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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda LaiUf_W#X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -{fbZk&A  
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, uU00ZPS*G[  
Nb;Yti@Y.  
1Q$Z'E}SK@  
;zvg]  %  
  class filler =Wk!mGc  
  { Ow]c,F}^  
public : hu qQ0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pfvNVu  
} ; /F 1mYq~  
dmD ':1  
C_Z[ul  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: X\1'd,V  
dPRGL hWF  
e[8p/hId  
"^ cn9AG{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a|@^ N  
. RNQlh3  
SQbnn"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 yN~: 3  
Jk7[}Jc$  
vg1p{^N !  
8V3SZ17  
二. 战前分析 K]q OLtc  
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。 aKC3T-  
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 b9([)8  
S\jN:o#b  
scUWI"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =X2EF  
  /* --------------------------------------------- */ " U&   
vector < int *> vp( 10 ); U vOB`Vj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x_ \e&"x  
/* --------------------------------------------- */ @cF aYI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N*My2t_+E  
/* --------------------------------------------- */ IXf@YV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); KyAQzN9  
  /* --------------------------------------------- */ w_I}FPT<(:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Aj4i}pT  
/* --------------------------------------------- */ &`63"^y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {E`f(9r:  
A:ef}OCL  
PZ;O pp  
MqI!i>  
看了之后,我们可以思考一些问题: sT3O_20{  
1._1, _2是什么? h^bbU.  
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。 Ydu=J g5u7  
2._1 = 1是在做什么? Qp${/  
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。 sEL[d2oO  
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。 6?ylSQ]1  
m`-{ V<(M  
d7tH~9GX8  
三. 动工 H6*d#!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  $3%EKi  
I/MYS5}  
K$\]\qG6  
O- &>Dc  
template < typename T > pXCmyLQ  
class assignment 8fJ- XFK$:  
  { dd>stp   
T value; :\48=>  
public : a3037~X  
assignment( const T & v) : value(v) {} \?)<==^  
template < typename T2 > Pd\S{ Y~wk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F\&R nDJ  
} ; }} l04kN_  
-pc*$oe  
O6;7'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p}}o#a~V),  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment icHc!m?  
4RNB\D  
Hc4]2pf  
Yt7R[|  
  class holder {cKKTDN  
  { N/mTG2'<  
public : C jsy1gA  
template < typename T > O%y.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $ T.c>13  
  { FU~ Ip  
  return assignment < T > (t); izow=}  
} +^!&-g@(  
} ; =x9zy]  
d?*=<w!A  
\:\rkc9LI  
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: sUcx;<|BC  
S=ebht=  
  static holder _1; !,PG!Gnl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 x\GCsVy  
f 6Bx>lh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); InMF$pw  
而不用手动写一个函数对象。 +hRAU@RA  
*obBo6!zM  
TP[<u-@G  
! iA0u  
四. 问题分析 Q\Fgc ;.U  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 \;}F6g  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [&y{z-D>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vu;pILN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 NB;8 e>8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 P|_>M SO1'  
! &Vp5]c  
五. 问题1:一致性 ,[%KSyH  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| |#Bz&T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G@ XKE17  
]i)m   
struct holder ,n}X,#]  
  { xg k~y,F  
  // &[}b HX /  
  template < typename T > =U!M,zw4  
T &   operator ()( const T & r) const \IbGNV`q  
  { g>A*kY  
  return (T & )r; (2Z-NVU#  
} VlXUrJ9&  
} ; fa;\4#  
t{| KL<d]  
这样的话assignment也必须相应改动: x-,+skZs  
+;tXk  
template < typename Left, typename Right > U@!e&QPn  
class assignment +LCpE$H  
  { nc!P !M  
Left l; o nt8q8  
Right r; D$+9`  
public : T$)&8"Xya  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Lqb9gUJ:U  
template < typename T2 > i<l_z&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x}$SB%9/  
} ; *Fb]lM7D  
o<`Mvw@Z  
同时,holder的operator=也需要改动: u+a" '*  
N?TXPY  
template < typename T > 3,=97Si=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F~2bCy[Z  
  { ) gbns'Z<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w5w,jD[  
} _8Cw_  
GuPxN}n 5  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 c! vtQ<h-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tAO,s ZW  
W+d=BnOa8  
return l(rhs) = r; SK t&]H  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 a,i k=g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?55t0  
:sAb'6u1EU  
template < typename Tp > gQMcQV]C$  
class constant_t ^<49NUB>  
  { Jd?N5.  
  const Tp t; kVR_?ch{  
public : `>-fU<Q1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]-h;gN  
template < typename T > /N .xh  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 82l$]W4  
  { ]Jz2[F"J  
  return t; S-l<+O1fy  
} RC'4%++Nz  
} ; 2wLnRP`*  
/.P9n9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]r|sU.Vl  
下面就可以修改holder的operator=了 Z;Q2tT /F  
_ p%=RIR  
template < typename T > blO(Th&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const LH/lnrN  
  { |LhVANz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fUj[E0yOF  
} n@|5PI"bx  
5My4a9  
同时也要修改assignment的operator() D$@5$./  
qF'lh  
template < typename T2 > oGt,^!V1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1T&NU  
现在代码看起来就很一致了。 \PReQ|[ah  
{Tx"G9  
六. 问题2:链式操作 U; -2)+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 gQ90>P:  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 >NLG"[\  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 rlxZ,]ul  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 w5fVug/;P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #uTNf78X  
{txW>rZX  
template < typename T > kjAARW  
struct result_1 &:Q^j:  
  { )oqNQ'yZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?APzb4f^W  
} ;  FZL"[3  
Gak@Z!|  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: X83,f CCl5  
kU :ge  
template < typename T > tofX.oi+C$  
struct   ref 8XfhXm>~  
  { 3( &k4  
typedef T & reference; dfy]w4ETB  
} ; 0O>T{<  
template < typename T > Qe,jK{Y< -  
struct   ref < T &> o3b=)E  
  { X1DE   
typedef T & reference; 5@QJ+@j|  
} ; F*u"LTH  
Fnqj^5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z)tULnR8  
df\^uyD;  
template < typename T > ^^ >j2=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gXJtk;  
  { 2i9FzpC3  
  return l(t) = r(t); K HyVI6N[  
} CFK{.{d]B  
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。 |P_voht  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q|KD$2rB  
/]U),LbN  
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 8*zORz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: fQm3D%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 / R-1s  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 osM[Xv  
最后的布局是: {Jbouj?V!  
                Add +{~ cX] |  
              /   \ 'p_|Rw>  
            Divide   5 tt&#4Z  
            /   \ d+qeZGg^A  
          _1     3 \jmT#Gt`9  
似乎一切都解决了?不。 ?,}:)oA_  
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。 inHlL  
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。 a``/x_EZMn  
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: 5J-slNNCQ  
|@W|nbAfX  
template < typename Right > SA{noM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :|\[a0ZL  
Right & rt) const QXI#gA  =  
  { q}P UwN6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <) cJz  
} P(o GNKAS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [L>mrHqG  
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。 r\A|fiL  
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。 ppuJC ' GW  
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。 Y sDai<  
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。 *j~ObE_y  
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? fQU5'wGp  
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: cb=ixn  
fJ  GwT  
template < class Action > ~@#s<a,%;  
class picker : public Action j'x@P+A  
  { -!lSk?l  
public : I*z|_}$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8\F|{vt#  
  // all the operator overloaded i);BTwW)#]  
} ; uS<og P  
#.<Dq8u  
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。 -G[TlH06  
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: lT?Vt`==~M  
XE'3p6  
template < typename Right > )Vz=:.D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3qQ}U}-;|  
  { _RNP_$a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Py`7)S  
} <S^Hy&MD>  
C%#w1k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #/"Tb ^c9  
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。 C>Q|"Vf2  
%H[~V f?d  
template < typename T >   struct picker_maker e/uLBZ  
  { Alv"D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8UzF*gS  
} ; Xz?7x0)Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +TW,!.NBG  
  { fh*7VuAc  
typedef picker < T > result; ZcHd.1fXh  
} ; (zPsA  
_Tf %<E  
下面总的结构就有了: z57q |  
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。 $a|>>?8  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )EK\3q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S c ijf 9  
至此链式操作完美实现。 gj7'4 3 ?W  
R2==<"gq  
dy~M5,zn  
七. 问题3 q>s`G  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >}bkX 6c5  
|['SiO$)  
template < typename T1, typename T2 >  Spw^h=o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DoNN;^H  
  { TyvUdU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Qe0?n  
} _H@8qR  
(QdLz5\  
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: cSBS38>  
B1j^qoC.5  
template < typename T1, typename T2 > cm8co  
struct result_2 g,G{%dGsk  
  { V`0Y p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; iA|n\a~ny,  
} ; hh$i1n  
NxzAlu  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 24po}nrO  
这个差事就留给了holder自己。 sDvy(5  
    gW?Hd/  
tiy#b8  
template < int Order > r3Kx  
class holder; BC85#sbl  
template <> I-Q(kWc  
class holder < 1 > L<G6)'5W  
  { i)/#u+Y1P  
public : YkQ=rurE  
template < typename T > 9 ge'Mo  
  struct result_1 "^ aSONz  
  { 5k c?:U&  
  typedef T & result; =I9hGj6  
} ; *l@T 9L[M'  
template < typename T1, typename T2 > @7t*X-P.;-  
  struct result_2 kaRjv   
  { l}FA&c"  
  typedef T1 & result; W6)XMl}n  
} ; Bnz}:te}  
template < typename T > gF]IAZCi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P@<K&S+f  
  { DG=_E\"#  
  return (T & )r; ; m:I  
} PWV+ M@  
template < typename T1, typename T2 > !95Q4WH-@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3W[Ps?G  
  { 8SBa w'a  
  return (T1 & )r1; w[uw hd  
} uZP( -}  
} ; Qqd+=mgc  
#UnGU,J  
template <> QZ5%nJme_  
class holder < 2 > FC4hvO(/m  
  { qvs[Gkaa@  
public : ZC&~InN  
template < typename T > 9?|m ^  
  struct result_1 .4!wp&  
  { ^fU,9  
  typedef T & result; }]pOR&o  
} ; 0Rn`63#  
template < typename T1, typename T2 > j[=P3Z0q  
  struct result_2 F3nPQw{;  
  { "77l~3  
  typedef T2 & result; 2bf#L?5g/  
} ; Ut(BQM>U+$  
template < typename T > b:&= W>r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >BjZ{7?Ok  
  { hAB:;r XlI  
  return (T & )r; c;'7o=rr  
} I^O`#SA(  
template < typename T1, typename T2 > x&gS.b*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !/"y  
  { PkK#HD  
  return (T2 & )r2; 8WwLKZ}  
} ab5i7@Ed  
} ; i;#AW($+a  
E;r~8^9)  
,27=i>>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 } d7o-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2yV {y#\   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VjSA& R  
s3)T}52  
return l(i, j) = r(i, j); >kV=h?]Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H"rIOoxf  
Bs-MoT!  
  return ( int & )i; ^p~3H  
  return ( int & )j; (!<G` ;}u  
最后执行i = j; =Y R+`[bfI  
可见,参数被正确的选择了。 EkP(] F  
&^ =Y76  
s`L>mRw`  
c`V~?]I>  
M'xG.'  
八. 中期总结 Lw{'mtm  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: HTP~5J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vFGVz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 i^/D_L.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zQx7qx  
WtbOm  
YifTC-Q;  
1<f,>BQ+  
^^(4xHN  
Xx=.;FYk  
九. 简化 /7b$C]@k  
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。 3q1u9`4;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V7>{,  
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: <V*M%YWs  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;<v9i#K5  
  +-*/&|^等 oFS)3.  
2. 返回引用。 Z9lfd6MU,  
  =,各种复合赋值等 OSCeTkR  
3. 返回固定类型。 MtK5>mhZI`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -MeO|HWm  
4. 原样返回。 0Yc#fD  
  operator, 6H!"oC&  
5. 返回解引用的类型。 ]m""ga  
  operator*(单目) @33-UP9o  
6. 返回地址。 iLkP@OYgQ  
  operator&(单目) Ks^EGy+O:-  
7. 下表访问返回类型。 qgsKbsl  
  operator[] 51x)fZQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f<( ysl1[  
  operator<<和operator>> MXuiQ;./  
(~n0,$  
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。 iLG~_Ob:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Amvl/bO  
(B;rjpK  
template < typename Left > J9/}ZD^  
struct value_return u:&Lf  
  { G |vG5$Nf  
template < typename T > 97(*-e=e  
  struct result_1 9p<ZSh  
  { T=->~@5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C9FQo7   
} ; 8Dy;'BtT  
9!oNyqQ  
template < typename T1, typename T2 > !`#xFRHe  
  struct result_2 'x!5fAy  
  { 421ol  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tsu Mt  
} ; DU-&bm  
} ; G2}e@L0  
/ L/hR4  
/0qLMlL$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait B@2VI 1%  
>~k"C,6  
下面我们来剥离functor中的operator() '`Iuf\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7{e*isV  
2Fsv_t&*>  
return l(t) op r(t) 4q\bnt  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "i;c)ZP  
return op l(t) Do5)ilt  
return op l(t1, t2) *_7%n-k  
return l(t) op V0x;*)\PYm  
return l(t1, t2) op 8z h{?0  
return l(t)[r(t)] ri k0F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vMV}M%~  
2bk~6Osp  
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: pT`oC&  
单目: return f(l(t), r(t)); 6S# e?>"+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `aW>h8$I)  
双目: return f(l(t)); -(]s!,  
return f(l(t1, t2)); rt[w yz8  
下面就是f的实现,以operator/为例 %^$7z,>;  
%0!!998  
struct meta_divide lUd;u*A  
  { ? @Y'_f  
template < typename T1, typename T2 > <wZ2S3RNA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N3J;_=<4  
  { |B;tv#mKD  
  return t1 / t2; Ma,2_oq+  
} ]V K%6PQ0  
} ; usR: -1{  
e1 j3X\ \  
这个工作可以让宏来做: >3a<#s{%  
(}u2) 9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]l WEdf+  
template < typename T1, typename T2 > \ _c 4kj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $ RDwy)9  
以后可以直接用 x2bKFJ>e@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;NHZD  
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 !w8t`Z['  
(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。。。) i/%+x-#  
6RLYpQ$+  
S3iXG @  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ?(4E le  
/RzL,~]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xQ=sZv^M  
class unary_op : public Rettype x$;I E  
  { _Fz]QxO  
    Left l; O IMsxXF\J  
public : 1]i{b/ 4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +I {ZW}rA  
`"/s,"c:D  
template < typename T > TUQ+?[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #Jo#[-r  
      { 8i=c|k,GL.  
      return FuncType::execute(l(t)); tJ NJ S  
    } #~(VOcRI  
? %9-5"U[  
    template < typename T1, typename T2 > AUm"^-@x#>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c05kHB$O  
      { .BR2pf|R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s?8vs%(l  
    } ke sg]K  
} ; PYYK R  
wMB. p2  
Pde|$!Jo  
同样还可以申明一个binary_op Cz%tk}2  
I0 78[3b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &?R2zfcM  
class binary_op : public Rettype .S l{m[nV8  
  { `5V=U9zdE  
    Left l; McRAy%{z  
Right r; c&{1Z&Y  
public : .K=r.tf~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?+]prbt)  
3~I|KF7x  
template < typename T > M?i U$qI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BB?vc( d  
      { *ydkx\pT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7<<-\7`  
    } 5,I|beM  
[\ M$a|K  
    template < typename T1, typename T2 > s[ ze8:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )AxgKBW  
      { F%t_9S,)O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ET_a>]<mv  
    } ] rP^  
} ; N:j,9p0,  
HH-A\#6J  
G% |$3  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 IMKyFp]h-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 EqN<""2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A{[joo  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 TN xl?5:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cjf 8N:4N0  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 wx a?.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RObo4  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Rqi= AQ  
下面是修改过的unary_op 1G0U}-6RH  
MX@t[{Gg9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eI+<^p_j2  
class unary_op Wchu-]  
  { toq/G,N Q  
Left l; LH=gNFgzt  
  O_zW/#  
public : LW={| 3}  
P=.yXirm?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mv5=>Xc6  
{:D8@jb[  
template < typename T > `&\jOve   
  struct result_1 7# ~v<M6  
  { 0rt@4"~~w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7$;#-l  
} ; y$ L@!r/s  
k<.$7Pl3U  
template < typename T1, typename T2 > S}O>@ %  
  struct result_2 [~3[Tu( C  
  { 9j0Hvo%T  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Zj+S "`P  
} ; eP d  
;Av=/hU  
template < typename T1, typename T2 > E,~|-\b}h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `-R-O@X|  
  { ?IKSSe#,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r{cefKJHg  
}  n[vwwY  
<>n-+Kr  
template < typename T > Jy#c 6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5r&bk`  
  { bW]7$?acv  
  return OpClass::execute(lt(t)); HE;}B!>  
} iyA=d{S;V  
~XzT~WxW  
} ; ;PS V3Zh  
<r9L-4  
'|I8byiK  
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 xRX2u_f$<  
好啦,现在才真正完美了。 Qm-I=Rh+  
现在在picker里面就可以这么添加了: jW,b"[  
9HsiAi*  
template < typename Right > 3V(]*\L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~.Wlv;  
  { pZ_zyI#wx_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z<wJ!|f  
} x0KW\<k  
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。 </hv{<  
IP LKOT~  
syJLcK+e  
?*)Q[P5  
e(=() :4is  
十. bind ~+A(zlYr~  
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。 kB)u@`</mV  
先来分析一下一段例子 R@X65o  
V< Ib#rd'  
*:5S*E&}V  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K2XRKoG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :17Pc\:DS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~WjK'N4n5  
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。 X[ 6#J  
我们来写个简单的。 OH\(;RN*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vGCvJ*4!  
对于函数对象类的版本: 0P 5s'2w  
 )>=!</@  
template < typename Func > rAn:hR{  
struct functor_trait F@tfbDO?  
  { _xefFy  
typedef typename Func::result_type result_type; 'mELW)S  
} ; Hk1[0)  
对于无参数函数的版本: Sl;[9l2  
vg-Ah6BC{  
template < typename Ret > VMee"'08  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (GW"iL#.  
  { oH,{'S@q  
typedef Ret result_type; O"GuVC}B  
} ; |AQU\BUj  
对于单参数函数的版本: e7Sp?>-d  
j|KjQ'9  
template < typename Ret, typename V1 > /szwVA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > YMU2^,3  
  { ]vflx^<?  
typedef Ret result_type; T4nWK!}z  
} ; =h@t#-Z"  
对于双参数函数的版本: S}b^_+UbP  
Vb8Qh601  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ox5Es  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P;G]qV%  
  { Z[9t?ePL  
typedef Ret result_type; [v+5|twxpU  
} ; Y3 \EX  
等等。。。 :jf/$]p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -q]5@s/  
x[y}{T  
template < typename Func > Pav W@  
struct func_return 9SBTeJ$RZ  
  { ? Rk[P cX<  
template < typename T > ICEyz| C  
  struct result_1 Zq~Rkx  
  { 6)PnzeYW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ([dwZ6$/J  
} ; BM{*5Lf  
' <?=!&\D  
template < typename T1, typename T2 > #N$\d4q9  
  struct result_2 m^~5Xr"  
  { D/ VEl{ba-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b BiTAP  
} ; r1Hh @sxn  
} ; lWn}afI  
6V"u ovN2  
i6f42]Jy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sPMICIv|  
cMrO@=b;  
template < typename Func, typename aPicker > )}7X4g6X   
class binder_1 ?t<g|H/|6  
  { Na4O( d`  
Func fn; }H<Z`3_U%  
aPicker pk; '1rGsfp6In  
public : =CW> ;h]  
MGf*+!y,  
template < typename T > +w7U7" xQ  
  struct result_1 |2=@8_am  
  { |@~_&g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; dW2 2v!  
} ; >& 4):  
Eyz.^)r  
template < typename T1, typename T2 > )4h|7^6ji  
  struct result_2 *kpP )\P  
  { @u`W(Ow  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OFBEJacy  
} ; }.pqV X{ d  
PhPe7^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cs7^#/3<  
lQiw8qD  
template < typename T > Bd 0oA )i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +_kA&Q(t  
  { V7}'g6X  
  return fn(pk(t)); X-X`Z`o  
} =1k%T{>  
template < typename T1, typename T2 > [y}h   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j{'_sI{{  
  { g\?v 5  
  return fn(pk(t1, t2)); cIQbu#[@  
} <.Pt%Kg^BS  
} ; o>nw~_ H\  
/E2P  
Sa%%3_&  
一目了然不是么? # S/n3  
最后实现bind Zoc4@% n  
4x&Dz0[[S  
<;yS&8  
template < typename Func, typename aPicker > QVJpX;u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q"D5D rj  
  { '&hd^9]Lo  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d"IZt;s/,  
} Phk3Jv  
2 S~(P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n.qT7d(  
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。 IU5T5p  
Yi,`uJKh  
十一. phoenix OF={k[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: sp:4b$zX  
W!R0:-  
for_each(v.begin(), v.end(), :<bhQY  
( |O6/p7+.  
do_ M)!"R [V  
[ $./aK J1B  
  cout << _1 <<   " , " 9r+'DX?>  
] mj?Gc  
.while_( -- _1), ~;]kqYIJ  
cout << var( " \n " ) |1tpXpe  
) i-w$-2w  
); S9r?= K  
P9qIq]M  
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: W7'<Jom|?  
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 ']>9 /r#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?}v/)hjp=?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8 AFc=Wx  
Hi=</ Wy;  
j5Da53c#^  
template < typename Cond, typename Actor > 4_iA<}>|  
class do_while 1<1+nGO  
  { GS=E6  
Cond cd; x>B\2;  
Actor act; ^\Z+Xq1~/  
public : [T,^l#S1  
template < typename T > j`"!G*Vh  
  struct result_1 ,mHUo4h1O  
  { 8C8S) ;  
  typedef int result_type; yyljyE  
} ; A.("jb@I  
,b&h Lht  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .#bf9JOE  
KUYwc@si\  
template < typename T > tuIZYp8tIN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (E)hEQ@8  
  { J<+ f7L  
  do 65dMv*{  
    { NJ.oME@=  
  act(t); [.fh2XrVM  
  } 8ta @@h  
  while (cd(t)); zsQ|LwQ  
  return   0 ; K$Vu[!l`  
} *|g[Mn  
} ; 2[Lv_<i|  
[ 5}Q  
m{=Q88k!@.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). oRSA&h Ss  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ZHN'j] ?  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 AK,'KO%{=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ~?Ky{jah:^  
下面就是产生这个functor的类: WYTqQqQk  
P9'` 2c   
PIa!N Py  
template < typename Actor > ~qeFSU(  
class do_while_actor tF} ^  
  { ,G%UU~/a  
Actor act; =xIZJ8e  
public : z/xPI)R[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p>+9pxx~U  
xmcZN3 ){+  
template < typename Cond > vio>P-2Eho  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f\dfKNm6  
} ; zaHZ5%{LQD  
7$lnCvm  
clV^Xg8D  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g?v(>#i  
最后,是那个do_ >":xnX#  
X2Z)> 10  
#DFi-o&-  
class do_while_invoker &H;,,7u  
  { =oSd M2  
public : Kus=.(  
template < typename Actor > $\h-F8|JMX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ap}p?r  
  { nS%jnp#  
  return do_while_actor < Actor > (act); uB.kkkGZ M  
} k*fU:q1  
} do_; !`I@Rk]`c  
`e =IXkt  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? B??07j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &;d N:F;  
最后来说说怎么处理break和continue gx9Os2Z|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。 :}v-+eIQ  
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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