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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #Kx @:I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #CW{y?=  
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, SA%)xGRW  
cxx8I  
B$S@xD $  
%:sP#BQM  
  class filler 0w vAtK|Q  
  { ~&"'>C#  
public : 0r?]b*IEK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (CAkzgTfc  
} ; ~aXJ5sY"f&  
mXyg\5  
0WyOORuK  
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: 'QTa<Z)E  
7;Vmbt9  
]u:Ij|.'y0  
Yjl:i*u/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?30pNF|  
2Zg%4/u,Zp  
&!FI!T -WH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L=WKqRa>4  
BJ5^-|  
zz8NBO  
(UTA3Db  
二. 战前分析 kjt(OFh'Y+  
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。 st>%U9  
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 ~D`  
H29vuGQjq  
m6Qm }""  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LCe6](Z  
  /* --------------------------------------------- */ ?=HoU3  
vector < int *> vp( 10 ); g!z &lQnZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +WguWLO"  
/* --------------------------------------------- */ Z2-"NB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); H|'n|\{lt  
/* --------------------------------------------- */ `3z6y& dmx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0W~1v  
  /* --------------------------------------------- */ ):n'B` f}z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !LsIHDs4  
/* --------------------------------------------- */ NL'(/|)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q 2;CvoF  
mApl;D X  
t"5ZYa  
" BU4\QF-  
看了之后,我们可以思考一些问题: c<{~j~+  
1._1, _2是什么? } V"A;5j`  
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。 >x ]{c b/m  
2._1 = 1是在做什么? w BoP&l  
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?I`n*u"X  
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。 Ga pM~~  
rmdg~  
MVEh<_  
三. 动工 ucJ8l(?Qc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a|k*A&5u2  
g'EPdE  
)r(e\_n  
/2 qxJvZ  
template < typename T > =>O{hT ^F  
class assignment G\(*z4@Gz  
  { o<5+v^mt#  
T value; &M=15 uCK  
public : a;&0u>  
assignment( const T & v) : value(v) {} >;}(? +|f  
template < typename T2 > yvnvIy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (aB:P03  
} ; j|b$b,rF\  
:j`XU  
V=Z%y$1Bc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ly@%1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]jR-<l8I-  
C\0,D9  
FR\r/+n:t0  
BU|m{YZ$  
  class holder ~N )(|N  
  { Qh]k)]+*|  
public : xJOp ~fKG  
template < typename T > Q_*.1L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const q } (f9  
  { Mv:\T%]  
  return assignment < T > (t); t{Ks}9B  
} \t? ;p-+ta  
} ; 6HH:K0j3'  
?}C8_I|4~  
KSU hB  
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: %-|$7?~   
Z'd]oNF  
  static holder _1; iZ( Jw Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 drp< f1`l8  
r_o\72  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d-I=xpB  
而不用手动写一个函数对象。 >&T J  
p#>,{  
 7uzc1}r  
HLqDI lL  
四. 问题分析 ixqvX4vv,B  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 A'*#UYn(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 <4I`|D3@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 UUvR>5@n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [9y y<Z5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ( ;KTV*1  
%)e&"mq!|  
五. 问题1:一致性 @2+'s;mUV  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &b]_#c   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MQX9BJ%  
c2PBYFCyC  
struct holder EIOP+9zP  
  { m;vm7]5  
  // Lv#}Gm  
  template < typename T > IYhn*  
T &   operator ()( const T & r) const ; Ji3|=4u  
  { Jn20^YG  
  return (T & )r; !]&+g'aC3  
} d 0:;IUG  
} ; x. /WP~I  
Qn/ 6gRLj  
这样的话assignment也必须相应改动: [MeFj!(  
z AY -Y  
template < typename Left, typename Right > jori,"s  
class assignment +,eF(VS!  
  { 9Wdx"g52_D  
Left l; n9k-OGJ  
Right r; |doG}C  
public : 9 ]|C$;kw@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2hb>6Z;r]K  
template < typename T2 > ZD4:'m`T/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,oJ$m$(Lj  
} ; nMBF/75  
tjcsT>  
同时,holder的operator=也需要改动: `_3 Gb  
I@(3~ Ab  
template < typename T > @ b} -<~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &HqBlRo  
  { +]e) :J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); TjjR% 3  
} nlc$"(eA[H  
QH kjxj  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 eo&G@zwN   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m=60a@o]  
C-^8;xd  
return l(rhs) = r; zw0u|q;#  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Am >b7Z!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]#W9l\  
:,.HJ[Vg&  
template < typename Tp >  )eH?3""  
class constant_t NOl/y@#  
  { 1 ;Uc -<  
  const Tp t; {O4&HW%  
public : 8k^1:gt^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jPs{Mr<  
template < typename T > -v9x tNg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k8,s<m  
  { P9M%B2DQ6f  
  return t; 96%N  
} O:#/To'  
} ; !z]{zM%  
'wo}1^V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /mK]O7O7  
下面就可以修改holder的operator=了 Q'aVdJN,  
{#z[iiB  
template < typename T > l7(p~+o?h>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rE?B9BF3O  
  { it->)?"(6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J>fq5  
} a#&\65D  
(w Q,($@  
同时也要修改assignment的operator() Sre:l'.  
b\H,+|i K  
template < typename T2 > xj JoWB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nE4rB\  
现在代码看起来就很一致了。 yjM!M|  
WPPD vB  
六. 问题2:链式操作 0"i QHi  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9!6u Yf+  
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。 <4N E)!#  
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。 qKs"L^b  
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。 Iv?1XI=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct LWV^'B_X-  
+B4i,]lCx  
template < typename T > `8;\}6:"1  
struct result_1 O)`ye5>v  
  { P,k=u$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T )bMHk  
} ; $Y%,?>AL<  
6`5DR~  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: \3 O1o#=(  
yg"FF:^T  
template < typename T > i$H9~tPs  
struct   ref && WEBQ  
  { T|uG1  
typedef T & reference; .<6'*X R  
} ; !)FKF7'  
template < typename T > svMu85z  
struct   ref < T &> &Vg)/t;  
  { |43Oc:Ah+  
typedef T & reference; nsu RG  
} ; 'w_Qs~6~{  
iL'j9_w,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D~ 7W  
^-(DokdBn  
template < typename T > i_p-|I:hQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \Z-Fu=8J8^  
  { c=p!2jJ1K~  
  return l(t) = r(t); I~,bZA  
} xU |8.,@  
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。 SxL/]jWR7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -6# _t  
|q Pu*vR  
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 lDZ~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a&B@F]+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2Vx x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~ F>'+9?Sn  
最后的布局是: ~\ v"xV  
                Add )oZ2,]us!  
              /   \ W4)bEWO+q  
            Divide   5 1+qP7 3a^  
            /   \ 6ck%M#v  
          _1     3 c9+yU~(  
似乎一切都解决了?不。 J@qLBe(v  
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。 rGay~\  
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。 mBQpf/PG  
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: =:\5*  
-cP1,>Ahv  
template < typename Right > 'Qg.D88  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T[2<_nn=  
Right & rt) const Q|G|5X  
  { \ !IEZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [<nd+3E  
} Bq tN=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x\YVB',h  
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。 SME]C') 7  
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。 sY?sQ'E2]  
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。 tMyMA}`  
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。 7t+H94KG7  
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? QRwOv  
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: u/FC\xJc  
yGH')TsjD  
template < class Action > ruy?#rk  
class picker : public Action iDYm4sY  
  { <}F(G-kV6  
public : 15MKV=?oY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,C|aiSh0-  
  // all the operator overloaded +^*b]"[  
} ; X n Rm9%  
}6*JX\'q  
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。 #z}0]GJKj  
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: u@Bgyt7Y  
}&%&0$%  
template < typename Right > r>G||/Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const C#RueDa.  
  { (U:6vk3Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }xY|z"&  
} o%K1!'  
D2zqDo<+;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EW/NH&{  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 etk|%%J  
ac8su0  
template < typename T >   struct picker_maker lE3&8~2   
  { 2 S2;LB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }{v0}-~@  
} ; J$-1odL0Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B0^:nYko  
  { eGo$F2C6E  
typedef picker < T > result; fqn;,!D?9  
} ; 8an_s%,AW  
B&}lYo  
下面总的结构就有了: 8'u,}b)  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 fmFs  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 mOb@w/f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /}s#   
至此链式操作完美实现。 Q|f)Awe$  
!@> :k3DC&  
sO)!}#,   
七. 问题3 OO;I^`Yn  
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,  
4n%|h-!8  
template < typename T1, typename T2 > cN)noGkp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const axv-U dE;  
  { ##U/Wa3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z@2nre  
} p(A[ah_  
Y }8HJTMB  
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: +sXnC\  
R I]x=  
template < typename T1, typename T2 > o|V=3y Ok  
struct result_2 Qe=eer~jI  
  { ?q"9ZYX<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u)l[*";S  
} ; 1["IT.,f.  
p0HcuB)Y  
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? xic&m5j m  
这个差事就留给了holder自己。 $oZV 54  
    NaeG)u#+  
M5+K[Ir/y9  
template < int Order > ;zi4W1  
class holder; ~uJO6C6A  
template <> F/D/1w^ iR  
class holder < 1 > |LE*R@|3$  
  { ))uki*UNK  
public : ~<=wTns!  
template < typename T > d C6t+  
  struct result_1 n Ayyjd3!S  
  { )(`,!s,8)  
  typedef T & result; 2}.EFQp+  
} ; xQ8?"K;iX  
template < typename T1, typename T2 > R?l={N=Wf  
  struct result_2 :UDe\zcd "  
  { 7XiR)jYo*  
  typedef T1 & result; ffh3okyW0  
} ; g=kuM  
template < typename T > zA&]#mc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4+a u6ABy  
  { t%30B^Ii%K  
  return (T & )r; ~`VD}{[,B  
} OyTp^W`&  
template < typename T1, typename T2 > UC?i>HsJrX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4:qM'z  
  { |FZIUS{]  
  return (T1 & )r1; hkR Jqta)  
} 2(NN QU@Uz  
} ; RhumNP<M  
i^6g1"h  
template <> +FtL_7[v  
class holder < 2 > #Pq.^ ^  
  { "?Xb$V7  
public : ScTeh  
template < typename T > x-ZCaa}O  
  struct result_1 h%(0|  
  { %z AN@  
  typedef T & result; YDo,9  
} ; Z)H9D(Za  
template < typename T1, typename T2 > )x&OdFX  
  struct result_2 . g95E<bd  
  { bY7~b/  
  typedef T2 & result; naWW i]9  
} ; '5m`[S-IU  
template < typename T > %^66(n)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _.$g?E/(  
  { eXZH#K7S#  
  return (T & )r; <ooRpn  
} ]h0K*{  
template < typename T1, typename T2 > $4*k=+wS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qECta'b&  
  { ]NgEN  
  return (T2 & )r2; F B7.b  
} 0'.7dzz  
} ; /J0ctJ2k  
qT+:oMrTSm  
!^<%RT9@|  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 d 1bx5U  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G%RhNwm  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4w-P%-4  
YXWlg%s  
return l(i, j) = r(i, j); p6e9mSs  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X[ up$<  
O*zF` 9  
  return ( int & )i; |=9=a@l]P  
  return ( int & )j; Jv9yy~  
最后执行i = j; \@i4im@%xU  
可见,参数被正确的选择了。 T1Y_Jf*KJ  
~)&im.Q4  
O'} %Bjl  
;iMgv5=  
4?)-;Hx_X  
八. 中期总结 G`" 9/FI7  
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: #b?)fqRJL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 YKT=0   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^sA"&Vdr^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8bIwRVA2\  
v{dvB:KP5X  
Rg?m$$X`  
^E3i]Oem  
PRE\ 2lLY  
eQvdi|6  
九. 简化 hRvj iK\  
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。 )m7 Yo  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4dwG6-  
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: _;1H2o2f  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;.<0lnV  
  +-*/&|^等 $WV N4fg  
2. 返回引用。 GcL:plz  
  =,各种复合赋值等 <!r0[bKz@  
3. 返回固定类型。 .%rB-vO:g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &CEZ+\bA  
4. 原样返回。 LgX"Qk&Ca  
  operator, a8Q=_4 l  
5. 返回解引用的类型。 psHW(Z8G  
  operator*(单目) (3>Z NTm  
6. 返回地址。 -:|1>og  
  operator&(单目) DWQ@]\  
7. 下表访问返回类型。 s}pn5zMp:8  
  operator[] ,,-g*[/3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 uS%Y$v  
  operator<<和operator>> wwtk6;8@  
i!!1^DMrw  
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。 85Hb~|0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: DgQw9`W A  
3'H 1T  
template < typename Left > Y^Olcz  
struct value_return :i4>&4j  
  { 9ntXLWK7e  
template < typename T > ?1z." &  
  struct result_1 \v'\ Ea~  
  { )aOPR|+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,KMt9 <  
} ; _Co*"hl>2  
Fj`6v"h  
template < typename T1, typename T2 > q~^qf  
  struct result_2 `nxm<~-\  
  { MMpGI^x!-X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U2DE"  
} ; 1HF=,K+  
} ; PN!NB.  
,,Dwb\B}  
Q)7iu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uHv9D%R  
[ ET03 nZ  
下面我们来剥离functor中的operator() 4&Q.6HkL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u'o."J^&'  
a]<y*N?qu  
return l(t) op r(t) O43emL3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R).?lnS  
return op l(t) <Ct b^4$  
return op l(t1, t2) V Q6&7@ c  
return l(t) op -/>SdR$D7  
return l(t1, t2) op W?5u O  
return l(t)[r(t)] &TmN^R>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _]~gp.  
Fxu'(xa  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: o<*H!oyP\  
单目: return f(l(t), r(t)); 0]C~CvO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wt;7+  
双目: return f(l(t)); [MmOPm}@  
return f(l(t1, t2)); 9'tElpDJ6#  
下面就是f的实现,以operator/为例 3|=9aM^x^  
y#'|=0vTvP  
struct meta_divide 9oly=&lJ  
  { eIz T(3(  
template < typename T1, typename T2 > b<|l* \  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NuLyu=.?  
  { ,k*g `OTW  
  return t1 / t2; L'dR;T[;  
} !TJCQ[Aa }  
} ; ggr\nY  
JG%y_ Qy?K  
这个工作可以让宏来做: G@Z,Hbgm  
IXp(Aeb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ orB8q((  
template < typename T1, typename T2 > \ +Ar=89  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1epj/bB&  
以后可以直接用 S]kY'(V(*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +I$ k_  
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 'lPt.*Y<u  
(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。。。) {5tb.{  
>z'kCv  
teO%w9ByY  
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 |/u&%w?W  
6Z:<?_p%7g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Yx4TUA$c'  
class unary_op : public Rettype FOB9J.w4  
  { 2f'3Vjp~G  
    Left l; 0{0|M8  
public : *~~&*&+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C?v_ig  
K:PPZ|  
template < typename T > )/BI :)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "PM!03rb  
      { >k gL N  
      return FuncType::execute(l(t)); HmWU;9Vn+  
    } tDF=Iqu)a  
zJE$sB.f  
    template < typename T1, typename T2 > %A@Q%l6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ''+6qH-.|]  
      { |a7W@LVYD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [X +E  
    } )<w`E{q  
} ; cVHv>nd#  
?]i.Zi\[f  
@<$-*,  
同样还可以申明一个binary_op 35}{dr  
H5@N<v5 u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fmuAX w>  
class binary_op : public Rettype y6.Q\=  
  { >heFdKq1  
    Left l; N1dp%b9W(  
Right r; U#=Q`  
public : ;t'~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^a=,,6T  
!!NVx\a  
template < typename T > +bi%4DA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NXQdyg,  
      { GEr]zMYG[A  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <t9#~x#'b  
    } i3T]<&+j5  
v!oXcHK/  
    template < typename T1, typename T2 > -"u9s[L{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [I*BEJ;W'  
      { P I gbeP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SKx&t-  
    } Yb57Xu  
} ; *ujn+0)[  
FKU$HQw*  
-5 -X[`cF  
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 ZqaCe>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?:bW@x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &5fM8 Opkd  
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。 >_ji`/ d{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }gY:VDW  
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。。。 e<_p\LiOS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '5V2{k$4U  
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) KsZXdM/  
下面是修改过的unary_op S<Zb>9pl  
v1 h*/#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \M4/?<g  
class unary_op !MNo 8dC;  
  { 5;=,BWU  
Left l; !"\UT&  
  PqMU&H_  
public : {}ks[%,_\  
;IX3w:Aw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @}&o(q1M0  
g0@i[&A@{  
template < typename T > 3cK`RM `  
  struct result_1 Vw7NLTE}`  
  { uVJ;1H!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]kC/b^~+m  
} ; ^J0*]k%   
y"= j[.  
template < typename T1, typename T2 >  S5RQ  
  struct result_2 p;av63 i  
  { |sWH!:]49  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #7OUqp  
} ; e-Z+)4fH  
Cg NfqT0  
template < typename T1, typename T2 > j>s> i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BwO^F^Pr?k  
  { pNFL;k+p}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $Oa} U3  
} [4,=%ez  
Nq>74q]}n8  
template < typename T > <F!On5=W*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F$Q( 2:w  
  { :| J' HCth  
  return OpClass::execute(lt(t)); FVkb9(WW  
} +o)o4l%3  
DZGM4|@<7Y  
} ; .L'>1H]B  
OgjSyzc  
lb3:#?  
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 "`Q~rjc$2  
好啦,现在才真正完美了。 c%Y%c2([  
现在在picker里面就可以这么添加了: C Sx V^  
HJT}v/FZ  
template < typename Right > -7)%J+5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n2\;`9zm  
  { CqQ>"Y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); zg,?aAm  
} U-(2;F)  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 1euL+zeh  
5I9~OJ>  
[xiZkV([  
.-t#wXEi  
}MAvEaUd  
十. bind i8A{DMc,U  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 "HTp1  
先来分析一下一段例子 |FS,Av  
+9db1:  
*x3";%o  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vKYdYa\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U^<\'`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6#P\DT  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 )2T1g~8  
我们来写个简单的。 %''z~LzJ8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Nx>WOb98  
对于函数对象类的版本: K 2PV^Y  
hXr`S4aJ  
template < typename Func > SiJ0r @  
struct functor_trait ncS.~F  
  { +!9&E{pmo  
typedef typename Func::result_type result_type; &>kklP  
} ; gIv :<EJ9  
对于无参数函数的版本: N\XZ=t^h(  
'^pA%I2D  
template < typename Ret > Bs2.$~   
struct functor_trait < Ret ( * )() > F?=(4Pyvu  
  { \5UwZx\  
typedef Ret result_type; o3*IfD  
} ; J{8_4s!Xt>  
对于单参数函数的版本: MK"PCE5^i6  
c|q!C0X[  
template < typename Ret, typename V1 > ( XYYbP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Pk444_"=  
  { c`~aiC`l  
typedef Ret result_type; Iw(2D(se  
} ; [OJ@{{U%  
对于双参数函数的版本: g0t$1cUR  
pVe@HJy6G  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4Fhiac  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F, {M!dL  
  { SrzlR)  
typedef Ret result_type; -.ITcD g  
} ; pQr `$:ga  
等等。。。 6b+\2-eq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?CGbnXZ4Ug  
Ys,}L.  
template < typename Func > Ro :/J  
struct func_return tK)E*!  
  { wWm 1G)  
template < typename T > S N_!o2F2  
  struct result_1 %Y8#I3jVJ  
  { ^44AE5TO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \IY)2C<e  
} ; ^G'8!!ys  
-+4:} sD  
template < typename T1, typename T2 > + 5E6|  
  struct result_2 HrQBzS  
  { Gy0zh|me  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tU7,nE>p  
} ; :3F&NsgHH  
} ; 8v)pPJr  
"e62g  
INrl^P*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aW hhq@  
=fa!"$J3  
template < typename Func, typename aPicker > td-2[Sy  
class binder_1 %RA8M- d  
  { j|3p.Cy  
Func fn; v!(B S,  
aPicker pk; fk-zT  
public : ]~~PD?jh  
A-<\?13uW  
template < typename T > YCod\}3  
  struct result_1 HNN,1MN  
  { Sz4YP l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2Jo'!|]  
} ; Y6L_ _ RT  
u 0KVp6`  
template < typename T1, typename T2 > oiYI$ql3L  
  struct result_2 d dB}mk6  
  { v^2q\A-?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z zL@3/<j  
} ; $%!'c# F  
6 J[ {?,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8'J"+TsOW  
]kUF>Wp  
template < typename T > c?oNKqPzg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \zioIfHm  
  { SQ7Ws u>T@  
  return fn(pk(t)); p^PAbCP'|3  
} rhU]b $A  
template < typename T1, typename T2 > \fG?j@Qx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xu9K\/{7  
  { nxH+XHv  
  return fn(pk(t1, t2)); |uT|(:i84,  
} h^ wu8E   
} ; f5p>oXo4b  
+>BLox6  
Ni]V)wGE;  
一目了然不是么? tQz=_;jy  
最后实现bind t){})nZ/4  
 l* C>  
m~`d<RM/  
template < typename Func, typename aPicker > La&?0PA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hKa<9>MI`  
  { 9eOP:/'}w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >fG=(1"  
} \*] l'>x1  
PuyJ:#a  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >TZ 'V,  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ~<[$.8*  
?\|QDJXY  
十一. phoenix _:(RkS!x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8%C7!l q  
&>Zm gz  
for_each(v.begin(), v.end(), *4]u?R  
( lG[@s 'j  
do_  AT@m_d  
[ &Pk #v  
  cout << _1 <<   " , " <%d/"XNg[D  
] Y~ku?/"6T  
.while_( -- _1), Bi}uL)~rD  
cout << var( " \n " ) c*>8VW>  
) Vr/UY79  
); JATW'HWC|I  
{owXyQ2mK  
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: 0v7#vZ  
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 zG IxmJ.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z5x&P_.x[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: & OO0v*@{  
3C[#_&_l  
!{u`}:\  
template < typename Cond, typename Actor > g|STegg  
class do_while ,\fp .K<  
  { .wH`9aq;5@  
Cond cd; bCa%$  
Actor act; E`0mn7.t  
public : >z #^JR\6  
template < typename T > CjRU3 (Q  
  struct result_1 3@}rO~  
  { dG8_3T}i  
  typedef int result_type; +aY]?]  
} ; >O;V[H2[  
$O'IbA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} zf4\V F  
#gq!L  
template < typename T > {>v5~G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *JD-|m K  
  { ]z77hcjB1  
  do {s7 3(B"  
    { n0a|GZyO]  
  act(t); W1;QPdz:  
  } qr@ <'wp/  
  while (cd(t)); Svicw`uX0  
  return   0 ; 3< 'bi}{  
} c0ue[tb  
} ; uh<e- ;vU  
ln1!%B;  
Of}dsav   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4'~zuUs  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Fp&tJ]=B.  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 "Snt~:W>  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 koojF|H>  
下面就是产生这个functor的类: _LSp \{Z  
\1ncr4  
gyz_$T@x  
template < typename Actor > ,,c+R?D  
class do_while_actor |!q,J  
  { }?)U`zF)7}  
Actor act; jO0"`|(]s  
public : i5 0c N<o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h(K}N5`  
yZV Y3<]  
template < typename Cond > (fun,(R6"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <MyT ;  
} ; *djVOC  
7G+E+A5o&  
dKQu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _)S['[  
最后,是那个do_ Y#t9DhzFWo  
` 7P%muY.  
?,`g h}>  
class do_while_invoker _Ie?{5$ng`  
  { Ea)=K'Pz  
public : K!,9qH  
template < typename Actor > Alk+MwjR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7 <ZGNxZ~  
  { $ ~%w21?&  
  return do_while_actor < Actor > (act); M`&78j  
} USg,=YM  
} do_; J=J!)\m  
.lAPlJOO  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? SyI\ulmL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VXnWY8\  
最后来说说怎么处理break和continue mX%T"_^  
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。 DYF(O-hJK  
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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