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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda oUx%ra{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }) Zcw1g  
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, rceX|i>9n  
ciGJtD&P  
Usq.'y/ o  
17F<vo>l%  
  class filler ")@#B=8+3^  
  { e"&QQ-q  
public : njckPpyb@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M$UZn  
} ; X}B ]0z>  
;bRyk#  
>p 9~'  
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: Nx=rw h  
]_43U` [#  
{fa3"k_ke  
P$5K[Y4f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); VMH^jCFp  
QJ2D C  
':!aFMj^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e-*-91D  
-rlCE-S  
C1o^$Q|j  
#eIFRNRb)  
二. 战前分析 r$W%d[pB  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 bk:mk[  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 KvXF zx|A  
v-DZW,  
58P[EMhL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); il% u)NN  
  /* --------------------------------------------- */ XeX` h_  
vector < int *> vp( 10 ); d r$E:kr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o>\o=%D.a  
/* --------------------------------------------- */ OXI>`$we  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;b!qt-;.<  
/* --------------------------------------------- */ pv]" 2'aQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SM\qd4  
  /* --------------------------------------------- */ i>e?$H,/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %S/?Ci  
/* --------------------------------------------- */ EO%"[k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); '9!J' [W  
a'(B}B=h  
Vrs?VA`v$  
i!EAs`$o`  
看了之后,我们可以思考一些问题: {r'+icvLX  
1._1, _2是什么? 5i+cjT2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 -tfUkGdx;l  
2._1 = 1是在做什么? b_^y Ke^W  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5GbC}y>  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 xJ9aFpTC  
LkXho>y  
33g$mUB  
三. 动工 Lg{M<Q)4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }:57Ym)7w  
hkMVA  
yM Xf&$C  
#mkf2Z=t-  
template < typename T > MUSsanCA  
class assignment Ll .P>LH  
  { J";4+wA7  
T value; e, fZ>EJ  
public : sLUOs]cj  
assignment( const T & v) : value(v) {}  hLj7i?  
template < typename T2 > +QNsI2t;r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } r1:CHIwK  
} ; j4I ~  
rn/~W[  
.3&( Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ")<5 VtV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /36gf  
%j.n^7i]^:  
inh J|pe"  
GSW%~9WBa  
  class holder $O%"[w  
  { sou~m,#  
public : Jj?HOtaM  
template < typename T > O]' 2<;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RL3*fRlb  
  { ;Y0M]pC  
  return assignment < T > (t); ~r~YR=  
} {@6:kkd  
} ; sNM ]bei  
t&Q(8Hz  
No`*->R  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Tl2(%qB  
=#=}|Q}  
  static holder _1; 5?Pf#kq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @)U;hk)j;  
F?[1 m2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )FNn  
而不用手动写一个函数对象。 83 <CDjD  
HQ]mDo  
)Xa_ry7  
05g %5vHF  
四. 问题分析 ] E:NmBN<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @dx 8{oQ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 U$Z<lx2P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7Mk>`4D'c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k7j.VpN9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *jvP4Nz)k  
`mA;1S  
五. 问题1:一致性 ]6M,s0  
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?| r)#W`A1{A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @<`V q  
lv9Tq5C  
struct holder JOJuGB-d  
  { +(PUiiP'"v  
  // *ow`}Q  
  template < typename T > XwFTAaZ  
T &   operator ()( const T & r) const .]s? 01Z  
  { b $yIM  
  return (T & )r; -DK6(<:0  
} 6~Dyr82"B  
} ; e^oGiL ~  
Yxbg _RQm  
这样的话assignment也必须相应改动: T*%rhnTv0  
eh> |m> JY  
template < typename Left, typename Right > r}es_9*~Z  
class assignment qYJ<I'Ux O  
  { ]YtN6Rq/  
Left l; ]tf`[bINP  
Right r; ?dbSm3  
public : J/ Lf(;C_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l i)6^f#  
template < typename T2 > L""ZI5J{F9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;S \s&.u  
} ; W@ &a  
0KTO )K  
同时,holder的operator=也需要改动: @_?2iN?4Z  
ar#73f  
template < typename T > )z\#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c BZ,"kp-  
  { Xdx8HB@L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \Oq8kJ=  
} *hru);OJr  
, ^K.J29  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 c?e-2Dp(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x"g)pGsT  
S3l^h4  
return l(rhs) = r; =yz"xWH  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 #:+F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1Y*k"[?dW  
57EX#:a  
template < typename Tp > Le:C8^  
class constant_t :L@n(bu RN  
  { s .<.6t:G4  
  const Tp t; '(rD8 pc  
public : r{^43g?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CgmAxcK  
template < typename T > a6j& po  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b>VV/j4!/  
  { ^3BPOK[*gB  
  return t; i%[gNh  
} *asv^aFpS  
} ; ,dR.Sac v  
z=) m6\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V:'F_/&X?  
下面就可以修改holder的operator=了 q)L4*O  
*Z^`H!&  
template < typename T > A&)2m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }oA>0Nw$K  
  { )WbWp4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C1e@{>  
} U 7.kYu  
tE_n>~Zs  
同时也要修改assignment的operator() `WN80d\)&  
nH&z4-1Y?  
template < typename T2 > NLY=o@<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Lc5zu7ncg  
现在代码看起来就很一致了。 (_"Zbw%cJy  
VC/-5'_6  
六. 问题2:链式操作 Qv5 fK  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E& i (T2c  
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。 in/~' u  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 w~)tEN>  
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。 "WuUMt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mjWU0.  
Y|Q(JX  
template < typename T > 'fl< ac,.  
struct result_1 9D+k71"+  
  { -f&vH_eK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  ?bVIH?  
} ; l[c '%M|N  
s$isDG#Sr  
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: Jh0Grq  
Rlk3AWl2u  
template < typename T > n 5R9<A^  
struct   ref oG1zPspL  
  { WM?-BIlT=  
typedef T & reference; ioD8-  
} ; 9Z!n!o7D  
template < typename T > F0p=|W  
struct   ref < T &> XDJE]2^52?  
  { 6T'UWh0S  
typedef T & reference; =DJ:LmK  
} ; 'k[qx}  
,\iHgsZ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0(wu  
Z! O4hA4  
template < typename T > ~q}L13^k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const G |KA!q  
  { !i~(h&z  
  return l(t) = r(t); *lvADW5e  
} cVW7I  
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。 BYXc 'K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :vb5J33U  
}W8A1-UF  
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 B6 (\1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #4O4,F>e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v,ZYh w  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 yy8-t2V  
最后的布局是: P.XT1)qo*  
                Add T,/rC{  
              /   \ 'wk,t^)  
            Divide   5 ?'6@m86d  
            /   \ I?}jf?!oM  
          _1     3 IU"  
似乎一切都解决了?不。 MGm*({%  
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。 )1 T2u  
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。 ]}! @'+=  
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: iVn4eLK^v  
o13jd NQ-  
template < typename Right > ")No t$8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |T""v_q  
Right & rt) const  /RJ  
  { yO1 7C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g,._3.D  
} !92e$GJ} ;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6/S. sj~  
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。 oYkd%N9P  
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。 U_"!\lI_yg  
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。 Fn@`Bi?#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。 NS z }  
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? XYzaSp=bb  
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: lf7bx}P*  
_GG\SWm  
template < class Action > 9Vm1q!lE  
class picker : public Action ][S q^5`  
  { xKSQz  
public : _M`ZF*o=c  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :,0(aB  
  // all the operator overloaded ~r.R|f]IQ  
} ; (L*GU7m;  
jXE:aWQht  
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。 B>L7UQ6_[  
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: gUru=p  
"5V;~}=S  
template < typename Right > $o?U=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jG[Vp b  
  { \~hrS/$[$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rpR yB9  
} v;<gCzqQh  
5U~KYy^v  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > JPqd} :u3  
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。 Wn=sF,c  
|&=-Nm  
template < typename T >   struct picker_maker t<##0#xS.  
  { FYYc+6n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y{hg4|\  
} ; }:IIk-JoC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fwz:k]vk  
  { }N[X<9^ Z  
typedef picker < T > result; zkRAul32|  
} ; Z&n[6aV'F  
t`H1]`c?  
下面总的结构就有了: D!o[Sm}JO[  
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。 ~9+01UU^  
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。 d^}p#7mB\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H]/ ~ #a  
至此链式操作完美实现。 " !EnQB=  
M_ukG~/  
K'ZNIRr/ C  
七. 问题3 !vgY3S0?rq  
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。 LIcc0w3  
[LnPV2@e  
template < typename T1, typename T2 > Vn^GJ'^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3@V?L:J  
  { A7X a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :'DyZy2Fd  
} {}YA7M:L  
dxs5woP  
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: %VO+\L8Fs  
s-"KABEE  
template < typename T1, typename T2 > _Z0 .c@0  
struct result_2 [ey# ,&T  
  {  `M I;.t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q ]CMm2L^f  
} ; @njNP^'Kx  
"u^Erj# /  
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? 'v]0;~\mp>  
这个差事就留给了holder自己。 $NVVurXa  
    AZ3T#f![L@  
.|O T#"LP  
template < int Order > /qIQE&V-  
class holder; xvOz*vM?  
template <> ))=6g@(  
class holder < 1 > kg^0%-F  
  { >.Gmu  
public : uBRlvNJ  
template < typename T > _c>ww<*3  
  struct result_1 0/)2RmF  
  { -iR2UE@M  
  typedef T & result; D m0)%#  
} ; e(8hSVcl4  
template < typename T1, typename T2 > h< r(:.%!}  
  struct result_2 A'jvm@DvQI  
  { `"=>lu2H   
  typedef T1 & result; ni?k' \\  
} ; ;A,X,f  
template < typename T > J>A9]%M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 01?+j%k=m/  
  { D0\>E}Y E  
  return (T & )r; }%u #TwZ  
} D -tRy~}  
template < typename T1, typename T2 > K+}0:W=P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :PT{>r[  
  { =>;&M)+q  
  return (T1 & )r1; &4-;;h\H  
} 8 MO-QO  
} ; +F)-n2Bi  
./F:]/Mt  
template <> =5\*Zh1  
class holder < 2 > [on_=N{W[  
  { 1#=9DD$4  
public : 0>od1/`  
template < typename T > 'OA*aQ=K  
  struct result_1 X}Oe'y  
  { "QnYT3[l"  
  typedef T & result; c~vhkRA  
} ; \n[kzi7  
template < typename T1, typename T2 > VCWW(Y1Fd  
  struct result_2 >aAM&4  
  { $+Ze"E  
  typedef T2 & result; Lk !)G'42  
} ; -V}oFxk]q  
template < typename T > nFQuoU]ux  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JVIFpN"`  
  { L?h?LZnq  
  return (T & )r; s0iG |vw  
} E y:68yU  
template < typename T1, typename T2 > tB4mhX|\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $P{`-Y }a  
  { ~$u9  
  return (T2 & )r2; }:2##<"\t  
} ^m#tWb)f  
} ; T [SK>z  
)$!b`u  
5_;-Qw  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 kO\ O$J^S  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LI%dJ*-V  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6nL^"3@S!  
9rMO=  
return l(i, j) = r(i, j); ^VXhv9\>B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +*8su5:[&@  
EX8+3>)  
  return ( int & )i; C 7C4 eW8  
  return ( int & )j; ooVs8T2  
最后执行i = j; I> ;{BYPV  
可见,参数被正确的选择了。 yJI~{VmU7  
3=d%WPgQ  
+4:eb)e  
!mxH/{+|n  
BEOPZ[Q|c  
八. 中期总结 hWy@?r.  
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: +cH>'OXoB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 iAz0 A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fmixWL7.Zg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor jfMkN  
qx ki  
Cx2# 0$  
b$b;^nly  
bA)nWWSg=  
J1G}l5N  
九. 简化 AIg4u(j  
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。 2fTuIS<yr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 86=W}eV1r  
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: blQ&QQL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 GTR*3,rw  
  +-*/&|^等 h[>pC"s?K  
2. 返回引用。 }i8y/CA  
  =,各种复合赋值等 #^L&H oo6  
3. 返回固定类型。 ^s{Ff+]W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0#WN2f, <:  
4. 原样返回。 ?b+Y])SJK  
  operator, ;}E}N:A  
5. 返回解引用的类型。 un 5r9  
  operator*(单目) iE''>Z  
6. 返回地址。 T_S3_-|{==  
  operator&(单目) t1w]L  
7. 下表访问返回类型。 +;~N; BT  
  operator[] "s0,9; }  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (vG*)a  
  operator<<和operator>> Dz0D ^(;V  
_8.TPB]no  
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。 \8xSfe  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -yf8  
_ dAyw  
template < typename Left > $BdwKk !k  
struct value_return uA#K59E+  
  { _z#" BN  
template < typename T > ~3.*b% ,  
  struct result_1 q KD  
  { vL@<l^`$0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `0qjaC  
} ; Q` &#u#  
"kP,v&n  
template < typename T1, typename T2 > a>OYJe  
  struct result_2  4v`/~a  
  { 1O`V_d)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Po)U!5Tm  
} ; ;0Z-  
} ; j1;[6XG  
` Tap0V  
tBGLEeL/.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &za }TH m  
<J<"`xKL  
下面我们来剥离functor中的operator() K80f_ iT 5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,,u hEoH  
;8^k=8  
return l(t) op r(t) s>/Xb2\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {g.YGO  
return op l(t) YIRe__7-NU  
return op l(t1, t2) n}UJ - \$  
return l(t) op q=W.82.U  
return l(t1, t2) op _p6 r5Y  
return l(t)[r(t)] 5.\p]>|G1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mS'Ad<  
j{Px}f(=  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }!_z\'u  
单目: return f(l(t), r(t)); hV(^Y)f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Aars\   
双目: return f(l(t)); NVx>^5QV  
return f(l(t1, t2)); {N}az"T4f  
下面就是f的实现,以operator/为例 7n#-3#_mG  
b#?sx"z  
struct meta_divide `o{ Z;-OF  
  { -| FHv+  
template < typename T1, typename T2 > >UCg3uFj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TnN yth wZ  
  { HDV-qYD|O~  
  return t1 / t2; ^W$R{`  
} y7>3hfn~w  
} ; S'!&,Dxq^  
\(pwHNSafk  
这个工作可以让宏来做: > '=QBW  
];k!*lR)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ![%wM Pp  
template < typename T1, typename T2 > \ c[ZrQJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [e` | <  
以后可以直接用 D \i]gfu8W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <q=Zg7zB  
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 `/[5/%  
(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。。。) :"Xnu%1  
[QxP9EC  
Zp/+F(  
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 ]_(hUj._  
Sesdhuy.@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @.7/lRr@bp  
class unary_op : public Rettype q7lC}'2fu  
  { _G'ki.[S7  
    Left l; 82@^vX  
public : ?7Cm+J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >>T7;[h  
jVnTpa!A  
template < typename T > {3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S%MDQTM  
      { HVus\s\&y%  
      return FuncType::execute(l(t)); MU$tX  
    } u~OlJ1V  
T!,5dt8L  
    template < typename T1, typename T2 > Bg),Q8\I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^mq(j_E.  
      { h |]cZMGo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); CaZc{  
    } 1|{s8[;8  
} ; ML>M:Ik+  
#; !@Pf  
"BT M,CB  
同样还可以申明一个binary_op z" tz-~  
h)Fc<,vwBE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BX$<5S@  
class binary_op : public Rettype "9P @bA  
  { 4vbGXb}!  
    Left l; lOcFF0'  
Right r; 8?82 p  
public : ; +\h$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b|-)p+ba  
;-`NT` #2  
template < typename T > SY5}Bu#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (xW+* %  
      { pG"wQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nT> v  
    } ke2dQ^kc4  
9xbT?$^  
    template < typename T1, typename T2 > :jv(-RTI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L'Cd` .yVO  
      { A4,%l\di<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); BlpyE[h T  
    } JE}VRMNr  
} ; X`_tm3HC  
5[)5K?%  
bK6^<,~  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6MM\nIU)/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 BR|0uJ.M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i&H^xgm  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 j-BNHX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JL G!;sov  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 C')KZ|JIC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 iT&4;W=72~  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) L|WrdT D;  
下面是修改过的unary_op GcN}I=4|  
Lx>[`QT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Jw5@#j  
class unary_op oo;<I_#07  
  { \bT0\ (Js\  
Left l; }*bp4<|  
  wL~A L  
public : oF$#7#0`;8  
jywS<9c@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3!F^ vZ.  
}IWt\a<d  
template < typename T > Yr{hJGw[  
  struct result_1 E+i(p+=4  
  { 8SRUqe[H]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H<!q@E ;  
} ; gOnZ#  
v76P?[  
template < typename T1, typename T2 > Ra53M!>]  
  struct result_2  d;>G  
  { 47(_5PFb#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; odca?  
} ; jR}EBaI}  
Psf'^42(v  
template < typename T1, typename T2 > #W8F_/!n|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oH17!$Fly  
  { 2p9^ =  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e 1XKlgl  
} tXA?[ S  
\dU.#^ryp  
template < typename T > p#qla'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MS#"TG/)  
  { ym5@SBqIx  
  return OpClass::execute(lt(t)); ASov/<D_q  
} 0p[k7W u  
rZwSo]gp  
} ; (z8ZCyq7r[  
vcj(=\ e8v  
!i8)si_  
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 41=H&G&  
好啦,现在才真正完美了。 %r.OV_04  
现在在picker里面就可以这么添加了: &I=o1F2B)  
Z":m(}u O  
template < typename Right > Vaf,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const syLdm3d|  
  { <gi~:%T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :Ni#XZ{F-/  
} cQ<|Of  
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。 D(Rr<-(  
V+D5<nICr  
>'Lkn2WI  
UH0l8ixc  
u~*A-X [  
十. bind f_PH?  
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。 JAKs [@:  
先来分析一下一段例子 [xY-=-T*4  
l8(9?!C  
jA{B G_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *=B<S/0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9c4p9b!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  .?CaU  
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。 } l+_KA  
我们来写个简单的。 HaL'/V~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z1 )1s  
对于函数对象类的版本: BZhf/{h[@  
H (K!{k  
template < typename Func > %CnVK1u!  
struct functor_trait Ga9iPv  
  { * G*VY#L  
typedef typename Func::result_type result_type; >QJDO ]~V  
} ; H0tu3Pqk  
对于无参数函数的版本: a ub$4n!C9  
1P*GIt2L  
template < typename Ret > 4 y}z+4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [<d ~b*/  
  { =e 1Q>~  
typedef Ret result_type; N/WtQSl  
} ; }@6yROy.  
对于单参数函数的版本: j<)$ [v6  
!nL94:8U  
template < typename Ret, typename V1 > >pZ _  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "LDNkw'  
  { L'$\[~Ug  
typedef Ret result_type; yj'lHC  
} ; > .}G[C  
对于双参数函数的版本: |O)ZjLx  
B>'J5bZsw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > < ~CY?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ff0V6j)ji  
  { H@zZ[  
typedef Ret result_type; % +  
} ; |UlR+'rl  
等等。。。 + AjV0#n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [E<A/_z  
c]VK%zl  
template < typename Func > Na]Z%#~  
struct func_return _&q&ID  
  { @G#`uoD  
template < typename T > RB*z."  
  struct result_1 R~A))4<%%  
  { 3ONWu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8hy1yt6t4~  
} ; HQ=pf >  
ZTqt4H  
template < typename T1, typename T2 > )40YA\V  
  struct result_2 ,1|=_M31  
  { n&]J-^Tx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z>w@3$\z  
} ; :-+][ [  
} ; gjK: a@{  
tculG|/  
s$9ow<oi]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sX>|Y3S\U  
g&B7Y|Es  
template < typename Func, typename aPicker > vm*9xs  
class binder_1 h$~$a;2cR  
  { OmK0-fa/  
Func fn; O*/Utl  
aPicker pk; 2y$DTMu  
public : / L$q8+  
3- d"-'k  
template < typename T > R(y`dQy<K  
  struct result_1 nx`W!|g$`  
  { *WzPxQ_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z-0 N/?x1  
} ; t':*~b{V@7  
70*yx?TV  
template < typename T1, typename T2 > &SZAe/3+  
  struct result_2 {X pjm6a7  
  { ss|n7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )"P.n-aF  
} ; Tnf&32 IA  
 wN0?~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z'^.H3YvL  
;SA+| ,  
template < typename T > H lFVc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k ;vOPcw  
  { [daR)C  
  return fn(pk(t)); 8BS$6Pa  
} :/Y4I)'  
template < typename T1, typename T2 > =5pwNi_S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )d {8Cu6  
  { Y'6P ~C;v  
  return fn(pk(t1, t2)); u4=ulgi  
} ;rCCkA6  
} ; V^9%+L+E5  
~te{9/   
/oM&29 jy  
一目了然不是么? ~fgS"F^7n  
最后实现bind ,tBc%&.f  
+x:VIi  
k8.,id  
template < typename Func, typename aPicker > OnW,R3eg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5oD%~Fk l  
  { P!~&Ei  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2)^T[zHe  
} giddM2'  
OJcI0(G  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g;3<oI/P  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &19z|Id  
ON_G D"  
十一. phoenix 9Cb>J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Me,AE^pgL'  
/8(t:  
for_each(v.begin(), v.end(), IP 1{gMG  
( Ce3  
do_ uUG&At  
[ V SH64  
  cout << _1 <<   " , " FRE${~Xd  
] ?=Z0N&}[  
.while_( -- _1), H&ZsMML/%  
cout << var( " \n " ) '&xRb*  
) ZcN%F)htm  
); O >&,h^  
n-lDE}K9%B  
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: $J:~jY/J  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ^yF2xJ)9-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f=MR.\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /0F <GBQ"v  
vi.q]$ohbV  
}5;3c%  
template < typename Cond, typename Actor > J&b&*3   
class do_while ^UpwVKdP  
  { (e{pAm  
Cond cd; oU~e|  
Actor act; %1]Lc=[j  
public : PmE2T\{s!  
template < typename T > N(&/ Ud  
  struct result_1 VrRBwvp-K  
  { }"chm=b  
  typedef int result_type; )N&v. w  
} ; 3PZwz^oRh9  
/`VtW$9-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .mS'c#~5Y  
#T)gKp  
template < typename T > i_;]UvP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *8QGv6*vQ  
  { 8[z& g%u  
  do 9ev " BO  
    { j]_"MMwk$<  
  act(t); %8GY`T:^  
  } s%qK<U4@;Q  
  while (cd(t)); ]+0I8eerd  
  return   0 ; thSo,uGlW  
} )wY bcH  
} ; 80ms7 B  
d~J4&w  
wms8z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U5wO;MA  
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。 cS1BB#N0  
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。 |2~fOyA+  
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。 >;@hA*<  
下面就是产生这个functor的类: eqE%ofW  
\=/^H  
Me*]Bh  
template < typename Actor > KI Ua  
class do_while_actor wKAc ;!  
  { (Sg52zv  
Actor act; ^E8eW  
public : ~\m|pxcj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} NLxsxomj  
Q:B:  
template < typename Cond > Ea*Jl<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V qW(S1w  
} ; ojH-;|f  
~FV Z0%+,  
i;>Hy|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \YBY"J  
最后,是那个do_ _,4f z(  
f[/E $r99J  
#_bSWV4  
class do_while_invoker `cr.C|RT:  
  { S)*eAON9  
public : Qy@r&  
template < typename Actor > )#dP:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^25[%aJI  
  { 93d ht  
  return do_while_actor < Actor > (act); B6b {hsO  
} [sY>ac  
} do_; n300kpv  
nNFZ77lg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tXTa>Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )LwB  
最后来说说怎么处理break和continue ~l@SGHx  
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。 AjZ@hid  
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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