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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda th<]L<BP/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 oF^BJ8%Lm  
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, @88 efF  
SM<kE<q#  
C G7 LF  
",+uvJT1O  
  class filler 93dotuF  
  { S .jjB  
public : !< )_ F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GwycSb1  
} ; M}<=~/k`j  
+u2Co_FJ&  
D^~g q`/)  
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:  {MtB!x  
O o:jP6r  
E.3}a>f  
Rt|Hma  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n\YxRs7 hF  
3{z|301<m  
r?TK@^z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }M9al@"  
N'1~wxd  
:&%;s*-9  
#Q"vwek  
二. 战前分析 Hn~1x'$  
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。 6b|`[t  
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 E~P 0}'  
$5IrM 7i  
QhUr aZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 75HL  
  /* --------------------------------------------- */ f0s &9H  
vector < int *> vp( 10 ); a\w | tf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \2,18E  
/* --------------------------------------------- */ (AYS>8O&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1sjn_fPz  
/* --------------------------------------------- */ abnd U,s  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !;gke,fB  
  /* --------------------------------------------- */ pYG,5+g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); * 2%e.d3"M  
/* --------------------------------------------- */ Uz|]}t5V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Om  
q9!9OcN2  
B>ZPn6?y  
A& F4;>dms  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y zS*p~|  
1._1, _2是什么? mmL~`i/  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ;Y^RF?un  
2._1 = 1是在做什么? 81cmG `G7  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 <T[N.mB  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 *F*X_O  
;%<4U^2  
t] wM_]+  
三. 动工 m-RY{DO+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ji[g@#  
&*aU2{,s,;  
T6$<o\g'  
cloI 6%5r  
template < typename T > NO^t/(Z  
class assignment J"rwWIxO*  
  {  uN 62>  
T value; l`&6W?C  
public : c5e\ckqm^  
assignment( const T & v) : value(v) {} S$52KOo  
template < typename T2 > ]gksyxn3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?8@*q6~8  
} ; C4tl4df9  
dA/o4co  
|vz;bJG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zDyeAxh4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "ru1;I  
(N|xDl &;  
%}X MhWn{  
}dJ ~Iy  
  class holder sVd_O[  
  { z|*6fFE   
public : 5R`6zhf  
template < typename T > `YNC_r#tG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;/ KF3 %  
  { gc3 U/ jM  
  return assignment < T > (t); OeGuq.> w  
} B:4qW[U#  
} ; /'6[*]IZP  
\)ZX4rs{8  
t[,T}BCy.  
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: ddDJXk)!0  
*u'`XRJU/  
  static holder _1; Wmxw!   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]wpYxos  
+A?+G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >5Oy^u6Ly  
而不用手动写一个函数对象。 $Wzv$4;  
[KI`e  
Ko|xEz=  
OW}j4-~wL  
四. 问题分析 zl 0^EltiU  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ;n{j,HB  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 w9<FX>@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8/?uU]#Q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l=~9 9mE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 F>kn:I"X)  
`OReSg 2  
五. 问题1:一致性 %GCd?cFF  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| >ha Ixs`9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zMzf=~  
b%f2"e0g  
struct holder 1=5'R/k  
  { ((>3,%B`  
  // vKf;&`^qE  
  template < typename T > {C0^D*U:  
T &   operator ()( const T & r) const "rDzrz  
  { Po!JgcJ#\  
  return (T & )r; 'Oy5G7^R  
} JvJ!\6Q@  
} ; T>Rf?%o  
5uJP) S?  
这样的话assignment也必须相应改动: .Xz"NyW  
#u5;utY:F  
template < typename Left, typename Right > 1fhK{9#  
class assignment >wk=`&+V@  
  { b;`#Sea  
Left l; VE"0 VB.  
Right r; &R FM d=  
public : oy2dA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2j/1@Z1j=  
template < typename T2 > @1-GPmj-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \v P2B  
} ; 27 YLg c  
-5,y 1_M  
同时,holder的operator=也需要改动: ="w8U'  
}V#9tWW  
template < typename T > h:Mn$VR,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const p C2c(4  
  { ^@LhUs>3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); V?V)&y] 4  
} Nw$[a$^n  
3g#=sd!0O@  
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。 =']};  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9Bvn>+_K  
C`~4q<W'  
return l(rhs) = r; F;&f x(  
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。 9k+&fyy  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -anFt+f-  
dYew 7  
template < typename Tp > ;0Ct\[eh  
class constant_t ?r'TH/>  
  { (VXx G/E3  
  const Tp t; -k[tFBl w  
public : e5>5/l]jsg  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} v6DxxE2n  
template < typename T > U>B5LU9&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C|~JPcl  
  { "K$Wh1<7  
  return t; %f> |fs  
} si!9Gz;  
} ; >7(~'#x8A"  
>&Ui*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -}qGb}F8!  
下面就可以修改holder的operator=了 am'p^Z @  
`\4JwiPo  
template < typename T > v!{'23`87  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7~l  
  { ;aK !eD$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); seqF84Xd<  
} 7k#${,k  
Dss/>! mN  
同时也要修改assignment的operator() ,ORG"]_F  
zr;Y1Xt4  
template < typename T2 > HHIUl,P  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <j1d~XU}  
现在代码看起来就很一致了。 l;{N/cS  
WVT5VJ7*  
六. 问题2:链式操作 $6&GAJe  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z Jo#3  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 e"s{_V  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 w{zJE]7  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 " ,aT<lw.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct qp~4KukL  
Sv ~1XL W  
template < typename T > 2c>H(t h=  
struct result_1 X v7U<q  
  { Puth8$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sAjKf\][  
} ; $G-N0LV  
N9JgV,`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Xx y Bg!R  
8NAWA3^B  
template < typename T > XC/]u%n8](  
struct   ref ?;r8SowZ7  
  { X.T\=dm%v  
typedef T & reference; il>x!)?o  
} ; nzE,F\k  
template < typename T > v1"g!%U6  
struct   ref < T &> spSN6 .j  
  { 1y)$[e   
typedef T & reference; |<$<L`xoe  
} ; O2'bNR  
B )1<`nJA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: VNxpOoV=S  
A"bSNHCKF  
template < typename T > B=Zukg1G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hV>4D&<  
  { @cS1w'=  
  return l(t) = r(t); 8%2rgA  
} WDoKbTv  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 -M>K4*%K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5}d/8tS  
SN[L4}{  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 0,~6TV<K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: GOZQ5m -  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 q(jkit~`A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 FQ_%)Ty2  
最后的布局是: _r<zSH%  
                Add :uIi ?  
              /   \ &Xn8oe  
            Divide   5 iKF$J3a\2f  
            /   \ L)R[)$2(g  
          _1     3 ^ =/?<C4  
似乎一切都解决了?不。 6 <qwP?WN  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 e$ XY\{  
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。 22al  
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: B \_d5WJ<  
Hn#GS9d_?  
template < typename Right > 'Ffy8z{&3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t4jd KYA  
Right & rt) const j5,^9'  
  { y} $ P,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KTLbqSS\  
} pT3X/ ra  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c4ZuW_&:  
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。 T<TcV9vM  
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。 !sfXq"F  
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。 8z."X$  
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。  O ':0V  
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? jsNH`"  
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: =.qm8+  
Hyq@O 8  
template < class Action > I+Ncmg )>  
class picker : public Action &*G5J7%w  
  { J8u{K.( *7  
public : m?D <{BQ;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} tp6csS,  
  // all the operator overloaded c%AFo]H  
} ; .)"_Q/q  
S1 EEASr!}  
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。 [5? 4c'Ev  
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: Q )LXL.0h  
tb:,Uf>E  
template < typename Right > H[ BD)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E-yT  
  { O6m.t%*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~7lTqY\  
} yqC Q24  
e-CNQnO~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X$7Oo^1;  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 h&=O-5  
GSMk\9SI  
template < typename T >   struct picker_maker 7SgweZ}"  
  { b 0LGH. z4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ibd$%;bX3  
} ; KP[NuXA`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g.B%#bfg  
  { j4~7akG  
typedef picker < T > result; X q}Ucpj  
} ; HE#,(;1i  
lZ|L2Yg3uB  
下面总的结构就有了: ||-nmOy  
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。 NJ;"jQ-  
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。 8 uDerJ!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jd%Len&p  
至此链式操作完美实现。 @4IW=V  
up\oWR:  
 0dgP  
七. 问题3 b]!9eV$  
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。 G(U9rJ9  
doP$N3Zm  
template < typename T1, typename T2 > v! 7s M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  \#4m@  
  { ?M*7@t@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g M4Pj[W  
} r4O|()  
IDy_L;'`*  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  9R9__w;  
Y3#Nux%  
template < typename T1, typename T2 > L'zE<3O'3  
struct result_2 uije#cj#O  
  { ,:D=gQ@`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; a}:A,t<6  
} ; z]^+^c_  
D Irgq|8  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 96(R'^kNX  
这个差事就留给了holder自己。 `I5O4|K)  
    Tbv/wJ  
s|Z:}W?{  
template < int Order > `W@T'T"  
class holder; ?b||Cr  
template <> =43I1&_   
class holder < 1 > D`6iDi t  
  { s}6+8fE"  
public : QX[Djz0H8  
template < typename T > n[!;yO  
  struct result_1 ;Vg^!]LL#  
  { 6cM<>&e  
  typedef T & result; ev9; Ld  
} ; Vclr)}5  
template < typename T1, typename T2 > KQ&Y2l1*>>  
  struct result_2 \ht ?G n  
  { otO j^xU  
  typedef T1 & result; qAoAUD m  
} ; 'It?wB W  
template < typename T > B[r<m J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vxZg &SRK  
  { {m[s<A(  
  return (T & )r; n-DaX kK  
} pet~[e%!  
template < typename T1, typename T2 > JIzY,%`\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /Rj#sxtdw  
  { }g~g50ci  
  return (T1 & )r1; Kx~$Bor_!  
} KU-'+k2s;p  
} ; 11@]d ]v ,  
2d*_Qq1  
template <> Fh K&@@_  
class holder < 2 > z v>Oh#  
  { >OV<_(S4  
public : nX|Q~x]  
template < typename T > +b^]Pz5  
  struct result_1 NUCiY\td  
  { )l&D]3$6K  
  typedef T & result; #%:c0=  
} ; t8QRi!\=  
template < typename T1, typename T2 > F|>05>8  
  struct result_2 |( G2K'Ab  
  { vA=Z=8  
  typedef T2 & result; T-'~?[v  
} ; ow$q7uf  
template < typename T > kY"KD22a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]jyM@  
  { @Br {!#Wf  
  return (T & )r; u:@U $:sZ  
} Y25^]ON*\^  
template < typename T1, typename T2 > #02Kdo&Vy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?]c+j1 i  
  { 8V9 [a*9  
  return (T2 & )r2; \q "N/$5{f  
} ef=K_, _  
} ; r`j Wp\z  
%Tv^GP{}  
gY(1,+0-  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 `0{ S3v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jfD1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WK0C  
t V03+&jF  
return l(i, j) = r(i, j); qTT,U9]:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Tk*w3c"$  
T>A{ qu  
  return ( int & )i; rAb&I"\ZY  
  return ( int & )j; >O#grDXb  
最后执行i = j; 24u x  
可见,参数被正确的选择了。 2?W7I/F  
5rb-U7 /  
9'nH2,_  
Gh}yb-$N`&  
o:"anHs  
八. 中期总结 :P$#MC  
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: {hQ6K)s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I9Eu',  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Kc #|Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ecj7BT[mLI  
Dzl;-]S  
o%`Xa#*Ly  
MV0Lq:# N  
+pf5\#l?  
6?qDdVR~]  
九. 简化 x({H{'9?  
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。 9M a0^_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rv>^TR*,!  
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: BQ/PGY>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,lt8O.h-l  
  +-*/&|^等 t 9^A(Vh"-  
2. 返回引用。 uLQ  
  =,各种复合赋值等 cK@jmGj+  
3. 返回固定类型。 "B{ECM;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0:=ZkEEeU  
4. 原样返回。 l>6@:nq|R  
  operator, x[(?#  
5. 返回解引用的类型。 o31Nmy Ni  
  operator*(单目) `y^sITr  
6. 返回地址。 -F\qnsZ2  
  operator&(单目) %0,-.(h  
7. 下表访问返回类型。 +oc >S  
  operator[] Wht(O~F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1[;;sSp  
  operator<<和operator>> uuNR?1fS  
VsK>6S\T  
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。 80pid[F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: F'JY?  
R@iUCT^$  
template < typename Left > XL$* _c <)  
struct value_return O(z}H}Fv  
  { cXnKCzSxZq  
template < typename T > -|S]oJy  
  struct result_1 G8Z4J7^  
  { i3VW1~.8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S'LZk9E  
} ; )IL #>2n?  
.8WXC   
template < typename T1, typename T2 > EW<kI+0D  
  struct result_2 ObG|o1b  
  { (`BSVxJH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q`%R[#  
} ; lrWQOYf2  
} ; FV39QG4b4  
|X19fgk  
k]A8% z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7.Kc:7  
#A7jyg":  
下面我们来剥离functor中的operator() 23!;}zHp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o|BP$P8V  
MJ`3ta  
return l(t) op r(t) kc `V4b%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D*PYr{z'  
return op l(t) O81X ;JdP3  
return op l(t1, t2) errH>D~  
return l(t) op & fC!(Oy  
return l(t1, t2) op DZS]AC*  
return l(t)[r(t)] BYrZEVM9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :1ecx$  
:}:3i9e*2  
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: mmXm\]r>4  
单目: return f(l(t), r(t)); +|iYg/2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); AK!hK>u`  
双目: return f(l(t)); }n_p$g[Nj/  
return f(l(t1, t2)); ;Q;[*B=kE  
下面就是f的实现,以operator/为例 wC_l@7 t  
epHJ@W@#  
struct meta_divide ulFzZHJ  
  { wXMDh$  
template < typename T1, typename T2 > @Ky> 9m{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) '*^yAlgtt  
  { /iC;%r1L  
  return t1 / t2; v1JS~uDz  
} /cr}N%HZB  
} ; Ys+OB*8AE  
H5CR'Rp  
这个工作可以让宏来做: $?G"GQ!.  
g>rp@M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ l%ayI  
template < typename T1, typename T2 > \ $rF=_D6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2&'|Eqk  
以后可以直接用 K,'*Dz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cJo\#cr  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 vbx6I>\Y  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) IQ< MyB(  
F~:O.$f]G  
?3ig)J,e[  
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 w]b,7QuNz  
'^BV_QQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '>$EOg"  
class unary_op : public Rettype X,aYK;q%z  
  { \0l>q ,  
    Left l; PNF?;*`-{7  
public :  VGHWNMT  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s>k Uh  
7|\@zQ h   
template < typename T > `\`>0hlu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vu!d)Fy  
      { n79QJl/  
      return FuncType::execute(l(t)); ;8WZx  
    } T{qTj6I  
7!,YNy%  
    template < typename T1, typename T2 > tWTKgbj(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '{ I_\~*  
      { 4(}J.-B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); '7wd$rl  
    } S##1GOO  
} ; *<N3_tx"  
dY?`f<*  
8l}1c=A}Vi  
同样还可以申明一个binary_op 2!&&|Mh}  
j'[m:/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nJ4@I7Sk;  
class binary_op : public Rettype gBT2)2]  
  { 7n]65].t  
    Left l; Uv YF[@  
Right r; 8[r9HC  
public : )jWO P,|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (,^*So/  
>hBxY]< \  
template < typename T > }$MN|s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r`)L ~/  
      { q~CA0AR  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8+]hpa,q  
    } y;mj^/SxK  
lo%;aK  
    template < typename T1, typename T2 > AL$&|=C-$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const izh<I0  
      { [E#UGJ@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XwV'Ha  
    } %r&-gWTQ,  
} ; M"%Q&o/I  
zR!o{8  
gtUUsQ%y.  
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 KH\b_>wU2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &//wSlL3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) E_KCNn-f  
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。 UAR5^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qE'9QQ>:b  
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。。。 e8YMX&0%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m<L;  
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)  h:lt<y  
下面是修改过的unary_op ]Jh+'RK\#  
1ygpp0IGJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1c JF/"v  
class unary_op ?#yV3h|Ij  
  { SIBoCs5  
Left l; eEhr140  
  \!]Ua.e<  
public : BBcV9CGU  
LZMYr  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} hhoEb(BA  
f+rz|(6vs{  
template < typename T > GGhM;%H_99  
  struct result_1 .]aF 1}AI  
  { fgihy  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; FU=w(< R;  
} ; Ra*e5  
uEc<}pV  
template < typename T1, typename T2 > - 0?^#G}3}  
  struct result_2 GUslPnG  
  { cb5,P~/q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2Z20E$Cb  
} ; 7d92 Pe  
[{C )LDN  
template < typename T1, typename T2 > s=?g\oR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8kP3+  
  { NEa>\K<\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r>bJ%M}  
} N'xSG`,Mg  
(E]!Z vE  
template < typename T > /?'; nGq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jqr1V_3(  
  { ]kG(G%r|M  
  return OpClass::execute(lt(t)); s,a}?W  
} ^5r9 5  
DcSnia62f  
} ; ?5kHa_^  
=2w4C_  
pm{|?R  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug eAPXWWAZJ1  
好啦,现在才真正完美了。 Y.^=]-n,  
现在在picker里面就可以这么添加了: dMR3)CO  
lI>SUsQFfm  
template < typename Right > a<]B B$~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const g/13~UM\  
  { *,BzcZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *%KKNT'*  
} 2w)-\/j}  
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。 > x IJE2  
tH'2gl   
YJ(*wByM  
lsN~*q?~]  
@29U@T  
十. bind r,_?F7  
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。 ePIiF_X  
先来分析一下一段例子 4Vq%N  
\@&_>us  
:x_'i_w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} TIvRhbu  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 eW|^tH  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %4HRW;IU  
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。 'U'yC2BI n  
我们来写个简单的。 #nh|=X  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zSb PW 6U  
对于函数对象类的版本: :kfp_o+J  
B:7mpSnEQ  
template < typename Func > BL&LeSa  
struct functor_trait (rg;IXAq%  
  { KD^N)&k^Kp  
typedef typename Func::result_type result_type; ZoArQ(YFy  
} ; h;3cd0  
对于无参数函数的版本: 3j3N!T9  
Fv<`AU  
template < typename Ret > vzmc}y G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > x`6<m!d`  
  { ]vuwkn+)  
typedef Ret result_type; _ 84ut  
} ; XV^1tX>f{  
对于单参数函数的版本: Ks}Xgc\  
,-z9 #t  
template < typename Ret, typename V1 > KF4PJi;*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z5TuGY b<  
  { Is+O  
typedef Ret result_type; N!`e}Z6S  
} ; z3uW)GQ.  
对于双参数函数的版本: c&L"N!4z  
d:yqj:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~Ch+5A;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *}8t{ F@k  
  { aN(|'uO@  
typedef Ret result_type; qoAj] ")  
} ; c_elShK8#  
等等。。。 \rPbK+G.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O(_[ayE  
&5: tn=E  
template < typename Func > B-l'vVx  
struct func_return Uk\Id ~xLV  
  { [k-+AA>:  
template < typename T > B2ec@]uD`  
  struct result_1 36am-G  
  { MeUaTJFEB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?mlNL/:  
} ; xC tmXo  
E }ZJ)V7  
template < typename T1, typename T2 > A2|Ud_  
  struct result_2 RVeEkv[qp  
  { _/O25% l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +k`!QM>e-  
} ; +E1h#cc)  
} ; : "1XPr  
+o9":dl  
~,*b }O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -+O 9<3ly  
`:axzCrCfR  
template < typename Func, typename aPicker > \m1~jMz*>k  
class binder_1 u,6~qQczE  
  { *E{2J:`  
Func fn; \_B[{e7z  
aPicker pk; %RDI!e<e}  
public : Qca&E`~Q  
7NJhRz`_  
template < typename T > )&!&AlLn  
  struct result_1 :kGU,>BN  
  { nR`ov1RH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;amXY@RmH  
} ; w}=5ElB  
!o$!Frc  
template < typename T1, typename T2 > aE2.L;Tk?  
  struct result_2 t]-5 ]oI  
  { x*/S*!vx\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oJfr +3I  
} ; F;]%V%F.X  
-a-(r'Qc(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @*sWu_ -Y%  
=%/)m:f!^  
template < typename T > )P+7PhE{J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AA7C$;Z15~  
  { pa# IJ  
  return fn(pk(t)); s;A@*Y;v  
} cb}[S:&|  
template < typename T1, typename T2 > r9dyA5oD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bi{$@n&?f  
  { CvD "sHVq%  
  return fn(pk(t1, t2)); &#iTQD  
} #{\%rWnCm  
} ; 4F{70"a  
LEtG|3Dx  
8e(\%bX  
一目了然不是么? L+q/){Dd(  
最后实现bind >:b Q  
>qF CB\(  
^- d%r  
template < typename Func, typename aPicker > -(=eM3o-9m  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *Em,*!  
  { ^N)R=tl  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gdQvp=v]  
} zOiu5  
-jiG7OL  
2个以上参数的bind可以同理实现。 OtNd,U.dE  
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。 1 9CK+;b  
H/37)&$E(  
十一. phoenix X)% A6M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [D4Es  
>j QWn@  
for_each(v.begin(), v.end(), Dg?:/=,=9r  
( v'3J.?N  
do_ Dbz3;t  
[ ~W-PD  
  cout << _1 <<   " , " $A-J,_:T<  
] # }y2)g  
.while_( -- _1), XD2v*l|Po  
cout << var( " \n " ) k1D@fiz  
) $F5 b  
); U3dwI:cG  
*vwbgJG! *  
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: q1KZ5G)6GJ  
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 W*I(f]8:y`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 io8'g3<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4.5|2 \[  
Fkd+pS\9g~  
@W"KVPd  
template < typename Cond, typename Actor >  cHk)i  
class do_while  UWo]s.  
  { g0["^P1tV  
Cond cd; /$p6'1P8  
Actor act; YF>m$?;  
public : ElW~48  
template < typename T > VL` z[|e @  
  struct result_1 /^#;d UB  
  { oV|4V:G q  
  typedef int result_type; LAS'u "c|  
} ; U ^5Kz-5.  
~yW4)4k;b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Oagsoik  
DrY:9[LP  
template < typename T > e9U9Uu[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _)>_{Pm  
  { 2$g6}A`r  
  do r w2arx  
    { =k^Y?.  
  act(t); g'n7T|h ~  
  } Zy?Hi`  
  while (cd(t)); b((M)Gz  
  return   0 ; 9Hb6nm  
} m4hg'<<V  
} ; wc}5m Hs  
SBfT20z[  
keX,d#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %Q fO8P  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 bU2Z[sn.  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 v50bdj9}k  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 qzKdQ&vO  
下面就是产生这个functor的类: i%#+\F.&  
;S^'V  
EIf5(/jo  
template < typename Actor > ( u\._Gwsx  
class do_while_actor (3 Two}  
  { :toh0oB[  
Actor act; 1Z+8r  
public : e478U$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4C61GB?Vy  
D%OQ e#!  
template < typename Cond > lm-dW'7&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "4+ &-ms  
} ; 93("oBd[s(  
M/>7pZW  
`>f6) C-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )NXmn95  
最后,是那个do_ nYR#  
?(D q?-.  
c[wla<dO*  
class do_while_invoker -Ta9 pxZk  
  { cl[BF'.H  
public : &:9c AIe]H  
template < typename Actor > f332J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4o <Uy  
  { e6R}0w~G  
  return do_while_actor < Actor > (act); %Gz0^[+  
} y&q*maa[  
} do_; =n5zM._S-  
z;{iM/Xe  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? : UGZ+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8uc1iB  
最后来说说怎么处理break和continue l&OKBUG  
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。 ]HKQDc'  
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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