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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda W6i{ yne W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 30uPDDvar  
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, s2G9}i{  
*PnO$q@`  
2L1 ,;  
kJ FWk  
  class filler 4($"4>BA  
  { f; |fS~  
public : xt5/`C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j0mN4Ny  
} ; NUltuM  
Z)W8Of_  
PmE)FthdP(  
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: )/::i O&$:  
"g ^i%  
f<@!{y 2Xe  
"g"a-{8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~/`/r%1/J  
}<A.zwB<i  
m g'q-G`\<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 D:/ n2_  
 '/.Dxib  
,\\ba_*z  
Dd5 9xNKm  
二. 战前分析 %Gh5!e:$SI  
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。 f*X CWr  
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 kKSGC?d  
8~o']B;lJ  
eTx9fx w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [#Y L_*p  
  /* --------------------------------------------- */ ;yt6Yp.6e  
vector < int *> vp( 10 ); E?XaU~cpc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  lln"c  
/* --------------------------------------------- */ 46A sD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :jl*Y-mM  
/* --------------------------------------------- */ elCYH9W^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2H|:/y  
  /* --------------------------------------------- */ !,[#,oy;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =*,SD  
/* --------------------------------------------- */ K.)!qkW-%S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dM-cQo:  
.*zS2 z  
c1'@_Is  
o{s2T)2  
看了之后,我们可以思考一些问题: YJ _eE  
1._1, _2是什么? jfxNV2[  
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。 cJ96{+  
2._1 = 1是在做什么? =:WZV8@%  
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。 i<Vc~ !pT  
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。 l$;"yVdks  
gpV4qDXV  
c|Ivet>3  
三. 动工 ANhtz1Fl  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;}46Uc#WS  
y *i&p4Y*  
+lym8n~-O  
buGBqx[  
template < typename T > v/`D0g-uX)  
class assignment *'/,  
  { ?Z#N9Z~\  
T value; '$tCAS  
public : ^{+ry<rS>  
assignment( const T & v) : value(v) {} g&Vhu8kNIA  
template < typename T2 > bwsKdh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a1cX+{W  
} ; "Oxr}^% i  
<XdnVe1  
%6m/ve  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !vSI"$xd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }%< ?]  
uC'-: t#  
!7N:cx'Qy  
>ED;_L*_o  
  class holder 0]DOiA  
  { V"/.An|  
public : 0j$\k|xFXZ  
template < typename T > 4>gfLK\R:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const VeA@HC`?"  
  { Xoe|]@U`  
  return assignment < T > (t); n ay\)  
} )@g[aRFa  
} ; |9E:S  
R3>q]  
"Lp.*o  
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: xWLvx'8W  
VE\L&d2S  
  static holder _1; x93@[B*%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %BI8m|6  
9 [eiN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -)V0D,r$[  
而不用手动写一个函数对象。 jD S?p)&  
UTA|Ps$  
=E-x0sr?  
#7uH>\r  
四. 问题分析 r:QLU]   
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。 FnGKt\  
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。 49qa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /J`}o}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ndSu-8?L  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?^&ih:"  
/X}1%p  
五. 问题1:一致性 $(1t~u<17  
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?| m$8siF{<q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1mFH7A($  
}8O9WS  
struct holder 7 [Us.V@  
  { t>[QW`EeP  
  // *l7 `C)  
  template < typename T > x?i wtZ@  
T &   operator ()( const T & r) const 1jC85^1Taq  
  { =ejcP&-V/  
  return (T & )r; >N^<Q4%2  
} h,[L6-n  
} ; S^s-md>  
m[%356u  
这样的话assignment也必须相应改动: [if(B\&  
5<Kt"5Z%7  
template < typename Left, typename Right > > ?+Rtg|${  
class assignment ;MfqI/B{  
  { 4" ?`p;{Z  
Left l; AD   
Right r; L=(-BYS  
public : DgEdV4@p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cqU6 Y*n  
template < typename T2 > pj%]t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } imOIO[<;  
} ; (j>`+F5f  
3]S*p ErY  
同时,holder的operator=也需要改动: / `cy4<  
<MEm+8e/s6  
template < typename T > @<K<"`~H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F- kjv\  
  { s(_z1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); F6vsU:TfB  
} kQI'kL8>  
z ,;XWv?  
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。 Pll%O@K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GUL~k@:_k  
WX Fm'5Vr  
return l(rhs) = r; /[c_,G" "  
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。 j*>]HNo&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +1#;s!e  
`n,RC2yo  
template < typename Tp > P)VQAM  
class constant_t dpz@T>MS=  
  { QXj#Brp  
  const Tp t; uP4yJ/]  
public : /'oo;e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W,8Uu1X =  
template < typename T > e&ti(Q=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B\D)21Ik}%  
  { z*HM_u  
  return t; >~d'i  
} [vI ;A !  
} ; M_0f{  
R?{_Q<17  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 NvzPZ9=@-  
下面就可以修改holder的operator=了 ="G2I\  
~ !ei]UP  
template < typename T >  9qa/f[G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q1 HJ_y  
  { YuuTLX%3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Bor_(eL^  
} aF/DFaiYv  
3L2NenJB  
同时也要修改assignment的operator() y?cN  
z,ryY'ua/I  
template < typename T2 > -[N9"Z,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |FFz $'8)  
现在代码看起来就很一致了。 [PXq<ST  
x+~!M:fAc9  
六. 问题2:链式操作 }e|cszNRd  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 C-ORI}o  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ^$dbyj`  
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。 X}G$ON  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 W*iTg%a\k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +*W lj8  
>r X$E<B\  
template < typename T > ,ye[TQ\,M  
struct result_1 Yt=)=n  
  { YeT{<9p  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x?A<X2  
} ; %yc-D]P/  
yQ^,>eh  
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: `uLr^G=;  
LV1drc  
template < typename T > I lO,Ql  
struct   ref [&P @0F n  
  { L9^ M?.a  
typedef T & reference; / j "}e_Q  
} ; '>"blfix8  
template < typename T > {m3#1iV9  
struct   ref < T &> gT+wn-3  
  { C}uzzG6s  
typedef T & reference; 7MZH'nO  
} ; t@R n#(~"  
>Mh\jt\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5|jY  
H;<>uE Lie  
template < typename T > }oiNgs/N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }M(xN6E  
  { ?Hdu=+ZV  
  return l(t) = r(t); ]8"U)fzmc.  
} `#<UsU,~Lu  
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。 _pb*kJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4P5^.\.  
,?jc0L.'r]  
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 #X1a v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ad,n+%"e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *pD|N  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %2b^t*CQ  
最后的布局是: SmDNN^GR  
                Add qe(gKKA%q  
              /   \ ~a4Y8r  
            Divide   5 \}4*}Lr  
            /   \ D/"velV  
          _1     3 S"?fa)~  
似乎一切都解决了?不。 WK?5`|1l:x  
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。 1MO-60  
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。 .Mb0++% W  
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: xDl; tFI  
- 7T`/6  
template < typename Right > sm Ql^ 6a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6jBi?>[I  
Right & rt) const e T;@pc  
  { N2HD=[*cr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,W[J@4.  
} ?M|1'`!c8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?aWVfX!+G5  
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。 (K8Ob3zN_  
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。 g-UCvY I  
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。 9M($_2,44  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 5rbb ,*  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? @.i#uMWF`  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: vR!g1gI23  
g=t7YQq_~  
template < class Action > h/|p`MP\1  
class picker : public Action Z|x|8 !D  
  { &wY$G! P  
public : H I_uR$m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} li\=mH,Wr  
  // all the operator overloaded M!i|,S  
} ; x$o^;2Z  
=$)M-;6  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 qF `6l(  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: N%Ta. `r  
%aw.o*@:  
template < typename Right > 7M7Ir\d0lp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N2'aC} I  
  { QM 3DB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p$|7T31 *  
} t>?tWSNf  
#6ePwd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7pY :.iVO  
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。 8aWEl%  
EV{Ys}3M  
template < typename T >   struct picker_maker TE+>|}]R  
  { G'G8`1Nj  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T#3@r0M  
} ; 'n,V*9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > uz{RV_IX7  
  { 7>j~;p{  
typedef picker < T > result; kq5X<'MM9N  
} ; _7;:*'>a4  
n8F5z|/  
下面总的结构就有了: \|{/.R  
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。 9ZJ 8QH  
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。 xH*X5?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m!%aB{e  
至此链式操作完美实现。 Is7BJ f  
jO&*E 'pk  
@pYEzizP7  
七. 问题3 esnq/  
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。 b@;Wh-{d  
s b;q)Rh  
template < typename T1, typename T2 > %?PFe}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I8 :e `L  
  { ciS,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {k) gDJU  
} b[<RcM{r}  
vNv!fkl  
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: , [|aWT%9  
R^*baiXVI  
template < typename T1, typename T2 > _2!8,MX  
struct result_2 m|qktLx  
  {  L\PmT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^'V :T Y  
} ; v .jxG {~.  
3O/#^~\'hW  
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? Fye>H6MU  
这个差事就留给了holder自己。 4D0jt$==  
    \x}\)m_7M<  
IFp%T a  
template < int Order > jb.H[n,\  
class holder; g |>LT_  
template <> nMyl( kF[  
class holder < 1 > \#_ymM0  
  { @b,Az{EH  
public : VLez<Id9(  
template < typename T > 43PLURay  
  struct result_1 -!j6&  
  { V95o(c.p  
  typedef T & result; 4 O!2nP  
} ; KC6Cg?y^  
template < typename T1, typename T2 > l;lrf3  
  struct result_2  K& #il  
  { 5qb93E"C  
  typedef T1 & result; <+QQiFj  
} ; e73=*~kfR  
template < typename T > y7,I10:D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C`[<6>&y  
  { fST.p|b7  
  return (T & )r; [IL*}M!  
} Dr3_MWJ+  
template < typename T1, typename T2 > dHc\M|HCC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e&}W#  
  { i2,4:M)CV  
  return (T1 & )r1; &lQ%;)'  
} AW]\n;f  
} ; wFJf"@/vJ  
wjA wJOw|  
template <> 7n7Xyb  
class holder < 2 > qjB:6Jq4q  
  { 4&}%GH>}  
public : ZL( j5E  
template < typename T > ]r Uj<[O  
  struct result_1 @Rr=uf G  
  { F]ao Ty  
  typedef T & result; jn<?,UABD  
} ; ~ :ASv>m  
template < typename T1, typename T2 > EoAr}fI  
  struct result_2 R}nvSerVb  
  { a:BW*Hy{\  
  typedef T2 & result; $.PRav  
} ; !HY^QK  
template < typename T > 2n<Mu Q]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |N)Ik8  
  { ]auvtm- [  
  return (T & )r; ?qgQ)#6  
} =zkN63S  
template < typename T1, typename T2 > |[SHpcq>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nK>CPqB^(  
  { r48|C{je-  
  return (T2 & )r2; scg&"s  
} Ku(YTXtK  
} ; {9@D zP  
#])"1fk  
giakEPl  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 )UzJ2Pa<+_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F%w! I 9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ] ZV[}7I.  
`"5U b,~  
return l(i, j) = r(i, j); CTIS}_CWd=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6,>$Jzs)5E  
>?$2`I  
  return ( int & )i; ^'`b\$km-0  
  return ( int & )j; sxNf"C=-.  
最后执行i = j; n7t}G'*Y!^  
可见,参数被正确的选择了。 \Zj%eW!m  
_*mn4n=  
Z/Rp?Jz\j/  
yXNr[ 7  
irt9%w4"  
八. 中期总结 ]A5F}wV4  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ;s +/'(*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8E%LhA.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @:N8V[*u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +Mo4g2W  
K=gg<E<  
~74Sq'j9Wt  
kckRHbeU  
UmR)L!QT8  
h FU8iB`Q  
九. 简化 _XZ Gj:V  
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。 ,=)DykP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &[G)Y D  
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: pDS[ecx  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 01.q9AGy  
  +-*/&|^等 }B0[S_mw  
2. 返回引用。 wd`p>  
  =,各种复合赋值等 |"*P`C=  
3. 返回固定类型。 <B6md i'R  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) IdmP!(u  
4. 原样返回。 k4{!h?h  
  operator, x^lc T  
5. 返回解引用的类型。 e$9a9twl  
  operator*(单目) |4+'YgO  
6. 返回地址。 *7AB0y0k  
  operator&(单目) [4"(\r\f  
7. 下表访问返回类型。 Snkb^Kt  
  operator[] =%U &$d|@G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @X/ 1`Mp  
  operator<<和operator>> @b(@`yz.a  
AXbb-GK  
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。 ^Gk)aX  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dA<%4_WZty  
rWr'+v?  
template < typename Left > Zh8\B)0unn  
struct value_return `:&RB4Z  
  { q^xG%YdPz+  
template < typename T > Do4hg $:40  
  struct result_1 B EwaQvQ!  
  { -;cF)C--12  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lw3H 8[  
} ; .=:f]fs  
%oiF} >  
template < typename T1, typename T2 > d>[i*u,]/  
  struct result_2 <y7{bk~i  
  { `,4yGgD!4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k<*v6 sNs;  
} ; G$,s.MSf  
} ; 6aB]&WO1@  
QPm[4Fd{G  
"E+;O,N-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GP+=b:C{E  
Sfe[z=7S  
下面我们来剥离functor中的operator() y],op G6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: D2VYw<tEA  
T;DKDg a  
return l(t) op r(t) }"+"nf5h  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )VQ[}iT  
return op l(t) _N;@jq\q  
return op l(t1, t2) #pZeGI|'J  
return l(t) op z uNm !$  
return l(t1, t2) op SE*;6&yL  
return l(t)[r(t)] g@ J F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xD*Zcw(vj~  
L4^/O29  
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: rOOo42Y W`  
单目: return f(l(t), r(t)); od#Lad@p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cEf"m ?w  
双目: return f(l(t)); XR",.3LD  
return f(l(t1, t2)); yl?LXc[)  
下面就是f的实现,以operator/为例 e!0xh  
ac\aH#J_nC  
struct meta_divide Qe F:s|[  
  { p p0356  
template < typename T1, typename T2 > mNC?kp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t>quY$}4  
  { . AA# G  
  return t1 / t2; X"3p/!W.4  
} <mP_K^9c  
} ; E 1`g8Hk'  
`yq) y>_  
这个工作可以让宏来做: ?1g`'q@T%  
n<|8Onw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Zbl*U(KU?  
template < typename T1, typename T2 > \ G8]{pbX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; POm;lM$  
以后可以直接用 >"UXY)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \RDqW+,  
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 /Gnt.%y&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) [ -Z 6QzT  
~i?Jg/qcxN  
{R(/Usg!=  
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 Xgh%2 ;:  
}JOz,SQHP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T-n>+G{  
class unary_op : public Rettype C% z9Q  
  { $Vp&7OC]  
    Left l; ^{J^oZ'%~  
public : )( YJ6l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M`#g>~bI#R  
Y#):1C1  
template < typename T > =}%:4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xP9R d/xa|  
      { G,6`:l  
      return FuncType::execute(l(t)); i`6utOq  
    } .FYRi_Zd  
H[g i`{c  
    template < typename T1, typename T2 > ~K)FuL[*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H9_>a-> )~  
      { MP@}G$O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4`5W] J]6  
    } 9JMf T]  
} ; J#w=Z>oz<  
^eoW+OxH  
\4G9 fR4  
同样还可以申明一个binary_op U1yspHiZ  
cWQ &zc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x`p908S^  
class binary_op : public Rettype |J-tU)|1vl  
  { MD;,O3Ge  
    Left l; a~VW?wq  
Right r; b*Hk} !qH  
public : va(6?"9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cjLA7I.O  
BB/c5?V  
template < typename T > 3<Z@!ft8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hOqNZ66{  
      { v-F|#4Q=ut  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lS2 `#l>  
    } I?q- :9:  
d n%'bt  
    template < typename T1, typename T2 > Nb0T3\3W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E9.1~ )  
      { 4dz Ym+vJm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *|+$7j  
    } qIy9{LF  
} ; 'w;J) _Yc2  
.(Z^}  
4&L,QSJ V  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 B(wi+;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2fm6G).m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ye {y[$#3  
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。 sWq}/!@&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $reQdN=~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ~ayU\4B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  poZ&S  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) li`  
下面是修改过的unary_op 2Y}A9Veb  
IxWX2yJ]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > > LU !Z  
class unary_op m}m|(;T  
  { b Sg]FBaW  
Left l; _2})URU< S  
  57N<OQWf  
public : iqTmgE-  
]V"B`ip[2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} taSYR$VJ  
${U H!n{  
template < typename T > 51>OwEf<R  
  struct result_1 J B  !Q  
  { ?l 0WuU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `LWbL*;Y0  
} ; ;sSRv9Xb  
M[Jy?b)  
template < typename T1, typename T2 > rIj B{X{Z  
  struct result_2 J\ ?  
  { {'zs4)vw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `$VnB  
} ; gn${@y?  
qEPC]es|T  
template < typename T1, typename T2 > T "t%>g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )9rJ]D^B  
  { PkdL] !:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sTYA  
} ~,84E [VV  
rge/qUr/^  
template < typename T > &m@DK>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -sk!XWW+  
  { safI`b w1  
  return OpClass::execute(lt(t)); {X&H  
} %t,Fxj4F  
1&YkRCn0  
} ; :\G`}_db'  
EYKV}`  
*f+DV[DF  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug H*EN199  
好啦,现在才真正完美了。 <SNu`,/I  
现在在picker里面就可以这么添加了: glRHn?p  
mp>Ne6\Tu  
template < typename Right > 8Nf%<nUv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const H_7EK  
  { ]hi5 nA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sxU 0Fg   
} 4Y}{?]>pu  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 [-JU(:Rh  
hxuc4C\J  
Ouc$M2m0!  
Z {*<G x  
O/PO?>@-/  
十. bind /gq VXDY+`  
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。 W v!%'IB  
先来分析一下一段例子 Ya-kM UW  
@  M  
4Yya+[RY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L+2<J,   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~k'SP(6#C  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h_K!ch }  
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。 +I r  
我们来写个简单的。 |#`qP^E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~-o[v-\  
对于函数对象类的版本:  <]h?_)  
4b :q84  
template < typename Func > f#b;s<G  
struct functor_trait &Z 6s\r%  
  { o0:RsODl  
typedef typename Func::result_type result_type; {E$smX  
} ; m>ApN@n  
对于无参数函数的版本: g.T:72"  
:"I!$_E'  
template < typename Ret > zM2 _z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > T43Jgk,  
  { nv/'C=+L  
typedef Ret result_type; 9B?-&t  
} ; }GL@?kAGR5  
对于单参数函数的版本: nb_$g@ 03  
5v,_ Hgh  
template < typename Ret, typename V1 > 'CA{>\F$F+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =`Lci1#pu}  
  { ?n(OH~@$i  
typedef Ret result_type; )4e?-?bK!  
} ; _|I`A6`=  
对于双参数函数的版本: r6gfxW5  
Gqs)E"h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +Fa!<txn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > m< Y  I}  
  { cogIkB&Ju  
typedef Ret result_type; v,^W& W.  
} ; pq$-s7#  
等等。。。 )J{ .z   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;{89*e*)  
 x>$e*  
template < typename Func > _=-B%m  
struct func_return cK.z&y0]  
  { ???`BF[|  
template < typename T > dTZ$92<  
  struct result_1 #gsJ tT9  
  { 7BkY0_KK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h0a|R4J  
} ; yc+pNC)ue_  
ohna1a^  
template < typename T1, typename T2 > ?"$Rw32  
  struct result_2 AF\Jh+ynT!  
  { %%FzBbWAO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z@,[a  
} ; sOVU>tb\'  
} ; 7zq@T]  
);;UA6CD  
/]oQqZHv  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5Mz:$5Tm  
@ Fkhida  
template < typename Func, typename aPicker > ,49Z/P  
class binder_1 7YFEyX10d  
  { D$N;Qb  
Func fn; +/ rt'0o  
aPicker pk; PdtL Cgd  
public : G>Hg0u0!,  
F3[,6%4v  
template < typename T > Wh)!Ha}  
  struct result_1 h0$Y;=YA  
  { p(6 sN=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; T@A Qe[U'v  
} ; ;5DDV6  
&`oybm-p(  
template < typename T1, typename T2 > Zm0'p!  
  struct result_2 %=!] 1  
  { Dxy^r*B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XBoq/kbw!  
} ; 2VzYP~Jg  
F1A40h7R$Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c?N,Cd~q  
Wy%FF\D.Y  
template < typename T > |Ve,Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5vg="@O K  
  { xv&h>GOg  
  return fn(pk(t)); wZs 2 aa  
} J#t-." f6^  
template < typename T1, typename T2 > 7i!VgV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H8B$# .  
  { ^GyZycch  
  return fn(pk(t1, t2)); e[16 7uU  
} `XpQR=IOMb  
} ; [q U v|l1  
5VJe6i9;  
aL%E#  
一目了然不是么? :eSsqt9]9  
最后实现bind 8xg^="OJ  
*= ?|n   
4(8tr D6  
template < typename Func, typename aPicker > 9 h?'zyX B  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r *]pL<  
  { |-G2pu;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); SI=u-'%  
} fP V n;  
A4cOnG,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X.#)CB0c1Q  
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。 I{jvUYrKH  
# )y/aA  
十一. phoenix c~?Zmdn:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [IQ|c?DxpL  
ZGDT 6,  
for_each(v.begin(), v.end(), XIbZ_G^ +D  
( l6&\~Z(  
do_ p*&0d@'r  
[ ?)y^ [9  
  cout << _1 <<   " , " KGHSEZi]  
] ANy*'/f  
.while_( -- _1), yB2h/~+  
cout << var( " \n " ) yjg&/6  
) ;,C]WZ.w  
); 52dD(  
{^ b2nOMv  
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: P}Kgh7)3  
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 %)x9u$4W2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z0jgUq`r  
那么我们就照着这个思路来实现吧: WXl+w7jr  
0(D^NtB7  
/,I cs  
template < typename Cond, typename Actor > |zYOCDFf  
class do_while OegeZV  
  { by X!,  
Cond cd; )ODF6Ag  
Actor act; )rD!4"8/A  
public : l9Ir@.m  
template < typename T > &)%+DUV|  
  struct result_1 yZ|"qP1  
  { G @..?>  
  typedef int result_type; $'4 98%K2  
} ; DH-M|~.sf^  
$(aq;DR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !Qe ;oMqy}  
W]9*dabem  
template < typename T > QO/0VB42  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2Wz8E2.  
  { 6lSz/V;  
  do udZOg  
    { GiV %Hcx  
  act(t); _h~ksNm5u  
  } Q+ ^ &  
  while (cd(t)); YAr6 cl  
  return   0 ; d;Vy59}eY  
} 9=%zdz2_S  
} ; n qcq3o*B  
<v:VA!]  
G*fo9eu5$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Je1d|1!3  
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。 3 !"N;Q"  
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。 z8Q!~NN-K  
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。 ,c p2Fac  
下面就是产生这个functor的类: ,,'jyqD  
t4WB^dHYp  
LVj 1NP  
template < typename Actor > $MQ}+*Wr  
class do_while_actor *@2Bh4  
  { SB_Tzp  
Actor act; Z/#_Swv  
public : tE7jTe  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LKIMT  
=}^NyLE?  
template < typename Cond > ) 7/Cg  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; M!UTqf7XL  
} ; nw+~:c  
Bt+^H6cb  
U v2.Jo/Q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 22`^Rsb,6L  
最后,是那个do_ 3o<d= @`r  
 < $~lFV  
N9e'jM>Oos  
class do_while_invoker 4CNrIF@  
  { M tN>5k c  
public :  +\/Q  
template < typename Actor > NB-dlv1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3[YG BM(  
  { =kjKK  
  return do_while_actor < Actor > (act); *LT~:Gs#  
} WJShN~ E  
} do_; DD| 0?i  
;FPx  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9mF '   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I= mz^c{  
最后来说说怎么处理break和continue hnnB4]c  
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。 wu41Mz7  
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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