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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Pow|:Lau!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5KK{%6#f\  
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, XHy ?  
Y7-*2"!  
4*iHw+%mq  
gTnS[  
  class filler Ex 6o=D2  
  { @2u#93Y  
public : Q ]/B/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N50fL  
} ; E$w#+.QP  
gNTh% e  
2@fa rx:  
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: +1x)z~q=  
zFOL(s.h|0  
!Pw$48cg  
q=njKC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O'OFz}x),  
t|.Ft<c#  
p(.N(c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )'`CC>Q  
|!oXvXU  
lO[E[c G  
`T=1<Twc  
二. 战前分析 B.}cB'|  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 V(r`.75  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _@~PL>g"p  
 f -7S:,  
S4)A6z$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kAeNQRjR  
  /* --------------------------------------------- */ +|9f%f6vp  
vector < int *> vp( 10 ); AO $Wy@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hl**zF  
/* --------------------------------------------- */ 5\&]J7(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Uh}+"h5  
/* --------------------------------------------- */ nW11wtiO.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P0)AU i  
  /* --------------------------------------------- */ e9lOk)`t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %;tJQ%6-.S  
/* --------------------------------------------- */ w]F!2b!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); GoazH?%  
"ct58Y@   
w]}f6VlEl  
$D}"k!H  
看了之后,我们可以思考一些问题: G~(& 3  
1._1, _2是什么? aV#h5s  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 _\UIc;3Gl  
2._1 = 1是在做什么? l77'Lne  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 r,0@~;zA  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 TVYz3~m  
U:\p$hL9  
BtzYA"  
三. 动工 F*,5\s<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: mVt3WZa  
%7 /,m  
UG #X/%p  
q=+ wI"[  
template < typename T > .'&V#D0  
class assignment "Vx6 #u@}  
  { 6`Lcs  
T value; -zdmr"CA  
public : G%$}WA]|  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4dD2{M  
template < typename T2 > kf'=%]9#_T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @+E7w6>%  
} ; 6^ab@GrN\  
83Uw  
Y0}4WWV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Zt_r9xs>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D?mDG|Z  
_Z$?^gn  
DLXL!-)z  
6<PW./rk:  
  class holder f7 wm w2  
  { ']h IfOD"r  
public : %i595Ij-]  
template < typename T > %jT w  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +!><5  
  { op.d;lO@  
  return assignment < T > (t); ly=a>}F_  
} 8O9Gs  
} ; =W<[Fe3  
M9DgO4xl  
B$j' /e-Zk  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: h;nQxmJ9  
^N{k6>;  
  static holder _1; tpZ->)1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &r:=KT3  
_@K YF)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7f* RM  
而不用手动写一个函数对象。 r>O|L%xpv  
*Dc@CmBr  
ol}`Wwy  
.6Fsw    
四. 问题分析 fM2^MUp[=1  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 wV>c" J  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 YXRjx .srf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 MyFCJJ/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (0}j]p'w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Si R\a!,C  
G1[(F`t>  
五. 问题1:一致性 B!uxs  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| He<;4?:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a'A s  
4DM*^=9E  
struct holder x,uBJ  
  { U6c@Et,  
  // . pP7"E4]  
  template < typename T > ,cD1{T\  
T &   operator ()( const T & r) const yquAr$L!  
  { !-,Ww[G>  
  return (T & )r; +A\V)  
} ju.OW`GM  
} ; p6Gcts?,  
ayeCi8  
这样的话assignment也必须相应改动: 2vvh|?M  
=f `=@]  
template < typename Left, typename Right > %qi%$  
class assignment '$6PTa  
  { S(tEw Xy  
Left l; R"{l[9j4>  
Right r; I^:F)a:  
public : O8y9dX-2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C=[Ae,  
template < typename T2 > ~1ps7[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >f%,`r  
} ; JhH`uA&  
3.FR C  
同时,holder的operator=也需要改动: y!hi"!  
4m\([EO  
template < typename T > DJ|BM+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *m&%vj.Kc  
  { > Y ] _K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \HD-vINV;  
} BV1u,<T"  
Man^<T%F  
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。 Xb0!( (A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8t=3  
l=NAq_?N\  
return l(rhs) = r; 70=(. [^+  
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。 fp tIc#4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `-u7 I  
W0|_]"K-  
template < typename Tp > tvT4S  
class constant_t B%mtp;) P  
  { D:)~%wu Lt  
  const Tp t; `@MPkC y1  
public : M?R!n$N_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ih3$  
template < typename T > 6%UY1Q.?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s-%J 5_d f  
  { +N8aq<l  
  return t; o$t &MST?i  
} OGGSS&5t w  
} ; J?,?fqb  
2+Zti8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 UO1$UF! QC  
下面就可以修改holder的operator=了 k% NrL@z  
L20rv:W$h  
template < typename T > %",ULtZ+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z'e\_C  
  { cyBW0wV1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }k| g%H J  
} sjb-Me?  
VfRs[ 3Q  
同时也要修改assignment的operator() 4]EvT=Ro  
u uSHCp  
template < typename T2 > &#-[Y:?lA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >Zo-wYG  
现在代码看起来就很一致了。 B>@D,)/bT5  
9 ?(x>P  
六. 问题2:链式操作 c&b/Joi7@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RQ|?Ce",  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 nNu[c[V  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Pj._/$R[/  
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。 W8VO)3nmD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct KX=/B=3~  
#<UuI9  
template < typename T > j3LNnZY  
struct result_1 0R*}QXph  
  { :v#8O~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r_q~'r35_  
} ; F  "!`X#  
RPY 6Wh| 4  
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: umryA{Ps  
9\:w8M X'  
template < typename T > w~]} acP  
struct   ref C[g&F 0 6  
  { soDfi-2o3  
typedef T & reference; Yx!n*+:J  
} ; s<,"Hsh^CR  
template < typename T > %uW<  
struct   ref < T &> =O,e97  
  { 9!cW  
typedef T & reference; .jCk#@+  
} ; f@L \E>t  
 t9]r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sZT VM9<)  
N4s$.`  
template < typename T > [:BW+6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0O_E\- =  
  { Q6xgLx[  
  return l(t) = r(t); ;=#qHo9k1%  
} Xz" JY  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 NXi ,5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F\:{}782u  
u>1v~3,r#  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 aK-N}T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: eZ[#+0J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 iKY-;YK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 uQ-WTz|*  
最后的布局是: X=\x&Wt  
                Add {<"[D([  
              /   \ Mg&HRE  
            Divide   5 }WoX9M; 1  
            /   \ 8`6 LMQ  
          _1     3 L-SdQTx_  
似乎一切都解决了?不。 E|\3f(aF  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 \#HL`R"  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 N#mK7|\c?:  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =GLYDV  
f7 K8m|  
template < typename Right > p<ry$=`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =y`-sU Hx  
Right & rt) const uLF\K+cz  
  { 3$;J0{&[i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N c9<X  
} Ogn,1nm%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 oK%K+h  
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。 YstXNN4  
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。 +ESX.Vel  
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。 !:&2+%  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 S`iM.;|`O  
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? Z5 w`-#  
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: zp}yiE!bl  
`;R|V  
template < class Action > Ti /;|lP@  
class picker : public Action ,80jMs  
  { 3J23q  
public : _ak.G=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Uzy ;#q  
  // all the operator overloaded uHTKo(NG  
} ; @fUX)zm>  
9*"[pt+tA  
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。 W5 M ]  
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: ':9%3Wq]j  
@w+WLeJ$40  
template < typename Right > "87O4 #$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &:IfhS  
  { jqV)V>M.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aU,0gvI(}  
} zS#f%{   
Tq_1wX'\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z:W')Nd(  
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。 g9RzzE!  
`<. 7?  
template < typename T >   struct picker_maker `\4RFr$  
  { btJ,dpir  
typedef picker < constant_t < T >   > result; N4[ B:n  
} ; ayB=|*Q"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o;HdW  
  { g6tWU  
typedef picker < T > result; v)X[gt tf  
} ; 1_p[*h  
i'[n`|c<  
下面总的结构就有了: LbLbJ{68  
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。 T +|J19  
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。 >"2\D|-/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S}XB |  
至此链式操作完美实现。 E1mI Xd;.  
HY@kw>I  
N> uZt2  
七. 问题3 d|D'&&&c  
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。 7M&.UzIY`  
a,F8+ Pb>  
template < typename T1, typename T2 > 81%qM7v9H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WHdqO8  
  { j};pv2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >vNk kxWyQ  
} sWqPw}/3>  
tIgCF?  
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: |1\dCE03}  
+ 3~Gc<OO  
template < typename T1, typename T2 > 9g<_JcN  
struct result_2 soFvrl^Ql+  
  { @eAGN|C5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q}k_#w  
} ; 7k[`]:*o  
?trt4Tbe/  
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? 6w:g77SH)%  
这个差事就留给了holder自己。 4q@9  
    Z IGbwL  
^HOwN<}`#  
template < int Order > sk%:Sp  
class holder; !$ J)  
template <> wAj(v6  
class holder < 1 > ps{&WT3a  
  { PEwW*4Xo  
public : t6H2tP\AS  
template < typename T > ^| a&%wxA  
  struct result_1 MFCbx>#  
  { *n$m;yI  
  typedef T & result; <W^XSk  
} ; s\3Z?zm8  
template < typename T1, typename T2 > [h2p8i 'o  
  struct result_2 " N`V*0h  
  { 0YsN82IDD  
  typedef T1 & result; Kr+Bt y  
} ; A{n*NxKCX!  
template < typename T > 2C 8L\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eL] w' }\  
  { I _Mqh4];  
  return (T & )r; 0 6G[^  
} z? b(|f\!  
template < typename T1, typename T2 > iA{chQBr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aF4V|?+  
  { [ XY:MU e  
  return (T1 & )r1; 7p"~:1hU  
} 3<1HqU  
} ; R;Ix<y{U  
Hhce:E@K  
template <> b$$L]$q2  
class holder < 2 > 6r-<XNv)0  
  {  zxynEdO  
public : xVwi }jtG|  
template < typename T > cvLcre% >A  
  struct result_1 4)>\rqF+v  
  { hnfrnYH  
  typedef T & result; \Vhp B   
} ; S92 !jp/  
template < typename T1, typename T2 > MM58w3Mz  
  struct result_2 #VMBn}   
  { N%M>,wT  
  typedef T2 & result; BzG!Rg|J  
} ; L-X _b3E\  
template < typename T > q}76aa0e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E)Zd{9A5)  
  { Aaw:B?4)  
  return (T & )r; 0 S`b;f  
} *MyS7<  
template < typename T1, typename T2 > 5IF~]5s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BX)cV  
  { %_X[{(  
  return (T2 & )r2; ` a<|CcUGU  
} JcALFKLB  
} ; <xh'@592  
=ym~= S  
.qU%SmQ^  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Pt)}HF|u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kHIQ/\3?Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [ QL<&:s&  
cE8 _keR~  
return l(i, j) = r(i, j); %?{2uMfq-f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2*",{m  
sB1tce  
  return ( int & )i; PFn[[~5V  
  return ( int & )j; 6s"bstc{  
最后执行i = j; *]UEF_  
可见,参数被正确的选择了。 . L6@Rs  
fm2Mi~}0  
:aFpz6<  
p-03V"^&  
bJMcI8`  
八. 中期总结 ST [1'T+L  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: qFsg&<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o4 OEA)k)=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y Z2VP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @IKe<{w  
s$y#Ufz  
/v ;Kb|e  
a0W\?  
arH\QPaka'  
J,M5<s[Xqt  
九. 简化 oP`M\KXau  
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。 o%JIJ7M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rls#g w  
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: \rnG 1o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -v+^x`HR  
  +-*/&|^等 BNm va  
2. 返回引用。 Ol5xyj  
  =,各种复合赋值等 umn~hb5O  
3. 返回固定类型。 )PATz #  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Kxaz^$5Y$  
4. 原样返回。 -/{}^ QWB  
  operator, &``oZvu B  
5. 返回解引用的类型。 V4i%|vV  
  operator*(单目) N S}`(N  
6. 返回地址。 G(3la3\(  
  operator&(单目) "^e?E:( 3  
7. 下表访问返回类型。 Gbm_xEPC  
  operator[] M[N.H9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z7pXpy \  
  operator<<和operator>> ]M"'qC3g  
r{jD,x2  
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。 !l~aRj-WZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /{)cI^9  
o-Fle, qf  
template < typename Left > xi^e =:;`  
struct value_return /+U)!$zm*  
  { P&`r87J  
template < typename T > ;+KgujfU  
  struct result_1 ]@}BdMlHp  
  { yQ&%* ?J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1 b%7FrPkd  
} ; &_hCs![  
=9@yJ9c-  
template < typename T1, typename T2 > '*Mb .s"  
  struct result_2 mnaD KeA  
  { ga9:*G!b{)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O9&:(2'f  
} ; a-2 {x2O  
} ; zW`koRH@  
U+M?<4J) "  
cyeDZ)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0\^2HjsJ  
]Wm ?<7H  
下面我们来剥离functor中的operator() &nw ~gSe  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !T(Omve)  
YEoT_>A$dB  
return l(t) op r(t) V *y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2,nCGSfc  
return op l(t) d+ko"F|  
return op l(t1, t2) jc`',o'[+  
return l(t) op Hxi=\2-  
return l(t1, t2) op Y. tFqzo3  
return l(t)[r(t)] '+tT$k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,WK$jHG]  
m6<0 hP  
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: xmx;tq  
单目: return f(l(t), r(t)); fG5}'8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *lO+^\HXD  
双目: return f(l(t)); )B4c;O4t  
return f(l(t1, t2)); =nZd"t'p|  
下面就是f的实现,以operator/为例 CxQ,yd;>  
Khd,|pM  
struct meta_divide  Bz~h-  
  { s\R?@  
template < typename T1, typename T2 > t+q`h3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <ft9B05*  
  { [&V%rhi  
  return t1 / t2; S6X<3L`FfH  
} Rx-i.EtZ  
} ; zD-8#H35X"  
PaJwM%s)L  
这个工作可以让宏来做: $O!<Zz   
qEz'l'%(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ VbR.tz  
template < typename T1, typename T2 > \ 0+i,,^x.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +[`%b3Nk  
以后可以直接用 0E1)&f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +[9"M+4-  
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 XLxr~Yo  
(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。。。) S,%HW87  
S`KCVQ>V  
}dl(9H=4  
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 rM |RGe  
^u,x~nPXg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  '|T=  
class unary_op : public Rettype OG`O i^2  
  { 0VPa;{i/  
    Left l; zy;w07-)  
public : u;}B4Rx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S}O\<6&  
u)pBFs<dn  
template < typename T > czRh.kz,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AFED YRX  
      { RfRaWbn  
      return FuncType::execute(l(t)); &N;6G`3  
    } 4*W7{MPY  
4iW 2hV@m  
    template < typename T1, typename T2 > [_@OCiV5)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *[n^6)  
      { a-y5\x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `_i-BdW  
    } JY16|ia  
} ; TKX#/  
^+<uHd>  
.`].\Zykf  
同样还可以申明一个binary_op _R6> Ayw*  
1[]cMyV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >m!.l{*j>N  
class binary_op : public Rettype q4= RE  
  { hNy S  
    Left l; -AQX-[B  
Right r; 0f1#T gX  
public : X9HI@M]h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OpQa!  
IIZsN*^  
template < typename T > hg @Jpg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9n7d "XD2  
      { 0<9TyN6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B"v=Fr[  
    } [4e5(!e  
8 Hn{CJ~'  
    template < typename T1, typename T2 > Ex3woT-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qQ_QF  
      { D6WsEd>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \2!$HA7P  
    } !A o?bs'  
} ; lOui{QU  
yNL71>w4  
Sj ?'T@  
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 b&1@rE-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YBP{4Rl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #UQ[8e  
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。 sh1()vT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! U|nk8 6r  
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。。。 i}19$x.D`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8Yh2K}  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) icmDPq  
下面是修改过的unary_op |sh  U  
3[rB:cE/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |.A>0-']M  
class unary_op "6i9f$N  
  { vkK+ C~"  
Left l; 51vK>  
  :y)'qv[  
public : ?x @khzk  
!MC W t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]O."M"B  
@w0[5ZAj  
template < typename T > ( EX  
  struct result_1 w3@ te\  
  { @j6D#./7j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BlUY9`VWh@  
} ; @4i D N  
i ?>"}h  
template < typename T1, typename T2 > ?HY0@XILI  
  struct result_2 !NCT) #G`  
  { M<"D!h9YP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l- l}xBf  
} ; B.?yHaMI[  
iJi|*P5dw  
template < typename T1, typename T2 > m_B5M0},  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NmQ]qv  
  { 4jpF^&y7u^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :.cX3dP@  
} T*IudxW  
i ,'~Ds  
template < typename T > yrjm0BM#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;%1^k/b6t  
  { |Xag:hof  
  return OpClass::execute(lt(t)); UTPl7po5D  
} i]nE86.;  
D1f=f88/}  
} ; -n9e-0  
Hpt)(Nz:  
Aq"_hjp  
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 Ssj'1[%  
好啦,现在才真正完美了。 89paR[  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4v>V7T.  
=BtEduz  
template < typename Right > j!s&yHE1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const F!xK#~e   
  { _W;u Qg']  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); aqB^  %e  
} 0e7!_ /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。 YblRwic  
Y%faf.$/9  
TDoYp  
.#n?^73  
?]t8$^m,;  
十. bind V/Q6v YX  
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。 /a q%l]hQ@  
先来分析一下一段例子 z,9qAts?mh  
&[YG\8sxWa  
_5zR!|\^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Lg^m?~{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9hv\%_>o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ty78)XI  
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。 c:0$ M w=  
我们来写个简单的。 i`Tne3)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s+[=nau('w  
对于函数对象类的版本: 0^m02\Li  
`9ieTt  
template < typename Func > p})&Zl)V  
struct functor_trait rdb%/@.-  
  { @:[/uqL  
typedef typename Func::result_type result_type; BjH(E'K[b  
} ;  en   
对于无参数函数的版本: $OT:J  
H.9J}k1S  
template < typename Ret > gor6c3i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ' 9,}N:p  
  { C.@zVt  
typedef Ret result_type; lY1m%  
} ; oqj3Q 1  
对于单参数函数的版本: C?B7xK  
pTTif|c  
template < typename Ret, typename V1 > 9$_}E`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =3"Nn4Z  
  { pK3cg|}  
typedef Ret result_type; DGU$3w  
} ; '~@WJKk  
对于双参数函数的版本: 5}m2D='  
8]Pf:_e,+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  u(BYRB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~7ArH9k .  
  { xH=&={  
typedef Ret result_type; 8ZN J}  
} ; PQfx0n,  
等等。。。 v uJ~Lg{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy PH]q#/'  
H`y- "L8q  
template < typename Func > sK\?i3<?  
struct func_return V=YK3){>A  
  { H(pOR< `  
template < typename T > +Kk6|+5u  
  struct result_1 B8 2A:t)  
  { MVdE7P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HsO=%bb  
} ; KAe) X_R7  
5'o.v^l  
template < typename T1, typename T2 > "evLI?  
  struct result_2 Z?GC+hG`  
  { H[Qh*pq2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y`M.hYBXk  
} ; 6sPd")%G  
} ; tp1{)|pwY6  
BFMM6-Ve  
bDr'W   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5X  
p@!"x({@l  
template < typename Func, typename aPicker > lFB Ka ,6  
class binder_1 M~@\x]p >  
  { ] 03!K E  
Func fn; 9/nL3U@i1  
aPicker pk; xUG|@xIwc  
public : I\[*vgjm3G  
:cOwTW?Fj  
template < typename T > o77HRX  
  struct result_1 HHX9QebiST  
  { g'mkhF(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v+\E%H  
} ; ncWASw`  
]qXfg c  
template < typename T1, typename T2 > au GN~"n^  
  struct result_2 w("jyvV[C  
  { p<jHUG4?'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p,xM7V"O)  
} ; 0a(*/u  
{xOu*8J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mhcJ0\@_  
eqLETo@} *  
template < typename T > #!<x|N?_<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <q_H 3|  
  { /a]+xL  
  return fn(pk(t)); 3 \kT#nr  
} `pLp+#1 `R  
template < typename T1, typename T2 > \0b ",|"3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IQH;`+  
  { fA|'}(kH  
  return fn(pk(t1, t2)); ^P]: etld9  
} D-[0^  
} ; Tvk=NJ  
X-t4irZ)  
#BM *40tch  
一目了然不是么? Qi[T!1  
最后实现bind 'dBzv>ngD  
Ad]r )d{  
RzyEA3L'  
template < typename Func, typename aPicker > Cu!4ha.e`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J H$  
  { uz*C`T0:rj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :pNZQX  
} >+8mq]8^  
Q>X ;7nt0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Phx/9Kk  
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。 a8dR.  
3?fya8W<  
十一. phoenix GifD>c |z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]bRu8kn  
LxMOs Nv  
for_each(v.begin(), v.end(),  gs9f2t  
( GF k?Qf{u  
do_ gAR];(*  
[ mTcLocx  
  cout << _1 <<   " , " F@?QVdY1q7  
] CNP?i(Rk  
.while_( -- _1), F*Qw%  
cout << var( " \n " ) 5ptbz<Xv  
) {5*+  
); `5x,N%9{  
K<N0%c~  
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 81\cg  
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 % 3FI>\3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !3Pl]S~6!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /wIZ '  
sz}Nal$AC  
DNL TJrN  
template < typename Cond, typename Actor > _&yQW&vH#  
class do_while QAu^]1;  
  { D:){T>  
Cond cd; HLk/C[`u,  
Actor act; O  89BN6p  
public : G|H\(3hHLZ  
template < typename T > p|W:;(  
  struct result_1 6#dx%TC  
  { .}j@(D  
  typedef int result_type; \QHM7C T  
} ; jQf1h|e  
J,jl(=G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +y-:(aP  
js2?t~E]  
template < typename T > 8lbNw_U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |/rBR!kPq  
  { LV9\  
  do tMupX-V  
    { =niU6Q}  
  act(t); D b(a;o   
  } 8whjPn0  
  while (cd(t)); 7_A(1Lx/l7  
  return   0 ; {_Wtk@  
} ab 2 V.S  
} ; mQ1QJ_;  
d{DlW |_  
[rGR1>U?i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *mBn''a"*  
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。 .i`+}@iA  
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。 u*H2kn[DU  
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。 hWuq  
下面就是产生这个functor的类: k%c ?$n"  
z#O{rwnl  
Be-gGJG  
template < typename Actor > =(zk-J<nY  
class do_while_actor (A"oMnjWd  
  { vW~_+:),e  
Actor act; mb?yG:L=0b  
public : HaLEQ73  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #r0A<+t{T  
tjYe82  
template < typename Cond > idz6m]{~yT  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BXm{x6\  
} ; Be?mIwc_g  
,P5HR+h  
yUBic~S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <sd Qvlx$-  
最后,是那个do_ \$9S_z  
V8&%fxn+  
wwE9|'Ok  
class do_while_invoker /&vUi7'  
  { C$rZn%dp(  
public : o$2fML  
template < typename Actor > BXLhi(.s  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |nMbf  
  { 3",6 E(  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~d>O.*Q)  
} w[loV  
} do_; JQI`9$asuC  
%M~Ugv_4v  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I]TL#ywF   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 c a$D|3  
最后来说说怎么处理break和continue R?^FO:nM%!  
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。 uy7)9w  
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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