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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %U]_1"d,<\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3`@alhD'  
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, { 3=\x  
MB42 3{j  
_%G)Uz{3  
# 4E@y<l$  
  class filler "bFt+N  
  { E\N?D  
public : %mR roR6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (P;z* "q  
} ; =ogzq.+|  
e %VJ:Dj  
 <b7 4L  
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: ZA@QP1  
=j[zMO  
!a&@y#x  
V|.3Z\(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d4c-(ZRl  
[uxhdR`T  
wT?.Mte  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G)28#aH  
rK%<2i  
ajIgL<x  
5Z{h!}Y  
二. 战前分析 %AbA(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。 2.)@u~^Q  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 T:+%3+;a  
F"O{eK0T  
'LZF^m _<<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b#h?O}  
  /* --------------------------------------------- */ Uq/#\7/rL  
vector < int *> vp( 10 ); !4uTi [e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (uG.s%I  
/* --------------------------------------------- */ QF/A-[V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3nt&Sf  
/* --------------------------------------------- */ wCiDvHF5+C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n`";ctQT  
  /* --------------------------------------------- */ fsa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D8P<mIu}Y  
/* --------------------------------------------- */ `_Bvae j?,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |He,v/r  
l,}{Y4\G  
KE\p|Xi  
&.ZW1TxE8  
看了之后,我们可以思考一些问题: D$g|f[l  
1._1, _2是什么? $M\|zUQu.  
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。 g ]|K@sm  
2._1 = 1是在做什么? j""I,$t  
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。 )5Yv7x(K  
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。 bX#IE[Yp}  
O/\L0\T  
TQm x$  
三. 动工 R }M'D15  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =jvM$  
Y(IT#x?p  
Vm.&JVb  
v)@EK6Nty  
template < typename T > fr S1<+  
class assignment Xv 3u}nPMq  
  { IuDg-M[  
T value; 0T2h3,  
public : -o\$.Q3  
assignment( const T & v) : value(v) {} z'a#lA.$}  
template < typename T2 > G)\s{qk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } c;_GZ}8  
} ; ?(GMe>  
WTPp/Nq'  
U JG)-x  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Pxu!,Mi[d  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Z;shFMu  
<>GWSW  
wsp&U .z  
xN wKTIK$  
  class holder p D!IB`cA4  
  { IdTeue  
public : 4kGA`XhS*  
template < typename T > a,o)i8G9R<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const nd 'K4q  
  { V-a/%_D  
  return assignment < T > (t); ]bO {001y,  
} 9_'xq.uP  
} ; @`2<^-r\  
'U]= T<  
T[M?:~  
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: nt\6o?W  
"~x\bSY  
  static holder _1; uEQH6~\{Nl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I@P[}XS  
kzr9-$eb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :@w ;no>=*  
而不用手动写一个函数对象。 ]k Ls2? \  
0-"ps]X  
G1M}g8 ]h  
=O~1L m;  
四. 问题分析 2%0z PflT  
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。 uyP)5,  
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。 /6}4<~~4TA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?RGL0`Lg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 GutH}Kz"&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :~loy'  
*v3/8enf  
五. 问题1:一致性 aNb=gjLpt  
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?| kRNr`yfN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1\q(xka{  
Sr~zN:wn  
struct holder }Q_IqI[7  
  { yrO'15TB  
  // x!bFbi#!"  
  template < typename T > ?KpHvf'  
T &   operator ()( const T & r) const !o~% F5|t  
  { ?cr;u~-=  
  return (T & )r; o:#l r{  
} d{&+xl^ll  
} ; PCnE-$QH  
&'V_80vA  
这样的话assignment也必须相应改动: x|*v(,7b]!  
*A2J[,?c  
template < typename Left, typename Right > $7gzu4f  
class assignment I z~#G6]M  
  { SQ5SvYH  
Left l; /_v5B>  
Right r; !zLd ,`  
public : *%(8z~(\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v=nq P{  
template < typename T2 > ]]@jvU_?kS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  ])}{GW  
} ; 9'3%%o  
q a#Fa)g*  
同时,holder的operator=也需要改动: 6FG h=~{3,  
t ),~w,7(J  
template < typename T > +Y(cs&V*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t3u"2B7oG  
  { bO1J#bcZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'p-jMD}O  
} dgpo4'c}  
r<V]MwO=  
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。 > C{^{?~u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mbv\Gn#>  
{YWj`K  
return l(rhs) = r; S%uH*&`  
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。 UTKS<.q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,e( |,u  
S6,AY(V  
template < typename Tp > 85Q2c   
class constant_t KL# F5\ E  
  { 53P\OG^G`  
  const Tp t; Q6Y1Jr">X  
public : 2<>n8K  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X}p#9^%N  
template < typename T > %Fq"4%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1;3oGuHj8  
  { [&t3xC,  
  return t; @=`Dw/13  
} CCfuz&  
} ; z*ZEw  
2\l7=9 ]\3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 pl Ii  
下面就可以修改holder的operator=了 [VIdw 92  
</tiNc  
template < typename T > Gnp,~F"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const TYWajcch  
  { *XS@Ku  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); P 482D)  
} iN+Dmq5  
j(F%uUpN  
同时也要修改assignment的operator() "5Oog<  
pez*kU+9  
template < typename T2 > 4Ub_;EI>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *$/7;CLq  
现在代码看起来就很一致了。 j]rE0Og  
8Fx~i#FT  
六. 问题2:链式操作 FMhwk"4L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *!%y.$\cE  
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。 K6~N{:.s  
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。 ??=CAU%\  
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。 /ivt8Uiw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,,mkB6;  
GV6!`@<  
template < typename T > W*;~(hDz  
struct result_1 'IP'g,o++  
  { suj? e6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; GBtBmV/`  
} ; n9gj{]%  
xB]~%nC[O  
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: 0z&3jWWY@  
pD##lkJr  
template < typename T > ;[0<QmeI!  
struct   ref #tN)OZA  
  { (S0MqX*  
typedef T & reference; 'Fo*h6=  
} ; ncb?iJ/b^  
template < typename T > @!'Pr$`  
struct   ref < T &> 5!}xl9D  
  { IGEf*!  
typedef T & reference; :N\*;>  
} ; !cE>L~cza  
?;,s=2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "uN JQ0Y  
LT!B]y  
template < typename T > qWKpnofa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const v~q2D"  
  { {,*G }/9<  
  return l(t) = r(t); ;nji<  
} D#x D-c  
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。 go m< V?$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c?CwxI_b8  
gZ   
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 x%B^hH;W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~Lhq7;=H?O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~l}rYi>g%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dl'pl  
最后的布局是: e{:P!r aM  
                Add d,iW#,  
              /   \ 2al%J%  
            Divide   5 !Y!Cv %  
            /   \ @JT9utct  
          _1     3 5(1Zj`>'  
似乎一切都解决了?不。 8/U=~*` _  
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。 'I($IM  
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。 vvv~n ]S6  
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: T2Z;)e$m_  
]G1{@r)  
template < typename Right > 7]d396%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Yb%H9A  
Right & rt) const j*x8K,fN  
  { _Z.lr\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;E(gl$c:  
} WSn^P~vC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 TOn{o}Y B  
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。 " _jIqj6C  
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。 8;P8CKe  
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。 1 <.I2\^  
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。 \2U^y4K.  
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? S h=E.!  
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: ,]i ^/fT  
a k@0M[d  
template < class Action > @j`_)Y\  
class picker : public Action oR5hMu;j+  
  { C#emmg!a\  
public : /YR*KxIx  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O4$ra;UM`  
  // all the operator overloaded <wFR%Y/j  
} ; &Sj<X`^  
=2s 5>Oz+  
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。 R5ZnkPEA  
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: xAYC%)  
m}T^rX%m_  
template < typename Right > %'kaNpBz  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v$K`C;  
  { 'v* =}k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _J}ce  
} *SzP7]1m  
A5!j rSyv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :J@q Xa  
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。 muQH!Q  
u ?7(A %  
template < typename T >   struct picker_maker sT[)r]`T  
  { QN9$n%Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l:a+o gm3  
} ; miCt)Qd  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bESmKe(  
  { )@Z J3l.  
typedef picker < T > result; ;j-@ $j  
} ; {W3%n*q  
$7a| 9s0  
下面总的结构就有了: ::g"dRS<v  
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。 `~WxMY0M  
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。 8Z4d<DIJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8JAA?0L"'  
至此链式操作完美实现。 $^.LZ1Jd  
d;|e7$F'  
Mlb=,l  
七. 问题3 /wK5YN.em  
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。 [`_&d7{-4b  
30*^ERO  
template < typename T1, typename T2 > /,"Z^=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KwN o/x| v  
  { p^&' C_?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Cfyas'  
} Dw%>y93V  
-OB72!sKU  
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: tV9W4`Z2q  
#] vq <Y  
template < typename T1, typename T2 > Gnj;=f  
struct result_2 (zWzF_v  
  { '&W`x5`t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Fm3-Sn|Po  
} ; n!|K#  
4))u*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? QUaz;kNC7  
这个差事就留给了holder自己。 #StD]d  
    AU}lKq7%  
9xB^dKM3  
template < int Order > vz) A~"E  
class holder; u'd+:uH  
template <> f62z9)`^  
class holder < 1 > mq[(yR  
  { yc+#LZ~(a  
public : VBF3N5 ;W  
template < typename T > K?BWl:^x  
  struct result_1 |H2{%!  
  { :bE ^b  
  typedef T & result; P|v;'9  
} ;  $hPAp}  
template < typename T1, typename T2 > qDM/ 6xO  
  struct result_2 Wcz{": [  
  { r6Lb0PzMf  
  typedef T1 & result; Ig'Y]%Z0  
} ; K)]7e?:Wu  
template < typename T > S6 $S%$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WVftLIJ  
  { r[eZV"  
  return (T & )r; k*-_CO-h  
} N;F1Z-9  
template < typename T1, typename T2 > -3qB,KT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J{@gp,&e  
  { PkLRQ}  
  return (T1 & )r1;  &{7n  
} ::dLOf8o  
} ; `-D6:- ,w  
?#qA>:2,  
template <> V3$!`T}g4  
class holder < 2 > G`R Ed-Z[  
  { W:3u$LTf*f  
public : b5_A*-s$M  
template < typename T > 4adCMfP7.  
  struct result_1 @I]uK[qd  
  { ]"dZE2!  
  typedef T & result; j23OgbI  
} ; n8w|8[uV^  
template < typename T1, typename T2 > tRS^|??  
  struct result_2 Ve2z= 6(  
  { $9y]>R  
  typedef T2 & result;  k1L GT&  
} ; }Tu_?b`RUm  
template < typename T > n #p6i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Gc~A,_(  
  { 8!TbJVR  
  return (T & )r; s.6S :  
} #dqZdj@  
template < typename T1, typename T2 > }1`Rq?@J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `-\4Dx1!q  
  { Z%`} `(  
  return (T2 & )r2; Q[i;I bY  
} x&l?Cfvv=  
} ; lBR6O!sBP  
Jb6rEV>  
G 8uX[-L1  
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> >。 J,;; `sf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9*[!uu  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3HO 4 h\mp  
S5" xb  
return l(i, j) = r(i, j); u4IgPCTZ+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +=$\7z>s  
 .#zx[Io  
  return ( int & )i; R=i$*6}a  
  return ( int & )j; "h7Z(Y  
最后执行i = j; <s9Sx>Zb  
可见,参数被正确的选择了。 W$EX6jTGI  
K *{C:Y  
m/0G=%d%k  
g"2@E  
*Sz`=U7n  
八. 中期总结 <!y_L5S|   
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: .W,< ]L '  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A{>]M@QC2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 izY,t!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f4/!iiS}r  
}.NR+:0  
^M,t`r{  
;1NZY.pyc  
ppR_y  
r4J4|&ym  
九. 简化 #E^%h  
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。 pP{b!1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 e:AB!k^xp$  
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: >7vSN<w~m  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -hQ=0h~\B.  
  +-*/&|^等 7vNS@[8  
2. 返回引用。 T(a* d7  
  =,各种复合赋值等 (-B0fqh=G  
3. 返回固定类型。 cC"7Vt9b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'V4.umj1~  
4. 原样返回。 VEpIAC4  
  operator, CS50wY  
5. 返回解引用的类型。 S&_ZQLiQ$  
  operator*(单目) b7aAP*$  
6. 返回地址。 /P^@dL  
  operator&(单目) q<oA%yR  
7. 下表访问返回类型。 </bWFW~x  
  operator[] ~ZG>n{Q   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \Vm{5[:SA  
  operator<<和operator>> 8Ral%I:gr  
;f?OT7>kN  
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。 M[<O]p6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t^8#~o!%  
RZOk.~[v  
template < typename Left > J-Sf9^G  
struct value_return '! yyg#  
  { b2U[W#  
template < typename T > `"GD'Oa  
  struct result_1 (cC5zv*E  
  { fN0D\Mu!)b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aR}NAL_`w  
} ; #xYkG5`lm  
BzTm[`(h  
template < typename T1, typename T2 > $T;3*D90  
  struct result_2 YyK9UZjI  
  { +ZizT.$&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @{+*ea7M(`  
} ; <u4GIi <sm  
} ; &bBp`h  
+=\S"e[F  
SkvKzV.R;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Cgq9~U !  
qpp:h_E  
下面我们来剥离functor中的operator() :w:5;cm V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 86R}G/>>e  
q69a-5q  
return l(t) op r(t) eZ}FKg%2[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) LwY_6[Ef  
return op l(t) %6Hn1'7+v  
return op l(t1, t2) Gps  
return l(t) op t:m t9}$d  
return l(t1, t2) op =xG9a_^v  
return l(t)[r(t)] s15f <sp  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @3VL _g:  
=%2 E|/  
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: |7|mnOBdDf  
单目: return f(l(t), r(t)); QfcW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gMHH3^\VH)  
双目: return f(l(t)); 3vrQY9H>  
return f(l(t1, t2)); eRVu/TY  
下面就是f的实现,以operator/为例 pKr3(5~  
FAPgXmFzx  
struct meta_divide y)s/\l&  
  { ;R 2(Gb  
template < typename T1, typename T2 > e m>CSBx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Yd/qcC(&  
  { {W `/KU?u  
  return t1 / t2; X 8[T*L.  
} u6(7#n02  
} ; Z>CFH9  
oL VtP  
这个工作可以让宏来做: ;=C^l  
fC~WuG 3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uVp R^  
template < typename T1, typename T2 > \ K =7(=Y{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1$xt=*.u|  
以后可以直接用 *qz]vUb/0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ln`c DZSM  
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 ^.-P]I]  
(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。。。) rWbL_1Eq  
?I7H ):  
d%]7:  
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 h[XGFz  
9^c_^-8n<}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZO}V}3  
class unary_op : public Rettype -09<; U  
  { |/p ^e  
    Left l; 3%cNePlr  
public : x;b'y4kH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} sjaG%f&h  
5R o5Cg~  
template < typename T > yM\ 1n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8, B9y D  
      { Nc;7KMOIA  
      return FuncType::execute(l(t)); ](Sp0t  
    } P!]DV$o  
_a.Q@A4'  
    template < typename T1, typename T2 > *qpmI9m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !r[uwJ=  
      { E )Hp.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wHIS}OONz  
    } u$a%{46  
} ; ]?<uf40Mm  
34P? nW(  
{ifYr(|p`  
同样还可以申明一个binary_op l@Ml8+  
<m)@~s?D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :!r_dmJ  
class binary_op : public Rettype PDGh\Y[AK,  
  { [9>1e  
    Left l; -MOf[f^  
Right r; ~Q6ufTGhpM  
public : C w$y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K-#Rm%J+Wy  
lI&0 V5  
template < typename T > "` 9W"A=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DrB=   
      { }O!LTD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;OVJM qg  
    } bfrBHW#  
D.\p7 NJ  
    template < typename T1, typename T2 > -M/ny-; `}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P+Hs6Q  
      { v,2{Vr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Llg[YBJ7>  
    } /5wvXk|@  
} ; 7H./o Vl  
hd^?svID  
xkqt(ng(  
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 Z7%>O:@z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `aSz"4Wd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5HJ6[.HO  
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。 f+F /`P%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wddF5EcK0  
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。。。 ? 8'4~1g`}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "lUw{3  
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) Va !HcG1^:  
下面是修改过的unary_op FTk!Mn88  
B04Br~hel*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *8MU,6  
class unary_op G>H&M#7K  
  { .@xwl}o$OL  
Left l; Zcf?4{Kd?  
  O'j;"l~H|  
public : @AWKEo<7.I  
1Z*-@%RX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} OcIJT1  
B:SzCC.B  
template < typename T > 1_yUv7uhX  
  struct result_1 Ip<STz]-  
  { }rOO[,?Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k^ID  
} ; 3+(Fq5I  
_-&Au%QNJ`  
template < typename T1, typename T2 > rK"$@ tc  
  struct result_2 F lbL`@4M  
  { JQ0KXS Nr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YK_a37E{F  
} ; FK+jfr [  
"Tfbd^AU  
template < typename T1, typename T2 > >. zk-`>-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S . 1~#  
  { Hk.+1^?%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J *^|ojX  
} ]D<r5P%  
x{IOn;>R  
template < typename T > /G</ [N5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dD!} P$  
  { dNbN]gHC  
  return OpClass::execute(lt(t)); .dl1sv U  
} V4xZC\)Gk  
Xhi9\wteYw  
} ; ( R Ttz  
?p6+?\H  
jJg 'Y:K9q  
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 DBVe69/S  
好啦,现在才真正完美了。 @(oz`|*  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8l)^#"ySA  
$ V}s3  
template < typename Right > 9\|3Gm_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]<{BDXIGIE  
  { a0y;c@pkO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); VNA VdP  
} o6oZk0  
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。 Rl$NiY?2  
ZJI|762,  
V. :imj  
|'1[\<MM3  
whxE[Xnv  
十. bind -pcYhLIn  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !3d +"tL S  
先来分析一下一段例子 a o\+%s  
x|E$ f+  
y{5ZC~Z<!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} orEwP/L:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?hsOhUs(5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 e7 5*84  
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。 "y>l2V,4j%  
我们来写个简单的。 -/KVZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2h u;N  
对于函数对象类的版本: :DQHb"(  
(x#4BI}L9)  
template < typename Func > mp !6MOQ  
struct functor_trait n T\ W|  
  { [o\O^d  
typedef typename Func::result_type result_type; +9,"ne1'e  
} ; 0xZq?9a  
对于无参数函数的版本: mu|#(u  
G#n27y nh  
template < typename Ret > Bd)Qz(>rw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i]xyD'0  
  { Exk[;lI  
typedef Ret result_type;  t\u0\l>  
} ; lSl=6R  
对于单参数函数的版本: > : \lDz  
'$4o,GA8  
template < typename Ret, typename V1 > z8jQaI]j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  +'Tr>2V  
  { "4}{Z)&R2  
typedef Ret result_type; d];E99}  
} ; 7S1 Y)  
对于双参数函数的版本: 9cX ~  
@yS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r|6S&Ia>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  fW|1AUD,  
  { -=O9D- x=  
typedef Ret result_type; `'.u$IBW  
} ; gmy_ZVU'  
等等。。。 IP/ zFbc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [ gx<7}[  
>*{\N^:z  
template < typename Func > fg+Q7'*Vq  
struct func_return Z!7#"wO9+V  
  { 8H3|^J  
template < typename T > :Uj+iYE8Z8  
  struct result_1 Ah) _mxK  
  { .B_) w:oF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3($%AGKJ  
} ; :Y ~fPke  
IHMZE42  
template < typename T1, typename T2 > Z/6B[,V  
  struct result_2 ;' YM@n  
  { ZGe+w](  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4E&URl0Bh  
} ; ?VO*s-G:J  
} ; M*}C.E!  
pZ%/;sxYa  
L]9uY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D=o9+5Slw  
eHm!  
template < typename Func, typename aPicker > F=$2Gz 'RT  
class binder_1 ={YW*1Xw  
  { 9Clddjf?c  
Func fn; j*rra  
aPicker pk; UYD(++  
public : Z?O aY4  
lm o>z'<  
template < typename T > T/dchWG  
  struct result_1 f[!N]*  
  { & tkkn2t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K({+3vK  
} ; /`?i&\C3r  
`2Ju[P  
template < typename T1, typename T2 > w*uHB;?  
  struct result_2 G! L=W#{  
  {  #/MUiV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8s6[?=nM  
} ; o_vK4%y(  
"Z#97Jc+J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w91{''sK  
`BdZqXKG  
template < typename T > >-c;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <RKh%4#~  
  { =YE"6iU  
  return fn(pk(t)); 6Z\[{S];  
} $._p !,<  
template < typename T1, typename T2 > ;.'2ZNt2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v%VCFJ  
  { VSc;}LH  
  return fn(pk(t1, t2)); #3f\,4K5  
} \\Fl,'  
} ; r8pTtf#Q  
?9i 7w1`  
kQRNVdiz  
一目了然不是么? zQV$!%qR  
最后实现bind *.8@ hPy  
/g< T)$2  
JLp.bxx  
template < typename Func, typename aPicker > e(@YBQ/Z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ahU\(=  
  { !6'j W!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); OAEJ?ik  
} 9e@Sx{?r  
9\0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;sT7c1X^!  
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。 N^Xb_jg;J  
G sm5L<rx  
十一. phoenix V)^nVD)e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;Bd0 =C  
r%}wPN(?D  
for_each(v.begin(), v.end(), #5-0R7\d7  
( .\7R/cP}{A  
do_ ,/BBG\mJ  
[ BXiuVx  
  cout << _1 <<   " , " JVD#wwic  
] Ia*eb%HG  
.while_( -- _1), 6! \a8q'z  
cout << var( " \n " ) _S7GkpoK  
) <*<7p{x  
); aF1pq  
MW=2GhD=  
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: M~t 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 D"oyl`q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Y?=+A4v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8sOM%y9M  
?_3K]i1IS  
40<ifz[7  
template < typename Cond, typename Actor > /0>Cy\eN0  
class do_while MoIVval/  
  { RAxAy{  
Cond cd; oC#@9>+@+"  
Actor act; 9s5gi+l_O  
public : B8NOPbT  
template < typename T > #G:~6^A  
  struct result_1 2VyLt=mdh  
  { f*04=R?w7>  
  typedef int result_type; H,9e<x#own  
} ; ;,}tXz  
$ &M"Ji  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} n a])bBn  
d nWh}!  
template < typename T > c!AGKc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const US 9cuah1/  
  { &EYO[~D06  
  do ?*zRM?*  
    { J 6U3}SO=y  
  act(t); rLGh>bw#`3  
  } r4D*$H-rR  
  while (cd(t)); hhLEU_U  
  return   0 ; HA&][%^  
} 'oBT*aL  
} ; P^#<h"Ht  
a$.(Zl  
f' Dl*d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). v?F~fRH  
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。 6H\3  
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。 id8a#&t]  
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。 nyD(G=Q5  
下面就是产生这个functor的类: j y R 9a!  
I:Wrwd  
MQ9 9fD$  
template < typename Actor > $rD&rsx6  
class do_while_actor 7 [N1Vr(1  
  { Zmw'.hL  
Actor act; +FRXTku(  
public : ' \Z54$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} cd)yj&:?Bt  
%Ak"d+OH4  
template < typename Cond > X!V@jo9?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; SxcNr5F   
} ; n,SDJsS^  
JL45!+  
 T},Nqt<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OV8Y)%t"  
最后,是那个do_ q$7WZ+Y\  
^\Gaf5{  
f mILkXKz  
class do_while_invoker jXB<"bw  
  { H@GiHej  
public : Ufd{.o[{-  
template < typename Actor > 6|+I~zJ88  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;0(|06=  
  { *6=2UJcJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,{MA90!  
} `O ?61YUQH  
} do_; AI}29L3C  
!%>p;H%0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? PB*m D7"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /co^swz  
最后来说说怎么处理break和continue CKeT%3  
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。 }a6tG  
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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