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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KzO"$+M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3~tu\TH6d  
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, (1[59<cg]  
0=3)`v{S@  
xmcZN3 ){+  
.gDq+~r8O  
  class filler J??AU0 vh  
  { \alV #>J5  
public : =n"kgn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} CUI+@|]%  
} ; _ C?Wk:Y@  
;\2Z?Kq  
\\<=J[R.M  
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: sd\p[MXX  
WM ?a1j  
?=M ?v;8  
U[f00m5{HV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xt5/`C  
\6&Ml]1  
A,DBq9Z+4R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ZK^cG'^2|  
$!.>)n  
:L NE ?@  
O[ird`/  
二. 战前分析 ~SQ xFAto  
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。 @h{|tP%"  
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 7amVnR1f  
qXW\/NT"p<  
KN|<yF   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1}DA| !~  
  /* --------------------------------------------- */ [UzD3VPg  
vector < int *> vp( 10 ); oM~y8O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Yao}Xo9}  
/* --------------------------------------------- */ 32\.-v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dyWp'vCQs\  
/* --------------------------------------------- */ V[nPTYO4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $gBQ5Wd  
  /* --------------------------------------------- */ 29RP$$gR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8~o']B;lJ  
/* --------------------------------------------- */ #_ |B6!D!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !lgL=Ys(  
`3rwqcxA  
{'O><4  
! dzgi:  
看了之后,我们可以思考一些问题: !RmVb}m  
1._1, _2是什么? f)/Z7*Z  
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。 rY_~(?XS  
2._1 = 1是在做什么? `uMEK>b  
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。 CjQO5  
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。 ^Qs}2%  
9b+jT{Tg  
< xy@%  
三. 动工 e,p"=/!aY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sxREk99lL  
&R72$H9C8i  
N6y9'LGG`  
ii)# (b:V  
template < typename T > k6Kc{kY  
class assignment X( N~tE  
  { V,&%[H [  
T value; q9/v\~m  
public : C Bkoky 9&  
assignment( const T & v) : value(v) {} 03 @a G  
template < typename T2 > ")|/\ w,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !/is+ xp  
} ; $xbC^ k  
~R!1{8HP  
NfgXOLthM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n$/|r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (0$~T}lH  
p/h\QG1   
a('0l2e<u9  
Ww]$zd-bo  
  class holder }T?X6LA$I8  
  { <>] DcA  
public : YJJ1N/Z1  
template < typename T > +MoUh'/u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k"N>pjgd$  
  { %6m/ve  
  return assignment < T > (t); Cy~IB [  
} H5K Fm#  
} ; smn"]K  
)pWgt5:7~  
Qd} n4KF\  
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: ; vH2r~  
R|st<P  
  static holder _1; 7~h3B<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -c`xeuzK'  
clE9I<1v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `0d 0T~  
而不用手动写一个函数对象。 BhJ>G%  
6$`<Y?  
uJ% <+I  
:@L7RZ`_  
四. 问题分析 7)rQf{q7  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 BIx*t9wA  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 |Xso}Y{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )&c2+Y@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |+cz\+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4) 8k?iC*  
PQHztS"  
五. 问题1:一致性 +:KZEFY?<  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| pzF_g- B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {]CZgqE{  
PR{ubM n  
struct holder &h5Vhzq(<  
  { Ia2WBs =  
  // OM EwGr(  
  template < typename T > iJ>=!Q  
T &   operator ()( const T & r) const 6uRE9h|  
  { HSruue8  
  return (T & )r; )~'UJPK  
} l6'KIg  
} ; z teu{0  
(Jq m9  
这样的话assignment也必须相应改动: EjPR+m  
 hb[ThQ  
template < typename Left, typename Right > *l7 `C)  
class assignment q;K]NP-_p  
  { pMU\f  
Left l; =ejcP&-V/  
Right r; 0:{W t  
public : HNZ$CaJh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 49 FP&NgK  
template < typename T2 > m[%356u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `xM*cJTZ  
} ; w,1N ;R&  
U&3!=|j  
同时,holder的operator=也需要改动: b:(+d"S  
AD   
template < typename T > -Mo4`bN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )Kx.v'  
  { x8lBpr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4K cEJlK5  
} TQ\#Z~CbK{  
p5]W2i.,  
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。 $HwF:L)*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U&"L9o`2  
m{>1# 1;$t  
return l(rhs) = r; +[}y` -t  
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。 :[a*I6/^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _JC*4  
0LW3VfvToN  
template < typename Tp > .H|Z3d!Jj  
class constant_t $mxG-'x%K  
  { WvU[9ME^)  
  const Tp t; m03dL^(   
public : :r{-:   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} o?]Q&,tO  
template < typename T > :%sG'_d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @+;.W>^h  
  { j&ti "|2\  
  return t; $.C\H,H  
} B}qG-}(V  
} ; jl59;.P  
tnpEfi-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q'U!  
下面就可以修改holder的operator=了 W. d',4)  
4UbqYl3 |a  
template < typename T > i:Y5aZc/Ds  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ](I||JJa9f  
  { T=NLBJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5[g&0  
} OGEe8Z9Jt  
RH,x);J|  
同时也要修改assignment的operator() b4:{PD~Mh  
)fo0YpE^|  
template < typename T2 > lDBAei3iB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } idHI)6!  
现在代码看起来就很一致了。 +Zi+ /9Z(H  
uPho|hDp  
六. 问题2:链式操作 y?cN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h@JX?LzZS  
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。 DhxS@/  
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 RWF6  
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。 w\[l4|g `  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d&G]k!|\  
V~jp  
template < typename T > ?(zCv9Pg  
struct result_1 X}G$ON  
  { ?!m\|'s-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z@Q/P(t  
} ; 5{W Aw !  
1mHS -oI9J  
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: l(x0d  
J e|   
template < typename T > 4cy,'B  
struct   ref Tei2[siA5  
  { Y8%l)g  
typedef T & reference; D HQxu4  
} ; ~u!V_su]GY  
template < typename T > CN` ~DD{  
struct   ref < T &> f.j<VKF}  
  { &2%|?f|  
typedef T & reference; [QMN0#(h  
} ; MrUjqv6a[  
tz?3R#rM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cjhwJ"`H  
7MZH'nO  
template < typename T > o=!_.lDF:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O..{wdZy  
  { k(7Q\JKE  
  return l(t) = r(t); ]iW:YNvXA  
} y4@gw.pt  
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。 PPy~dp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }^Sk.:;n3  
n(V{ [  
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 9%SC#V'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [f { qb\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yaG:}=.3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Nw9:Gi  
最后的布局是: ZXo;E  
                Add kf<c[su  
              /   \ F#L1~\7  
            Divide   5 w2s06`g  
            /   \ #Vmf 6  
          _1     3 /9gn)q2f(  
似乎一切都解决了?不。 %rhZH^2  
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。 n8)&1 q?V  
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。 S"?fa)~  
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: ?[.8A/:5  
u23_*W\  
template < typename Right > J2 )h":2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =Yl ea,S  
Right & rt) const 4 X/UyBk  
  { i5Sya]FN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1anh@T.  
} MCEHv}W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \\13n4fAv  
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。 }ssja,;  
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。 XC;Icr)  
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。 'nM4t  
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。 ^ Lc\{,m  
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? S2\;\?]^~  
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: _#r00Ze  
z k}AGw  
template < class Action > Wq+GlB*  
class picker : public Action K,! V _  
  { zdU 46|!u  
public : _4)z:?G5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} VZr:yE  
  // all the operator overloaded R)*DkL!  
} ; 3+uL@LXd  
BK=w'1U  
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。 6YNL4HE?  
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:  3TCRCz  
%c\k LSe  
template < typename Right > +e2:?d@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kD;pj3o&"2  
  { S:}"gwFM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8Vj'&UY  
} F{a;=h#@Q  
vaP`'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]7K2S{/o{  
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。  `ROHB@-  
h ':ZF  
template < typename T >   struct picker_maker (oX!D(OI  
  { rqmb<# Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0stc$~~v  
} ; qT(6TP  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "EMW'>&m  
  { Pb8@owG8  
typedef picker < T > result; fM"*;LN!N  
} ; ]nB|8k=J  
r niM[7K  
下面总的结构就有了: 0(eaVi-%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。 @0@ZlH wM  
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。 ]9y\W}j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (n*:LS=0  
至此链式操作完美实现。 XhM!pSl\  
W/ Q*NB  
PT6]qS'1  
七. 问题3 nlNk  
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。 DaQl ip  
'&![h7B  
template < typename T1, typename T2 > z6Ob X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }LT&BNZj  
  { VWE>w|'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Eu`|8# [ W  
} c[,h|~K/_?  
zOs}v{8"  
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: ?@.v*'qR  
D=#RQ-  
template < typename T1, typename T2 > ~Ba=nn8Cq  
struct result_2 ;2<5^hgk  
  { fgdR:@]-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X@\W* nq  
} ; /D&&7;jJ  
"r-P[EKpL  
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? Db,"Gl  
这个差事就留给了holder自己。 e|\xF V=4  
    __g k:a>oQ  
sE pI)9  
template < int Order > -!j6&  
class holder; [k6I#v<&  
template <> <e2l@@#oy  
class holder < 1 > l;lrf3  
  { I,{YxY[$7  
public : $a M5jH<  
template < typename T > \VNu35* J|  
  struct result_1 & o5x  
  { SiLW[JXd  
  typedef T & result; q>$MqKWM  
} ; ><<>4(eF p  
template < typename T1, typename T2 > ,vR?iNd:q[  
  struct result_2 ]vvYPRV76  
  { hmu>s'  
  typedef T1 & result; Y[{:?i~9,  
} ; y{%0[x*N<m  
template < typename T > @+gr/Pul^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wjA wJOw|  
  { 7n7Xyb  
  return (T & )r; K^u,B3  
} TN(Vzs%  
template < typename T1, typename T2 > Bf ut mI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !dLu($P  
  { :@((' X(".  
  return (T1 & )r1; uJw?5kEbv<  
} 1BSd9Ydj  
} ; 5Gz!Bf@!!  
,Z q:na  
template <> %{u@{uG0'3  
class holder < 2 >  IO\l8G  
  { RM;a]g*  
public : YuK+ N  
template < typename T > Qs&;MW4q  
  struct result_1 uo#1^`P  
  { b] 5weS-<  
  typedef T & result; [wGj?M}  
} ; TSB2]uH  
template < typename T1, typename T2 > EA"hie7  
  struct result_2 Gv-VDRS  
  { O~3 A>j  
  typedef T2 & result; 1djZ5`+  
} ; {9@D zP  
template < typename T > 8y LcTA$T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Pb5yz-?  
  { OoB|Eh|),  
  return (T & )r; U=Ps#  
} Z-iU7 O  
template < typename T1, typename T2 > ,'8%'xit  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const msl.{  
  { TRhMxH  
  return (T2 & )r2; ^ZwZze:2  
} Y~"tL(WfJl  
} ; &*`dRIQ]  
IiPX`V>RC  
p{Lrv%-j  
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> >。 (xfc_h*xA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: btW#ebm  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s= Fp[>qA  
cMT7Bd  
return l(i, j) = r(i, j); mskG2mA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NI?O  
s)-An( Uw  
  return ( int & )i; 2F4<3k! &  
  return ( int & )j; <LbLMV  
最后执行i = j; ]IuZT  
可见,参数被正确的选择了。 hek+zloB+  
)!8q JQD  
H:.~! r  
01.q9AGy  
}B0[S_mw  
八. 中期总结 wd`p>  
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: RY;V@\pRY+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;\pr05  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 od `;XVG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T+Yv5l  
Gu$/rb?  
Wl| i$L)7  
}a"=K%b<\  
 [N,+mX  
u62H+'k}F  
九. 简化 xp|1yud  
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。 utck{]P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8ZtJvk`  
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: AXbb-GK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Kbu>U{'  
  +-*/&|^等 =z. hJu  
2. 返回引用。 I~l qg  
  =,各种复合赋值等 2J=`"6c  
3. 返回固定类型。 AZ.QQ*GZ#y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wR_mJMk_  
4. 原样返回。 ^\PRz Y  
  operator, #Us<#"fC  
5. 返回解引用的类型。 Zj[m  
  operator*(单目) ZX/FIxpy  
6. 返回地址。 .=:f]fs  
  operator&(单目) 4q .;\n  
7. 下表访问返回类型。 %U{6 `m  
  operator[] $~5H-wJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A.b^?k%I  
  operator<<和operator>> y A5h^I  
}[leUYi`  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 zU1D@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4D&L]eJ  
i6yA>#^  
template < typename Left > 6wpW!SWD  
struct value_return 4L>8RiiQE;  
  { PxYK)n9&  
template < typename T > '=nmdqP  
  struct result_1 J4eU6W+{  
  { e(wc [bv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; by1q"\-,  
} ; A$p&<#  
_wXT9`|3  
template < typename T1, typename T2 > @(L}:]{@  
  struct result_2 z wUC L  
  { 8(j]=n6 r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9]N{8  
} ; <k[_AlCmsg  
} ; ,R=!ts[qi  
P, ZQ*Ju  
X8v)yDtw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Xc+YoA0Ez  
G1it 3^*$  
下面我们来剥离functor中的operator() l\0PwD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W/A@qo"  
i-w<5pGnf  
return l(t) op r(t) V}TPt6C2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }WJX Q@  
return op l(t) 8;`B3N7  
return op l(t1, t2) o#"yFP1  
return l(t) op UxMy8} w!y  
return l(t1, t2) op G8]{pbX  
return l(t)[r(t)] c611&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S7J.(; 82  
OqsuuE  
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 6QzT  
单目: return f(l(t), r(t)); !!A(A^s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); RPMz&/k  
双目: return f(l(t)); mx1Bk9h%Xe  
return f(l(t1, t2)); p-"wY?q  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^xk4HF   
^x*J4jl  
struct meta_divide 9'Z{uHi%  
  { \8*j"@ !H  
template < typename T1, typename T2 > A"DGn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Te!eM{_$T  
  { \3(s&K\Y6\  
  return t1 / t2; ZH=Bm^  
} y+wy<[u  
} ; 3#""`]9H  
r.@UH-2c  
这个工作可以让宏来做: QHXpX9  
1IgTJ" \  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qc'KQ5w7!  
template < typename T1, typename T2 > \ }j6|+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ZHwN3  
以后可以直接用 Pvv7|AV   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %26HB w=JF  
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 [vBP,_Tjx  
(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。。。) R))4J  
oQ Vm)Bn'R  
wko9tdC=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 .1h\r, #  
bQ?Vh@j(M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )abH//Pps.  
class unary_op : public Rettype ^eV  K.  
  { \(?d2$0m  
    Left l; blG?("0!  
public : .ezko\nU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K)Ya%%6[U#  
_=[pW2p  
template < typename T > SoCN.J30  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ( Q&jp!WU  
      { d n%'bt  
      return FuncType::execute(l(t)); iF:NDqc  
    } FD8  
{poTA+i  
    template < typename T1, typename T2 > sBxCi~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \WUCm.w6\%  
      { `]&'yt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q\^BOdX^`  
    } |jWA >S  
} ; aO:A pOAO  
H!y-o'Z  
{Z$]Rj  
同样还可以申明一个binary_op ZE/Aj/7Qy  
wxG*mOw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hg^k lQD  
class binary_op : public Rettype 'F1<m^  
  { "LZv\c~v,%  
    Left l; ~4S6c=:  
Right r; PB:r+[91  
public : +jGUp\h%9;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |z)7XK  
{mHxlG)  
template < typename T > M%eTNsbNm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b Olb  
      { U`4t4CHA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ',Oc +jLR  
    } %)r1?H} #%  
K!G/iz9SB  
    template < typename T1, typename T2 > ?l 0WuU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S.fb[gI]  
      { \FIOFbwe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g+k yvI7o  
    } < $rXQ  
} ; ~HX'8\5  
l'\m'Ioh  
qS[nf>"  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 OFlY"O S[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'p,54<e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `[4{]jX+<  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 z0tm3ovp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5bprhq-7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 <(o) * Zmo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >uz3 O?z P  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) w 5Yt mnP  
下面是修改过的unary_op (DKQHL;  
cfW;gFf  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {X&H  
class unary_op ]A:G>K  
  { Al}%r85  
Left l; @w[HXb  
  ?xCWg.#l4V  
public : i}LVBx"K(  
<SNu`,/I  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P?YcZAJT*  
vF$sVu|B  
template < typename T > 8}!WJ2[R  
  struct result_1 YZ^;xV  
  { A]s|"Pav,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; FO xZkU\e=  
} ; 10e~Yc  
S8)6@ECC  
template < typename T1, typename T2 > #?RT$L>n  
  struct result_2 r1 [Jo|4vo  
  { 8A2_4q@34  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  F]KAnEf  
} ; qgw)SuwW  
j.7BoV  
template < typename T1, typename T2 > :5BVVa0oR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [I5}q&  
  { xr1,D5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _tQR3I5  
} Lk1e{! a  
@PyZ u7'  
template < typename T > QlK]2r9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #>dj!33  
  { 8(""ui 8  
  return OpClass::execute(lt(t)); i5jsM\1j  
} aLt2fB1)  
n]fMl:77  
} ; o==:e  
`ehcj G1nY  
7Nt6}${=z  
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 U/9_:  
好啦,现在才真正完美了。 " TP^:Ln  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;dZuO[4\  
fKOC-%w  
template < typename Right > %,Lv},%Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~l"]J'jF"H  
  { R-J^%4U`7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V3<H8pL  
} 'j(F=9)  
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。 1 paLxR5  
.6[7D  
`A ^  
Gqs)E"h  
YML]pNB  
十. bind X_aC$_b  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 5)iOG#8qJ  
先来分析一下一段例子 7B{LRm6;Vu  
< wi9   
&hu>yH>j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =bJ7!&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VMIX=gTZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Cd2A&RB  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 h yK&)y?~  
我们来写个简单的。 cB=ExD.Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: IRyZ0$r:e\  
对于函数对象类的版本: H5>?{(m  
7!U^?0?/  
template < typename Func > yc+pNC)ue_  
struct functor_trait vb`R+y@  
  { R9\ )a2  
typedef typename Func::result_type result_type; ^:~!@$*;6  
} ;  G& m~W  
对于无参数函数的版本: =}zSj64  
6GA+xr=  
template < typename Ret > 49.B!DqQW&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N@0cn q:"  
  { v =d16  
typedef Ret result_type; &EmG\vfE  
} ; 7@ \:l~{  
对于单参数函数的版本: =M=v; ,I-  
6=:s3I^  
template < typename Ret, typename V1 > -}3nIk<N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y9b%P]i  
  { BU#3fPl  
typedef Ret result_type; R.!.7dO  
} ; J6Vx7  
对于双参数函数的版本: )2a)$qx;  
V503  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F3hG8YX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5] LfJh+"n  
  { 1YK(oRSDn  
typedef Ret result_type; -9::M}^2  
} ; MU%7'J :_  
等等。。。 m*jTvn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy flT6y-d  
P V:J>!]  
template < typename Func > P ^ 4 @  
struct func_return |]?zH~L  
  { Re&"Q8I.8  
template < typename T > AmC?qoEWQ7  
  struct result_1 hHHQmK<r  
  { HItNd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j+@3.^vK  
} ; FgL892[  
sM+~x<}0  
template < typename T1, typename T2 > z;!"i~fFK  
  struct result_2 :AS`1\ C  
  { K|YB)y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z$WLx  
} ; *~>p;*  
} ; GbclR:G  
fbU3-L?  
k%FA:ms|k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Qn,6s%n  
JJM<ywPGp  
template < typename Func, typename aPicker > Z`u$#<ukX  
class binder_1 a eeor  
  { a]T&-#c,}  
Func fn; z}B 39L  
aPicker pk; PO?_i>mA  
public : ~7U~   
vj]>X4'i  
template < typename T > ]jFl?LA%7  
  struct result_1 8lL|j  
  { )+hV+rM jp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q+y\pdhdO  
} ; :Ys~Lt54  
-~|{q)!F  
template < typename T1, typename T2 > Cf3!Ud  
  struct result_2 \?d3Pn5`  
  { hg(<>_~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6oNcj_?7?q  
} ; kB> ~Tb0  
pX ^^0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hU8Y&R)=9  
B+j]C$8}  
template < typename T > -(8I?{"4i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]MV8rC[\  
  { RI0^#S_{  
  return fn(pk(t)); a/,>fv9;$  
} \ph.c*c  
template < typename T1, typename T2 > "|L" C+tE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y~-y\l;Tr  
  { hlaN'j <C  
  return fn(pk(t1, t2)); <4"-tYa  
} &$F<]]&  
} ; ^AS \a4`/  
fI613ww]  
yZ|"qP1  
一目了然不是么? ^Tm`motzh  
最后实现bind _`|1B$@x  
'J|)4OG:  
,vJt!}}  
template < typename Func, typename aPicker > 6<._^hyq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?;XEb\Kf  
  { `}}:9d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6lSz/V;  
} <+i(CGw  
&12K pEyf  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <Kd(fFe  
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。 3/kT'r  
Ae+)RBpc  
十一. phoenix %9J@##+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N{;!xI v  
<v:VA!]  
for_each(v.begin(), v.end(), %l F*g  
( Tlsh[@Q  
do_ l_vGp  
[ {^VtD  
  cout << _1 <<   " , " I&;>(@K  
] GXtMX ha,  
.while_( -- _1), >lQo _p(;  
cout << var( " \n " ) ]pax,| +$C  
) y_Y(Xx3  
); yn4T!r "  
Ms{";qiG  
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: rFRcK>X\L  
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 ^\\3bW9}H  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l!mbpFt  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [ GLH8R  
> H!sD\b  
iNO>'7s7  
template < typename Cond, typename Actor > h)KHc/S  
class do_while :QE5 7 .  
  { 2"Os9 KD  
Cond cd; oxwbq=a6yV  
Actor act; v, $r.g;  
public : 6K/RO)  
template < typename T > "HMEoZ  
  struct result_1 *;7y5ZJ  
  { zA,vp^  
  typedef int result_type; ,T/Gv;wa2  
} ; p@ <Q?  
D!<F^mtl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NVyBEAoh  
)DSeXS[ e  
template < typename T > SQp|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $%<{zWQm  
  { #8$?# dT  
  do U( YAI%O  
    { o2/:e  
  act(t); -;""l{  
  } pwFp<O"  
  while (cd(t)); '\:4Ijp<"  
  return   0 ; }0'=}BE  
} k[6J;/  
} ; &5 CRXf  
e~r/!B5X  
TO wd+]B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l45/$G7  
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。 |23F@s1  
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。 Q@D7 \<t  
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。 &D, Iwq  
下面就是产生这个functor的类: 6g(;2gY  
mH o#"tc  
+8Xjk\Hi  
template < typename Actor > Y(Q 0m|3P  
class do_while_actor z@*E=B1L  
  { ;pnF%co9  
Actor act; wu <0or2  
public : $)lkiA&;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} cslC+e/  
%hB-$nE  
template < typename Cond > &@~K8*tmK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; n,N->t$i  
} ; )aS:h}zn  
19 5_1?'<  
ot0teNF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |t,sK aL  
最后,是那个do_ uGU 2  
bz*@[NQ  
P,v7twc0M  
class do_while_invoker G%F#I  
  { }$ y.qqG  
public : QiCia#_  
template < typename Actor > b 74 !Zw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B'Yx/c&n  
  { }m:paB"3  
  return do_while_actor < Actor > (act); V@'Xj .ze  
} h ldZA  
} do_; o&JoeKXor  
Gb')a/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1[P}D~ nQ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 dc$zW^i  
最后来说说怎么处理break和continue ?1Nz ,Lc$  
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。 3u@,OE  
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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