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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f>N DtG.6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `z&#|0O  
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, n Nt28n@  
.IeO+RDQ  
bKQho31a'  
M-o'`e'  
  class filler jxog8 E  
  { |toP8 6  
public : yb`PMjj15  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y{ ur'**l  
} ; en<~_|J  
N,(!   
Xh9QfT,  
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: c[h~=0UtJ  
6mM9p)"$  
* ,hhX psa  
cLtVj2Wb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /LD3Bb)O  
39X~<\&'  
R;< q<i_l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2Rk}ovtD[  
=oBpS=<7  
KdVKvs[  
l=~!'1@L}  
二. 战前分析 02-ql F@i  
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。 MEDh  
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 kK? SG3  
PYkhY;*  
#Bd]M#J17a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bZnOX*y]  
  /* --------------------------------------------- */ 5hrI#fpOR  
vector < int *> vp( 10 ); SVCh!/qe\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MGg(d  
/* --------------------------------------------- */ }3(!kW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )Qbd/zd\U  
/* --------------------------------------------- */ owAO&"C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }p)K6!J0  
  /* --------------------------------------------- */ y* +y&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y}?8  
/* --------------------------------------------- */  W2vL<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); DR#" 3  
2\xw2VQ@P  
~7]V^tG  
*8}b&4O~  
看了之后,我们可以思考一些问题: {r^_g(.q  
1._1, _2是什么? :Jd7q.  
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。 ^6s im2  
2._1 = 1是在做什么? c!6D{(sfh  
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。 U+S=MP }:  
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。 n]4E>/\  
Uj!3MF  
IKD{3cVL  
三. 动工 cn'>dz3v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m:H^m/g  
{;yO3];Hqw  
KWJVc `  
WTSh#L  
template < typename T > yaUtDC.|  
class assignment \v2!5z8|  
  { F y+NJSG  
T value; z0 "DbZ;d  
public : >*-%:ub  
assignment( const T & v) : value(v) {} GP} ;~  
template < typename T2 > c./\sN@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } VvhfD2*T  
} ; iU)I"#\l'k  
T ,lM(2S[  
r.C6` a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +3v)@18B1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Rh=" <'d  
e5L+NPeM6v  
l<=;IMWd  
_7c3=f83  
  class holder s(,S~  
  { =ZgueUz,  
public : PxkV[ nbS  
template < typename T > JF=R$!5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [|]J8o@u^  
  { {[y6qQm  
  return assignment < T > (t); $WA wMS,  
} IiYL2JS;t|  
} ; mF7 Ak&So^  
G~9m,l+  
]2AOW}=  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: FYAEM!dyy  
&^=Lr:I  
  static holder _1; s QDgNJbU  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T4eJ:u*;  
I68u%fCv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c{q+h V=  
而不用手动写一个函数对象。 }Fe~XO`  
;n&95t1$  
8_Oeui(i  
&#p1ogf:  
四. 问题分析 s^k G]7  
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。 QoD_`d  
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。 &Vlno*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 eg[EFI.h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (:o F\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^~4]"J};M  
N?\X 2J1  
五. 问题1:一致性 5P,&VB8L  
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?mP7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bWFa{W5!  
PRh C1#  
struct holder aV;|2}q "  
  { w-|Rb~XT h  
  // @|gG3  
  template < typename T > _>gz&  
T &   operator ()( const T & r) const ]ch=@IV  
  { )nN!% |J  
  return (T & )r; GS;GJsAs  
} 1/dL-"*0  
} ; $AK ^E6  
PGTEIptX7  
这样的话assignment也必须相应改动: 7oZ :/6_>  
ETDWG_H |  
template < typename Left, typename Right > fNN l1Vls  
class assignment 0=ws)@[I  
  { wE .H:q4&  
Left l; Ev fvU:z  
Right r; HE}0_x.  
public : mxlh\'b  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +t!]nE #  
template < typename T2 > zIa={tU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h+km?j  
} ; }k-V(  
:H}iL*  
同时,holder的operator=也需要改动: (KQLh,h7  
0R?1|YnB  
template < typename T > 5`h 6oFxGp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /~LE1^1&U  
  { e!u]l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -H?c4? 5  
} ;&d#)&O"e  
91R# /i  
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。 YidcVlOsO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d`sZ"8}j  
vC]X>P5Px  
return l(rhs) = r; "Q:Gd6?h;  
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。 x^ s,<G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f;E#CjlTL  
t{})6  
template < typename Tp > HUKrp*Hv  
class constant_t Ez1eGPVr  
  { K^WDA])  
  const Tp t; A7 RI&g v5  
public : *HrEh;3^J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }*x1e_m}H  
template < typename T > BM :x`JY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N*gJu  
  { I~7iIUD  
  return t; E '6>3n  
} "L>'X22ed  
} ; #*(}%!rD*  
;4 O[/;i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hFV,FBsAO  
下面就可以修改holder的operator=了 rS@/@jKZE  
& SXw=;B  
template < typename T > yP58H{hQM8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7?dWAUF  
  { k*1Lr\1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -2.7Z`*(  
} +wi=IrRr  
zTng]Mvx  
同时也要修改assignment的operator() n|5\Q  
CE"/&I  
template < typename T2 > .s{ "NqRA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } D||0c"E  
现在代码看起来就很一致了。 LOUP  
Tm" H9  
六. 问题2:链式操作 oidZWy  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bQ*yXJ^8  
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。 4 \z@Evm  
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。 IO)Y0J>x  
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。 *7Vb([x4;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BA\aVhmx  
t<rIg1  
template < typename T > F5?S8=i  
struct result_1 YZ~MByu  
  { 6A"$9sj6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w=GMQ8  
} ;  'z} t= ?  
5]O{tSj  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: -XYvjW,|  
D07M!U  
template < typename T > hQ#e;1uD  
struct   ref j\C6k  
  { o\8?CNm1(  
typedef T & reference; M5#wz0  
} ; 9=j9vBV  
template < typename T > GDLw_usV  
struct   ref < T &> ` GF w?G  
  { %`]+sg[i  
typedef T & reference; qzW3MlD  
} ; HXq']+iC  
JM7mQ'`Ud  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: VR (R.  
*'((_ NZ>  
template < typename T > m CO1,?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ox-m)z `7  
  { JxIJxhA>  
  return l(t) = r(t); W9SU1{*9  
} xXJ*xYn "}  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 xsa`R^5/c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^hLr9k   
_LJF:E5L  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Sa g)}6+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v3r3$(Hr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?V6,>e_+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `n&:\Ib  
最后的布局是: *OLqr/ yb  
                Add 1Q@]b_"Xh  
              /   \ ImN'o4vo  
            Divide   5 FGDVBUY@  
            /   \ B4.: 9Od3  
          _1     3 ;UQza ]i  
似乎一切都解决了?不。 svpQ.Q  
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。 H<d~AurX)J  
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。 m?w_ ]  
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: m. pm,  
=x<N+vjXY  
template < typename Right > @!`__>K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T;6MUmyC  
Right & rt) const 'AA9F$Dz  
  { atyvo0fNd  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4!dc/K  
} n&[CTOV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vPDw22L;'  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 y[m,t}gi  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Znb={hh  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 GLsa]}m,9  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ^_]ZZin  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? +d3|Up8=  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: NzgG7 7>  
Z"8lW+r *  
template < class Action > {lf{0c$X.  
class picker : public Action k%6CkC w  
  { GK$[!{w;  
public : TUfj\d,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6?a`'&  
  // all the operator overloaded l*l*5hA  
} ; `nF SJlr&  
7ws<' d7/  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 R*r4)+gd  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: UF+Qx/4h0  
2>o[  
template < typename Right > ZDW9H6ux  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i<Z%  
  { M@ U >@x;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OjGI !  
} !Se0&Ob  
%#2$B+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yCxYFi  
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。 D0Q9A]bD;  
LdZVXp^  
template < typename T >   struct picker_maker SA TX_  
  { ~P|;Y<?3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u''Ce`N  
} ; #*g=F4>t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _ $a3lR  
  { H$%MIBz>$  
typedef picker < T > result; Cx TAd[az  
} ; R,3cJ Y_%  
flCT]ZR  
下面总的结构就有了: _ /1/{  
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。 $yx\2   
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。 6ld4'oM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YPGM||  
至此链式操作完美实现。 ji?Hw  
%n|  
:9hGL  
七. 问题3 (4FVemgy  
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。 %axr@o[  
x_Ev2 c'4  
template < typename T1, typename T2 > }5+^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P<vl+&*  
  { >+{WiZ`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ksx-Y"  
} =mYf] PIX  
q;68tEupR  
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: B<d=;V  
LhL |ETrJ  
template < typename T1, typename T2 > 72, m c  
struct result_2 _V"0g=&Hc  
  { 0x<ASfka  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; JK2{9#*  
} ; c,@Vz 7c  
:qE.(k1@5  
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? z|>TkCW6  
这个差事就留给了holder自己。 PMAz[w,R~  
    s[8. l35|  
f ./K/  
template < int Order > ZVXPp -M  
class holder; e0(/(E:  
template <> \HO)ss)"  
class holder < 1 > Wep^He\:  
  { |u>V> PN  
public : $M}"u [Qq  
template < typename T > -_ 9k+AV  
  struct result_1 ]W3_]N 3  
  { *H/>96  
  typedef T & result; 'x%gJi#  
} ; Zv@qdY<:  
template < typename T1, typename T2 > `PARZ|  
  struct result_2 P&Ke slk  
  { Ll|-CY $  
  typedef T1 & result; :'T+`(  
} ; 2^B_iyF;  
template < typename T > "AagTFs(i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J.UNw8z  
  { {]\7 M|9\  
  return (T & )r; naR<  
} d`/8Q9tQ  
template < typename T1, typename T2 > wh(_<VZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OH/9<T?  
  { :A8r{`R'N  
  return (T1 & )r1; *J4!+GD  
} KtaoOe  
} ; af|h4.A  
FGn"j@m0  
template <> 54p{J  
class holder < 2 > DzR,ou  
  { Ts.2\-+3  
public : q|ce7HnK  
template < typename T > atZe`0  
  struct result_1 2.Z#\6Vj  
  { ^;F/^ _  
  typedef T & result; {<{VJGY7T  
} ; & R_?6*n  
template < typename T1, typename T2 > 9Y3"V3EZ  
  struct result_2 qU#A,%kcV  
  { .'`aX 7{\  
  typedef T2 & result; u.yR oZ8/!  
} ; i`+w.zJOH8  
template < typename T > qiet<F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2B4.o*Q\  
  { TyV~2pc N  
  return (T & )r; {H/%2  
} I7_8oq\3D  
template < typename T1, typename T2 > k<1i.rh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2{j$1EdI@-  
  { L]MWdD  
  return (T2 & )r2; 0f5 ag&  
} W/UA%We3+L  
} ; 0m3hL~0(a  
$T K*w8@:  
z6w'XA1_+t  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 "" UyfC[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: K#k/t"r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -. *E<%  
CWeQv9h]X  
return l(i, j) = r(i, j); .'=S1|_(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \HB fM&  
F%V|Aa  
  return ( int & )i; Il&F C  
  return ( int & )j; a8TtItN  
最后执行i = j; &S(>L[)9  
可见,参数被正确的选择了。 62ru%<x=  
IN/$b^Um  
4Wgzp51Aq!  
9"^ib9M  
z*T41;b  
八. 中期总结 6-\Mf:%B  
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: ~+{*KPiD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F9LKO3Rh#u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =+_nVO*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2Rw<0.i|  
yhgGvyD  
uQ3sRJi  
j)/Vtf  
jvQ^Vh!mC  
|]<#![!h#  
九. 简化 {*;8`+R&  
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。 K\ Wzh;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g#i~^4-1  
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: 3chx 4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 WzFXF{(  
  +-*/&|^等 A!GvfmzqIn  
2. 返回引用。 vk|f"I  
  =,各种复合赋值等 B{\Y~>]Pj  
3. 返回固定类型。 l1]N&jN{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O`CZwXD  
4. 原样返回。 d_(>:|o h  
  operator, z$1|D{  
5. 返回解引用的类型。 Vl+UC1M}B>  
  operator*(单目) P]m{\K  
6. 返回地址。 hRXnig{;3  
  operator&(单目)  @N '_qu  
7. 下表访问返回类型。 Z4G%Ve[  
  operator[] >e;jGk?-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZN H-0mk  
  operator<<和operator>> h<LS`$PK;E  
Zsapu1HoL\  
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。 lrc%GU):  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k% \;$u=%  
#CLjQJ  
template < typename Left > :g$"Xc8Zn  
struct value_return wxB HlgK4z  
  { s:'>G;p  
template < typename T > 3]1 ! g6  
  struct result_1 '?$@hqQn  
  { |?jgjn&RQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `<>#;%  
} ; }o]}R#|  
(su7*$wV  
template < typename T1, typename T2 > $`UdG0~  
  struct result_2 &L0Ii)Ns  
  {  #NyO'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; sR$abN+u  
} ; RNB -W%  
} ; ,>#\aO1n  
&p#PYs|H  
.4ww5k>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;e_us!Sn  
]4B;M Ym*  
下面我们来剥离functor中的operator() }{+?>!qDt  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zATOFV  
ag8)^p'9  
return l(t) op r(t) b,:^\HKC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) VS4Glx73  
return op l(t) .qe+"$K'n  
return op l(t1, t2) 3VU4E|s>  
return l(t) op #:=c)[G8  
return l(t1, t2) op 5Kd"W,  
return l(t)[r(t)] t0cS.hi  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] sh,4n{+  
RCa1S^.  
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: e\(X:T  
单目: return f(l(t), r(t)); k t`ln  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +uF}mZ S^  
双目: return f(l(t)); \a0{9Xx F  
return f(l(t1, t2)); ir}*E=*  
下面就是f的实现,以operator/为例 O6e$vI@  
J|jvqt9C  
struct meta_divide % dFz[b  
  { a(IE8:yU`  
template < typename T1, typename T2 > DMA7eZf'Hv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %npLgCF  
  { ({Yfsf,  
  return t1 / t2; O_s /BoB@  
} %gn@B2z  
} ; Xqe Qj}2kA  
cl#XiyK>  
这个工作可以让宏来做: @Wd (>*"zw  
"< Di  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C<C^7-5  
template < typename T1, typename T2 > \ QNE/SSL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w)K547!00  
以后可以直接用 lNc0znY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) m%eCTpYo  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 = ZoNkj/^,  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) D$KP>G  
| J'k 9W"  
RpU i'  
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 Tn,_0  
$#%R _G]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p4O[X\T  
class unary_op : public Rettype nQ'NS  
  { x]Nx,tt  
    Left l; 2OI 0B\  
public : 0 -M i q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xc'uC bH  
(MqQ3ys  
template < typename T > KBi(Ns#+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u*qI$?&  
      { 7H6Ge-u  
      return FuncType::execute(l(t)); <:(;#&<  
    } d|87;;X|u  
VJA/d2Oys  
    template < typename T1, typename T2 > AEf[:]i]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *EO*Gg0d  
      { 0 GFho$f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f3vl=EA4|  
    } z+M{z r  
} ; l`6.(6  
_"H\,7E  
&RuTq6)r  
同样还可以申明一个binary_op GGLSmfb)  
,| 8aDL?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e7n0=U0  
class binary_op : public Rettype RI<s mt.Ng  
  { C:AV?  
    Left l; wYFkGih  
Right r; UZ<.R"aK  
public : C_ ;nlG6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VNz? e&>  
_ZJQE>]nWu  
template < typename T > v}5YUM0H`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m' j1  
      { g"!cO^GkT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }/tf^@  
    } 2>.b~q@  
$M,Q"QL  
    template < typename T1, typename T2 > IEM{?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G{|"WaKW  
      { [Djx@x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); | Wj=%Ol%o  
    } ' 8R5 Tl  
} ;  $AZ=;iP-  
g;q.vHvsc"  
nT~XctwF  
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 $\k)Y(&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~[aV\r?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) J pj[.Sq  
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。 B`nI] _  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! '9qyf<MlY  
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。。。 Vnb@5W2\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e&A3=a~\s  
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) -=lL{oB1  
下面是修改过的unary_op 7On.y*  
lHliMBSc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $t6t 6<M)  
class unary_op SY.koW  
  { g@t..xJ,  
Left l; B4zuWCE@  
  ]m &Ss  
public : ?|`n&HrP  
PxWH)4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gDw(_KC  
&_@M 6[-  
template < typename T > 7^@ 1cA=S  
  struct result_1 2=<,#7zlJ  
  { ())_4 <  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !Dc;R+Ir0!  
} ; I"8Z'<|/\q  
~rq:I<5  
template < typename T1, typename T2 > Xmb##:  
  struct result_2 e<8KZ  
  { W?N+7_%'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _TJk Yz$  
} ; Z,-TMtM7  
VgY6M_V  
template < typename T1, typename T2 > q)@;8Z=_c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c/F!cW{z^  
  { Q?>*h xzoP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |Ul4n@+2  
} wsR\qq  
-4 L27C  
template < typename T > ,DCUBD u&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vUL@i'0&o  
  { {~#01p5  
  return OpClass::execute(lt(t)); )Fqtb;W=  
} x a\~(B.  
23+JuXC6>  
} ; "*c&[ALw  
RZ9_*Lq7+  
YXF^4||j.c  
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 9Ns%<FRO@  
好啦,现在才真正完美了。 ;_ 1Rk&o!  
现在在picker里面就可以这么添加了: |<1A<fU8a  
uTl"4;&j  
template < typename Right > ,Cy&tRjR B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const m<;MOS  
  { ulEtZ#O{_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3+ C;zDKa  
} 5YUe>P D  
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。 +,i_G?eX  
QD-Bt=S7l  
{ q&`B  
r' |ei,  
,>kXn1 ,  
十. bind ]g%HU%R-m  
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。 C.}ho.} r  
先来分析一下一段例子 *Hv d  
Pc+,iK>  
zQGj,EAM}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qM>Dt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AXo)(\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @P=n{-pIW  
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。 6@d/k.3p  
我们来写个简单的。 96gaun J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xo-{N[r  
对于函数对象类的版本: ]N1,"W}  
jC-`u-_'j  
template < typename Func > B>"-8#B[4  
struct functor_trait :^x,>( a  
  { a6d|Ps.\!  
typedef typename Func::result_type result_type; f?@M"p@T  
} ;  ?f5||^7  
对于无参数函数的版本: .Rb4zLYL*w  
'&]6(+I>  
template < typename Ret > d%!yFix;<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L<Z2  
  { }$@K   
typedef Ret result_type; e&m TaCLG  
} ; @ L/i  
对于单参数函数的版本: \pI ,6$'  
3m~3l d  
template < typename Ret, typename V1 > *JWPt(bnI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cvpZF5mL]U  
  { (5RZLRn  
typedef Ret result_type; 09iD| $~  
} ; 'Rv.6>xqc  
对于双参数函数的版本: B\dhw@hM  
L'"od;(6R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0U2dNLc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > On+0@hh  
  { ])zpx-  
typedef Ret result_type; ]go.IfH  
} ; nF 'U*  
等等。。。 :mdoGb$ dr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u^L_X A  
EYZ,GT-I  
template < typename Func > \qJ^n %  
struct func_return &';@CeK  
  { Ds8x9v)^  
template < typename T > 8nSw7:z  
  struct result_1 UwDoueXs  
  { PJh97%7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `KP}pi\  
} ;  sJ_3tjs)  
n8&x=Z}Xs  
template < typename T1, typename T2 > ~}G#ys\1  
  struct result_2 6x@]b>W  
  { c[?&;# feV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s%N6^}N  
} ; z2dW)_fU$  
} ; !:D,|k\m  
NE@P8pQ>  
%1i *Y*wg  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .n}k,da@(  
I=8MLv  
template < typename Func, typename aPicker > "N=q>jaX  
class binder_1 tqU8>d0^  
  { z)*\njYe  
Func fn; 1| xKb (_l  
aPicker pk; OJLyqncw  
public : YgkQF0+  
ksqb& ux6  
template < typename T > fp"GdkO#}i  
  struct result_1 v XR27  
  { `u8=~]rblj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y$?O0S%F  
} ; pzDz@lAwR  
V##TG0  
template < typename T1, typename T2 > * \ tR  
  struct result_2 N)YoWA>#bF  
  { :-b-)*TC;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^cojETOv  
} ; /5:qS\Zl  
@])}+4D(S  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 35SL*zS@-  
'G3|PA7v  
template < typename T > p?+;[!:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  p;vrPS  
  { c=IjR3F  
  return fn(pk(t)); liH1r1M  
} p/jAr+XM  
template < typename T1, typename T2 > 9Cw !<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v/G^yZa  
  { ??Dv\yLZI  
  return fn(pk(t1, t2)); *18J$  
} 8j@ADfZ9  
} ; GF*E+/ ;  
HK.Si]:  
7+J<N@.d  
一目了然不是么? zXeBUbVi  
最后实现bind '\LU 8VC  
UeSPwY  
 bzX/Zts  
template < typename Func, typename aPicker > { *Wc`ZBY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) S!~p/bB[+I  
  { 5{M$m&$1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8t& 'Yk  
} l8N5}!N  
x>[ gShAV!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A@I3:V  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 j!?bE3r~  
 W o$UV  
十一. phoenix El3Ayd3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: i&,1  
z~yLc{M  
for_each(v.begin(), v.end(), 6E:5w9_=c  
( r Ww.(l  
do_ izr 3{y5  
[ :N:e3$c  
  cout << _1 <<   " , " BKW%/y"  
] S L~5[f  
.while_( -- _1), Z4PAdT  
cout << var( " \n " ) !Y]%U @4}  
) ._}Dqg$  
); O:[@?l  
{=kW?  
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: ( z%t  
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 q&EwD(k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N+ei)-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6)#%36rP  
T04&Tl'CT  
VDPq3`$+v{  
template < typename Cond, typename Actor > Wi!$bL`l  
class do_while (:J U  
  { <p8>"~ R  
Cond cd; (I(k$g[>  
Actor act; Y@V6/D} 1  
public : uBBW2  
template < typename T > C= PV-Ul+  
  struct result_1 iMs(Ywak]  
  { +P"u1q*+p  
  typedef int result_type; e\i}@]  
} ; e#{l  
U\",!S~<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w'!J   
ju;Myi}a  
template < typename T > F[U0TP@&*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 29h_oNO  
  { fuA 8jx  
  do gd\b]L?>O  
    { ZfIeq<8 _  
  act(t); B7BikxUa  
  } Ty"=3AvRLV  
  while (cd(t)); k.w}}78N2N  
  return   0 ; &pLCN[a  
} ]7_O#MY1  
} ; 97SG;,6  
tsqWnz=)  
R{Qvpd$y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ogKd}qTov  
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。  ,zrShliU  
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。 KXga {]G:  
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。 =?- s azF&  
下面就是产生这个functor的类: ?VT ]bxb  
Jl^THoEL  
JB\BP$ap  
template < typename Actor > rwep e5  
class do_while_actor FuZLE%gP  
  { gT4H? #UB  
Actor act; =)y=39&;/  
public : z`+j]NX]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jp QmKX  
Kkz2N  
template < typename Cond > AZjj71UE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ||sj*K  
} ; 3q0^7)m0  
7_ah1IEK  
KdTna6nY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xDBHnr}[  
最后,是那个do_ q5(Z   
)v?-[ oR  
(L6*#!Dt  
class do_while_invoker X~Vr}  
  { $8,/[V A  
public : -)ag9{*  
template < typename Actor > H>2f M^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7Ke#sW.HN  
  { Ty>g:#bogI  
  return do_while_actor < Actor > (act); V{G9E  
} 4 jeUYkJUM  
} do_; Pxm~2PAm  
o+Kh2;$)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6J%+pt[tu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N8:&v  
最后来说说怎么处理break和continue )IP{yL8c  
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。 *Ad7GG1/u  
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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