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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SeD}H=,@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gw]%: WeH  
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, ;miif  
Q\N*)&Sd<M  
+i&<`ov  
Q7_5  
  class filler t*gZcw5 r  
  { .S/ 5kLul  
public : !bE-&c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X8$i*#D  
} ; .:$(o&  
6O7s^d&K  
y7,I10:D  
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: =SfNA F  
>rCD5#DG  
GJeG7xtJKl  
,CfslhO{j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -]Z7^  
Q/+`9z+c  
Muo E~K2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <\^0!v  
[eX]x  
]vvYPRV76  
94"+l@K  
二. 战前分析 .AfZ5s]/F  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 7Y5r3a}%  
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 [.gk{> #  
ngo> ^9/8  
-& 1(~7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D.K""*ula  
  /* --------------------------------------------- */ \MP~}t}c  
vector < int *> vp( 10 ); ]`/>hH>+~9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x b,XI/  
/* --------------------------------------------- */  `q?3ux  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PI9,*rOy  
/* --------------------------------------------- */ UMoj9/-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); YB38K(  
  /* --------------------------------------------- */ u 272)@R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $w0TEO!  
/* --------------------------------------------- */ $DY#04Je\=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Jo5Bmh0  
YM}a>o  
F]ao Ty  
5Gz!Bf@!!  
看了之后,我们可以思考一些问题: M/N8bIC! Q  
1._1, _2是什么? vO}r(kNJ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 PG&t~4QM`  
2._1 = 1是在做什么? XF!L.'zH  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 JrzPDb`m  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ^A$=6=CX  
DrJ?bG;[  
d:%b  
三. 动工 K./qu^+k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;TAj;Tf]H  
\|HEe{nA  
*~#I5s\s!  
my (@~'  
template < typename T > QAs)zl0  
class assignment fAs b:P  
  { U,Z\)+-R  
T value; J @Hg7Faz  
public : |[SHpcq>  
assignment( const T & v) : value(v) {} s L^+$Mq6  
template < typename T2 > ]o6 ZZK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vqm|D&HU  
} ; vpQ&vJfR  
/ZvP.VW&  
scg&"s  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V]7/hN-Y}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B7%K}|Qg  
4ud(5m;Rle  
nu0pzq\6  
G+zhL6]F  
  class holder 8y LcTA$T  
  { }]x \ `}o  
public : /K:r4Kw  
template < typename T > }Fe6L;^;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @{Rb]d?&F?  
  { ZQ`8RF *v  
  return assignment < T > (t); -xn-A f!v  
} =:H-9  
} ; $vs],C"pX  
F s/CW\  
CTIS}_CWd=  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: I,-n[k\J  
[l}H:%O,  
  static holder _1; Hjm> I'9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c]6b|mHT  
6S`_L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \<7Bx[/D4  
而不用手动写一个函数对象。 / Hr|u  
B2;P%B  
uo"<}>iJ  
1&w%TRC2x  
四. 问题分析 7^gO>2~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 jPWONz(#  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &*`dRIQ]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IWv 9!lW  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pN9!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z?byNd8  
irt9%w4"  
五. 问题1:一致性 & NYaKu,}  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| JW>k8QjyN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CI W4E  
6.@.k  
struct holder m{IlRf'  
  { zMSwU]4I!  
  // cMT7Bd  
  template < typename T > +Mo4g2W  
T &   operator ()( const T & r) const m$vq %[/#  
  {  u r$  
  return (T & )r; x@NfN*?/+i  
} .p[uIRd`  
} ; 2F4<3k! &  
f_c\uN@f  
这样的话assignment也必须相应改动: o,7|=.-b  
&~:EmLgv  
template < typename Left, typename Right > de:@/-|  
class assignment +7.|1x;C  
  { KuR]X``2  
Left l; zluq2r  
Right r; \BHZRytQF  
public : ,r B(WKU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [ V.67_~  
template < typename T2 > OyO<A3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /~,*DH$)  
} ; }B0[S_mw  
,DFN:uf=l  
同时,holder的operator=也需要改动: J!C \R5\  
@)pC3Vi^  
template < typename T > ,Fn;*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [2@:jLth=  
  { +SFFwjI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); k4{!h?h  
} e{x>u(  
b|i4me@  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 =xk>yw!O)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U$y 9f  
G&oD;NY@/  
return l(rhs) = r; Oo|JIr7i  
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。 *7AB0y0k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ii0\Skb  
7$*E0  
template < typename Tp > Tvv>9gS  
class constant_t ]]|#+$ ~  
  { =M1}HF,7>l  
  const Tp t; Xt$qjtVM  
public : 6wp1jN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }3lG'Y#Kpy  
template < typename T > 3@~a)E}T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ilL%  
  { .gO|=E"  
  return t; Kbu>U{'  
} &eMd^l}:#  
} ; tl dK@!E3  
aE0R{yupZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |k}<Zz1UM  
下面就可以修改holder的operator=了 8g -u  
4)iP%%JH  
template < typename T > `l45T~`]$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c/ Pql!h+  
  { [8'?G5/n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); onu G  
} l%+ &V^:  
kqB# 9  
同时也要修改assignment的operator() SPqJ [ F  
kn:hxdZ  
template < typename T2 > C@a I*+@-"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ou[`)|>  
现在代码看起来就很一致了。 DN%}OcpZ  
L } R"1O  
六. 问题2:链式操作 >/-H!jUF]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $}vk+.!*1  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 W3~u J(  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 >lIzeEW#  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 f r~Eb'8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "|JbdI]%P  
.]E(P   
template < typename T > .u mqyU~  
struct result_1 (Z<@dkO?)  
  { [W )%0lx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jm%P-C @  
} ; G$,s.MSf  
}[leUYi`  
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: {XU!p: x  
//NV_^$y  
template < typename T > > %KEMlKZ  
struct   ref QtfL'su:  
  { [pU(z'caS  
typedef T & reference; g=mKTk   
} ; tQ@7cjq8bA  
template < typename T > _#\Nw0{  
struct   ref < T &> lL zR5445)  
  { @PM<pEve  
typedef T & reference; c&PsT4Wh  
} ; )q{qWobS0  
5QqU.9M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: XW aa`q  
YWU@e[  
template < typename T > xY?p(>(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4- QlIIf  
  { {aA6b  
  return l(t) = r(t);  +C\79,r  
} C9+rrc@4  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 (-yif&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "]jN'N(.  
NK|U:p2H  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 cq>J]35  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y)KIz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~ AD>@;8fG  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 aNry> 2:  
最后的布局是: L4^/O29  
                Add i\lvxbp  
              /   \ G9Xkim Q'  
            Divide   5 m?wQk:Y1  
            /   \ 8^EWD3N`  
          _1     3 cEf"m ?w  
似乎一切都解决了?不。 ;G`]`=s#Lq  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 <k[_AlCmsg  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 u$tst_y-  
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: gZ&4b'XS,  
4U\>TFO  
template < typename Right > Sm[#L`eqW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;|K }  
Right & rt) const 'bRf>=  
  { 3B;Gm<fJ9N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gGE{r}$  
} W/A@qo"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 psvc,V_*  
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。 i-w<5pGnf  
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。 mvH}G8  
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。 ^XeJZkLEB  
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。 ^5MM<73  
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? ;Mq'+4$  
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: Fep@VkN  
i|<wnJu  
template < class Action > o~Hq&C"^}  
class picker : public Action (]sm9PO  
  { *0oa2fz%  
public : *DcIC]ao[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} XR8`,qH>  
  // all the operator overloaded )J]NBE:8  
} ; IZdWEbN1  
B (eXWWT_  
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。  DEu0Z  
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: !0^4D=dO  
el<Gd.p.d  
template < typename Right > /T qbl^[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }^H(EHE  
  { )+v5 H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %@(+`CCA  
} O.#R r/+)  
[Cd#<Te3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > RPMz&/k  
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。 8yYag[m8  
mx1Bk9h%Xe  
template < typename T >   struct picker_maker &:C[ nq  
  { L$a{%]I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "r;cH53  
} ; C% z9Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qm#?DSLap  
  { Y,mo}X<>  
typedef picker < T > result; .z$UNB(!M  
} ; p\I3fI0i  
6`7`herE}  
下面总的结构就有了: vR#MUKfh  
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。 CBdr 1  
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。 g<~ODMCO?W  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  W;yg{y   
至此链式操作完美实现。 5Th\wTh04  
\3(s&K\Y6\  
 o4 "HE*  
七. 问题3 wmK;0 )|H  
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。 }x{1{Bw>Y  
(j:[<U  
template < typename T1, typename T2 > g<F+Ldgj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I|bX;l  
  { RKMF?:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 41B.ZE+*qd  
} ,]qc#KDq-1  
,F!-17_vt  
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: ~K)FuL[*  
6t <[-  
template < typename T1, typename T2 > X,M!Tp  
struct result_2 6V9r[,n  
  { X`Lv}6}xT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?st}rJ_  
} ; %/U'Wu{*  
uFuH/(}K[  
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? VAheus  
这个差事就留给了holder自己。 _;BNWH  
    %26HB w=JF  
<b4} B   
template < int Order > _;x`6LM  
class holder; f[`&3+  
template <> kSJ;kz,_  
class holder < 1 > "a _S7K  
  { @G=:@;  
public : W }Ll)7(|T  
template < typename T > -NzOX"V]3  
  struct result_1 ^755 LW  
  { V LeYO5'L  
  typedef T & result; ]9<H[5>$R  
} ; .GYdC '  
template < typename T1, typename T2 > \'w.<)(GI  
  struct result_2 S"+#=C  
  { j$u  
  typedef T1 & result; Pr1OQbg]8  
} ; cjLA7I.O  
template < typename T > M_?B*QZJI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const blG?("0!  
  { I8W9Kzf  
  return (T & )r; ndB qXS  
} *!NW!,R  
template < typename T1, typename T2 > 2 =>3B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4;jAdWj3  
  { : @gW3'  
  return (T1 & )r1; e'v_eD T^  
} <g&GIFE,  
} ; sV%=z}n=  
frQ=BV5%6  
template <> EN>a^B+!  
class holder < 2 > 4dz Ym+vJm  
  { (:+Wc^0  
public : m*e8j[w#  
template < typename T > M.$=tuUL  
  struct result_1 925T#%y  
  { 5}]gL  
  typedef T & result; `]&'yt  
} ; "|WKK}  
template < typename T1, typename T2 > d.>O`.Mu)}  
  struct result_2 8M['-  
  { !*wd d8   
  typedef T2 & result; m KKa0"  
} ; -&y&b-  
template < typename T > N>j*{]OY+{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <qoPBm])  
  { c!$~_?]  
  return (T & )r; 1JGww]JZo  
} {v3@g[:|  
template < typename T1, typename T2 > >^f]Lgp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wC<FF2T  
  { 85H*Xm?d#  
  return (T2 & )r2; zs-,Y@ZL  
} cnDBT3$~Z  
} ; naY#`xig  
v`jFWq8I,  
WK SWOSJ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 mL@7,GD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4%>tk 8 [  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5B{Eg?  
@nj`T{*.  
return l(i, j) = r(i, j); &4p~i Z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?G5,x  
T< <N U"n  
  return ( int & )i; YL4yT`*  
  return ( int & )j; {mHxlG)  
最后执行i = j; "W}+~Sn  
可见,参数被正确的选择了。 h5; +5B}D  
*; 6LX  
-,"eN}P^  
8?o{{ay  
i,y{*xBT  
八. 中期总结 :y!{=[>M(  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: *ul-D42!U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 UXS+GAWU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f*[Uq0?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J B  !Q  
DC$x}1  
(jh0cy}|]  
K+U0YMRmz  
cn ;2&  
_lOyT$DN  
九. 简化 %G]WOq=q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 `]2y=f<{X  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N1]P3  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Wc/B_F?2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Dd,]Y}P  
  +-*/&|^等 [4}U*\/>C  
2. 返回引用。 *_uGzGB&G  
  =,各种复合赋值等 )|U+<r<  
3. 返回固定类型。 XCO;t_%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]!N|3"Ls  
4. 原样返回。 -fx$)d~  
  operator, qEPC]es|T  
5. 返回解引用的类型。 LkJ-M=y  
  operator*(单目) )}\J    
6. 返回地址。 n6GB2<y  
  operator&(单目) g^2H(}frc  
7. 下表访问返回类型。  [ "Jt2  
  operator[] A@G%*\UZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^<e(3S:  
  operator<<和operator>> ~,84E [VV  
2MKB (;k  
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。 9C1\?)"D^e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l9$"zEC  
[Kanj/  
template < typename Left > oSs~*mf  
struct value_return !o`h*G-x  
  { `c_Wk] i  
template < typename T > gs=(h*  
  struct result_1 WNV}@  
  { AhSN'gWpbF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &;%LTF@I,  
} ; E"Y[k8-:2/  
Ivc/g,  
template < typename T1, typename T2 > sMWNzt  
  struct result_2 ?xCWg.#l4V  
  { #6Fc-ysk:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 140_WV?7  
} ; ygTc Y  
} ; ]AB4w+6!  
Ne2eBmY}(  
s ` +cQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q2xzux~T  
<8 25?W|  
下面我们来剥离functor中的operator() "?{=|%mf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .|3&lb6  
 r(c8P6_  
return l(t) op r(t) Wc{/K6]f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H<wkD9v}H5  
return op l(t) q{+Pf/M5  
return op l(t1, t2) A>J,Bi  
return l(t) op I(:d8SF  
return l(t1, t2) op um1xSf1Xv  
return l(t)[r(t)] ,CQg6- [  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] - |&&lxrwh  
hxuc4C\J  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: :pgpE0  
单目: return f(l(t), r(t)); &qae+p?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [#C(^J*@c  
双目: return f(l(t)); .L}k-8  
return f(l(t1, t2)); 5g;i{T/6~x  
下面就是f的实现,以operator/为例 |]x>|Z?/u  
`-82u :"  
struct meta_divide J0 x)NnWJ  
  { Meo. V|1  
template < typename T1, typename T2 > /~;om\7r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D1 f}g  
  { w|8T6W|w  
  return t1 / t2; jB%aHUF;  
} - 1tiy.^$F  
} ; L+2<J,   
rl](0"Y0 t  
这个工作可以让宏来做: 6Y&`mgMF'  
P jh3=Dr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5Z*6,P0  
template < typename T1, typename T2 > \ % (x9~"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YS+|n%?  
以后可以直接用 zqa7!ky  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) FWDAG$K@0  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 C{U"Nsu+1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 'o]8UD(  
zP|^) h5  
Y4I;-&d's  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 58o'Q  
jLv8K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *t,1(Gw|7q  
class unary_op : public Rettype )V?:qCuY>  
  { N)^` 15w  
    Left l; {E$smX  
public : w>h\643  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @pO2A6 Ks  
4|Ay;}X \  
template < typename T > #8qhl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U/9_:  
      { \*5${[  
      return FuncType::execute(l(t)); T43Jgk,  
    } 6_kv~`"tZ  
nb}rfd.  
    template < typename T1, typename T2 > 0;2"X [e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y2Y)|<FH  
      { b]k9c1x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M.?[Xpa  
    } B6xM#)  
} ; bn6WvC 3?  
<3C/t|s  
|!E: [UH  
同样还可以申明一个binary_op Dg o -Os@  
TNkvdE-S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fuF!3Q  
class binary_op : public Rettype 3  G_0DS  
  { 6w)a.^yx7  
    Left l; VHqHG`}:  
Right r; /Xk-xg+U  
public : 25{-GaB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +Fa!<txn  
^c|_%/  
template < typename T > &r)[6a$fW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const szC<ht?z  
      { S^T ><C  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]-"G:r  
    } f O,5 u;  
7oV$TAAf  
    template < typename T1, typename T2 > P+bA>lJd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !!?TkVyEyM  
      { ~EtwX YkRZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); a|eHo%Qt  
    } VMIX=gTZ  
} ; 7-#   
#Ic)]0L  
+o-jMvK9  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 o&ETs)n|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +^|_vq^XR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Lv UQ&NmY  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 IRyZ0$r:e\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %8{nuq+c  
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。。。 wl7 (|\-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RG_.0'5=hc  
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) B-UsMO  
下面是修改过的unary_op .C,D;T{  
`Vl9/IEk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YJu~iQ`i  
class unary_op Ake@krh>$  
  { SNtk1pG>  
Left l; <NWq0 3:&  
  ZXl_cq2r  
public : Hg5 :>?Lw@  
]Bj2;<@y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} LS]0p#  
E.N  
template < typename T > #f<3[BLx  
  struct result_1 y #zO1Nig`  
  { Z5|BwM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; );;UA6CD  
} ; T:Nc^QP|tm  
z3I |jy1  
template < typename T1, typename T2 > .tcdqL-'  
  struct result_2 nO+R >8,Q  
  { Jb*E6-9G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v =d16  
} ; VYjt/\ Z  
Xz`0nU  
template < typename T1, typename T2 > "S H=|5+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nvQTJ4,,  
  { h8dFW"cpC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8qL.L(=\/  
} &-Ylj  
QQJf;p7  
template < typename T > -}3nIk<N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vh{(*p  
  { Z@(KZ|  
  return OpClass::execute(lt(t)); EpH_v`  
} R.!.7dO  
% Ai' 6  
} ; _&%FGcAS  
!<24Cy  
$*|M+ofQ  
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 cj9C6Y!  
好啦,现在才真正完美了。 2Qt!JXC  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~7an j.  
>x>/}`  
template < typename Right > 9dm oB_G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1YK(oRSDn  
  { [5!dO\-[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J$5Vjh'aM  
} =f!clhO  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 YjH~8==  
>, [@SF%  
q=}1ud}1  
Xv3pKf-K  
 TJ1h[  
十. bind Wy%FF\D.Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 6$[7hlE  
先来分析一下一段例子 T*nP-b  
zz /4 ()u  
3)yL#hXg)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xHMFYt+0$G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 l0C`teO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 SL-;h#-y 4  
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。 PD&gC88  
我们来写个简单的。 hHHQmK<r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: axpZ`BUc  
对于函数对象类的版本: )+R n[MMp  
@S=9@3m{w;  
template < typename Func > qV6WT&)T  
struct functor_trait hJsP;y:@Lm  
  { w@<II-9L)<  
typedef typename Func::result_type result_type; $1g1Bn  
} ; a>x6n3{  
对于无参数函数的版本: K|YB)y  
aCI3Tx&2qT  
template < typename Ret > K{{_qFj@<y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zCuB+r=C  
  { d$jwh(Ivs  
typedef Ret result_type; }opw_h+/F  
} ; Ulx]4;uzf  
对于单参数函数的版本: fbU3-L?  
lLDZ#'&An  
template < typename Ret, typename V1 > ] |nW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R3;%eyu  
  { lPI~5N8  
typedef Ret result_type; s M*ay,v;  
} ; #=={h?UDT  
对于双参数函数的版本: 9v[V"m`M  
N!Rt040.%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > FF~r&h8H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %4f.<gz~r|  
  { U8AH,?]#  
typedef Ret result_type; QeG9CS)E}j  
} ; |?s sHW  
等等。。。 HC/z3b;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !3Pbu=(cte  
!Av9 ?Q:  
template < typename Func > U(9_&sL  
struct func_return ^:]$m;v]  
  { 6tndC o;`  
template < typename T > ,|B-Nq  
  struct result_1 H#DvCw  
  { 8'HS$J;C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {eV8h}KIl  
} ; `/ayg:WSU  
P/girce0  
template < typename T1, typename T2 > hd u2?v@  
  struct result_2 8M@'A5]  
  { [d8Q AO1;)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RGE(#   
} ; {X&lgj  
} ; 80wzn,o S  
&8z<~q  
qQi\/~Y[:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4] uj+J  
eM:J_>7t  
template < typename Func, typename aPicker > Iz5NA0[=2  
class binder_1 _BmObXOp.  
  { Ph1XI&us9  
Func fn; =i&,I{3  
aPicker pk; 'Vo8|?.WhX  
public : S k~"-HL|  
CMaph  
template < typename T > 52dD(  
  struct result_1 XS[L-NHG  
  { Ch_rV+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8s@N NjV  
} ; %)x9u$4W2  
sfj+-se(K.  
template < typename T1, typename T2 > 67YC;J]n=z  
  struct result_2 ~vFa\7sf  
  { M .b8 -`V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4 "HX1qP  
} ; ba);f[>  
2t-w0~O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^,acU\}VqP  
NEIkG>\7q  
template < typename T > BVNW1<_:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x8PT+KC  
  { :x)H!z P  
  return fn(pk(t)); t>I.1AS  
} iqQT ^  
template < typename T1, typename T2 > &0Yg:{k$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s|]g@cz an  
  { ~ELMLwn.  
  return fn(pk(t1, t2)); qW0:q.   
} sQvRupYRO  
} ; :oP LluW*  
:TH cI;PG8  
tcuwGs>_  
一目了然不是么? U]iI8c  
最后实现bind QO/0VB42  
)U?_&LY)[M  
'4[=*!hs!  
template < typename Func, typename aPicker > * x/!i^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4Z( #;9f  
  { ^dHQ<L3.*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q8v[u_(yD  
} -3EQRqVg  
b-&iJ &>'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;u UFgDi  
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。 :8A+2ra&  
Ey&H?OFiP  
十一. phoenix d;Vy59}eY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~&i4FuK  
` p\=NP!n  
for_each(v.begin(), v.end(), |h>PUt@LL  
( J:L+q} A  
do_ 6pt_cpbR  
[ mL{P4a 1xf  
  cout << _1 <<   " , "  `Y#At3{  
] 5Q?Jm~H9  
.while_( -- _1), $KiCs]I+  
cout << var( " \n " ) Oj5UG*  
) jT{T#_  
); sgX!4wG&Z  
2bp@m;g$  
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: LL^KZ-  
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 K4c:k; V  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Jz}nV1G(jz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #DTKz]i?  
rs&]46i/p  
q$Gs;gz^(  
template < typename Cond, typename Actor > B0fOAP1  
class do_while MtLWpi u@[  
  { XO <wK  
Cond cd; Z*%;;&?  
Actor act; m1"m KM  
public : O VV@  
template < typename T > m[9.'@ ye  
  struct result_1 : \+xXb{  
  { ) 7/Cg  
  typedef int result_type; PsY![CPrW  
} ; -8TJ:#|N  
#~*v##^vFH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )h{&O ,s  
)`\hK  
template < typename T > xY^sC56Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 25Dl4<-Z  
  { ~M C|  
  do k ut=( ;  
    { ZZw`8 E  
  act(t); -Zt!H%U  
  } RZOK+!H:  
  while (cd(t)); WRh5v8Wz0  
  return   0 ; w?Te%/s.  
} V]=22Cxi'~  
} ; LW %AZkAx  
:QE5 7 .  
{%V(Dd[B6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). { i5?R,a)  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 D BT4 W/  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 "g{q=[U}  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 LK^|JEu  
下面就是产生这个functor的类: }u Y2-l  
6K/RO)  
U<Pjn)M~B  
template < typename Actor > p8 rh`7  
class do_while_actor l& :EKh  
  { tcD7OC:"6  
Actor act; ;FPx  
public : Pf*6/7S:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} b/SBQ" B%  
jkAjYR.  
template < typename Cond > ~f/|bcep  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <Vat@e  
} ; Wh[QR-7Ew  
[BWq9uE  
54 lD+%E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]%\,.&=hT  
最后,是那个do_ +>ju,;4WK  
fqNh\~kja  
[GwAm>k  
class do_while_invoker -9Q(3$}  
  { L kt4F  
public : LU1I `E  
template < typename Actor > h<9s& p  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const IkrB}  
  { Y-VDi.]W  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]z'&oz  
} =o@;K~-  
} do_; 7- B.<$uC  
<I+kB^Er  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? dbp\tWaW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :6n#y-9^1  
最后来说说怎么处理break和continue xQoZ[  
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。 u?osX;'w  
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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