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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w5qhKu!1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {(xNC#   
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, '|WMt g  
$t}L|"=8X  
ap;*qiNFQ  
i$%;z~#wW  
  class filler 63:ZDQ  
  { pjbKMx  
public : _|*3uGo:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6 D!,vu  
} ; ;]<$p[m  
jZm1.{[>  
cC4*4bMm  
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: DPy"FQYZb  
`@Kh>K  
{/#?n["  
atl0#FBd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &y Vii^  
;'=!Fv  
K})j5CJ/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {yspNyOx  
/\#qz.c2K  
N;Hf7K  
1*>a  
二. 战前分析 S1`+r0Fk~n  
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。 0B3*\ H}5  
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 $9Z8P_^.0(  
eDTEy;^o  
puMpUY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ';b/D   
  /* --------------------------------------------- */ (qB$I\  
vector < int *> vp( 10 ); QdDdrR^&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8i X?4qj{P  
/* --------------------------------------------- */ N15{7 ,   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1s!hl{n<~  
/* --------------------------------------------- */ H6'xXS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w="I*7c@  
  /* --------------------------------------------- */ n"_EDb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); wXNFL9F8  
/* --------------------------------------------- */ O-  r"G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [@>Kd`!'  
zFQxW4G  
6PJ0iten  
;O{AYF?,N  
看了之后,我们可以思考一些问题: .bnoK  
1._1, _2是什么? CXA)Zl5#  
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。 fyQAQZT  
2._1 = 1是在做什么? =>ph\  
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。 -Frx{3  
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。 G]q6Ika  
~>#=$#V   
:Q&8DC#]  
三. 动工 T(3"bS.,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: eeB^c/k(P  
.&}}ro48  
sfVtYIu  
8 wC3}U  
template < typename T > pN%L3?2  
class assignment >rYP}k  
  { ]u2! )vZh'  
T value; h-jea1m  
public : G4<'G c  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;QgJw2G  
template < typename T2 > =b9?r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } npbNUKdz  
} ; na8A}\!<  
\>9%=32u.  
K*CO%:,-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jQsucs5$h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fdp/c wd  
\7("bB=  
q] ,&$d^@  
3G5i+9Nt.L  
  class holder Ij{{Z;o3  
  { ? )0U!)tK  
public : *,pG4kh!  
template < typename T > 0XXu_f@]9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +s_@964  
  { M@{GT/`Pf  
  return assignment < T > (t); X "1q$xwc  
} Q[8L='E  
} ; n*bbmG1  
KvktC|~?  
GH^i,88  
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: PTL52+}/  
X3RpJ#m"'  
  static holder _1; D!)'c(b  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |!rD2T\Ef  
dos$d3B4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rD<@$KpP  
而不用手动写一个函数对象。 gD&%$&q  
zy5@K)  
\{NeDv{A  
>JC.qjA  
四. 问题分析 3- LO  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~u}[VP  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 wm@1jLjrQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 WWq)Cw R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0W]Wu[k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d [K56wbpx  
9[$g;}w  
五. 问题1:一致性 Kw925@W  
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?| \]y$[\F>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 JLc\KVmF  
Rn-L:o@?  
struct holder m,*t}j0 7  
  { B8[H><)o\y  
  // }5DyNfZ]+0  
  template < typename T > (Rs<'1+>  
T &   operator ()( const T & r) const \<;/)!Nmw  
  { O^sgUT1O  
  return (T & )r; }t"!I\C  
} %{o5 }TqD  
} ; I uhyBo  
iM}cd$r{  
这样的话assignment也必须相应改动: Vs9fAAXS4  
y . AN0  
template < typename Left, typename Right > zjVb+Z\n  
class assignment SznNvd <  
  { ^@L  
Left l; y"2#bq  
Right r; $,'r} %  
public : 7xWX:2l*?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #4~Ivj  
template < typename T2 > bumS>:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !m]76=@  
} ; >I!dJH/gj  
a=C?fh  
同时,holder的operator=也需要改动: k]I<%  
]RGun GJ  
template < typename T > %;ny  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _K/h/!\n  
  { bpKb<c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !f_Kq$.{  
} ]lm9D@HMC  
z2nDD6N  
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。 F>!fu.Ws  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 c$ 1ez  
kk^KaD4dA  
return l(rhs) = r; sA}=o.\j:  
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。 MIi:\m5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  q#MA A_  
}ZR3  
template < typename Tp > gzl_  "j  
class constant_t 5n?fZ?6(  
  { 6;5}% B:#h  
  const Tp t; xr.fZMOh4  
public : }bjTb!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .5_w^4`b  
template < typename T > 7\5 [lM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Pu}r` E_  
  { ii{5z;I]X  
  return t; ,X9Y/S l  
} CX\# |Q8q  
} ; LTFA2X&E=  
y{"8VT)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L88oh&M  
下面就可以修改holder的operator=了 lD 9'^J  
;~xkT'  
template < typename T > KA%tVBl  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5b|_?Em7  
  { //| 9J(B]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >&Bg F*mm  
} \s+ <w3  
JnPA;1@/  
同时也要修改assignment的operator() H:p(C?tk{  
rS6iZp,  
template < typename T2 > MhJq~G p  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1xcx2L+R  
现在代码看起来就很一致了。 c69B[Vjb  
[Zgy,j\ \  
六. 问题2:链式操作 j3A+:KDn3n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /I".n]  
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。 $+V{2k4X,  
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。 MqXA8D  
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。  rd. "mG.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q:@Y/4=  
D|_}~T>;&  
template < typename T > DF9Br D0{  
struct result_1 p2w/jJMD  
  { GawLQst[+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ZLo3 0*  
} ; sveFxI  
tA'i-D&  
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: <>2QDI6_  
)3z.{.F  
template < typename T > 31J7# S2  
struct   ref Fda<cS]  
  { )lH?XpfTjm  
typedef T & reference; 5.5dB2w  
} ; ilpg()  
template < typename T > N[zI@>x  
struct   ref < T &> 42Ql^ka  
  { $mp7IZE|  
typedef T & reference; Lf7iOW9U3  
} ; */?L_\7  
x{RTI#a.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $"x(:  
4!iS"QH?;^  
template < typename T > i~k?k.t8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qdUlT*fw  
  { F'|,(P  
  return l(t) = r(t); ^3AJYu  
} -/7[_,  
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。 Tcr&{S&o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j+Wgjf  
6 U# C  
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 ;?%2dv2d  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q;5aM%a`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &[JI L=m5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @WFjM  
最后的布局是: aLq=%fsV)  
                Add H+_oK ]/  
              /   \ x"U/M ?l  
            Divide   5 QT^( oog=  
            /   \ I]ywO4  
          _1     3 zXZy:SD  
似乎一切都解决了?不。 pmHd1 Wub  
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。 QIo|t!7F  
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。 7Zr jU {  
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: <%) :'0q&  
u%v^(9z  
template < typename Right > s7df<dBC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h'T\gF E%  
Right & rt) const UDuKG\_J<y  
  { WDgp(Av!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nE::9Yh8z  
} (}] 74Lc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "ZT=[&2  
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。 v-OGY[|97  
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。 $0cMrf@  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 =oiY'}%(i  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 " P0o)g+{  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? z36nyo  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: GpxGDN3?  
L{ .r8wSrI  
template < class Action > 9YB~1 M  
class picker : public Action \^':(Gu4o  
  { 7+=j]+O  
public : MS,H12h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bYG}CO  
  // all the operator overloaded yHT}rRS8  
} ; tk_y~-xz  
o&I 0*~ sN  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 y]cx}9~  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: VVCCPK^<  
zIRa%%.i<  
template < typename Right > gU+BRTZ&x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (Grj_p6O  
  { V@cRJ3ZF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mb\vHu*53  
} * Q51'?y  
NP%ll e,l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I+u=H2][2  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 [-Q"A 6!Zd  
9n@jK%m  
template < typename T >   struct picker_maker MZ0uc2L=  
  { 0r+-}5aSl5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d7KeJ$xy}p  
} ; y0A2{'w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z AZQFr'*  
  { B[b'OtH  
typedef picker < T > result; i?*&1i@  
} ; h1)p{ 5}H  
1F[; )@  
下面总的结构就有了: {n.g7S~  
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。 HjnHl-  
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。 -pkeEuwv{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 azOp53zR  
至此链式操作完美实现。 Q5ohaxjF  
S5bk<8aPP  
KHF5Nt  
七. 问题3 <<n8P5pXt  
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。 KJ'MK~g  
HJ_xg6.x  
template < typename T1, typename T2 > ?A2EuvQH]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =X% D;2  
  { ;Oe6SNquT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hM>xe8yE  
} %}$6#5"';  
|fRajuA;  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: )xTp7YnZ;  
bh+R9~  
template < typename T1, typename T2 > ed\,FWR  
struct result_2 '7_'s1  
  { _^&oNm1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NK"y@)%0  
} ; QRt(?96  
}14.u&4  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ]G|@F :  
这个差事就留给了holder自己。 >E)UmO{S  
    I<[(hPQUf  
qn4Dm ^  
template < int Order > \a|gzC1G  
class holder; 2.; OHQTE  
template <> .l#Pmd!  
class holder < 1 > r2U2pAy#  
  { ?:H9xJ_^  
public : sH+]lTSX6{  
template < typename T > Snh\Fgdz  
  struct result_1 eb( =V *  
  { 0} P&G^%"  
  typedef T & result; O\G%rp L$w  
} ; *sL'6"#Cre  
template < typename T1, typename T2 > +.>O%pNj  
  struct result_2 z!RA=]3h  
  { Z39^nGO  
  typedef T1 & result; >1joCG~  
} ; &dOV0y_  
template < typename T > Q[~O`Lz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p&ow\A O  
  { P#Eqe O  
  return (T & )r; 'n>|jw)  
} %f:'A%'Qb  
template < typename T1, typename T2 > g:f0K2)\r:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q:?g?v  
  { 0imz }Z]  
  return (T1 & )r1; uy`U1>  
} '# (lq5 c  
} ; ?$r+#'asd(  
Bv9;q3]z-  
template <> -B`;Sx  
class holder < 2 > &s] s]V)  
  { egP3q5~  
public : k W-5H;>  
template < typename T > #!, xjd  
  struct result_1 ODEy2).  
  { *wh'4i}u  
  typedef T & result; aD 3$z;E  
} ; x`B :M7+\  
template < typename T1, typename T2 > l(&CO<4q?  
  struct result_2 7Y#b7H  
  { ef53~x  
  typedef T2 & result; Odbjl[>k  
} ; <GoE2a4Va  
template < typename T > n.7 $*9)#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q jQJ "  
  { 75^-93  
  return (T & )r; jh g!K.A  
} A;Zg:  
template < typename T1, typename T2 > JaIj 9KLNX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }n:-nB4  
  { tQwbIX-7/  
  return (T2 & )r2; *DG*&Me  
} nS4~1a  
} ; wv?`3:co  
pw(`+x]  
RmzK?muk  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Gjv'$O2_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \Dt0 } ?;k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: % yJs"%  
ShSh/0   
return l(i, j) = r(i, j); ]v9<^!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @aj"1 2  
5_`.9@eh.  
  return ( int & )i; /&kTVuN"(  
  return ( int & )j; ,'ndQ{\9  
最后执行i = j; XeZv%` ?  
可见,参数被正确的选择了。 q<;9!2py  
ly^F?.e-  
*b7v)d#  
hcN$p2-  
_L: /2  
八. 中期总结 *$hO C%(  
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: - iJ[9O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w$& 10  
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 XS/3_A{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 69IBG,N'  
_ H@pYMNH  
H M76%9!  
jMw;`yh  
(:hPT-1  
Gt 2rJ<>  
九. 简化 .#+rH}=Z  
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。 ?=PQQx2_*u  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G LE`ba  
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: bAW;2 NB  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H=wmN0s{<  
  +-*/&|^等 K IqF"5  
2. 返回引用。 }>h?W1  
  =,各种复合赋值等 >i=O =w  
3. 返回固定类型。 B!8]\D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [IHT)%>E8&  
4. 原样返回。 !_c<j4O  
  operator, 4}NFa; M1  
5. 返回解引用的类型。 O^e !<bBd  
  operator*(单目) Q2tGe~H  
6. 返回地址。 V;)'FJ)]  
  operator&(单目) =-vk}O0C  
7. 下表访问返回类型。 "3\)@  
  operator[] 'x!q*|zF2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y2<g96  
  operator<<和operator>> MKQa&Dvw  
}"3L>%Q5  
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。 HD`Gi0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R)<>} y  
3J [P(G>Q  
template < typename Left > ;w@:  
struct value_return 778L[wYe  
  { UQTt;RS*zS  
template < typename T > bJe^x;J9  
  struct result_1 Fd ]! 7  
  { g0ug:- R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o}NKqA3  
} ; ;vd%=vR  
@9QHv  
template < typename T1, typename T2 > %r|fuwwJO  
  struct result_2 `N|WCiBV.  
  { ); $~/H4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "b} ^ xy  
} ; AWf zMJ;VS  
} ; SmtH2%yI  
q Rtgk  
.[CXW2k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait O?{pln  
||/noUK  
下面我们来剥离functor中的operator() w0 "h,{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: m&; t;&#  
>~ne(n4qy  
return l(t) op r(t) j)J4[j  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (]iw#m{  
return op l(t) h~F uuL  
return op l(t1, t2) ,@[Q:fY  
return l(t) op E=7" };  
return l(t1, t2) op P= S)V   
return l(t)[r(t)] ~){*XJw6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O >'o;0  
RtF_p {s  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: b@5bN\"x$  
单目: return f(l(t), r(t)); a+J :1'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V{a7@_y  
双目: return f(l(t)); .Sb|+[{  
return f(l(t1, t2)); Ebp8})P/~  
下面就是f的实现,以operator/为例 I5 [r-r  
gA.G:1v  
struct meta_divide W_kJb  
  { YDDwvk H  
template < typename T1, typename T2 > ;rk}\M$+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 44S<(Re  
  { M,mj{OY~x  
  return t1 / t2; "-I>  
} Y`c\{&M6  
} ; =0m[  
o_={xrmIA  
这个工作可以让宏来做: qWr`cO~hc  
dqG+hh^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ gS"@P:wYzs  
template < typename T1, typename T2 > \ {;z3$/JB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {_Ke'" k  
以后可以直接用 d5bj$oH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :*4yR46  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /V3*[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Z1q '4h=F.  
*]F3pP[  
E9 q8tE}  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 2Ie50U  
<G6wpf8M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <Z#u_:5@  
class unary_op : public Rettype  V+(  
  { mp@JsCU  
    Left l; a@m>S$S  
public : /T_tI R>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X'iki4  
t}TtWI  
template < typename T > M*0&3Y Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YBg\L$| n  
      { ^hZwm8G  
      return FuncType::execute(l(t)); KWXJ[#E<W  
    } Tk+\Biq   
,g^Bu {?  
    template < typename T1, typename T2 > nA+[[(6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S: /ShT  
      { l*%?C*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); } #%sI"9  
    } rLP4l~V   
} ;  rro,AS}  
7tfFRUw  
pk"JcUzR  
同样还可以申明一个binary_op @*_#zU#g  
b6g,mzqu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6 *Q5.g  
class binary_op : public Rettype tF`>.=  
  { tT'd]  
    Left l; {feS-.Khv  
Right r; - FE)  
public : x6F\|nb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !.p!  
@Z.Ne:*J  
template < typename T > iiRK3m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fbk<qQH  
      { mflI>J=g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `DJIY_{-2  
    } OE:t!66  
[IW@ mn>  
    template < typename T1, typename T2 > m<OxO\Mpf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d8Upr1_  
      { hRA.u'M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Qaagi `  
    } {)F-US  
} ; l:faI&o.@  
LzgD#Kz  
V&GFGds  
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 )P|Ql-rE4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]kc_wFT<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) BRH:5h  
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。 vtr:{   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! vqL{~tR  
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。。。 sW=@G'}3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2|Tt3/Rn  
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) ,PIdPaV--  
下面是修改过的unary_op R]ppA=1*_l  
_NZ) n)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s"a*S\a;b  
class unary_op P,wFib^1  
  { XY%8yII6  
Left l; ~=#jO0dE|  
  -=g`7^qa>  
public : HWe.|fH:  
3V,X=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yy #Xs:/  
R~c(^.|r  
template < typename T > J-X5n 3I&  
  struct result_1 OFUN hbg  
  { q F}5mUcZ4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rj{'X  /  
} ; hO(HwG?8t  
sIELkF?.  
template < typename T1, typename T2 > {CGk5`g~  
  struct result_2 cHR}`U$  
  { -Fl3m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _q8s 7H  
} ; FtF!Dtv  
=z@'vu$Fh  
template < typename T1, typename T2 > ";>D0h^D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ye )(9  
  { mexI }  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h]'fX  
} v4Nb/Y  
U&B~GJT+  
template < typename T > }]?RngTt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <F!:dyl  
  { 1B WuFYB  
  return OpClass::execute(lt(t)); +{#BQbx6  
} qi/%&)GZ  
c%B=TAs5c  
} ; WMI/Y 9N  
[NKWudq  
? X:RrZ:/  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Wx XVL"  
好啦,现在才真正完美了。 VD=$:F]  
现在在picker里面就可以这么添加了: *w%;$\^  
Je?V']lm  
template < typename Right > 1L$u8P^<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }f({03$  
  { tG#F7%+E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -''vxt?7H&  
} &0ULj6jj  
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。 uM4,_)L  
#b8/gRfS  
t@4vEKw?.X  
C{>?~@z&5  
TbX ZU$[c  
十. bind zZE?G:isR  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 x3WY26e  
先来分析一下一段例子 huR<+ =!  
B 1p9pr  
tL IE^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ' u0{h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HX <;=m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IGI2).$[  
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。 ;M JM~\L0  
我们来写个简单的。 1}'Jbj"/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: QeQbO  
对于函数对象类的版本: X5<L  
bqLv81V  
template < typename Func > Ads^y`b  
struct functor_trait Bq2}nDP  
  { LLU>c]a  
typedef typename Func::result_type result_type; d3 N %V.w  
} ; 5aWKyXBIx  
对于无参数函数的版本: z&- `<uV~  
({i|  
template < typename Ret > I5D\Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9(B)  
  { 'dht5iI;Yw  
typedef Ret result_type; oiR` \uY  
} ; X0C\87xfG  
对于单参数函数的版本: #u2PAZ@qd  
"<.b=mN-  
template < typename Ret, typename V1 > V5A7w V3~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yBr{nFOgdY  
  { 4H " *.l  
typedef Ret result_type; Nd6N:1 -  
} ; ;N,7#l|wi  
对于双参数函数的版本: mV'd9(s?  
SE/@li  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _p~ `nQ=7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z?i82B[Tm  
  { L' )(Zn1  
typedef Ret result_type; <LLSUk/  
} ; }u|0  
等等。。。 1-b,X]i  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I]$kVa1iN  
,$G89jSM  
template < typename Func > "iKK &%W  
struct func_return CP?\'a"Kt  
  { 3yZ@i<rfH  
template < typename T > 1`)R#$h  
  struct result_1 * dNMnZ@Y  
  { =Of#Ps)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {fS/ZG"5<t  
} ; Dbtw>:=  
I4") ;T3  
template < typename T1, typename T2 > :r~?Z6gK  
  struct result_2 hz/5k%%UX  
  { qI'a|p4fn?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~7Jc;y&  
} ; @cXY"hP`  
} ; 0Ifd!  
lOE bh  
*vj5J"Y(;t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (d~'H{q  
8EP^M~rv  
template < typename Func, typename aPicker > RZz].Nx  
class binder_1 C( r?1ma  
  { 2Hq!YsJ4]  
Func fn; c(eu[vj:  
aPicker pk; ricDP 9#a  
public : >uUbWKn3  
>o[T#U  
template < typename T > f^]2qoN  
  struct result_1 bGSgph  
  { _x>u "w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Fs=nAn#  
} ; IYj-cm  
1Ju{IEV  
template < typename T1, typename T2 > I)sCWC:Mq~  
  struct result_2 L'Wcb =;  
  { wv*r}{%7g[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F4:ssy^  
} ; dFS+O;zE\  
Uh7kB`2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !X,=RR `zT  
q= tDMK'h  
template < typename T > 9EH%[wfv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3XA^{&}  
  { TQ>1u  
  return fn(pk(t)); =izB :  
} &KD m5p  
template < typename T1, typename T2 > _-h3>.;h9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ Fer-nQ2R  
  { a u#IA  
  return fn(pk(t1, t2)); M9iu#6P  
} Ml)WY#7  
} ; q_I''L  
"%sW/ph  
#q=?Zu^Da  
一目了然不是么? <Siz5qQI4  
最后实现bind Sx pl%  
^h' wZ7-\  
+tOV+6Uz  
template < typename Func, typename aPicker > a{{([uZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ho0T$hB  
  { )v'DQAL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #kxg|G[Ol  
} u'iOa  
/njN*rhx&Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w1.KRe{M  
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。 5jbd!t@L  
|D<~a(0  
十一. phoenix xvW+;3;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )! OEa]  
6 .*=1P*?  
for_each(v.begin(), v.end(), ZOU$do>O  
( jaDZPX-yS  
do_ H7R1GaJ  
[ vZk+NS<  
  cout << _1 <<   " , " Dn9Ta}miTO  
] WJhI6lu  
.while_( -- _1), f^',J@9@  
cout << var( " \n " ) q3 9 RD  
) "Z,'NL>&  
); iJ#sg+  
2.CI^.5&  
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:  /y1,w JI  
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 #2n>J'}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :r!nz\%WW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xro  
UoBu0Rx  
F|Ou5WD  
template < typename Cond, typename Actor > p>!`JU`{?  
class do_while (m@({  
  { 6Si z9  
Cond cd; E5Z,4B  
Actor act; IV!&jL  
public : Pxl7zz&pl=  
template < typename T > &a7KdGP8V  
  struct result_1 ,%D \  
  { yht_*7.lM  
  typedef int result_type; rrmr#a  
} ; ``0knr <  
]G&d`DNV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nI dvff  
#knpZ'  
template < typename T > ^e)KEkh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v vOG]2z  
  { Ey 4GyAl  
  do D4[t@*m>7  
    { 8 \%*4L'  
  act(t); bluhiiATd  
  } }Vk#w%EJ  
  while (cd(t)); cO_En`F  
  return   0 ; 8NA2C.gOZ  
} )ASI 41  
} ; Gi?"  
h=?#D0  
eSJ5YeY)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {&G0jsA  
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。 l2._Z Py  
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。 Nx,.4CI  
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。 O57 eq.aT  
下面就是产生这个functor的类: He~) i)co  
3 /oVl 6  
^jqQG+`?  
template < typename Actor > jDOB (fE  
class do_while_actor %Q]m6ciAM  
  { 3)p#}_u{  
Actor act; Y!"LrkC  
public : 0c /xE<h  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \"|E8A6/  
6f{Kj)  
template < typename Cond > A^*0{F?,)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &Z#g/Hc  
} ; NRgNh5/  
Xw_AZ-|1D  
k0Rd:DxO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 E&#cU}ErN  
最后,是那个do_ ]?-8[v~{C  
[,yoFm%"  
DTH;d-Z  
class do_while_invoker w<*6pP y  
  { /X9Kg  
public : Me_.X_  
template < typename Actor > OXT 5 y)   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -Uh3A\#(  
  { ewvFUD'j  
  return do_while_actor < Actor > (act); T2Ms/1FH/@  
} { ZrIA+eH  
} do_; zU}Ru&T9  
8t25wPlx  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )E;B'^RVR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K!=Y4"5%  
最后来说说怎么处理break和continue 33:{IV;k  
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。 g\ilK:r}  
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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