WWN2  
  // $64sf?aZ>#  
  template < typename T > s>ohXISB[  
T &   operator ()( const T & r) const (\M+E tU<9  
  { HL~DIC%  
  return (T & )r; eoxEnCU  
} Uj twOv|pF  
} ; dr^MW?{a\  
QW= X#yrDO  
这样的话assignment也必须相应改动: p"d_+  
h4N&Yb fo  
template < typename Left, typename Right > ~en'E  
class assignment |)+45e  
  { Mc /= Fs  
Left l; 2|$G<f  
Right r; !<= ^&\A  
public : L-VisZ-FK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V*H7m'za  
template < typename T2 > y_{fc$_&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M=#g_*d  
} ; SshjUNx  
.RN2os{  
同时,holder的operator=也需要改动: L&G5 kY`  
WuMr";2*E  
template < typename T > `P?!2\/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R/Te ;z  
  { *s$:"g-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?9Sc KN  
} D),hSqJ"  
tLzKM+Ct#  
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。 = PIarUJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }$@E pM  
{"mb)zr  
return l(rhs) = r; >N-l2?rE  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Uu~~-5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: As>P(  
36\_Y?zx%  
template < typename Tp > }T&~DVM  
class constant_t z@U5  
  { UNyk, #4  
  const Tp t; To =JE}jzo  
public : "Zu>cbE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ug8>|wCE  
template < typename T > /TY=ig1z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~qkn1N%'  
  { DvY)n<U1qA  
  return t; hGb SN_F  
} v%;Ny ab6$  
} ; pP^5y{  
l^R1XBP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MQq!<?/  
下面就可以修改holder的operator=了 2 sK\.yS  
<8BNqbX  
template < typename T > %:yVjb,Yf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Vu;z|L  
  { gfQ1p?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X{8g2](z.  
} Pa-{bhllu)  
jO}<W1qy  
同时也要修改assignment的operator() A 1B_EX.  
!xE@r,'oN  
template < typename T2 > `c?8i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t(Gg 1  
现在代码看起来就很一致了。 *}=z^;_oq  
>j)y7DSE  
六. 问题2:链式操作 3Uy(d,N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z?  Ck9  
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。 7',WLuD  
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。 ZG8Xr "  
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。 &VTO9d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ue(\-b\)  
k;Ask#rs  
template < typename T > rT';7>{g  
struct result_1 {ZKXT8'  
  { c|Fu6LF a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ? u~?:a@K  
} ; @P/6NMjZ^  
Vr hd\  
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: |nmt /[  
;TulRx]EA  
template < typename T > 0N):8`dY  
struct   ref s3y"y_u  
  { S@cKo&^  
typedef T & reference; (lt{$0   
} ; ?wREX[Tqs  
template < typename T > Wd?=RO`a  
struct   ref < T &> s^HI%mdf  
  { k:#u%Z   
typedef T & reference; #sM*<2vj  
} ; t4<+]]   
,tak{["  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y\ax?(z  
nx@,oC4  
template < typename T > Y'76!Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9](RZ6A+o  
  { d$:LUxM#  
  return l(t) = r(t); 3o`c`;H%p  
} 4P^CqD&i  
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。 }X~"RQf9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fT.MglJcb  
^CW{`eBwk  
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 bp>M&1^KY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d0 ;<Cw~Tl  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 75eZhs[b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F<J`1 :  
最后的布局是: c+501's  
                Add i!yE#zew  
              /   \ G$VE o8Blb  
            Divide   5 8dwKJ3*.  
            /   \ 6Cgc-KNbk  
          _1     3 .q|k459oi  
似乎一切都解决了?不。  NR98]X  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 :H>0/^Mg0  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 w+iI ay  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: a;=IOQ  
 bU$M)  
template < typename Right > gjn1ha"h%.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^J)0i_RS  
Right & rt) const "x O+  
  { G rI<w.9X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wicW9^ik  
} gl 27&'?E*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -l ?\hmDl  
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。 $8`"  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 J$i.^|hE/  
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。 GezMqt;2  
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。 ^/~C\ (  
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? R)6"P?h._4  
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: ]E^)d|_  
5A+r^xN  
template < class Action > vrIWw?/z?  
class picker : public Action ;Q0H7)t:  
  { OJD!Ar8Q  
public : fT{%zJU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a(lmm@;V<  
  // all the operator overloaded X=V2^zrt  
} ; /6:qmh2  
;*cCaB0u  
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。 a"^rOiXR{  
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: \k5 sdHmI[  
 ^w_\D?  
template < typename Right > GK1oS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 395`Wkv  
  { 1v 4M*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f /t`B^}@  
} h_6c9VI  
pd-I^Q3-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c^stfFE&  
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。 >Q:h0b_$U  
K9ek  
template < typename T >   struct picker_maker q^h/64F  
  { 7G%:ckg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [DvQk?,t  
} ; =3dd1n;8>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wH+| & C  
  { 7m8(8$-6  
typedef picker < T > result; eV j7%9  
} ; 6eb~Z6n&?  
fJ&\Z9zY  
下面总的结构就有了: CW -[c  
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。 F<DXPToX%  
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。 Q9i[?=F:z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _gw paAJ  
至此链式操作完美实现。 Qh+zs^-?  
vbfQy2q  
Z1{>"o:@  
七. 问题3 o{3>n" \w3  
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。 `%*`rtZ+H.  
a|z@5r%  
template < typename T1, typename T2 > 51xf.iB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |)S*RQb\  
  { >4J(\'}m|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xtut S  
} a\}` f=T  
A2SDEVU  
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: L~C:1VG5  
KbMan~Pb6  
template < typename T1, typename T2 > :QC |N@C  
struct result_2 g([M hf#  
  { AF>t{rw=/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; KW/LyiP#  
} ; 'V\V=yc1  
R{pF IyR  
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? 0~ o,^AW  
这个差事就留给了holder自己。 e m  
    *,28@_EwY  
[_: GQ  
template < int Order > 8RQv  
class holder; $laUkD#vz  
template <> ;vy<!@Y;8  
class holder < 1 > J,\e@  
  { M0$E_*  
public : je%D&ci$  
template < typename T > b@O{eQB  
  struct result_1 )y{:Uc\4!  
  { tG~[E,/`  
  typedef T & result; #Hy\l J  
} ; <h~=d("j  
template < typename T1, typename T2 > :6]qr86  
  struct result_2 Hp@Q  
  { u<4bOJn({  
  typedef T1 & result; T3I{D@+0  
} ; BN~ndWRK  
template < typename T > RFX{]bQp9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !(gSXe)*  
  { O{ 0it6  
  return (T & )r; e^;%w#tEqI  
} P3nBxw"  
template < typename T1, typename T2 > rA E5.Q!u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |a %Wd  
  { VfozqUf  
  return (T1 & )r1; '8[; m_S  
} Tgh?=]H  
} ; -hc8IS  
U uC-R)  
template <> VfUHqdg-  
class holder < 2 > $ Ggnn#  
  { 3W{ !\  
public : 9E NI%Jz  
template < typename T > {h PB%  
  struct result_1 }9&dY!h +  
  { nxNHf3   
  typedef T & result; 1}Y3|QxF  
} ; %0 i)l|  
template < typename T1, typename T2 > /4@ [^}x  
  struct result_2 z:Z-2WV2o  
  { SlwQ_F"4L  
  typedef T2 & result; JW )f'r_f  
} ; N9*:]a  
template < typename T > {e q378d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9M5W4&  
  { R_\o`v5  
  return (T & )r; H \'1.8g/  
} ZCV i ZWo  
template < typename T1, typename T2 > 64]8ykRD-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @BG].UJo  
  { `WnsM; 1Y"  
  return (T2 & )r2; dFA1nn6{  
} sN2m?`?"G  
} ; _,IjB/PR(  
ib~i ^_p  
lQBE q"7$  
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> >。 7?{y&sf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @$'pMg  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J_;*@mW  
MTKNIv|  
return l(i, j) = r(i, j); k>7bPR5Mw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n1PBpM9!  
+vxOCN4}v  
  return ( int & )i; 53gLz_ee  
  return ( int & )j; 7mf&`.C np  
最后执行i = j; V )1.)XC  
可见,参数被正确的选择了。 !zllv tK4  
,aa 4Kh  
A^#\=ZBg1  
;8dffsyq  
'5LdiSk  
八. 中期总结 2ij&Db/  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: l1KgPRmEP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +cSc0:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {dm>]@"S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~KYzEqy  
wc. =`Me  
iy_Y!wZ{  
Pq8oK'z -  
z;F HZb9t,  
O"Nr$bS(Y  
九. 简化 N-_APWA  
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。 K&Bbjb_|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Em^~OM3U$q  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: M=lU`Sm  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .a7RGT3]m  
  +-*/&|^等 CtV|oeJ  
2. 返回引用。 gPT_}#_GxM  
  =,各种复合赋值等 ^X}r ^  
3. 返回固定类型。 ^L)TfI_n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) T&+3Xi:  
4. 原样返回。 6@t&  
  operator, 2QM{e!9  
5. 返回解引用的类型。 FO%pdLs,  
  operator*(单目) '^>} =f  
6. 返回地址。 8Znr1=1   
  operator&(单目) 6ulx0$[  
7. 下表访问返回类型。 K@{0]6  
  operator[] dH PvVe/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 nc\`y,>l8  
  operator<<和operator>> q?dd5JzZy,  
x\(#  
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。 p:5NMo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s1[&WDedM  
MP)Prl>  
template < typename Left > kfZ`|w@q  
struct value_return kLF`6ZXtd  
  { [rWBVfm  
template < typename T > =gD)j&~}_  
  struct result_1 X%j`rQk`  
  { {H)hoAenA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; h7^&:  
} ; U|V,&RlbR  
l`ZL^uT  
template < typename T1, typename T2 > .P aDR |!  
  struct result_2 mL2J  
  { :PW"7|c!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $!MP0f\q g  
} ; vI0,6fOd6  
} ; 6?~9{0  
B=L!WGl<!  
E+qLj|IU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lZL+j6Q  
1W{oj  
下面我们来剥离functor中的operator() J8p;1-C"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n]`]gLF\i  
#Iv KI+"  
return l(t) op r(t) GdI,&| /  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ye9GBAj /  
return op l(t) sTl^j gV7j  
return op l(t1, t2) Z@Zg3AVU  
return l(t) op F |BY]{  
return l(t1, t2) op Q=Mv"~2>B  
return l(t)[r(t)] `G1"&q,i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8wvHg_U6W  
{)lZfj}l  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 2HmK['(  
单目: return f(l(t), r(t)); ch]Qz[d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T`":Q1n  
双目: return f(l(t)); <O0tg[ub  
return f(l(t1, t2)); i0K 2#}=^  
下面就是f的实现,以operator/为例 P dqvXc  
os"R'GYmf  
struct meta_divide Qe>_\-f  
  { VsL,t\67  
template < typename T1, typename T2 > \-pwA j?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L?+N:G  
  { g;'S5w9S  
  return t1 / t2; H=C~h\me?  
} x-k-Pd  
} ; .1RQ}Ro,<  
hdx_Tduue  
这个工作可以让宏来做: 9 d a=q  
(WC =om  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [mu8V+8@d4  
template < typename T1, typename T2 > \ #$xtUCqX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pNOE KiJ  
以后可以直接用 ~6n|GxR.[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) PiM(QR  
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 i@nRZ$K  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) iKE&yO3  
zPp22  
N^$q;%  
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 #%k_V+o3  
8c-ys-"#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s 0Uid&qE  
class unary_op : public Rettype JI]Lz1i  
  { 9!n95  
    Left l; Es7 c2YdU  
public : !~9ASpqvPy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O=7S=Rm4&  
_Sfu8k>):  
template < typename T > /C Xg$%\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -LRx}Mb9  
      { ,.p 36ZLP  
      return FuncType::execute(l(t)); Ve%ua]qA  
    } U<0Wa>3zj  
8(Te^] v#  
    template < typename T1, typename T2 > }.)R#hG?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >8I~i:hn  
      { 3]?='Qq.(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ebs]]a>PO  
    } "zJxWXI  
} ; k1xx>=md|C  
Nm z5:Rq  
j% 7Gje[  
同样还可以申明一个binary_op lqOpADLS3  
#Mn?Nn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ME]4tu  
class binary_op : public Rettype |Jd8ul:&e  
  { , 4xNW:!j  
    Left l; `oikSx$vB.  
Right r; }|| p#R@?  
public : 1/?Wa  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |OF3O,5z  
#oTVfY#  
template < typename T > g]L8Jli  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }C_g;7*  
      { 1q!k#Cliu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1$03:ve1  
    } J' P:SC1  
k 6[   
    template < typename T1, typename T2 > eK1l~W%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tx K v!-1  
      { \A\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  ,c`6-  
    } {z_cczJ-  
} ; yJC: bD1xi  
/c=8$y\%@  
s3JzYDpy  
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 c Q-#]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A'jL+dI.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q" h]p  
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。 cI8\d 4/py  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;~:Z~8+{c  
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。。。 jm<^WQ%Cc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,0h{RZKw  
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) qbq2Bi'a  
下面是修改过的unary_op R P~67L  
B"> Ko3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [rcM32  
class unary_op <Nrtkf4-O  
  { Pzzzv^+  
Left l; 4K:Aqqhds  
  Cj~e` VRhk  
public : W895@  
e"^WXP.t&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /'DAB**  
+sn0bi/rG  
template < typename T > v2]N5  
  struct result_1 ?SYmsaSr5  
  { ;U?=YSHk7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W#g!Usf:/  
} ; I_8 n>\u  
-!~pa^j  
template < typename T1, typename T2 > WP\kg\o  
  struct result_2 j7g>r/1eE  
  { ^^ix4[1$Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J#wf`VR%  
} ; $bMmyDw  
dRzeHuF92  
template < typename T1, typename T2 > \PN*gDmX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Ffru?o4j  
  { 3 +'vNc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6bj77CoB  
} fI;nVRf p  
aj1g9 y  
template < typename T > <e 9d5-2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [Y`E"1f2  
  { lQ^"-zO4  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~u0<c:C^  
} s~(`~Y4  
)Az0.}  
} ; b (@GKH"W  
^"lEa-g&  
^2BiMH3j  
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 E]vox~xK>  
好啦,现在才真正完美了。 S3HyB b  
现在在picker里面就可以这么添加了: vD#kH 1  
voRb>xF  
template < typename Right > = YO<.(Lu  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Zp{K_ec{  
  { B)DuikV.D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); nvQX)Xf  
} R!"`Po  
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。 I+Yq",{%  
c]k+ Sx&}  
Y#9bM $x7  
mDA+ .l&)b  
45-x$o  
十. bind W +GBSl  
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。 (0y!{ (a  
先来分析一下一段例子 P(b~3NB)  
$rQ7"w J  
} @3q;u)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D{d%*hlI 3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 t&JOASYC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d7X7_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 mg._c  
我们来写个简单的。 QaE!?R  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (8ct'Q;  
对于函数对象类的版本: PVxu8n  
~S~+'V,d  
template < typename Func > @v&P;=lU  
struct functor_trait ryz NM3  
  { iSOyp\E|  
typedef typename Func::result_type result_type; _XT;   
} ; 2Gj)fMK38  
对于无参数函数的版本: 4,YL15.  
R$dNdd9m  
template < typename Ret > *e:I*L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ntPX?/  
  { N2j^fZd_  
typedef Ret result_type; WCqa[=v)t  
} ; _ A{F2M  
对于单参数函数的版本: !%(kMN  
9RS viIi$  
template < typename Ret, typename V1 > t<}N>%ZO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k=p[Mlic/  
  { t5 ^hZZ  
typedef Ret result_type; rR{KnM  
} ; Mg}/gO% o  
对于双参数函数的版本: vqoK9  
|G/)<1P  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -#4QY70H t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %<O~eXY  
  { O\=Zo9(NHF  
typedef Ret result_type; 1x##b [LC  
} ; L"c.15\  
等等。。。 plr3&T~,&S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1jBIi  
Xyz/CZPi  
template < typename Func > e*I92  
struct func_return iW9  
  { 5TeGdfu @  
template < typename T > rkdA4'66w  
  struct result_1 M djxTr^  
  { N<KsQsy=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `|92!Ej  
} ;  )L":I  
I+3=|Ve f  
template < typename T1, typename T2 > i&)([C0z$  
  struct result_2 V+U89j1g  
  { Wi\k&V.mE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \fvm6$ rZ^  
} ; ^rY18?XC+:  
} ; OYmutq  
]70ZerQ~L  
&VCg`r-{~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 EK Q>hww8  
)@tHS-Jf  
template < typename Func, typename aPicker > oRg ,oy  
class binder_1 p7izy$Wc  
  { f"AT@Ga]  
Func fn; Uhn3usK  
aPicker pk; y G mFi  
public : at\u7>;.^k  
]j*uD317  
template < typename T > kPAg *  
  struct result_1 rY@9nQ\>g  
  { {+5Ud#\y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q_0_6,Opb  
} ; 23'<R i  
_2<UcC~  
template < typename T1, typename T2 > 4Xwb`?}-  
  struct result_2 nHZhP4W  
  { NP4u/C<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f1U8 b*F<  
} ; v7hw%9(=  
m9D Tz$S.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} el2<W=^M  
&U([Wd?E2  
template < typename T > BbL]0i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X(#8EY}X  
  { >b:5&s\9  
  return fn(pk(t)); *c$UIg  
} mxpw4  
template < typename T1, typename T2 > '|Lv -7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f|/ ,eP$  
  { g"c7$  
  return fn(pk(t1, t2)); 2BT+[  
} Gfy9YH~  
} ; CeUXGa|C  
:>H{?  
ug"4P.wI  
一目了然不是么? )7#3n(_np  
最后实现bind N K@6U_/W  
zF? 6"  
nKEw$~F  
template < typename Func, typename aPicker > +9yMtR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <F-IF7>a  
  { k;SKQN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  (wxi!  
} n!Y}D:6c6  
xbHI 4A"Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hKnV=Ha(  
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。 e5; YY  
tuY= )?  
十一. phoenix 9JILK9mVO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8|L5nQ  
& \"cV0  
for_each(v.begin(), v.end(), WYcZD_  
( (hKjr1s  
do_ jzWgyI1b  
[ #~qza ETv,  
  cout << _1 <<   " , " fwUF5Y  
] $DnR[V}rR!  
.while_( -- _1), i!(5y>I_  
cout << var( " \n " ) m<*+^JN  
) !#e+!h@  
); Q?`s4P)14o  
D})12qB;u9  
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: (b"q(:5oX  
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 43rV> W,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ol {N^fi K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $d.Dk4.ed  
>-w# &T &K  
B=}QgXg  
template < typename Cond, typename Actor > KO"+"1 .  
class do_while !i@A}$y  
  { WK#%G  
Cond cd; 9gIim   
Actor act; /{I-gjovy  
public : + kF%>F]  
template < typename T > X V)ctF4  
  struct result_1 E7B?G3|z3  
  { s8' ;4z  
  typedef int result_type; I'2I'x\M  
} ; 8"V1h72vcW  
Y%r>=Jvu6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qIh9? |`U  
`ah"Q;d$  
template < typename T > N6%L4v8-}X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cBZJ  
  { 3+iryW(\  
  do K(TejW#  
    { Q0ba;KPm  
  act(t); X_,R!$wbg:  
  } (FGH t/!  
  while (cd(t)); V <ilv<  
  return   0 ; S5UQ   
} GE !p  
} ; :<5jlpV(  
<HpUP!q8v  
Ufor>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). t"MrrK>T  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 P1Iy >%3  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 'Ddzlip  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 G6JP3dOT  
下面就是产生这个functor的类: ~HKzqGQy >  
%8YUK/(|n  
'0I>  
template < typename Actor > um( xZ6&m  
class do_while_actor Q `-Xx  
  { :C={Z}t/F  
Actor act; B9c gVTLj  
public : ~JS@$#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /o}i,i$  
rA8{Q.L  
template < typename Cond > sx'eu;S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (/{bJt~b  
} ; PZ?kv4  
k6RH]Ha  
ho^jmp  
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(KK7SQg  
最后,是那个do_ Z4gn7 'V  
*|;`Gp  
 &!wtH  
class do_while_invoker @V^5_K  
  { 2a 7"~z~  
public : /^X)>1)j  
template < typename Actor > F9A5}/\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l=#b7rBP  
  { OO,EUOh-T:  
  return do_while_actor < Actor > (act); \H1t<B,  
} Tiimb[|  
} do_; #GUD^#Jh  
4sC)hAx&f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X[SIk%{D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d-8{}Q  
最后来说说怎么处理break和continue \+x#aN\  
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。 6X!jNh$oF  
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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