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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda pV1 ;gqXNS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 DmZ_tuVI  
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, X>Z83qV5d!  
Y5*A,piq  
#IeG/t(  
.!'rI7Kz'i  
  class filler SN`L@/I  
  { P<9T.l  
public : Y 2^y73&k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  [geT u  
} ; ~8'HX*B]z  
 h}}7_I9  
@[1,i~H  
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: k"cKxzB  
{@s6ly].  
m-q O yt  
#t VGqf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }}wSns  
\P*%u  
5UQ[vHMqI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 lg@q} ]1  
F^!mgU X  
UYpln[S  
GF0Utp:Zf;  
二. 战前分析 ^SS9BQ*m  
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。 }~#qDrK  
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 t'C9;  
N9z!-y'X  
K81&BVx/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); + Cq&~<B  
  /* --------------------------------------------- */ eqpnh^0}d  
vector < int *> vp( 10 ); iT1HbAT]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w h^I|D?"  
/* --------------------------------------------- */ \d w["k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); myB!\ WY   
/* --------------------------------------------- */ :m("oC@}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `?T8NK  
  /* --------------------------------------------- */ lPz5.(5'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); z f^@f%R  
/* --------------------------------------------- */ ^ .Q/iXgh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?!bWUVC)_  
 M|>-q  
S7CD#Y[s  
aIN?|Ch  
看了之后,我们可以思考一些问题: /ZSdY_%s  
1._1, _2是什么? u#Uc6? E  
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。 \BSPv]d  
2._1 = 1是在做什么? o7g6*hJz  
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。 92*Y( >  
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。 v2mqM5Z  
fXkemB^)_  
3N{ ZX{}  
三. 动工 VF9-&HuC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3[To"You  
~I%JVX%  
l,Ixz1S3e  
uC1v^!D  
template < typename T > %W$?*Tm  
class assignment 1;+(HB  
  { .eDI ZX  
T value; N,`<:'  
public : k12mxR/  
assignment( const T & v) : value(v) {} 65pC#$F<x  
template < typename T2 > C6,W7M[c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 79MB_Is]s  
} ; |Oe$)(`|h  
Gt?ckMB  
dp>LhTLc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $RV'DQO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g ??@~\Ov  
aAkO>X%[  
gOA]..lh  
9Dy/-%Ut9  
  class holder 2<5s0GT'/  
  { "@E(}z'sM  
public : |;P9S  
template < typename T > dg42K`E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _p=O*$b.  
  { }\!38{&  
  return assignment < T > (t); X2p9KC  
} l=< :  
} ; KcX] g*wy  
]i@VIvYq  
nXqZkZE\  
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: 9:l>FoXS  
QK%6Ncv  
  static holder _1; <CUe"WbE)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #x|h@(y|  
NEh5    
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u4[3JI>  
而不用手动写一个函数对象。 i<nUp1r(  
&U8W(NxN  
W.AN0N  
g&"__~dS-F  
四. 问题分析 C/Dc1sj  
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。 9*}?0J8  
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。 =-dk@s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \[w82%U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B? r[|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nzHsyL  
rTjV/~  
五. 问题1:一致性 G#;$;  
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?| ZO $}m?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d`;_~{sleR  
{'#^  
struct holder +kKfx!  
  { <t0o{}^P*  
  // ye)CfP=ID\  
  template < typename T > ?5!>k^q  
T &   operator ()( const T & r) const G6(U\VFqO  
  { ;F;`y),  
  return (T & )r; +<P%v k  
} ')/yBH9mR  
} ; T=w5FT  
=@>[  
这样的话assignment也必须相应改动: XZeZqBr  
Td5;bg6Qy  
template < typename Left, typename Right > VL/%D*  
class assignment fK|F`F2V  
  { *gC6yQ2?  
Left l; 5M2G ;o  
Right r; K?q1I<94  
public : S 5Q$dAL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {uRnZ/m  
template < typename T2 > YRYAQj/7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } cM;& $IjCt  
} ; ^L(}cO  
;$\d^i{N  
同时,holder的operator=也需要改动: /CAi%UH,F  
S&@uY#_(*T  
template < typename T > xhIC["z5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'o2x7~C@  
  { bqxbOQd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); p`3pRrER  
} }w&+ H28.#  
t YmR<^  
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。 ?2;r#)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E,nC}f  
7)NQK9~  
return l(rhs) = r; q8 ;WHfGf  
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。 . 4"9o%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: KF|<A@V  
E{*~>#+  
template < typename Tp > t/K<fy 6  
class constant_t I"^ `!8<q  
  { 6U k[_)1  
  const Tp t; zR_#c3o  
public : !tT$}?Ano  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} D^Bd>Ey4  
template < typename T > R)"Y 40nW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p-zWfXn!P  
  { )IGE2k|  
  return t; XU Hu=2F  
} (DCC4%w"  
} ; cZN+D D  
P"%i 4-S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "]ow1{  
下面就可以修改holder的operator=了 -So&?3,\A@  
'~3a(1@8  
template < typename T > :cmfy6h]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n_%JXm#\  
  { w<<G}4~u|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /s>ZT8vaAs  
} sY=fS2b#)  
_'k?9eN`  
同时也要修改assignment的operator() (yduU  
EnJAHgRV;e  
template < typename T2 > ;SF0}51  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a3L]'E'*#  
现在代码看起来就很一致了。 cy)gN g  
SnRTC<DDh  
六. 问题2:链式操作 UB]} j^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \. A~>=:  
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。 W xyQA:3s  
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。 nn"!x|c  
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。 Pq~"`-h7:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $WvI%r  
wh:O"&qk  
template < typename T > 9}Tf9>qP>M  
struct result_1 y@J]busU  
  { A+3@N99HeH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \Nu(+G?e  
} ; m,v"N%k,  
'|<+QAc  
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: `,4"[6S  
N\Bygjw|  
template < typename T > !'Xk=+  
struct   ref ="RDcf/  
  { )'xTDi  
typedef T & reference; X~Uvh8O  
} ; b5 YE4h8%  
template < typename T > '5KgRK"  
struct   ref < T &> A0yRA+  
  { }%[TJ@R;  
typedef T & reference; B5u0 6O  
} ; =M)>w4-  
l/`<iG%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h{S';/=8  
QfB \h[A  
template < typename T > f3s0.G#l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x`w 4LF  
  { /yyed{q  
  return l(t) = r(t); db:b%1hk:  
} 1agyT  
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。 r80w{[S$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <O&L2E @~f  
9]BpP0f\  
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 ^<$d Tr'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s2iR  }<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 RG[3LX/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~d ~$fR  
最后的布局是: #O z<<G<  
                Add !zwn Fdp  
              /   \ e//28=OH  
            Divide   5 Ttb @98  
            /   \ p8Di9\}  
          _1     3 Ec[=~>;n{l  
似乎一切都解决了?不。 qi}HJkOq  
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。 R{5Qb?&wOp  
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。 V#^~JJW^  
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: :^71,An >E  
*f$mSI=  
template < typename Right > f GE+DjeA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y.3]vno?X  
Right & rt) const ~!&WK,k6  
  { ]]Ypi=<'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aG8}R~wH&  
} 3Tg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6gJy<a3  
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。 @3c5"  
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。 ]nhLv!Co  
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。 "wmQ,=  
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。 41mg:xW(J  
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? b[? 6/#N  
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: /d9I2~}B  
[#kfl  
template < class Action > #QQ\xj  
class picker : public Action )?joF)  
  { <w(UDZ  
public : ;#P@(ZVT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "X g@X5BG  
  // all the operator overloaded J2Ocf&y;  
} ; RD_&m?d  
6*gMG3  
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。 5Y#yz>B@ ]  
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: THWT\3~,  
=|bM|8,  
template < typename Right > 1`r 4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [Pi8gj*  
  { W`^'hka  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?ah-x""Y  
} u1/4WYJeJ  
:h=];^/E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2)h i(  
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。 &Hb6  
NZ/gp"D?  
template < typename T >   struct picker_maker YTpSR~!Rj  
  { oqB(l[%z2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; JGX E{FT  
} ; _W/s=pCh  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f ySzZ  
  { hf^,  
typedef picker < T > result; Y[i>  
} ; {3lsDU4  
$GNN* WmHw  
下面总的结构就有了: ~dC)EG  
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。 )7Gm<r  
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。 3_~V(a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ovv~ymj  
至此链式操作完美实现。 }|%dN*',  
[94A?pn[z  
;U<;R  
七. 问题3 Q}d6+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。 $Lv,e\]  
7f#e#_sM;  
template < typename T1, typename T2 > fQ=Yf?b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RmY5/IYR|:  
  { b %L8mX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Zk__CgS#  
} /T]2ZX>  
H ifKa/}P8  
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: qxf!]jm  
 U2  
template < typename T1, typename T2 > 5'd$TC  
struct result_2 0=#:x()e  
  { cKdn3 2Y4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X#'DS&{  
} ; L/_h5Q:'W  
" JFx  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? CeSr~Ikg|  
这个差事就留给了holder自己。 2Hw&}8  
    !'wh hi  
D)U 9xA)J  
template < int Order > g&!UaJ[#9  
class holder; Hdw;=]-  
template <> Z,)4(#b =  
class holder < 1 > !?Gt5$f  
  { ?OW 4J0B'  
public : \,ARYwd  
template < typename T > i#Io;  
  struct result_1 m~'!  
  { _t|| v  
  typedef T & result; JGOry \  
} ; ,Md8A`7x~  
template < typename T1, typename T2 > $wg5q\Rv  
  struct result_2 N4I`6uDgD  
  { d00#;R  
  typedef T1 & result; uf]S PG#/D  
} ; <k!M+}a 9V  
template < typename T > #<s6L"Z-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =5/ow!u8  
  { 8=CdO|XV  
  return (T & )r; "3.v(GVr  
} kd)Q$RA(  
template < typename T1, typename T2 > >lQ@" U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c[J?`8  
  { gI "ZhYI  
  return (T1 & )r1; x? tC2L  
} :7UC=GKQk  
} ; \@;$xdA$  
45. -P  
template <> v_mk{  
class holder < 2 > rR]U Ff  
  { DXBc 7J  
public : _QBN/KE9  
template < typename T > V 6I77z  
  struct result_1 fI"sdzu^  
  { O2;FaASF  
  typedef T & result; _;!7:'J  
} ; 7'Z-VO  
template < typename T1, typename T2 > i)y8MlC{  
  struct result_2 3n;>k9{  
  { ]xC#XYE:dy  
  typedef T2 & result; w\,N}'G  
} ; ]<L(r,@,  
template < typename T > d-c<dS+R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /N= }wC  
  { ?C)a0>L  
  return (T & )r; V5:ad  
} (StX1g'  
template < typename T1, typename T2 > 60,z!Vv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T<yAfnTb`  
  { X-LCIT|1  
  return (T2 & )r2; */c4b:s  
} X)oxNxZ[A  
} ; m%m<-.'-  
X3e&c  
2[~|#0x  
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> >。 W*S}^6ZT`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "| Oj!&0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pHQrjEF*  
+7\$wc_1I@  
return l(i, j) = r(i, j); 94^)Ar~O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T5nBvSVv'  
9gq+,g>E_  
  return ( int & )i; J,4,#2M8  
  return ( int & )j; QO2@K1Y  
最后执行i = j; (xpt_]Q!H  
可见,参数被正确的选择了。 T_R2BBT v  
F!7dGa$  
RO+ jVY~H-  
Y TpiOPf  
PAng(tubl  
八. 中期总结 8tfM,.]_i  
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: '41'Gn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .3 >"qv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |w5m2Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P5Lb)9_Jw  
Zt_~Zxn3  
(4o<U%3kGq  
"s-3226kj  
y0vJ@ %`  
H9;0$Y(e-  
九. 简化 ;~D$ rT  
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。 yFoPCA86y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $%BI8_  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: nQGl]2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ft E5H  
  +-*/&|^等 dG&^M ".(  
2. 返回引用。 >{6U1ft):  
  =,各种复合赋值等 UQZl:DYa  
3. 返回固定类型。 [Ef6@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) QB uX#bDV  
4. 原样返回。 5(zdM)Y7  
  operator, Q XSS  
5. 返回解引用的类型。 |I[/Fl:  
  operator*(单目) "; 1@f"kw  
6. 返回地址。 P~ : N  
  operator&(单目) 1aI&jdJk  
7. 下表访问返回类型。 E1r-$gf_  
  operator[] }7non  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b5Q|$E   
  operator<<和operator>> hrNB"W|?x  
GYZP?E p*  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 rp9?p%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {N3&JL5\"E  
0=0,ix7?#  
template < typename Left > \sMe2OL#z  
struct value_return *\.8*6*$!  
  { rJZR8bo  
template < typename T > lArKfs/   
  struct result_1 l~]D|92  
  { l-Be5?|{_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; GO?hB4 9T  
} ; _aeIK  
t4iD<{4  
template < typename T1, typename T2 > [rkw k\m*  
  struct result_2 !4-4i  
  { X+1Mv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =oBlUE  
} ; HYg! <y  
} ; IM% ,A5u  
5U-SIG*  
]A ;.}1'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yk y% +@2q  
lD^c_b  
下面我们来剥离functor中的operator() 0G31Kou  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &szYa-K*  
+4$][3.  
return l(t) op r(t) MaPOmS8?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fat;5XL@  
return op l(t) 3eg6 CdT  
return op l(t1, t2) ^T:L6:  
return l(t) op ph}%Ay$  
return l(t1, t2) op 2x>7>;>  
return l(t)[r(t)] a^={X<K|/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] MyZVx|7 E  
ZIKSHC9  
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: ,Nt^$2DZW  
单目: return f(l(t), r(t)); k".kbwcaF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); uNkJe  
双目: return f(l(t)); c]h@<wnv  
return f(l(t1, t2)); 0SfW:3  
下面就是f的实现,以operator/为例 B0U(B\~Y  
Bn9#F#F<  
struct meta_divide m]vS"AdX  
  { +OqEe[Wk#  
template < typename T1, typename T2 > ]#Cc7wa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9: .m]QN  
  { ,z<1:st]<  
  return t1 / t2; N]eBmv$|  
} 3&>0'h  
} ; wVqp')e  
2}=@n*8*d  
这个工作可以让宏来做: 76bMy4re  
hxzA1s%~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ CuD}Uo+u  
template < typename T1, typename T2 > \ O wuc9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &r.M~k >  
以后可以直接用 ; PncJe5x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :hT.L3n,  
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 e!PB3I  
(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。。。) _1Q6FI5iR  
 IMr#5  
XmD(&3;v-  
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 ?2l `%l5(  
41R6V>e@9J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @R}3f6@67  
class unary_op : public Rettype |_ +#&x  
  { AT)b/ycC  
    Left l; $|xSM2  
public : n\)1Bz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <}:` Y"  
S2DG=hi`GK  
template < typename T > 67hfve  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gROK4'j6y  
      { 0^R, d M  
      return FuncType::execute(l(t)); zz[fkH3  
    } B2oKvgw  
'da 'WZG  
    template < typename T1, typename T2 > O!%T<2i3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rf-yUH]&S  
      { ,#FP]$FK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gyD;kn\CP  
    } H<[~V0=  
} ; 4uzMO<  
F|{uA/P{  
8q%y(e  
同样还可以申明一个binary_op "!D y[J  
^~I@]5Pq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +}N'Xa/Jt  
class binary_op : public Rettype t/Y0e#9,  
  { l_/(J)|a  
    Left l; CvmIDRP*  
Right r; lyX3'0c  
public : Vi:^bv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W^H3=hZ  
.=9WY_@SZ  
template < typename T > :^PksR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =qc+sMo  
      { hO&b\#@~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CxeW5qc  
    } GLyPgZ`|  
:^ WF% X  
    template < typename T1, typename T2 > G~o!u8^;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5LB{b]w7m  
      { 3ZI7;Gw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &}[P{53sr  
    } C6[W/,eS  
} ; t+}w Tis  
n Syq}Y3  
_<LL@IX  
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 7jIBE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 MNWI%*0LO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Fu_I0z  
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。 VK]U*V1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UL-_z++G  
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。。。 sa4w.9O1GS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J6n>{iE  
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) s6@mXO:H^  
下面是修改过的unary_op HB8s[]A:D  
Mn(iAsg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z.Yq)\it  
class unary_op g/JF(nkP  
  { HK8sn1j  
Left l; gr SF}y!3  
  m9oOH5@K~  
public : H:]cBk^[,  
@2/|rq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} OIL8'xY.w  
NDP" @  
template < typename T > [p9v#\G; [  
  struct result_1 dv>n38&mDQ  
  { ?:J_+? {E  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H #_Zv]  
} ; Z;Hkx1  
M/quswn1  
template < typename T1, typename T2 > ,< x/  
  struct result_2 *u1q7JFQk  
  { Si>38vCJ*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VFL^-tXnA^  
} ; "vSKj/]  
\"oZ\_  
template < typename T1, typename T2 > x{SlJ%V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T:$^1"\  
  { u1$6:"2@5k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ? +L,  
} \4q|Qno8  
qK a}O*  
template < typename T > GYfOwV!zB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [|OII!"  
  { teg5g|*  
  return OpClass::execute(lt(t)); HCs^?s8Pp  
} `SFeln{1B  
<ToBVG X  
} ; Lj3o-@\*j  
h6 {vbYj  
Nv7-6C6<  
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 }+9?)f{?@  
好啦,现在才真正完美了。 \;)g<TwL  
现在在picker里面就可以这么添加了: k0e}`#t  
%hsCB .r>|  
template < typename Right > i]%f94  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e~SK*vR%]  
  { Nnl3r@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YpDJ(61+  
} |nZ^RCHog  
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。 aDK b78 1d  
</{Zb.  
cjEqN8  
$V(]z`b&  
q++r\d^{  
十. bind 2K91E}  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 #[#evlr=  
先来分析一下一段例子 |6*Bu1  
sgp.;h'  
= ^NvUrK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bV8+E u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B`B =bn+4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Y[6T7eZ0g  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 J,yKO(}<C  
我们来写个简单的。 (`.OS)&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: XP@dg4Z=z  
对于函数对象类的版本: ,Z@#( =f  
_J l(:r\%  
template < typename Func > HY)xT$/J  
struct functor_trait <: v+<)K  
  { 8%7%[WC#  
typedef typename Func::result_type result_type; &:&89<C'  
} ; _6NUtU  
对于无参数函数的版本: K3?5bT_{  
Y<xqws  
template < typename Ret > S/'0czDMW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > a;HAuy`M x  
  { E 5&Z={  
typedef Ret result_type; :(n<c  
} ; I}4 PB+yu  
对于单参数函数的版本: =Z^5'h~  
(F4e}hr&  
template < typename Ret, typename V1 > xnY?<?J"!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *,\"}x*  
  { @V%\Gspv  
typedef Ret result_type; qT$k%(  
} ; :\OSHs<M  
对于双参数函数的版本: q-JTGCFl  
E=s,-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o+a=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~rb0G*R>  
  { P8d  
typedef Ret result_type; X.fVbePxUU  
} ; 4XN \p  
等等。。。 ^PZ[;F40  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy S<i$0p8J;  
rOSov"7  
template < typename Func > iHD!v7d7  
struct func_return =0)|psCsM  
  { m TE(J Zt  
template < typename T > 9F/I",EA  
  struct result_1 #rlgeHG!fs  
  { u&:N`f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \;{ ]YX  
} ; <Ua~+U(FR0  
y]j.PT`Cw  
template < typename T1, typename T2 > v Y[s#*+  
  struct result_2 yLa@27T\A  
  { VgH O&vU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X1^VdJE  
} ; cJ4My#w  
} ; u H[WlZ4  
v)5;~.+%  
`n PdZ.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Vq'7gJj'  
t+?Bb7p,H  
template < typename Func, typename aPicker > b"I#\;Ym  
class binder_1 ?2<) Jw  
  { $C[z]}iOi  
Func fn; X=sE1RB  
aPicker pk; Qte5E}V`  
public : E|@C:ghG  
WyO*8b_ D  
template < typename T > z$1RD)TQB  
  struct result_1 HMq}){=S  
  { dSGdK $XA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I{IB>j}8  
} ; uN%Cc12  
,P~e)<.  
template < typename T1, typename T2 > &f.5:u%{b  
  struct result_2 # &v4c  
  { TNu% _ 34  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iJTG +gx  
} ; v `S5[{6  
3qWrSziD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yhH2b:nY(9  
LK h=jB^bT  
template < typename T > qCI&H7u@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MfQ0O?oBp  
  { eXl?f_9  
  return fn(pk(t)); QytO0K5  
} :DH@zR  
template < typename T1, typename T2 > ]5'*^rz ^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x.1= QF{!  
  { xU\!UVQ/  
  return fn(pk(t1, t2)); i@/%E~W  
} Vz mlKVE  
} ; 2tz4Ag  
29Uqdo  
H VM %B{(  
一目了然不是么? W 8<QgpV*  
最后实现bind }-[l)<F:  
)QAYjW!Z  
IQBL;=.J.  
template < typename Func, typename aPicker > wGO-Z']i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UB@(r86 d  
  { (s'xO~p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); i?_Q@uA~<:  
} mLq0;uGL|  
P~(&lu/;P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :$Cm]RZ  
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。 !KV!Tkx h  
" lD -*e4  
十一. phoenix zZ}. 2He8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8 8u[s@  
thPAD+u.3  
for_each(v.begin(), v.end(), %Vo'\|  
( $Y/z+ea  
do_ 2K~v`c*4  
[ {:cGt2*~^  
  cout << _1 <<   " , " $ (&uaDYv  
] @#wG)TA  
.while_( -- _1), -Ua5anzB  
cout << var( " \n " )  WDNj 7  
) f TmJDUv+  
); 3@F U-k,i  
f?.}S] u5  
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:  5+GTK)D  
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 @!$xSH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *r>Y]VG;S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F]OWqUV  
`@ Z$+  
}r04*P(  
template < typename Cond, typename Actor > R1*&rjB  
class do_while 5!Er ;e  
  { # l1*#Z  
Cond cd; tdU'cc?M  
Actor act; c'$y_]  
public : Ds=d~sNu  
template < typename T > ''2:ZXX  
  struct result_1 6@Q; LV+  
  { .WglLUJ:Z  
  typedef int result_type; L <  
} ; "P5,p"k:)  
:Nz TEK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} r0z8?  
.yDR2 sW  
template < typename T > CS%ut-K<5M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZrYRLg  
  { /p-k'387  
  do BDN}`F[F  
    { p7},ymQ|YQ  
  act(t); 7\dt<VV  
  } Sn97DCdk  
  while (cd(t)); B4OFhtYE  
  return   0 ; Xe}I;sKrB  
} = CXX.%N  
} ; 0>Kgz!I  
~Q- /O~  
i&HU7mP/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). W__$ i<1  
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。 UXa%$gwFw  
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。 Na\&}GSf^  
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。 jcePSps]  
下面就是产生这个functor的类: Jcvp<  
$hM9{  
Kd}%%L  
template < typename Actor > .Sm 8t$  
class do_while_actor RaiYq#X/  
  { {s@&3i?ZiC  
Actor act; 1\jj3Y'i'  
public : I/h(*~/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} JWt@vf~  
#,j m3M qj  
template < typename Cond > 3&X5*-U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #;2kN &  
} ; r*7J#M /  
SM}& @cJ  
H2_6m5[&,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 AfW:'>2  
最后,是那个do_ 'mU\X!- 4<  
=+e;BYD#!  
9dg+@FS}=  
class do_while_invoker `=TJw,q  
  { S{cK~sZj  
public : ZB}zT9JaE  
template < typename Actor > (Q"s;g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .>5E 4^$%  
  { ?AQR\)P  
  return do_while_actor < Actor > (act); i piS=  
} i .?l\  
} do_; CwF=@:*d  
uN&49o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `)jAdad-s  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $nthMx$  
最后来说说怎么处理break和continue mqQ//$Y   
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。 <XpG5vV  
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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