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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v/xlb&Xx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 DcFY b|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, 5JaLE5-  
DqY"N ]  
l"JM%LV  
Hd;NvNS  
  class filler K:-jn}i?/  
  { U"|1@W#  
public : m4h)Wq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} An#[ +?  
} ; Y?1T XsvF  
uSYI X  
Y*pXbztP  
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: V?*fl^f  
v+xrn z  
$X;OK  
vh&~Y].W Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p @q20>^u  
5N>flQ  
hd9~Zw]V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 72RTEGy  
 nm`( ;<W  
%JPr 7 }  
hj"JmF$m  
二. 战前分析 kD+#|f  
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。 Zs}h>$E5_B  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 PW%ith1)<  
-*[)CR-{  
:RIqA/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d~_5Jx  
  /* --------------------------------------------- */ {?^ES*5  
vector < int *> vp( 10 ); |FT.x9e-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6'mZM=d  
/* --------------------------------------------- */ ~t2" L|i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q1YNp`]0i8  
/* --------------------------------------------- */ +%[, m&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); FTEC=j$ln  
  /* --------------------------------------------- */ /g*_dH)=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6(?@B^S>2  
/* --------------------------------------------- */  ^F?B_'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); x&u@!# d]  
%.Btf3y~  
2vB,{/GXP  
 8zRw\]?  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8?m=Vw<kIZ  
1._1, _2是什么? ubZuvWZ  
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。 4MDVR/Z7  
2._1 = 1是在做什么? 'HfI~wN  
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。 /QL<>g  
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。 cahlYv'  
'bZw-t!M@  
m,hqq%qz  
三. 动工 (W"0c?i|]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fh_:ung  
H/[(T%]o  
o6 NmDv5  
N1g;e?T ':  
template < typename T > %vf;qVoA~  
class assignment hiVDN"$$  
  {  WSeiW  
T value; M7Z&t'=  
public : &q4~WRnzJk  
assignment( const T & v) : value(v) {} H/W&a2R^P  
template < typename T2 > ~FI} [6Dd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y#Nrq9r:  
} ; aB G*  
*a_QuEw _k  
/;Cx|\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |1!|SarM{B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment A ?~4Pe  
V#1v5mWVx  
t':*~b{V@7  
|C+ 5  
  class holder ?OO !M  
  { Lrx"Hn{  
public : gi@&Mr)fS  
template < typename T > hI<$lEB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;SA+| ,  
  { H lFVc  
  return assignment < T > (t); *"/BD=INv}  
} b1e)w?n  
} ; \q-["W34  
Q3)[ *61e  
_cfAJ)8=  
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: =`(\]t"I  
=>TXo@rVN  
  static holder _1; aC'#H8e|j  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 OH+2)X  
G in  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #eI` l`}  
而不用手动写一个函数对象。 l_q1h]/   
7BA9zs392  
h2]G V-  
p_3VFKq>0  
四. 问题分析 q*J-ii  
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。 y3V47J2o  
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。 x4_FG{AIu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 BxxqzN+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 uUG&At  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ybm&g( -\  
~Oj-W6-+&,  
五. 问题1:一致性 a)L=+Z  
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?| v".u#G'u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v[ y|E;B  
^yF2xJ)9-  
struct holder b WZ X  
  { Lr(wS {  
  // oxqD/fY  
  template < typename T > kObgoMT<[  
T &   operator ()( const T & r) const :}w^-I"  
  { 1Yv#4t  
  return (T & )r; _{?/4ZhA\+  
} VrRBwvp-K  
} ; ;,_c1x/F  
3PZwz^oRh9  
这样的话assignment也必须相应改动: 9o5_QnGE  
#T)gKp  
template < typename Left, typename Right > 1(U\vMb  
class assignment 8[z& g%u  
  { ) /<\|mR  
Left l; MU&P+Wr  
Right r; ]+0I8eerd  
public : xSHeP`P^X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e_pyjaY!s  
template < typename T2 > vV9q5Bj:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } u>-!5=D8  
} ; q^w3n2  
[I` 6F6  
同时,holder的operator=也需要改动: ;yH1vX  
[P_1a`b  
template < typename T > r5?qz<WW~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (Sg52zv  
  { lTv_%hUp  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NLxsxomj  
} Y;'7Ek)  
d<v>C-nk%  
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。 *m sW4|=^2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =w!14@W  
bP 2IX  
return l(rhs) = r; _,4f z(  
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。 V+l>wMeo  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: uU]4)Hp  
^dR5fAS  
template < typename Tp > |f0KIb}d  
class constant_t uNYHEs6%T$  
  { 29#;;n}p  
  const Tp t; 1vQj` F  
public : `jb?6;15  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8W"~>7/>D  
template < typename T > 8Mq] V v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `_'I 9,.a  
  { a[GlqaQy+-  
  return t; vF=d`T<  
} #9Z*.  
} ; Z\y@rp\l  
T(^<sjOs  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F3b[L^Km]  
下面就可以修改holder的operator=了 }cE,&n  
.;n<k  
template < typename T > V4!RUqK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :R<n{%~  
  { kN>AY'1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $vdGkz@6  
} ts Zr n  
'+ |{4-V  
同时也要修改assignment的operator() Ov)rsi  
Dg@>d0FW  
template < typename T2 > !_cT_ WHty  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (y AQm pp  
现在代码看起来就很一致了。 AtA}OY]D /  
SD6xi\8  
六. 问题2:链式操作 d]k >7.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /9WR>NUAO  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 %9=^#e+pE  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 eGblQGRS  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 u[^(s_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F#Oqa^$(  
M*E4:A9_M  
template < typename T > 5_nkN`x  
struct result_1 ue$\ i=jw  
  { y2^r.6"O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t.>vLzrU  
} ; ab' f:  
~/h P6*  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ^c^9kK'  
>0SF79-RE  
template < typename T > Y'Jb@l`$-  
struct   ref A[!Fg0X0  
  { ^owEB%  
typedef T & reference; 9+SeG\Th  
} ; abCcZ<=|b  
template < typename T > BJk\p.BVN  
struct   ref < T &> '\ dFhYs{*  
  { xZL`<3?  
typedef T & reference; 2[Q*?N  
} ; SA{A E9y  
>&aFSL,f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?ae:9ZcH  
Jnm{i|6N  
template < typename T > V4 Pf?g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^Y ~ ,s  
  { FcsEv {#U  
  return l(t) = r(t); As1Er[>  
} PT|^RF%fT  
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。 =2)5_/9au  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]ODC+q1  
QO7 > XHn  
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 !Il>,q&F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lVXgp'!#j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1?)<*[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9.lSF  
最后的布局是: $ZXy&?4  
                Add @"kA&=0;|J  
              /   \ ay'= M`uO_  
            Divide   5 rc*&K#? B  
            /   \ 6k42>e*p  
          _1     3 zY\v|l<T  
似乎一切都解决了?不。 Zo;@StN3}T  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Q9 kKk  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 u|WX?@\  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: omECes)  
I4  Tc&b  
template < typename Right > g84~d(\?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iyu%o9_0  
Right & rt) const phbdV8$L  
  { >?b/_O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @+ Berb  
} 0X0HDQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Fmt5"3B  
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。 L,waQk / @  
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。 aAu upPu  
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。 }^?dK3~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。 [ G[HQ)A  
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? s3_i5,y  
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: E7^tU416  
20 zIO.&o  
template < class Action > {NKDmeg:D  
class picker : public Action QCa$<~c  
  { ?_m;~>C  
public : Y$Js5K@F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} f&8&UL>e`  
  // all the operator overloaded e@Z(z^V  
} ; 5^GUuFt5m  
x nWapG  
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。 u+[ZWhKUp  
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: bW3e*O$V  
^z9ITGB~tV  
template < typename Right > -:a 9'dT  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3UD_2[aqN(  
  { V`S6cmwdc\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !7AW_l9`i  
} L;fhJ~ r  
aMZ6C <N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ZaH<\`=%  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Q++lgVh)E  
b&HA_G4  
template < typename T >   struct picker_maker )3'/g`c  
  { o8 q@rwu3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; yFl@ z  
} ; {\;CGoN|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `Kpn@Xg  
  { {/XzIOO;b  
typedef picker < T > result; }j+ZF'#  
} ; # T$^{/J  
!j%vUe;t  
下面总的结构就有了: b0 PF7PEEQ  
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。 #&1mc_`/  
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。 5z5#_*)O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &=<x&4H+  
至此链式操作完美实现。 _+ oX9  
xo6-Y=c8  
jGb+bN5U7  
七. 问题3 rzLpVpTaz  
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。 -+Kx^V#'R  
LUHj3H  
template < typename T1, typename T2 > #J)sz,)(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9p+DA s{i  
  { Br`Xw^S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); n0>#?ek12  
} i0v;mc  
$FNj>1  
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: CS:j->  
}_@*,  
template < typename T1, typename T2 > ['tGc{4  
struct result_2 wta\C{{  
  { % E3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QPg QM6  
} ; \WQ\q \  
k9~NIvnB`  
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? $!G7u<`na  
这个差事就留给了holder自己。 Ha[Bf*  
    qTj7mUk  
g`d5OHvO o  
template < int Order > CJz2.yd  
class holder; A Ns.`S  
template <> /$|C s  
class holder < 1 > =$X5O&E3'  
  { z4HIDb  
public : "n^h'// mn  
template < typename T > Q]S~H+eRy  
  struct result_1 f<=<:+  
  { M/EEoK^K@  
  typedef T & result; :rk=(=@8`  
} ; ['~3"lK^O  
template < typename T1, typename T2 > ZNuz%VO  
  struct result_2 Pv17wUB  
  { s )POtJ<  
  typedef T1 & result; 9E'fM  
} ; MRR5j;4GK  
template < typename T > ai)S:2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [a:yKJ[  
  { LBq~?Q.e  
  return (T & )r; )e d5~ok  
} qjFz}6  
template < typename T1, typename T2 > ;PCnEs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I<`K;El'  
  { #k&"R v;,  
  return (T1 & )r1; V7[6jW gH  
} 9utiev~3  
} ; = NHuj.  
29("gB  
template <> /2N'SOX  
class holder < 2 > *1"xvle  
  { 5\gL+ qM0  
public : mFfw*,M  
template < typename T > V T8PV5z  
  struct result_1 tS!Fn Qg4  
  { )9I>y2WU~  
  typedef T & result; 0zQ"5e?qy  
} ; qB6@OS  
template < typename T1, typename T2 > Rah"La  
  struct result_2 @ol=gBU  
  { Q&+Jeji  
  typedef T2 & result; HK&Ul=^VN|  
} ; ~QgyhJM_h=  
template < typename T > +Ysm6n '  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !~Vo'ykwx'  
  { K.)ionb  
  return (T & )r; 8=QOp[w   
} )[fjZG[  
template < typename T1, typename T2 > )3K#${p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^j]"!:h  
  { )4:K@  
  return (T2 & )r2; 7k,pUC-w7c  
} Hdvtgss!  
} ; jf&B5>-x  
\WS2g"(  
nhV\<  
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> >。 er@"4R0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: loRT+u$&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :rxS &5  
kY>jp@w V  
return l(i, j) = r(i, j); NSe H u k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w`BY>Xft0  
] V|hDU=t  
  return ( int & )i; gu?e%]X3  
  return ( int & )j; }9:( l  
最后执行i = j; ba5,?FVI~  
可见,参数被正确的选择了。 42/MBP`\Y  
"PgVvm#w'  
|Gp!#D0b  
uqz HS>GM  
rA+UftC:p6  
八. 中期总结 L hp  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: `iHyGfm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D;nd_{%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [U5@m]>^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;x<5F+b  
G)|Xj70  
Lql2ry$Wa  
m^k$Z0  
LTZ8Eu  
z*V 8l*  
九. 简化 &}'FC7}  
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。 fe!eZiE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kM6i{{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: 'FNnFm  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sKy3('5;  
  +-*/&|^等 GLO%>&  
2. 返回引用。 A<h^.{  
  =,各种复合赋值等 18^#:=Z  
3. 返回固定类型。 jgvzp  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v)p'0F#6A  
4. 原样返回。 agV z  
  operator, &Fiesi!tET  
5. 返回解引用的类型。 reQr=OAez  
  operator*(单目) #fYRsVQ  
6. 返回地址。 g6 H}a  
  operator&(单目) Iuyq!R4:7  
7. 下表访问返回类型。 [psZc'q  
  operator[] `uKsFX M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '[Sm w'n6-  
  operator<<和operator>> <x8I<K  
>D jJ*vM  
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。 +\doF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $:?Dyu(Il  
nTtE+~u  
template < typename Left > HNRAtRvnY  
struct value_return k vpkWD;  
  { l4gF.-.GYF  
template < typename T > GE8.{P  
  struct result_1 YQ$LU \:  
  { E<ILZpP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `h|Y0x  
} ; eB&.keO  
n^q%_60H   
template < typename T1, typename T2 > BTzBT%mP  
  struct result_2 PNz]L  
  { qeW.~B!B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4Q!|fn0Sv  
} ; fikDpR  
} ; ~<.{z]*O  
HUAbq }  
soRY M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z~-(nyaBS  
zs(P2$  
下面我们来剥离functor中的operator() }rvX}   
首先operator里面的代码全是下面的形式: .Y|wG<E  
S"VO@)d  
return l(t) op r(t) EKD#s,(V*X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l^XOW- ;u  
return op l(t) r#A*{4wz  
return op l(t1, t2) (wFoI}s  
return l(t) op -e_|^T"  
return l(t1, t2) op `g_r<EY8/  
return l(t)[r(t)] VJ8'T"^Hf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v}J0j  
;"2VU"  
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: 2z.~K&+x  
单目: return f(l(t), r(t)); ^9`|QF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YV _ 7 .+A  
双目: return f(l(t)); .p]r S =#  
return f(l(t1, t2)); (&1.!R[X  
下面就是f的实现,以operator/为例 0K6My4d{  
Yi]`"\  
struct meta_divide M KX+'p\w  
  { Zb&pH~ 7  
template < typename T1, typename T2 > S[gACEZ =  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p>O/H1US;  
  { 1{5t.  
  return t1 / t2; fJP *RVz  
} UdVf/ PGx  
} ; F\hVunPVx  
`dD_"Hdt  
这个工作可以让宏来做: {/(.Bpld  
D^2lb"3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (c&%1bJ  
template < typename T1, typename T2 > \ -$kIVh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pGfGGY>i%  
以后可以直接用 m?; ?I]`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]kXW eY<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 6" <(M@  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) K@JaN/OM  
AAs&P+;  
[Y$ TVwFwX  
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 Q-!gO  
>_xuXEslUz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g1?9ge 1  
class unary_op : public Rettype 7R7+jL,  
  { 1<fW .Q)  
    Left l; : 8j7}'  
public : ?G,gPb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qclq^|O0  
a|= ^   
template < typename T > u]7wd3(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _~MX~M3MB  
      { 5 2 Qr  
      return FuncType::execute(l(t)); ~b m'i%$k  
    } rjiHP;-t1  
-|^)8  
    template < typename T1, typename T2 > 79c M _O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nT}Wx/aT  
      { b>8TH-1t~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~@Q ]@8Tv\  
    } L-:@Om!  
} ; 8Z_ 4%vUBg  
:b(W&iBWhI  
JKfJ%yy |  
同样还可以申明一个binary_op $H[q5(_~  
q^sZP\i,*;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '8\9@wzv  
class binary_op : public Rettype 2_)UHTwsK  
  { r8eJ&-Yi{Z  
    Left l; Eyjsbj8  
Right r; @y~kQ5k  
public : W+63B8)4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G"E_4YkJ  
'sH_^{V2  
template < typename T > T}=^D=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rIJPgF  
      { OR!W3 @  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ni%)a  
    } HnKgD:  
jq*`| m;Q  
    template < typename T1, typename T2 > !rr,(!Ip?O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zD<W`_z  
      { Dqii60  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ze8.+Ee  
    } Gj-nT N  
} ; t1o 6;r K  
uO eal^uS  
>@Ht*h{~  
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 oC49c~`8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r>FwJm!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `MuX/ [q  
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。 K&`1{,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >FwK_Zd'  
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。。。 1J/'R37lP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !pw )sO~  
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) k:run2K  
下面是修改过的unary_op kl.;E{PL  
"4H@&:-(p  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bA#9'Qu^j  
class unary_op <6Gs0\JB  
  { X1`3KqK<9  
Left l; +71<B>L   
  Fy Ih\  
public : _8u TK%|  
y< *-&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {@)ZXg  
gtu<#h(  
template < typename T > }8Y! -qX  
  struct result_1 rx2'].  
  { i83~&Q=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ld}?daPj  
} ; zT78FliY6  
e !jy6 t  
template < typename T1, typename T2 > s{'Sl{-Eu  
  struct result_2 b~,e(D9DG  
  { >jAFt_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ==m[t- 9x  
} ; Mww^  
ylZQwICk  
template < typename T1, typename T2 > =eQB-Xe8Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mYgfGPF`  
  { ?<!q F:r:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :,JaOn'  
} 6[A\cs  
M.mn9kw`  
template < typename T > `w:kY9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qs,\P^n  
  { WDIin6u-  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~k?rP}>0  
} K/ On|C  
|z=`Ur@)  
} ; 34u[#O{2  
z.cDbkf}  
iX+8!>Q  
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 FFcCoPX_  
好啦,现在才真正完美了。 cWkg.ri-x  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?CQE6ch  
 Ol }5ry  
template < typename Right > G)?*BH  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  lrv-[}}  
  { ]H n:c'aT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p<r<Y %  
} V pnk>GWD  
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。 t`K9K"|k  
gS +X%  
M?h{'$T  
3k)xzv%r`  
ML12&E>  
十. bind 3<r7"/5  
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。 `}),wBq  
先来分析一下一段例子 lz0-5z+\  
<\^o  
I3nE]OcW@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {zcG%b WJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~DK.Y   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F+H]{ss>  
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。 3HrG^/  
我们来写个简单的。 1$T`j2s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F|F0#HC ?  
对于函数对象类的版本: |URfw5Hm  
*LB-V%{|'  
template < typename Func > +yO) 3  
struct functor_trait "rn  
  { -w"I  
typedef typename Func::result_type result_type; QlGK+I>y;  
} ; bPFGQlmIO  
对于无参数函数的版本: %0-oZL  
1-p#}VX  
template < typename Ret > 1 Gr^,Ry  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Jq` Dvz  
  { oYw?kxRZ  
typedef Ret result_type; j_rO_m<8  
} ; s1_Y~<y X  
对于单参数函数的版本: bW W!,-|R  
g&g:H H :  
template < typename Ret, typename V1 > QgU]3`z"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |^8ND #x  
  { 2`]c&k;]  
typedef Ret result_type; i<Ms2^  
} ; /9ORVV  
对于双参数函数的版本: wetu.aMp  
961&rR}d  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k$%{w\?Jf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V Dnrm*  
  { }` 3-  
typedef Ret result_type; DL,R~  
} ; =r/K#hOR\J  
等等。。。 wBpt W2jA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy TYuP EVEXZ  
2tK~]0x  
template < typename Func > 9q?knMt  
struct func_return zKP[]S-  
  { &pI\VIx ?  
template < typename T > 6g-jhsW6  
  struct result_1 i%133in  
  { k`>qb8,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {($mLfC4  
} ;  $Z &6  
,zZH>P  
template < typename T1, typename T2 > kVtP~  
  struct result_2 ?5">50  
  { EO+Ix7w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z%o.kd"  
} ; eW.qMx#:od  
} ; 9Y2u/|!.3  
xqk(id\&  
\KJTR0EB:>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ZOqA8#\  
;0_T\{H"nR  
template < typename Func, typename aPicker > \|X 1  
class binder_1 fX9b1x  
  { * g+v*q X  
Func fn; oa+'.b~  
aPicker pk; hlyh8=Z6o  
public : tx;2C|S$oU  
,?U(PEO\f  
template < typename T > d.ywH;  
  struct result_1 7oLlRU  
  { P `<TO   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ST#)Fl  
} ; b^[>\s'  
xz@*V>QT  
template < typename T1, typename T2 > si%V63^lN  
  struct result_2 Nc6y]eGz  
  { 49/2E@G4.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dh}"uM}a  
} ; jY9tq[~/  
56."&0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +Rd\*b  
:;#^gv H  
template < typename T > 'lC=k7@x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MAqETjB  
  { \py&v5J)s!  
  return fn(pk(t)); mFpj@=^_G  
} Qmd2C&Xw  
template < typename T1, typename T2 > T}p|_)&y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3Qv9=q|[b  
  { 9 [E/^  
  return fn(pk(t1, t2)); ctgH/SU  
} DS|x*w'I  
} ; UT_t]m  
UQ e1rf  
K=sk1<>)m  
一目了然不是么? _n*gj-  
最后实现bind cw BiT  
@ bvWqMa  
5=poe@1g  
template < typename Func, typename aPicker > s0Y7`uD^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T2T?)_f /  
  { %&O'>L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); aIfB^M*c5  
} wGz_IL.D  
iQh:y:Jo1&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9zehwl]~  
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。 78mJ3/?rC  
)]}68}9  
十一. phoenix Q!fk|D+j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wzI*QXV2s  
%eu_Pr6X  
for_each(v.begin(), v.end(), ]%5gPfv[T  
( '(:R-u!pp  
do_ B8-Y)u1G  
[ \ ]h$8JwV  
  cout << _1 <<   " , " 6`'KM/   
] No/D"S#  
.while_( -- _1), n{F&GE="  
cout << var( " \n " ) M w+4atO4[  
) Ac,bf 8C  
); R<>uCF0  
"FfP&lF/  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: M<)Vtn  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor |SsmVW$B|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6<Zk%[7t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2f0_Xw_V_  
)% ?SWuS?N  
hniTMO  
template < typename Cond, typename Actor > i ;YRE&X  
class do_while ,6\oT;G  
  { EO.}{1m=hx  
Cond cd; gG6BEsGa,  
Actor act; cy_zEJjbD  
public : EG!):P  
template < typename T > CY.i0  
  struct result_1 .`N&,&H  
  { {[FJkP2l  
  typedef int result_type; ML_[Z_Q<z  
} ; w 259':  
/\uW[mt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6?jSe<4x  
2k""/xMF'  
template < typename T > =Cr F(wVO"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [;i3o?\_I  
  { rexy*Xv`2p  
  do xHdv?69,  
    {  *}`D2_uP  
  act(t); x\XOtjJr  
  } N]@e7P'9F  
  while (cd(t)); EY 9N{  
  return   0 ; +QVe -  
} #_OrS/H  
} ; \rf2O s  
n<>/X_m  
79(Px2H2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3P2L phW  
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。 ~C2[5r{So  
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。 e$@azi1  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 #~88[i-6  
下面就是产生这个functor的类: j*)K> \  
8a4&}^|  
0xg6  
template < typename Actor >  ~/kx  
class do_while_actor 27KfT] =  
  { VN9C@ ;'$  
Actor act; >T~d uwS  
public : s\dF7/b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q+-Bl  
gcf EJN4'  
template < typename Cond > C %o^AR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {n>W8sN<  
} ; L>EC^2\  
S7 Tem:/  
[3QKBV1\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^d2bl,1  
最后,是那个do_ U$(AZ|0  
 Z,osdF  
%,M(-G5j;  
class do_while_invoker ;ywQk| r  
  { UF00K1dbz  
public : " Q~-C|x  
template < typename Actor > qrmJJSJ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |F 18j9  
  { M6b; DQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); i`1QR@11  
} SrVJ Q~ :>  
} do_; M6J/S  
5'Fh_TXTD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |H4/a;]~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 OW12m{  
最后来说说怎么处理break和continue E}$K&<J'-  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 'J`%[,@V  
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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