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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3?yg\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }8z?t:|S  
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@i HFBb  
WwFm*4{[o  
q2j{tP#  
>=>2m2z=  
  class filler Or+U@vAnk  
  { (t|Zn@uY  
public : |df Pki{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} n>XdU%&  
} ; <lPG=Xt  
JQI: sj  
q;CiV  
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: A)!*]o>U  
x,- 75  
ioCsV  
/SB;Von  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jr. "I+  
G` A4|+W"  
zw[m9N5\h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BU_nh+dF  
AT3Mlz~7#  
tNI^@xdim1  
 8nJpp  
二. 战前分析 dn3y\  
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。 m(!FHPvN  
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 Fxz"DZY6  
cq]6XK-W  
~ 7s!VR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q9_OGd|P  
  /* --------------------------------------------- */ * u>\57W  
vector < int *> vp( 10 ); o.!Dq7 R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \b x$i*  
/* --------------------------------------------- */ 2ilQXy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~0$&3a<n1  
/* --------------------------------------------- */ FZlWsp=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); oc`H}Wvn  
  /* --------------------------------------------- */ F41=b4/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3 0H?KAV  
/* --------------------------------------------- */ ,"ZMRq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?a5!H*,  
T5h H  
4[e X e$  
zF<R'XP  
看了之后,我们可以思考一些问题: @9s$4DS  
1._1, _2是什么? 5;EvNu  
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。 L4HI0Mx  
2._1 = 1是在做什么? =,M5KDk`  
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。 *] X'( /b_  
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。 lo+A%\1  
:F?C)F  
4B.*g-L   
三. 动工 vs4>T^8e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ga+dt  
y)@wjH{6  
K0>zxqY  
!|(NgzDP/  
template < typename T > w?[upn:K  
class assignment "to;\9lP  
  { *2l7f`K  
T value; !Vk^TFt`  
public : U xGApK=X  
assignment( const T & v) : value(v) {} >[#f\bG>  
template < typename T2 > 1qA;/-Zr<o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M= (u]%\  
} ; !Uo4,g6r+  
ygcm|PrS  
MQ2}EY*A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 upmx $H>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &D<yX~  
F^:3?JA _  
75lA%| *X  
N!}f}oF  
  class holder [/r(__.  
  {  ob]w;"  
public : ^2rN>k,?  
template < typename T > yG{TH0tq  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E1 2uZ$X  
  { FSO).=#  
  return assignment < T > (t); ,P0) 6>  
} 8s@3hXD&  
} ; >t+P(*u  
nw<uyaU-t  
[a(#1  
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: ;uGv:$([g  
:3 mh@[V  
  static holder _1; flx(HJK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @6.vKCSE  
]SEZaT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sI2^Qp@O1  
而不用手动写一个函数对象。 Ewz!O`  
QT}tvm@PMq  
<P<z N~i9j  
.%-8 t{dt  
四. 问题分析 4xj4=C~i  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 X?Q4}Y  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 h";L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 53 h0UL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ca9X19NG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 * T1_;4i  
{!`6zBsP  
五. 问题1:一致性 #vlgwA  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| lOp`m8_=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %C]>9."  
Fr-SvsNFB  
struct holder 7tp36TE  
  { p#tI;"\y  
  // 4,ag(^}=  
  template < typename T > zt%Mx>V@  
T &   operator ()( const T & r) const z$sGv19pB  
  { cMIEtK`  
  return (T & )r; DmcZta8n]  
} 8P`"M#fI  
} ; kx^/*~ex  
K=&>t6s<  
这样的话assignment也必须相应改动: *qq+jsA6wH  
XWw804ir  
template < typename Left, typename Right > Zd+bx*rD  
class assignment /9X7A;O  
  { Hn:Crl y#  
Left l; b.938#3,  
Right r;  D%Z|  
public : W+* V)tf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?JUeuNs9  
template < typename T2 > O6Y0XL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9+N-eW_U  
} ; ="e+W@C  
EQ_aa@M7  
同时,holder的operator=也需要改动: h+,@G,|D  
gqR(.Pu  
template < typename T > Wp,R ^d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w-jVC^C]  
  { )/P}?` I  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }m8q}~>tL  
} uAk.@nfiEv  
$[|mGae  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *1"+%Z^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =~gvZV-<  
a'T;x`b8U,  
return l(rhs) = r; JXx wr)i  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Xa&kIq}(g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /wv0i3_e  
<3 uNl  
template < typename Tp > '%;m?t% q  
class constant_t Dp:BU|r  
  { vQ.R{!",>  
  const Tp t; gM]:Ma  
public : Y-9I3?ar  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} c@Is2 9t*  
template < typename T > Q{/Ef[(a@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TqQ[_RKg2  
  { Ort(AfW  
  return t; +7a6*;\ y  
} 76SXJ9@x  
} ; !IR6 ,A\  
@VI@fN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @6]JIJE  
下面就可以修改holder的operator=了 SrJE_~i  
Ul# r  
template < typename T > N>E_%]Ch  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n+p }\msH  
  { &&%H%9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A}^mdw9  
} {{1G`;|v 9  
=MWHJ'3-/  
同时也要修改assignment的operator() 3c%caK  
g2]Qv@nxw  
template < typename T2 > u@444Vzg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `@%LzeGz  
现在代码看起来就很一致了。 ` %}RNC  
-RLOD\ZBh  
六. 问题2:链式操作 4e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y>LBl]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 @+DX.9  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ,)io5nZF  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  5twhm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F[MFx^sT{  
MfkZ  
template < typename T > T>>c2$ x  
struct result_1 u:b=\T L  
  { Xc.`-J~Il  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #z42C?V  
} ; cb bFw  
4!$"ayGv;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: zeRyL3fnmb  
m+9#5a-  
template < typename T > 0`H# '/  
struct   ref |a@L}m  
  { hGrdtsH?  
typedef T & reference; Zd&S@Z  
} ; ('~LMu_  
template < typename T > @nf`Gw ;  
struct   ref < T &> |uDdHX8T  
  { `u\n0=go  
typedef T & reference; $ Q0n  
} ; 31)&vf[[  
P2Y^d#jO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Kpp_|2|@<  
Y*hCMy;  
template < typename T > h];I{crh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const cCX*D_kCB  
  { (sj,[  
  return l(t) = r(t); s^SJY{  
} ]^]wP]R_  
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。 kVL.PY\K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }WV:erg`  
`X8F`5&U\f  
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 V.Mry`9-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T C"<g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $xQL]FmS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7Lt)nq-b  
最后的布局是: 05[SC}MCA  
                Add %)wjR/o  
              /   \ Hv, LS ;W  
            Divide   5 45oR=At n  
            /   \ ^}r1;W?n  
          _1     3 T0 {Lq:  
似乎一切都解决了?不。 r*Xuj=  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ;d?R:Uw8  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 F[0]/  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ~ K=b\xc^  
Mp]rUPK  
template < typename Right > pJ{Y lS{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <vP=zk  
Right & rt) const ?# fQ~ s  
  { f!"w5qC^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gFh*eCo   
} @XVTU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;G!q Y  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 cZ06Kx..  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 W8<%[-r  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 M(fTKs  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 y)*RV;^  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? H>C=zo,oiC  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: \Cj B1] I  
7 d vnupLh  
template < class Action > Y$zSQ_k;U  
class picker : public Action  @8 6f  
  { +v\oOBB)  
public : NO3/rJ6-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j#6.Gq  
  // all the operator overloaded qb4z T  
} ; e;jdqF~v!  
'VbiVLWD  
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。 ME dWLFf  
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: UI#h&j5pW  
ww/Uzv  
template < typename Right > [!z,lY>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u4j5w  
  { Q20 %"&Xp]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P%zK;#8V  
} CWlw0 X  
M`>E|" <  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1"g<0 W  
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。 >V~E]P%@  
Lv%x81]K  
template < typename T >   struct picker_maker 26nx`w?j(  
  { $C\BcKlmv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :%.D78&  
} ; ?8$Q-1=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > MJvp6n  
  { Vc2`b3"Br  
typedef picker < T > result; m2o0y++TjW  
} ; ]tD]Wx%  
3u;oQ5<(v  
下面总的结构就有了: =}*0-\QG  
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。 <q SC#[xu  
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。 Dj+f]~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]oxZ77ciL  
至此链式操作完美实现。 "fI6Cpc  
'%D7C=;^  
c:0L+OF}xY  
七. 问题3 _L PHPj^Pg  
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。 w@b)g  
"8RSvT<W^5  
template < typename T1, typename T2 > ! z**y}<T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P'2Qen*  
  { E3i4=!Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6-I'>\U~  
} !?XC1xe~R  
+H.`MZ=  
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: FtZ?C@1/  
;]iRk  
template < typename T1, typename T2 > -%~4W?  
struct result_2 liZxBs :%i  
  { q@&6#B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J1vR5wbu  
} ; 9F vFhY  
g*Phv|kI  
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? '7/)Ot(  
这个差事就留给了holder自己。 B6"0OIDY"  
    _+,TT['57s  
`gJ(0#ac  
template < int Order > Gq6*SaTk  
class holder; TJN4k@\$2  
template <> y*? Jui Q  
class holder < 1 > nEfK53i_  
  { <[v[ci  
public : q<J~~'  
template < typename T > Nl/dX-I  
  struct result_1 JVJMgim)0  
  { \lY_~*J  
  typedef T & result; 4JEpl'5^Q  
} ; /mHqurB  
template < typename T1, typename T2 > } #J/fa9 !  
  struct result_2 ),)lzN%!  
  { !W\+#ez  
  typedef T1 & result; 7 &\yj9  
} ; Bwrx*J  
template < typename T > /{[o ~:'p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mR~&)QBP.  
  { [Zrr)8A  
  return (T & )r; *#2h/Q.  
} j+!v}*I![  
template < typename T1, typename T2 > omFz@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~[ F`"  
  { )1z@  
  return (T1 & )r1; pw#-_  
} @L`jk+Y0vF  
} ; >sF)Bo Lc  
cS$_\65  
template <> 0a7Ppntb@  
class holder < 2 > No$3"4wk  
  {  bLL2  
public : \^LFkp  
template < typename T > <$YlH@;)`a  
  struct result_1 Lr+$_ t}r  
  { u ?"Vm  
  typedef T & result; Fcx&hj1gQ  
} ; [KQi.u  
template < typename T1, typename T2 > Kq!3wb;  
  struct result_2 df=f62  
  { ~~.}ah/_d  
  typedef T2 & result; ta0|^KAA  
} ; xG 1n GO  
template < typename T > [WJ+h~~ o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ni>[D"|  
  { Smh,zCc>s  
  return (T & )r; vI?, 47Hj+  
} [7-?7mp!B  
template < typename T1, typename T2 > h;Qk @F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sT.ss$HY9,  
  { TvM~y\s  
  return (T2 & )r2; 2eogY#  
} [Pp'Ye~K@c  
} ; maZ)cW?  
K}y f>'O  
xo)P?-  
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> >。 [UR-I0 s!/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @iiT<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hoP]9&<T  
/ 1RpM]d  
return l(i, j) = r(i, j); W)/#0*7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5G#n"}T  
("@!>|H  
  return ( int & )i; } \f0 A-  
  return ( int & )j; Mt$ *a  
最后执行i = j; #Z#-Ht  
可见,参数被正确的选择了。 x^ni1=kU  
b>W %t  
s"|Pdc4  
Iv *<L a  
\['Cj*ek  
八. 中期总结 / FII07V  
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: :s,Z<^5a)g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n<,BmVQ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,uvRi)O>a  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zA 3_Lx!  
kM 6 Qp  
NbobliC=  
e.>P8C<&  
#E[0ys1O  
9?$i?  
九. 简化 (Z*!#}z`  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 .`lCWeHN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !i50QA|(G  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: gi8FHSU|G  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 wY#E?,  
  +-*/&|^等 R-:2HRaA  
2. 返回引用。 ?[AD=rUC  
  =,各种复合赋值等 c$,P ~W s'  
3. 返回固定类型。 HQ g^ h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) w]H->B29C  
4. 原样返回。 sK{e*[I>W  
  operator, 9x8fhAy}4  
5. 返回解引用的类型。 5R-6ji  
  operator*(单目) b 6p|q_e  
6. 返回地址。 0[`^\Mv4y  
  operator&(单目) Ri{=]$  
7. 下表访问返回类型。 oRFq @g  
  operator[] )4OxY[2J  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 97]E1j]  
  operator<<和operator>> <} .$l  
"g|#B4'e  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 NUZl`fu1Z4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6<]lW  
b-DvW4B  
template < typename Left > zda 3 ,U2o  
struct value_return uT{q9=w  
  { uD'6mk*  
template < typename T > &&+H+{_Q  
  struct result_1 j^'go&p  
  { ,hVli/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E.TAbD&5(  
} ; ,2q-D&)\Z  
 &HW9Jn  
template < typename T1, typename T2 > +R&gqja  
  struct result_2 uph(V  
  { #4PN"o@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w}KkvP^  
} ; 6'/ #+,d'  
} ; _U(  
Nc`L;CP  
gJXaPJA{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +rd+0 `}C  
e= AKD#  
下面我们来剥离functor中的operator() yAt ^;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oxs#866x  
? k/`  
return l(t) op r(t)  @5FQX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) A&VG~r$  
return op l(t) KPF1cJ2N  
return op l(t1, t2) k:;r2f  
return l(t) op \dVOwr  
return l(t1, t2) op v+XJ*N[W  
return l(t)[r(t)] (HVGlw'`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X8|,   
.]^?<bG  
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: ueudRb  
单目: return f(l(t), r(t)); G[=c Ss,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $i&zex{\  
双目: return f(l(t)); uFE)17E  
return f(l(t1, t2)); _XBd3JN@  
下面就是f的实现,以operator/为例 C]6O!Pb0  
)e{aN+  
struct meta_divide Hka2  
  { 5O% {{J  
template < typename T1, typename T2 > (>Em^(&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I,tud!p`  
  { { FkF  
  return t1 / t2; ^W ^OfY  
} /wp6KXm  
} ; `3pW]&  
'DR!9De  
这个工作可以让宏来做: eFgA 8kY)  
^[[P*NX3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ax`o>_)  
template < typename T1, typename T2 > \ wMn i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Tk}]Gev  
以后可以直接用 j%kncGS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) HN"Z]/ 5j  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 M]^5s;y  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) F8=+j_UGI  
By |4 m  
.Mbz3;i0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ?< +WG/(d  
@{Q4^'K"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S[gx{Bxiw  
class unary_op : public Rettype 7#XzrT]  
  { {c'lhUB  
    Left l; IxU/?Zm  
public : 0B2t"(&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4x34u}l  
%J(:ADu]  
template < typename T > I9Xuok!0>=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ye&;(30Oq  
      { 9*g Z-#  
      return FuncType::execute(l(t)); jA1 +x:Wq  
    } 0J9x9j`&j  
P:c w|Q  
    template < typename T1, typename T2 > M3\AY30L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 54 T`OE =  
      { /m1\iM\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); zX[U~.  
    } ';CNGv -  
} ; 0mE 0 j  
Ud?Q%) X  
L!92P{K  
同样还可以申明一个binary_op %b$>qW\*&  
_6Sp QW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q V =!ORuj  
class binary_op : public Rettype )9g2D`a4  
  { |Cv!,]9:r  
    Left l; ( .:e,l{U%  
Right r; ah"o~Cbj  
public : /uc>@!F  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N~Jda o  
r!v\"6:OM  
template < typename T > D.:Zx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4hB]vY\T  
      { j2k"cmsKh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wk^B"+Uhy  
    } IGl9 g_18  
M`_0C38  
    template < typename T1, typename T2 > HMXE$d=[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BmT!aue  
      { i!Ba]n   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Gc?a+T  
    } _BufO7 `.  
} ; K(4_a``05  
5BIY<B+i  
U^PgG|0N  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 dtDFoETz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /ZX }Nc g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '1[Ft03  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 &oNAv-m^GD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Rq-ZL{LR7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 -"x$ZnHU  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W/N7vAx X  
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) 5xiEPh  
下面是修改过的unary_op ).O)p9  
KNl$3nX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > inL(X;@yo  
class unary_op "]*tLL:`  
  { 0-gAyiKx?  
Left l; @7 }W=HB  
  >P(.:_ ^p  
public : Uo49*Mr  
?,/ }`3Vw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h[ ZN+M  
kJU2C=m@e2  
template < typename T > 8ag!K*\ V<  
  struct result_1 T{ "(\X$  
  { 6]N.%Y[(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kZ~~/?B  
} ; 9r9NxKuAO  
Z+SRXKQ  
template < typename T1, typename T2 > / {%%"j  
  struct result_2 y =@N|f!  
  { 4H/OBR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SbZ6t$"  
} ; )b)zm2;  
/v}`l  
template < typename T1, typename T2 > *8q.YuZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +ZYn? #IQ  
  { }H2 R3icE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qs6aB0ln  
} iZ%yd-  
9WHddDA  
template < typename T > HW|IILFB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ ~,AfY  
  { kfNWI#'9  
  return OpClass::execute(lt(t)); f1? >h\F8  
} WIOV2+  
ICCc./l|  
} ; M5B# TAybC  
zs;JJk^  
a*;b^Ze`v  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug (H]AR8%W  
好啦,现在才真正完美了。 yZ:qU({KhD  
现在在picker里面就可以这么添加了: iso4]>LF  
@HW*09TG  
template < typename Right > Efe 7gE'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const & kIFcd@  
  { :&Nbw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p_ =z#  
} AW .F3hN)  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 0:+E-^X  
DIvHvFss  
?%86/N>  
w!CNRtM:~  
6zkaOA46V  
十. bind B!yr!DWv  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3T 9j@N77  
先来分析一下一段例子 -&f$GUTJ  
|{;G2G1[  
s{++w5s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :,^gj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 K,]=6 Rj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 c,22*.V/  
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。 zi:BF60]=  
我们来写个简单的。 ax2B ]L2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]Dzlp7Y}  
对于函数对象类的版本: J1kM\8%b\  
IID5c" oR  
template < typename Func > )Z$!PqRw@u  
struct functor_trait 67TwPvh  
  { +(*DT9s+  
typedef typename Func::result_type result_type; iE{&*.q_}>  
} ; _|p8M!  
对于无参数函数的版本: j|n R "!  
 OSJ$d  
template < typename Ret > v<;Md-<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > GfG|&VNlz  
  { 'S~5"6r  
typedef Ret result_type; ~ 1pr~  
} ; S'14hk<  
对于单参数函数的版本: Qd6FH2Pl  
WHI`/FM  
template < typename Ret, typename V1 > =xrv~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > bcR_E5x$  
  { ':W[A  
typedef Ret result_type; zL it  
} ; b[yiq$K/  
对于双参数函数的版本: 7rA;3?p)  
8Y3I0S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y]im Z4{/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > } %z   
  { aT<q=DO  
typedef Ret result_type; "ta x?  
} ; R3! t$5HG  
等等。。。 r/sNrB1U"y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy HThcn1u~^b  
J;%Xfx]  
template < typename Func > _|]x2xb)  
struct func_return m,S{p<-h  
  { .B yuN  
template < typename T > ;]fs'LH  
  struct result_1 OTp]Xe/  
  { P$sxr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m68*y;#  
} ; ':}\4j&{E  
2(nlJ7R  
template < typename T1, typename T2 > PX99uWx5]  
  struct result_2 Bf:Q2slqI  
  { B:QHwzd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w:l"\Tm  
} ; W`&hp6Jq  
} ; W l1 6`9  
- DCbko  
yBRC*0+Vy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m3ff;,  
4sM.C9W  
template < typename Func, typename aPicker > Mq8L0%j  
class binder_1 0ksa  
  { ?}7p"3j'z  
Func fn; <| &Npd'  
aPicker pk; , dp0;nkr  
public : 5coZ|O&f8  
rH>)oThA#  
template < typename T > 875od  
  struct result_1 zT[!o j7  
  { smLQS+UE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *j-aXN/$  
} ; &0f,~ /%Z  
dTtSUA|V7"  
template < typename T1, typename T2 > 2JFpZU"1  
  struct result_2 2-b6gc7  
  { =mGez )T5\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MW{8VH6+  
} ; T>GM%^h,7-  
XUw/2"D'?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e|9 A716x  
c"Sq~X  
template < typename T > #[a*rD%m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :L;a:xSpn=  
  { VD:/PL  
  return fn(pk(t)); qCO/?kW  
} 0;ji65  
template < typename T1, typename T2 > 9/7u*>:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cAc@n6[`3  
  { N&pCx&  
  return fn(pk(t1, t2)); NCx%L-GPi  
} L6LZC2N+2  
} ; J$!iq|  
'{`$#@a.  
@A 5?3(e  
一目了然不是么? T^v}mWCZ  
最后实现bind >*n0n!vF  
1QJL .  
E!#WnSpnK  
template < typename Func, typename aPicker > `@ FYkH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _?OG1t!  
  { @R  6@]Dm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U?=Dg1  
} x;')9/3  
qv*^fiT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g[t [/TV   
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。 {V-v-f  
`p7=t)5k  
十一. phoenix V!dtF,tH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2|bn(QYz  
nvUc\7(%NW  
for_each(v.begin(), v.end(), 'eX '  
( F\KUZ[%  
do_ ,=:D   
[ JLJ;TM'4=  
  cout << _1 <<   " , " "Yca%:  
] @]#1(9P  
.while_( -- _1), w-{c.x  
cout << var( " \n " ) p"Z-6m~  
) ujucZ9}yd  
); @<Yy{ ~L|  
,{q;;b9  
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: (b6NX~G-:  
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 +KEWP\r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )tpL#J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: i@ BtM9:  
U3:j'Su4H?  
nQ L@hc  
template < typename Cond, typename Actor > S[T8T|_  
class do_while Q dp)cT  
  { B~du-Z22IZ  
Cond cd; %!L9)(}"  
Actor act; Ib0ZjX6  
public : nJLFfXWx  
template < typename T > 8Bg;Kh6B  
  struct result_1 \r>6`-cs]  
  { Fr$5RAyg  
  typedef int result_type; 2wgg7[tGi  
} ; pU7lnS[  
6Kb1~jY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} jb;hcraR  
r(2uu  
template < typename T > Lu0x (/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F*K_+ ?m  
  {  _\HQvH  
  do 'XBFv9&  
    { 7`hP?a=  
  act(t); =6#Eh=7N  
  } IyPnp&_  
  while (cd(t)); 2,P^n4~A?w  
  return   0 ; L z1ME(  
} I,'k>@w{s  
} ; Q?/o%`N  
UEVG0qF  
63~ E#Dt4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m<g~H4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {$Gd2g O  
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。 c:u5\&~{  
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。 uL/m u<  
下面就是产生这个functor的类: Ji 0 tQV  
FjI`uP  
1~QPG\cdIX  
template < typename Actor > .q3/_*  
class do_while_actor wuJ4kW$  
  { ;{o|9x|  
Actor act; 7 ^mL_SMj  
public : FtC^5{V+V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r{%qf;  
>u8gD6X  
template < typename Cond > *C=>X193U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *U\`CXn;  
} ; }I6vqG  
R n*L  
!1Cy$}w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rI-%be==  
最后,是那个do_ `%Al>u5  
Q'mM3pq4r  
Clb@$,  
class do_while_invoker 5RpjN: 3  
  { 3gj+%%!G\  
public : ;?g6QIN9  
template < typename Actor > ^Zy% fv,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y {<9]'  
  { M_w<m  
  return do_while_actor < Actor > (act); `P;s 8~  
} 7;(UF=4  
} do_; ^Uh BH@ti  
JO"<{ngsQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? DXK}-4"\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JOim3(5?s  
最后来说说怎么处理break和continue A:9?ZI/X  
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。 '1)$'   
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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