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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6<lo0PQ"Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Nr4}x7  
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, i~';1 .g  
f'*-<sSr  
!&:=sA  
m}"Hm(,6  
  class filler eEZgG=s  
  { oIhKMQ;jh  
public : ?bZH Aed  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?N Mk|+  
} ; 8b/$Qp4d  
YG\#N+D  
QEyL/#Q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 2"ax*MQH<^  
+z;*r8d<X  
@Xo*TJB  
PT/Nz+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I6.rN\%b  
UoT`/.  
]\pi!oa  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =D1  
_p )NZ7yC  
v=llg ^  
@v)Z>xv  
二. 战前分析 Gx C+lqH#  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  YSD G!  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 y7HFmGM  
'09|Y#F  
(y9KO56.V&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xC)bW,%  
  /* --------------------------------------------- */ 6GxLaI  
vector < int *> vp( 10 ); &S>{9 y%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); FV^jCseZ  
/* --------------------------------------------- */ 6`e{l+c=F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _b&|0j:Ud  
/* --------------------------------------------- */ ~,)jZ-fw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6W i n!4  
  /* --------------------------------------------- */ DDrR9}k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); iH(7.?.r  
/* --------------------------------------------- */ qAjtvc2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); SXL3>-Z E  
>=@-]X2%j  
2`=jKt  
z D{]3pg  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4(L mjue]?  
1._1, _2是什么? si0}b~t  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 :60v bO  
2._1 = 1是在做什么? 7#LIGr  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 o}AXp@cqi  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 !^arWH[od  
=$'>VPQ  
khy'Y&\F;  
三. 动工 NW\CEJV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )@wC6Ij  
zx#Gm=H4  
{5 dVK  
't<iB&wgF  
template < typename T > 07LyB\l~  
class assignment ~5HkDtI)  
  { Olzw)WjG  
T value; E+L7[  
public : DGvuo 8  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2 }xePX9?  
template < typename T2 > V(S7mA:T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u]*7",R uU  
} ; /2K"Mpf8  
K6v~!iiK$  
I5"wa:Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KXt8IMP_"y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %vmd2}dA  
Myc-lCE  
P+CV4;Xz  
XCM!8x?K  
  class holder Jm4uj &}3  
  { opa/+V3E4  
public : yy3rh(ea  
template < typename T > LLx0X O@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ca |}i+  
  { mb*Yw 6q  
  return assignment < T > (t); NM. e4  
} NpVL;6?7T  
} ; ZKi&f,:  
?m)<kY  
N#u'SGTG  
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: 5EtR>Pc  
h"[B zX  
  static holder _1; cK$yr)7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xkSXKR  
G$C2?|V)=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S1=P-Ao  
而不用手动写一个函数对象。 _T)y5/[  
<F3{-f'Rx  
,6+j oKe-  
dgVGP_~  
四. 问题分析 uda++^y:  
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。 Cd'D ~'=  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 {6u)EJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kff N0(MR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #S7oW@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Dw i-iA_q  
'aNkU  
五. 问题1:一致性 Pt"K+]Ym  
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?| +yL;?+s>=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zgjg#|  
;+75"=[YT  
struct holder . X!!dx1<  
  { S_7]_GQ9  
  // JC'3x9_<z  
  template < typename T > SQ) BS/8A  
T &   operator ()( const T & r) const ;lmg0dtJ  
  { Gamn,c9  
  return (T & )r; <EC"E #p  
} 2|k$Vfz  
} ; t jM9EP  
-VohU-6 |  
这样的话assignment也必须相应改动: YdD; Qx#O  
$:u*)&"t|  
template < typename Left, typename Right > 8~!E.u9w  
class assignment KR.;X3S}  
  { a 4?A 5  
Left l; aR2N,<Cp5  
Right r; x}2nn)fdZ  
public : NDRD PD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |lhnCShw  
template < typename T2 > 99OZK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *<\ `"C;  
} ; 89 d%P J0  
..yV=idI  
同时,holder的operator=也需要改动: f`4=Bl&"{  
jI,[(Z>  
template < typename T > 5 3pW:`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -'c qepC{T  
  { _`gF%$]b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Mmz; uy_  
} mAlG }<  
K+Him] b  
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。 yl$Ko  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1ZF KLI`V  
1(;{w +nM  
return l(rhs) = r;  r(^00hvH  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 |?KYY0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {/noYB<;  
fV+a0=Z  
template < typename Tp > "'5(UiSFz  
class constant_t hT^&*}G  
  { C2<TR PT  
  const Tp t; .qE  
public : 7c_2.T@4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9swHa  
template < typename T > NFVu~t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ltOS()[X  
  { g:uVl;>  
  return t; J *LPv9)  
} !$n@:W/  
} ; EUSM4djL  
"nr?WcA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xn, u$@F  
下面就可以修改holder的operator=了 <?A4/18K  
X !h>13fW  
template < typename T > <^nS%hXEr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jA "}\^%3  
  { '$,yV f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); NioqJG?p  
} |}{gE=]  
`N[@lV\xp!  
同时也要修改assignment的operator() JOuy_n  
pwMA,X/{  
template < typename T2 > cPcH 8Vd  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <Ve0PhK  
现在代码看起来就很一致了。 /@ em E0  
W(s5mX,Kv  
六. 问题2:链式操作 ;tQc{8O6L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }S iR;2W  
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。 cQ1[x>OcU  
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。 4!14: mq  
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。 iq3)}hGo  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct IS" [<  
XR]bd  
template < typename T > ;):;H?WS|A  
struct result_1 &wDZ@{h  
  { <e! TF @  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; KxErWP%  
} ; 8$c) ]Bv  
9O &]!ga  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: p7AsNqEp  
]ovtH .y  
template < typename T > 9'(^ Coq  
struct   ref j![1  
  { ~5Fx[q  
typedef T & reference; %KF I~Qk  
} ; 'g <"@SS+  
template < typename T > N?c~AEk9U  
struct   ref < T &> }bi hlyB&Q  
  { st??CX2  
typedef T & reference; 'WHI.*=  
} ; p+Q9?9  
##By!F TP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Fr50hrtkU  
mfj%-)l9  
template < typename T > m>Z3p7!N}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O-.G("  
  { )09ltr0@"  
  return l(t) = r(t); !L +b{  
} ~_0XG0oA  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 2iKteJ@h)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }!xc@  
MMO/vJC  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 WUau KRR.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1OvoW Nx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \Dl MOG  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3\ ]j4*i!  
最后的布局是: k@9hth2Q  
                Add A1;'S<a  
              /   \ ]Ky`AG`2~  
            Divide   5  N MkOx$  
            /   \ VN09g&  
          _1     3 }@.@k6`n  
似乎一切都解决了?不。 (mbm',%-(  
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。 Dy5&-yk  
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。 e{5O>RO  
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: Mi NEf  
ouyZh0 G  
template < typename Right > 'h;qI&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .5>]DZn6  
Right & rt) const )" Z|x  
  { ^7Z? }tgU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1Z?uT[kR  
} oNYFbZw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Vo[.^0  
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。 ;9#%E  
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。 B*)mHSs2  
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。 H/*slqL  
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。 Hi2JG{i  
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? ^r<l#D,  
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: } PL{i  
K}N~KDW R|  
template < class Action > t(vyi  
class picker : public Action Y_C6*T%  
  { ^N^s|c'  
public : J@i9)D_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "PS ) "t  
  // all the operator overloaded 5{!"}  
} ; YHY*dk*|C  
yzl}!& E  
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。 )b%zYD9p  
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: QxbG-B^)=  
x8c>2w;6x^  
template < typename Right > PYNY1 |3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vo:h"ti  
  { YnU*MC}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *T}c{/  
} 6)ysiAH?  
Jw;G_dQ[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > eC<?g  
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。 S&&Q U #  
kZ6:= l  
template < typename T >   struct picker_maker iZ/iMDfC  
  { |}8SjZcQW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?b}e0C-a  
} ; `|&0j4(Pg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ew,okRCN  
  { UHk)!P>  
typedef picker < T > result; NBBR>3nt  
} ;  `2\:b^h  
4M0p:Ey '  
下面总的结构就有了: RkTYvAk|kY  
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。 ![4_K':=  
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。 OaT]2o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }fef*>>}  
至此链式操作完美实现。 X>pCkGE  
"1>w\21  
'n"we# [  
七. 问题3 =j20A6gND  
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。 {~#PM>f  
hpbi!g  
template < typename T1, typename T2 > 6wbH{}\ll  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .h/2-pQ>  
  { ePR9r}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j4`+RS+q  
} * RX^ z6  
8df| 9E$  
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: ] M#LB&Pe  
VMo:pV  
template < typename T1, typename T2 >  > T:0  
struct result_2 *)?'!  
  { b5.]}>]t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; R?#=^$7U  
} ; |+[Y_j  
$*:$-  
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? tnBCO%uG  
这个差事就留给了holder自己。 Lr d-  
    ~gQYgv<7  
VV 54$a  
template < int Order > 9pr.`w  
class holder; f)Y~F/[$P  
template <> :AQ9-&i/a-  
class holder < 1 > 3 _!MVT  
  { #Jp|Cb<qx  
public : n{{"+;oR  
template < typename T > r XBC M  
  struct result_1 +M#}(hK  
  { A@:U|)+4  
  typedef T & result; Nq6; z)$  
} ;  !I&,!$  
template < typename T1, typename T2 > P1^|r}  
  struct result_2 %<p/s;eu  
  { 5eyB\>k,  
  typedef T1 & result; QUZ+#*:s  
} ;  M_%c9g@x  
template < typename T > z yp3 +|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iweT @P`  
  { A>mk0P)~Q  
  return (T & )r; Akws I@@  
} >lyE@S sA  
template < typename T1, typename T2 > -eD]gm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }J-e:FUF#  
  { 1_;{1O+B  
  return (T1 & )r1; *(5T?p[7  
} D#`>p  
} ; 0%q H=do6  
se]&)%p[  
template <> f+1'Ah0'E  
class holder < 2 > ?1O` Rd{tn  
  { BG.sHI{  
public : Z.x]6  
template < typename T > 3Of!Ykf=  
  struct result_1 9%"\s2T  
  { {Xr 9]g`  
  typedef T & result; C(z 'oi:f  
} ; ( *K)D$y  
template < typename T1, typename T2 > b5KK0Jjk  
  struct result_2 to1r 88X  
  { *WFd[cKE  
  typedef T2 & result; Lp4F1H2t-  
} ; lOe|]pQ.,  
template < typename T > P*U^,Jh<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IGly x'\_  
  { Y" rODk1  
  return (T & )r; jT F "  
} nZ#u#V  
template < typename T1, typename T2 > 3Z` wU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const voTP,R[}85  
  { [f[Wz{Q#Y  
  return (T2 & )r2; M"qS#*{  
} T5I#7LN#  
} ; a<E9@  
2|WM?V&  
R(8?9-w  
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> >。 vfXNN F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c6h+8QS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;+#Nb/M  
7`^Y*:(  
return l(i, j) = r(i, j); $"MVr5q6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ">20`Mj8  
3u+i  
  return ( int & )i; EAxdF u  
  return ( int & )j; WB<MU:.Vc  
最后执行i = j; gf9U<J#&C  
可见,参数被正确的选择了。 S;D]ym  
bGy|T*@  
{X_I>)Wg  
qHo H h  
&N+`O)$  
八. 中期总结 ~_F;>N~  
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: T (]*jaB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0*oavY*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l%?4L/J)#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  ylS6D  
guf*>qNr  
)^"V}z t  
K)+]as  
~t$ng l$  
{{>,c}O /  
九. 简化 f4F%\ "  
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。 n6M#Xc'JA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  s_+.xIZ  
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: F;kKn:XL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Br42Qo2"T>  
  +-*/&|^等 VN\VTSZh?\  
2. 返回引用。 rl$"~/ oz  
  =,各种复合赋值等 :O,r3O6  
3. 返回固定类型。 CF\wR;6k  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ue@W@pj  
4. 原样返回。 jt9- v-  
  operator, U}k@%m,  
5. 返回解引用的类型。 oR,zr  
  operator*(单目) _iEnS4$A8  
6. 返回地址。 ;volBfv  
  operator&(单目) }; M@JMu,  
7. 下表访问返回类型。 :=5X)10  
  operator[] _' X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 261? 8&c  
  operator<<和operator>> 4i }nk T  
q4G$I?4  
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。 XZ3fWcw[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W,H=K##6<  
'Nuy/\[{\  
template < typename Left > P{:Zxli0  
struct value_return w:iMrQeJg  
  { ,=c(P9}^  
template < typename T > Q>9bKP  
  struct result_1 %X}vuE[[UC  
  { j8PeO&n>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !>=lah$&  
} ; #n15_cd  
SD:`l<l  
template < typename T1, typename T2 > ^q0`eS  
  struct result_2 4sRg+mMI  
  { }m%&|:PH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }A;YM1^$  
} ; F< 5kcu#iL  
} ; ;T8(byH ?  
S#HeOPRL  
@'GPZpbvZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :F#^Q%-IS  
7#oq|5  
下面我们来剥离functor中的operator() V[]Pya|s+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8O60pB;4  
8bs'Ek{'o  
return l(t) op r(t) oSf`F1;)HQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *PB/I4>{  
return op l(t) BS,EW  
return op l(t1, t2) &5bIM>)v  
return l(t) op @Bjp7v :w  
return l(t1, t2) op kdx06'4o  
return l(t)[r(t)] .J&89I]U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S'w}Ir  
Y  9z*xS  
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: 05\0g9  
单目: return f(l(t), r(t)); .a(G=fk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :D;pDl  
双目: return f(l(t)); q #7Nk)<.  
return f(l(t1, t2)); f\Hw Y)^>  
下面就是f的实现,以operator/为例 :A:7^jrhi  
!b4AeiL>w  
struct meta_divide NjA[(8\:  
  { UJ%.KU%Q}  
template < typename T1, typename T2 > d#$Pf=}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5L~lF8  
  { IMM sOl  
  return t1 / t2; &2[Xu4*  
} L:mE)Xq2  
} ; L;L_$hu)  
3O1Lv2)_  
这个工作可以让宏来做: 2EN}"Du]mj  
Ui9;rh$1eU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I.|b:c xN  
template < typename T1, typename T2 > \ ;L#RFdh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d)D!np=  
以后可以直接用 &m[}%e%~0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !g}@xwWax  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 |O'*CCrCL  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) M"{*))O\-c  
tq@)J_7|  
eY^zs0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 -%P}LaC <  
h8Oj E$ H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >SziRm>Y7  
class unary_op : public Rettype 9=/4}!.  
  { =OV5DmVmQ  
    Left l; HINk&)FC  
public : ]q[(z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gW4fwE^  
l,(:~KH|  
template < typename T > 4}cxSl]jf!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E4Ez)IaKyi  
      { |;t{L^  
      return FuncType::execute(l(t)); PNo:vRtsq  
    } 7r)]9_[(  
!O}e)t  
    template < typename T1, typename T2 > 9%3+\[s1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ie=gI+2  
      { K"5q387!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 61&{I>~1  
    } 7IkEud  
} ; ht>/7.p]  
;#IrHR*Bk  
K7(k_4  
同样还可以申明一个binary_op Mw-L?j0o[k  
W?P4oKsql*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4${3e Sg_  
class binary_op : public Rettype _5(p=Zc  
  { w L>*WLfR  
    Left l; #2:?N8vz*  
Right r; Lp@Al#X55  
public : !TY0;is  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (a-Lx2T  
qp#Euq6  
template < typename T > V51kX{S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u;1[_~  
      { _1Ne+"V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M2d&7>N  
    } $ve$Sq  
Bz>f  
    template < typename T1, typename T2 > KydAFxUb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \T<F#a  
      { q+<,FdG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $?gKIv>g  
    } r2i]9>w  
} ; /YJBRU2  
J&JZYuuf  
@W @,8e]c  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 zw$\d1-+h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mJ5%+.V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4!xRA''  
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。 `v<S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1{d;Ngx  
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。。。 yI07E "9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Fn4yx~0  
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) v UO[V$rx  
下面是修改过的unary_op 5[)#3vY  
ya^8mp-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C\ Yf]J  
class unary_op -wl&~}%M  
  { dV'^K%#  
Left l; eX}aa0  
  /?XI,#j3kM  
public : \Zx&J.D  
L2}<2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7 H:y=?X6  
F]>+pU  
template < typename T > QXL .4r%  
  struct result_1 rLmc(-q  
  { S*J\YcqSC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S>*i\OnI'  
} ; o]qwN:8^  
~dLbhjde n  
template < typename T1, typename T2 > !T ,=kh  
  struct result_2 @.}Y'`9L  
  { /%p ~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QOrMz`OA  
} ; $""k Z  
#=ij</  
template < typename T1, typename T2 > 8No'8(dPX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `Eu,SvkFw  
  { kv+^U^WoU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Lw(tO0b2H  
} JgKhrDx  
Df*<3G  
template < typename T > KQ81Oxu*C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tf8xc  
  { Fi;OZ>;a  
  return OpClass::execute(lt(t)); H`URJ8k$Q  
} 4/mz>eK"  
Ya!e8 3-r  
} ; Ki Kw,@  
c9CFGo?)N  
.;ofRx<  
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 jJt4{c  
好啦,现在才真正完美了。 (RG "2I3  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1MnC5[Q  
wxPl[)E  
template < typename Right > " Qyi/r41  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i^A=nsD`  
  { P7bb2"_9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W$;qhB  
} ,2 W=/,5A  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 V,'_BUl+x  
_j0xL{&&  
rbIYLVA+V  
afD {w*[8  
3k(tv U+eC  
十. bind ?K2}<H-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 cTRtMk%^  
先来分析一下一段例子 QUvSeNSp  
zF{~Md1  
K `<HZK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Pi9?l>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Hy,""Py  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h7TkMt[l  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 +Ig%h[1a  
我们来写个简单的。 ZUS5z+o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xaoR\H  
对于函数对象类的版本: c|aX4=Z  
=h|cs{eT\2  
template < typename Func > Zby3.=.e  
struct functor_trait CQa8I2VF (  
  { cjO %X  
typedef typename Func::result_type result_type; L Yd:S  
} ; oqh J2  
对于无参数函数的版本: xJU]py~o  
Q^3{L\6_  
template < typename Ret > S&XlMu  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6\I1J= C  
  { 6J}Yr5oD  
typedef Ret result_type; ScD E)r  
} ; =>evkaj  
对于单参数函数的版本: mXS]SE  
XK@&$~iA3  
template < typename Ret, typename V1 > jV%=YapF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )S`[ gK  
  { f>4|>kS  
typedef Ret result_type; UpE +WzY  
} ; }' Y)"8AIA  
对于双参数函数的版本: v'Ehr**]+  
nTwJR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8Lx1XbwK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "$o>_+U  
  { g)TZ/,NQ{  
typedef Ret result_type; CxJ3u  
} ; w{k^O7~  
等等。。。 JsuI&v  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +Ss3Ph  
yE,qLiH  
template < typename Func > ,c?( |tF  
struct func_return $ xHtI]T  
  { ^E8qI8s  
template < typename T > f8N* [by  
  struct result_1 4pQf*l8e  
  {  zy"k b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L]!![v.VY  
} ; V.qH&FJ=l  
~I;x_0iY4  
template < typename T1, typename T2 > -Q JPJ.  
  struct result_2 v7KBYN  
  { {7]maOg>7J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pmWy:0R  
} ; v@q&B|0  
} ; .|hsn6i/-  
|W=-/~X  
-vT{D$&1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X;UEq]kcmn  
){'<67dK  
template < typename Func, typename aPicker > /d:hW4}<}.  
class binder_1 Y_jc*S  
  { oPni4^g i  
Func fn; zaLPPm&f  
aPicker pk; }+pwSjsno  
public : D& o\q68W  
srAWet  
template < typename T > ~TS!5Wiv  
  struct result_1 8]b;l; W5  
  { \9` ~9#P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?a% F3B  
} ; cHT\sJo`l  
y {Bajil  
template < typename T1, typename T2 >  +PADy8  
  struct result_2 "9QZX[J|*  
  { \~+b&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8OV =;aM?{  
} ; vWM&4|Q1~  
0,0Z!-Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'Q :%s  
uYg Q?*Z  
template < typename T > jXALL8[c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (GpP=lSSeY  
  { [M%? [E}>  
  return fn(pk(t)); &oHr]=xA  
} a:UkVK]MP  
template < typename T1, typename T2 > r4K9W9 0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4K7ved)  
  { g}R Cjl4  
  return fn(pk(t1, t2)); T8|?mVv s  
} #5{xWMp/0  
} ; %W7%]Z@j  
\zFCph4  
c*E7nc)u  
一目了然不是么? 0|j44e }  
最后实现bind G"-V6CA[  
D86F5HT}}  
U\qbr.<  
template < typename Func, typename aPicker > YsVKdh  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e Ru5/y~  
  { HK<S|6B7V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u pUJF`3  
} {^N,$,Ab.  
O#18a,o@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &g23tT#P?  
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。 Fv %@k{  
?6&G:Uz/  
十一. phoenix KGo^>us  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8,[ *BgeX  
$b{8 $<;9  
for_each(v.begin(), v.end(), JU5,\3Lz#  
( <X4f2z{T{@  
do_ H!X*29nX  
[ cl]W]^q-Cx  
  cout << _1 <<   " , " Te?PYV-  
] &-Wt!X 3  
.while_( -- _1), >yn]h4M  
cout << var( " \n " ) lt:&lIW,3  
) c!wRq4  
); JBJ?|}5k4c  
u?MhK# Mr  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ~aQR_S  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor C6a-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 85[ 7lO)[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~Y*.cGA  
\#w8~+`Gq  
c7@/<*E+  
template < typename Cond, typename Actor > kv2o.q  
class do_while {fl[BX]kZ  
  { LK*9`dzv=G  
Cond cd; W?E,"z  
Actor act; g4Dck4^!4  
public : 2W_[|.;'  
template < typename T > ONcLhwH  
  struct result_1 ps,Kj3^T<  
  { Nb_Glf  
  typedef int result_type; Viw,YkC  
} ; W|rAn2H  
*dBmb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w%)RX<h dI  
PyHL`PZZ  
template < typename T > V/"RCqY4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;Wk3>\nT-  
  { +,ar`:x&a  
  do H\<0{#F  
    { C\BKdx5;  
  act(t); yY49JZ  
  } h;r^9g  
  while (cd(t)); G,Eh8 HboK  
  return   0 ; &Fuk+Cu{  
} Zj ` ;IYFG  
} ; f B]2"(  
!- QB>`7$  
0k?]~ f  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /`aPV"$M  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 t4:/qy  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 7zE1>.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 m zoH$@  
下面就是产生这个functor的类: =X[?d/[  
Nr,I`x\N  
GtIAsC03  
template < typename Actor > )y:))\>  
class do_while_actor R N@)nc_  
  { !qlk-0&`  
Actor act; M3]eqxLC  
public : bVN?7D(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _]Ob)RUVH  
qyKR]%yzi  
template < typename Cond > Xf7]+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nC??exc  
} ; eUCBQK  
7iM@BeIf  
BLqK5~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BSd.7W;cS=  
最后,是那个do_ _G<Wq`0w)  
G}NqVbZ9]  
>< S2o%u~  
class do_while_invoker 5pY|RV6:  
  {  DQV9=  
public : &1 yErGXC  
template < typename Actor > E U RKzJk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -p7 HQ/  
  { 3&M0@/  
  return do_while_actor < Actor > (act); oPbziB8  
} w7pX]<?R"  
} do_; 46\!W(O~y  
'4~I %Z7L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? a"g\f{v0AR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zn^ G V  
最后来说说怎么处理break和continue Rh ]XJM  
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。 Qu8=zI>t  
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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