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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7Y1FFw |  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E$5A 1  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, srIt_Wq  
5k<0>6;XH  
pJ@D}2u(  
'!XVz$C  
  class filler oMb@)7  
  { YGCBDH%6  
public : rn-CQ2{?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SOJkeN  
} ; WQltUaF  
pb|,rLNZ  
/E5>cqX4A  
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"S{5xh0&  
ZcrFzi  
3m/XT"D  
zHQSx7Ow 5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z7]GZF  
u'"]{.K>fb  
= _/XFN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /G!M\teeF  
>B+!fi'SS>  
B5/"2i  
j:'8yFi_  
二. 战前分析 43BqNQ0  
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。 t$ 3/ZTx  
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 GNI:k{H@"?  
 s{T6qJ  
SH1)@K-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gx h1wqLR  
  /* --------------------------------------------- */ 0hOps5c8=  
vector < int *> vp( 10 ); h5 PZ?Zd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q;eY]l8  
/* --------------------------------------------- */ "|d# +C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); bm-&H   
/* --------------------------------------------- */ L<ET"&b;4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); LZ1)zoJ  
  /* --------------------------------------------- */ /n8\^4{fP{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Kr@6m80E5  
/* --------------------------------------------- */ =$F<Ac;&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8@d@T V!n&  
2X@"#wIg  
Hie  
R2f^dt^  
看了之后,我们可以思考一些问题: sH+ 90|?  
1._1, _2是什么? Ws:MbZyr  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 EVDcj,b"^  
2._1 = 1是在做什么? V%[34G  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 'DtC=  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9 kLA57  
1R7w  
cP >[H:\Xc  
三. 动工 _+}#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wF$z ?L  
&O^t]7  
FZ=xy[q]~  
)i$KrN6  
template < typename T > T8 >aU  
class assignment UKp^TW1^  
  { 4* V[^mht  
T value; \JIyJ8FleC  
public : U'0e<IcY  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]q3.^F  
template < typename T2 > 9}aEV 0 V|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q4F&#^02y  
} ;  Jju^4  
o&#!W(   
E{{Kz r2$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^BhS*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }sW%i#CV  
t-)d*|2n}o  
ygYy [IZ  
J)P7QTC  
  class holder X v$"B-j  
  { cng166}1A  
public : ZFRKzPc {V  
template < typename T > \U.js-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M&` b\la  
  { A/88WC$v  
  return assignment < T > (t); g,s^qW0vds  
} <j:@ iP  
} ; Z^_gS&nDa~  
[Lq9lw&   
;={3H_{3  
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: QfRo`l/V9  
63Z^ k(  
  static holder _1; u Fn?U)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /^=8?wK  
Nf)$K'/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ar'k6NX  
而不用手动写一个函数对象。 >1RL5_US  
!uqp?L^;  
%'.3t|zH  
>Xw0i\G  
四. 问题分析 C{OkbE"Vym  
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。 hr3<vWAD  
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。 puox^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $) m$ c5!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Tb}op XYK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1G )I|v9R  
IO<Ds#(  
五. 问题1:一致性 Ix+eP|8F  
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?| 0HN%3AG]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %F13*hOu  
z[' 2  
struct holder ~,.'#=V  
  { ) (0=w4  
  // AejM\#>  
  template < typename T > y+nX(@~f]  
T &   operator ()( const T & r) const "<&) G{  
  { DcN!u6sJ  
  return (T & )r; ~]SCf@pRk  
} DGNn#DP  
} ; P=R-1V  
D.gD4g_O/  
这样的话assignment也必须相应改动: !wTrWD!  
-quJX;~  
template < typename Left, typename Right > 2@Oz_?O=  
class assignment slAR<8  
  { ]EdZ,`B4  
Left l; B_ bZa  
Right r; Sg*+!  
public : IYv.~IQO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CV)K=Br5&_  
template < typename T2 > a9NIK/9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z `jLKPP!=  
} ; f4$sH/ 2#v  
3:T~$M`]  
同时,holder的operator=也需要改动: 934@Z(aUH  
oSIP{lfp2Q  
template < typename T > EVP{7}K1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const J vq)%t8q>  
  { q7<=1r+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~ +h4i'  
} G|u)eW  
wsB  
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。 s"R5'W\U  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N5zx#g  
-F_c Bu81V  
return l(rhs) = r; `\GR Y @cg  
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。 \,'4eV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w)&?9?~  
rE]Nr ;Ys  
template < typename Tp > g'cVsO)S  
class constant_t o2[$X ONTl  
  { X 8):R- J  
  const Tp t; ld3H"p rR  
public : EvH/d4V;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ae" o|Q  
template < typename T > A]ZQ?- L/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const LW k/h 1  
  { %+/Dv  
  return t; r+k&W  
} 'x5p ?m  
} ; bo1J'pU  
sf/m@425  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E\TWPV'/  
下面就可以修改holder的operator=了 q3C  
4U~'Oa @p  
template < typename T > m_.9 PZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const L/In~' *-  
  { En)Ptz#0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,4Q8r:_ u  
} 2|ej~}Y  
8 Vf #t!t  
同时也要修改assignment的operator() O p1TsRm5L  
Uz~B`  
template < typename T2 > Kwi+}B!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <@[;IX`YN  
现在代码看起来就很一致了。 (V1;`sI8  
w 62m}5eA  
六. 问题2:链式操作 aRElk&M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8!YQ9T[  
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。 %!eRR  
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。 G|RBwl  
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。 "?<(-,T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /GX>L)  
^4NRmlb  
template < typename T > h?v8b+:0  
struct result_1 :aBm,q9i:}  
  { TQb@szp:|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C#e :_e]  
} ; QUaV;6 4  
)Ly ~\*  
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: u80C>sQ  
&*Xrh7K2e  
template < typename T > w]nt_xj  
struct   ref #%F-Xsk  
  { 0U:X[2|)  
typedef T & reference; JdLPIfI^  
} ; 9HEqB0|ZRu  
template < typename T > !3iZa*  
struct   ref < T &> #d*0 )w  
  { RyU8{-q  
typedef T & reference; 5D2mZ/  
} ; q*5L",  
DBG0)=SHy  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: LT>_Y`5>  
,]nRnI^  
template < typename T > ''D7Bat@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \F-n}Z  
  { 4f~sRubK  
  return l(t) = r(t); DaJ,( DJY  
} <T;V9(66  
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。 *C0a,G4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8EMBqhl  
lJN#_V0qW  
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 dNY'uv&Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Thu_`QP^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U;IGV~oT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $MGKGWx@E  
最后的布局是: Ook\CK*nKe  
                Add CM$&XJzva  
              /   \ rk4KAX_[  
            Divide   5 :*BN>*1^\r  
            /   \ :3XvHL0rx  
          _1     3 UJQTArf  
似乎一切都解决了?不。 I'^XEl?   
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。 [[]y Q "  
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。 -G@uB_Cs  
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: 6P}?+ Gc  
~k-'  
template < typename Right > %rJDpB{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @ *~yVV!5  
Right & rt) const A,tg268  
  { D\+x/r?-I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4H;7GNu  
} .>}I/+n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D "5|\  
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。 $] xH"Z%"  
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。 H ?9Bo!  
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。 ;dMr2y`6  
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。 yUD@oOVC0  
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? YgjW%q   
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: P^=B6>e  
0^Vw^]w  
template < class Action > $[ S 33Q  
class picker : public Action b;d7mh 4  
  { rir,|y,  
public : $xdo=4;|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;di .U,  
  // all the operator overloaded Ws1|idAT  
} ; t( V 2  
%'h:G Bkd  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 PX_9i@ZG  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: T^vo9~N*  
E;4B!"Q8  
template < typename Right > F.x7/;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "%+||IyW  
  { 4[gbRn'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }Hg\ tj}i  
} f/Y7@y  
tDah@_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `>g\gaQ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 3BGcDyYE  
#:yAi_Ct  
template < typename T >   struct picker_maker N#jUqm  
  { COm^ ti-p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M,p0wsj;  
} ; #y7MB6-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1|-C(UW>  
  { -c1-vGW/  
typedef picker < T > result; qGR1$\]  
} ; i <gt`UCO  
04=RoYMM  
下面总的结构就有了: ^`dMjeF  
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。 *oIIcE4g7  
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。 0S;Ipg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 t4d/%b~{:U  
至此链式操作完美实现。 YGM7?o  
0vDvp`ie#4  
roAHkI  
七. 问题3 5uSg]2:  
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。 Gs|a$^V|o  
% q!i  
template < typename T1, typename T2 > B/K=\qmm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @oj_E0i3  
  { kSol%C  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *P7n YjG  
} <3tf(?*,k]  
:jkPV%!~  
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: fj( WH L  
@ YWuWF  
template < typename T1, typename T2 > C" `\[F`.k  
struct result_2 il{x?#Wrb  
  { /8`9SS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S/y(1.wh  
} ; RT'5i$q[  
P| ?nx"c  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? qFDy)4H)  
这个差事就留给了holder自己。 #')] ~Xa  
    U v>^ Z2  
tRc 3<>  
template < int Order > J32{#\By  
class holder; `WC4:8  
template <> ZJGIib  
class holder < 1 > S\sy^Kt~4:  
  { -gC%*S5&  
public : ho~WD'i  
template < typename T > L{&1w  
  struct result_1 K)`R?CZ:s  
  { =? q&/ cru  
  typedef T & result; <?8cVLW} O  
} ; d/3&3>/  
template < typename T1, typename T2 > \!uf*=d  
  struct result_2 ~ W8 M3(^  
  { gGA5xkA  
  typedef T1 & result; v [x 5@$  
} ; #3?"#),q  
template < typename T > Ue,eEer  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l,A\]QDvl  
  { e*( _Cvxp  
  return (T & )r; d3T7$'l$  
} 9S'\&mRl  
template < typename T1, typename T2 > AlrUfSBB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T}XJFV  
  { 6OPNP0@r  
  return (T1 & )r1; yfFe%8w_vw  
} hN1 [*cF  
} ; o 0b\<}  
2e ~RM2PQ  
template <> AC fhy[,  
class holder < 2 > WYCDEoqU2  
  { D,-L!P  
public : ;tD?a7  
template < typename T > QiRx2Z*\  
  struct result_1 Z,XivU&  
  { Ai)Q(]  
  typedef T & result; Z$YG'p{S  
} ; <bv9X?U  
template < typename T1, typename T2 > G Wj !n  
  struct result_2 T~}g{q,tR  
  { X/Fip 0i  
  typedef T2 & result; ={190=\9  
} ; ;lTgihW-  
template < typename T > <_bGV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t `\l+L  
  { o1]1I9  
  return (T & )r; -M[BC~!0;  
} S|@ Y !  
template < typename T1, typename T2 > 7#T@CKdUd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &.0wPyw  
  { ROfke.N\'  
  return (T2 & )r2; 3i}$ ~rz]U  
} _1$+S0G;  
} ; 'xM\txZ;  
f%YD+Dt_V  
XT==N-5,  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 xxdxRy9/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1BzU-Ma  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WPu%{/ [  
z5[Qh<M  
return l(i, j) = r(i, j); 5M3)7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) i2Gh!5]f  
`5~<)  
  return ( int & )i; /dVcNo3"  
  return ( int & )j; D%'rq  
最后执行i = j; #M[Cq= 2  
可见,参数被正确的选择了。 *K=me/ 3  
R*O6Z"h  
T5 BoOVgO  
VK4"  
%o0.8qVJi  
八. 中期总结 =OA7$z[  
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: LA837%)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C9T- 4o1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gD6BPW~0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a4!6K  
V3\} ]5  
)#cGeP A  
_Q\u-VN*hv  
><;.vP  
QlxlT$o}  
九. 简化 w{ x=e  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  YwB\kN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t4iV[xl3F  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: RveMz$Yy  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lG X_5R  
  +-*/&|^等 v[?eL0Z  
2. 返回引用。 *_yp]z"  
  =,各种复合赋值等 U C9w T  
3. 返回固定类型。 HR k^KB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /#?i+z   
4. 原样返回。 \V<deMb=  
  operator, NslaG  
5. 返回解引用的类型。 v*e=oyx[  
  operator*(单目) Hn(L0#Oqy  
6. 返回地址。 }*0*8~Q'5  
  operator&(单目) Yr+ghl/ V  
7. 下表访问返回类型。 +wr 5&  
  operator[] af7\2 g3*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~E7=c3:"  
  operator<<和operator>> r+Y]S-o:  
*W<g%j-a  
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。 tZY(r {  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: wsfn>w?!V  
q|ZQsFZ  
template < typename Left > ^S`c-N  
struct value_return Ibl==Irk  
  { j6$_U@)%O  
template < typename T > !Lj+&D|z  
  struct result_1 [k6 5i  
  { })r[q sv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "PPn^{bYm  
} ; I#hzU8Cc  
;tLu  
template < typename T1, typename T2 > rB%acTCz=[  
  struct result_2 LaiUf_W#X  
  { }vdhk0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =u`^QE  
} ; uU00ZPS*G[  
} ; Nb;Yti@Y.  
1Q$Z'E}SK@  
;zvg]  %  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =Wk!mGc  
MA:8g D  
下面我们来剥离functor中的operator() Z$5@r2d)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9Q%Fel.  
^Q4m1? 40  
return l(t) op r(t) )zVD!eG_9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5 gbJTh<JU  
return op l(t) n.Q?@\}2  
return op l(t1, t2) Y 1vSwS%{T  
return l(t) op l*yJU3PW  
return l(t1, t2) op %.D@{O  
return l(t)[r(t)] r0\cgCn  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~3z10IG  
v ~%6!Tr  
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: sL tsvH#  
单目: return f(l(t), r(t)); kST  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); R:v`\  
双目: return f(l(t)); 1)M>vdrP  
return f(l(t1, t2)); Ye_)~,{,p  
下面就是f的实现,以operator/为例 5ff66CRw  
# 1,(I  
struct meta_divide a4! AvG  
  { EkqsE$52  
template < typename T1, typename T2 > &sQtS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `W[oLQ  
  { ]7^YPFc+  
  return t1 / t2; PF- sb&q  
} G}\E{VvWh  
} ; l$Y7CIH  
|&TRN1  
这个工作可以让宏来做: l>M&S^/s j  
E$rn^keM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T{j&w%(z  
template < typename T1, typename T2 > \ _>*$%R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )vk$]<$  
以后可以直接用 p_ QL{gn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DY{JA *N  
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 @&2bLJJ+  
(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。。。) j=d@Ih*  
3&-BO%i  
"Gxf[6B  
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 q$s0zqV5  
*, o)`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'on, YEp  
class unary_op : public Rettype P{)eZINlE  
  { :nw4K(:f  
    Left l; avk0pY(n  
public :  $3%EKi  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i3>7R'q>  
qGgT<Rd~1  
template < typename T > Zcv1%hI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e?G] fz  
      { ?+b )=Z  
      return FuncType::execute(l(t)); g(MeCoCc  
    } 6P!M+PO  
mg*[,_3q33  
    template < typename T1, typename T2 > z.pP~he  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W04-D  
      { bY;ah;<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U)+Yh  
    } h5ST`jZ  
} ; z}N=Oe  
_y),C   
 #IyxH$  
同样还可以申明一个binary_op K9gfS V>]  
#tdI;x3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (~N &ov  
class binary_op : public Rettype Yt7R[|  
  { a! P?RbW  
    Left l; N/mTG2'<  
Right r; C jsy1gA  
public : O%y.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $ T.c>13  
V\WqA8  
template < typename T > 6<R!`N 6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]7-*1kL8=~  
      { ^6|Q$]}Ok  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e&E""ye  
    } 4l E j/#}  
](@Tbm8  
    template < typename T1, typename T2 > S=ebht=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZPY#<^WOzr  
      { Qhsh{muw(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y: oL  
    } CbA!  
} ; :}v&TQ  
 ">*PH}b  
ub6=^`>h  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 kc\^xq~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 iu2{%S)w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Je[wGF:%:$  
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。 4}Y2 B$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :e`;["(,  
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。。。 ~%B^`s  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sME3s-  
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) N)03{$WM  
下面是修改过的unary_op $uF} GP_)  
>Q#_<IcI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > lzN\~5a}  
class unary_op lW1Al>dW<  
  { Mk7,:S  
Left l; kcVEE)zb  
  {Tl5,CAz  
public : ?k]^?7GN  
pM= @  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <V#9a83JP  
8TZNvN4u  
template < typename T > _<|NVweFS  
  struct result_1 0{j] p^'<  
  { u1xCn\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0~Z >}(  
} ; Ro`9Ibqr  
yf*^Y74  
template < typename T1, typename T2 > h W6og)x  
  struct result_2 & xo,49`!  
  { |?hNl2m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F$7>q'#  
} ; a_P8!pk+5  
K2<"O qp_W  
template < typename T1, typename T2 > 7,ysixY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9^,MC&eb  
  { V)72]p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :[|4Zn  
} o<`Mvw@Z  
u+a" '*  
template < typename T > N?TXPY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lO! Yl:;m%  
  { //n$#c _}u  
  return OpClass::execute(lt(t)); {b6| wQ\  
} s4/4o_[W  
A}v! vVg  
} ; *]NG@^y  
;fw}<M!6  
lk]q\yO_%  
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 U,Ya^2h%  
好啦,现在才真正完美了。 zgXg-cr  
现在在picker里面就可以这么添加了: (`\ DDJ[  
}lt5!u~}  
template < typename Right > GKTt!MK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7v3'JG1r-  
  { 1t wC-rC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @&#k['c  
} SEa'>UG  
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。 `>-fU<Q1  
]-h;gN  
tBC`(7E}  
v1h\ 6r'  
\H^DiF%f9  
十. bind r==d^  
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。 IcRA[ g  
先来分析一下一段例子 d$qivct  
Vea2 oQq  
5]pvHc  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #@FMH*?xX6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 m:&go2Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =?]H`T:  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 BdBwfH%:  
我们来写个简单的。 @yp#k>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: L/\s~*:M  
对于函数对象类的版本: 0M=A,`qk  
(iQ< [3C=  
template < typename Func > 0z&]imU  
struct functor_trait @+Ch2Lod  
  { 6 G.(o  
typedef typename Func::result_type result_type; uH*moVw@5  
} ; gySCK-(y  
对于无参数函数的版本: T_iX1blrgh  
kNq>{dNRx  
template < typename Ret > |H-%F?<{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b9nTg  
  { 1eHU!{<fqm  
typedef Ret result_type; Z p8\n:  
} ; o%3i(H  
对于单参数函数的版本: >7g #e,d   
'Ur1I "  
template < typename Ret, typename V1 > 6mp8v`b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #+CH0Z  
  { sg YPR  
typedef Ret result_type; s&v7<)*q  
} ; Uh[MB wK  
对于双参数函数的版本: `/ <y0H  
Sc b'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xqm-m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /bdL.Y#V  
  { 2<$pai"yl  
typedef Ret result_type; 'q>2WP|UY9  
} ; hTfq>jIB_  
等等。。。 lw+54lZX|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ob3)bI oM  
XLHi  
template < typename Func > pLYLHS`*  
struct func_return |D*a"*1+A  
  { +O$`8a)m  
template < typename T > aSse' C<a  
  struct result_1 74_':,u;]~  
  { }%75 Wety  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z)%Ke~)<\@  
} ; mD5Vsy{Pb  
]{Y7mpdB  
template < typename T1, typename T2 > <JUumrEo  
  struct result_2 ~8JOPzK  
  { '=AqC,\#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {CH5`&  
} ; /1@py~ZX  
} ; )FQxVT,.  
c r,fyAvX  
K<wg-JgA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'p_|Rw>  
u.yYE,9  
template < typename Func, typename aPicker > oUl0w~Xn  
class binder_1 tt&#4Z  
  { %Ev)Hk  
Func fn; g)!d03Qoy  
aPicker pk; \jmT#Gt`9  
public : 8I8{xt4   
z`H|]${X  
template < typename T > - +<ai  
  struct result_1 h\T}$jgfWm  
  { PGd?c#v#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J,G/L!Bp  
} ; >//yvkZ9,  
M{z&h>  
template < typename T1, typename T2 > &3Y"Zd!  
  struct result_2 _xsHU`(J#  
  { nt:ZO,C:R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :(Ak:  
} ; HXm&`  
3>>Ca;>$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} KzZfpdI92  
ilRPV'S^  
template < typename T > 'QSj-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c( _R xLJ  
  { :W.pD:/=v  
  return fn(pk(t)); RH9P$;.7  
} ?%cZO "  
template < typename T1, typename T2 > g& ou[_A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /Qu<>#[?  
  { (I/ZI'Ydy  
  return fn(pk(t1, t2)); U(+%iD60i  
} HQZJK82  
} ; wZ5k|5KtW  
HCKocL/]h  
_BEDQb{"|  
一目了然不是么? EG8%X"p  
最后实现bind ZU$QwI8  
ep6V2R  
6&"*{E  
template < typename Func, typename aPicker > i"0*)$ h W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CZ!gu Y=  
  { `z^50Vh|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kXWC o6?  
} oj=% < a  
2Akh/pb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,Yn$X  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ~\*wt(o  
' %&-`/x  
十一. phoenix SB|Cr:wM  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ! o?E.  
4d_Az'7`4  
for_each(v.begin(), v.end(), Sim$:5P  
( R2==<"gq  
do_ dy~M5,zn  
[ ;Kh[6{W  
  cout << _1 <<   " , " 8%`h:fE  
] |['SiO$)  
.while_( -- _1),  Spw^h=o  
cout << var( " \n " ) 9!PM1<p  
) "yK)9F[9Mo  
); I^)_rOgM  
?pdN!zOeL  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: bZ#KfR  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor th{ie2$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E9w"?_A)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: IrIW>r} -  
(Z0.H3  
Vp1Q^`a{G  
template < typename Cond, typename Actor > 9.:&u/e  
class do_while 6FX]b4  
  { (tF/2cZk  
Cond cd; RWB]uHzE  
Actor act; P_P~c~o  
public : V#B'm?aQ  
template < typename T > R|k!w]  
  struct result_1 &k`/jl;u  
  { rM4Ri}bS  
  typedef int result_type; cpPS8V  
} ; vl!o^_70(  
cR&d=+R&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5Z(q|nn7P  
>CqZ75>  
template < typename T > +f}w+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oore:`m;  
  { "AlR%:]24~  
  do _dc,}C  
    { S#0C^  
  act(t); cpH*!*S  
  } M=fhRCUB  
  while (cd(t)); Abpzf\F  
  return   0 ; kaRjv   
} p`S~UBcL.  
} ; 5! ]T%.rM  
1lsg|iVz  
?'>[n m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). o9v.]tb  
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。 MIu'OJ"z~  
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。 8SBa w'a  
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。 X;{U?`b-  
下面就是产生这个functor的类: Pk8(2fAYk  
CX7eCo  
=T$2Qo8  
template < typename Actor > BOl*. t  
class do_while_actor P#/s5D8  
  { sDwE,f0h  
Actor act; z-|d/#h  
public : 'h> l_A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} i7?OZh*f  
4)9Pgp :  
template < typename Cond > { !t6& A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L(/wsw~y*  
} ; [3] h(D  
(#Xgfb"S3  
TrVQ]9;jWk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6f J5Y iQ  
最后,是那个do_ OSK:Cb.-?F  
i;J*9B_U  
@ 3b-  
class do_while_invoker cMfnc.P\K  
  { ^Uldyv/  
public : K&&YxX~ 3  
template < typename Actor > ]2z Gb5s"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const NV^n}]ci  
  { Lf,C5 0  
  return do_while_actor < Actor > (act); i;#AW($+a  
} E;r~8^9)  
} do_; hw&~OJeo  
tY?evsVgz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6}_J;g\|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Bn Nu/02.=  
最后来说说怎么处理break和continue ]Wc 2$  
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。 >;X^+JH!)  
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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