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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda TH4f"h+B3"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Usht\<{  
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, hK4ww"-  
=:T"naY(  
P `<TO   
u@Gum|_=N  
  class filler yT%<  t  
  { :6C R~p  
public : oBai9 [+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XH0{|#hwN  
} ; DDIRJd<J  
"c~``i\G   
zhE4:g9v  
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: q:vN3#=^qf  
n"iaE  
$igMk'%Nmb  
ZK{1z|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w2 (}pz:  
unYPvrd  
&VjPdu57  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U#Kw+slM  
, -d2wzhW  
:;#^gv H  
*>iJ=H  
二. 战前分析 78T;b7!-C  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ]mJ9CP8P1c  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 5FJ%"5n&  
5-a^Frmg#"  
mMZ=9 ?m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WZA1nzRc  
  /* --------------------------------------------- */ k"dE?v\cG  
vector < int *> vp( 10 ); iw(`7(*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4u p7 :?  
/* --------------------------------------------- */ V'.gE6we  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~Gg19x.#uW  
/* --------------------------------------------- */ `h'Ab63  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6EWCJ%_  
  /* --------------------------------------------- */ 9 [E/^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `T2DGv  
/* --------------------------------------------- */ <6N3()A)%1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q\~#cLJ/  
wc6#C>=F  
UHl1>(U  
>SZuN"r8`  
看了之后,我们可以思考一些问题: *}r6V"pH~  
1._1, _2是什么? 5U_ar   
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。  M+=q"#&  
2._1 = 1是在做什么? ' z^v}~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ,=ju^_^sA  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Odt<WG  
%AgCE"!  
5=poe@1g  
三. 动工 `EP-Qlm  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N:^4On VR  
00W_XhJ  
<1V>0[[e  
&@&^k$du8q  
template < typename T > ='/#G0W  
class assignment }q/[\3  
  { &6Wim<*  
T value; jN+2+P%OL  
public : mh_GYzd  
assignment( const T & v) : value(v) {} \bSakh71  
template < typename T2 > H/#WpRg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /{ 8.Jcx$  
} ; )]}68}9  
=:RNpi,  
:d~&Dt<c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )/v`k>E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b!;WF  
A.P*@}9  
YBk* CW9  
e $5s],,n  
  class holder '(:R-u!pp  
  { RoD9  
public : z\IZ5'  
template < typename T > ~r]$(V n  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Gm\jboef]  
  { /P{'nI  
  return assignment < T > (t); ^6 ,}*@  
} JZNvuPD   
} ; M w+4atO4[  
G>^ _&(c@2  
L!W5H2Mc  
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: 'Ya-;5Y]  
KU0;}GSNX}  
  static holder _1; PurY_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 cmLI!"RLe  
6;\Tps;A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }Tk*?tYt  
而不用手动写一个函数对象。 +Kg3qS"  
"8yDqm  
k*T&>$k}^  
hniTMO  
四. 问题分析 qQ<7+z<4KP  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]n|lHZR  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 LTio^uH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y{qKb:~wv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 qB=%8$J  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 NEMC  
$5yH8JU  
五. 问题1:一致性 D|5Fo'O^AV  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| xHwcP21  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 771r(X?Fa  
{$-\)K  
struct holder _k5-Wd5Ypw  
  { }D#[yE,=\  
  // 1\Vp[^#Vx  
  template < typename T > !% yd'"6Dl  
T &   operator ()( const T & r) const N%8aLD  
  { *&yt;|y  
  return (T & )r; Zv1/J}+  
} v%2Jm!i+  
} ; o7 X5{  
u!VY6y7p  
这样的话assignment也必须相应改动: UXV>#U?  
fxX4 !r  
template < typename Left, typename Right > /SYzo4(  
class assignment [;i3o?\_I  
  { A&;Pt/#'  
Left l; K"ytE2:3  
Right r; e/u (Re  
public : r)t-_p37  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Xc@%_6  
template < typename T2 > 4EEXt<c.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7tz #R :  
} ; _S#3!Wx  
ig,v6lqhM  
同时,holder的operator=也需要改动: $t$YdleIH  
E./Gt.Na  
template < typename T > )SFy Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const C")NN s =  
  { yE),GJ-m\<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q" an6ht|  
} l 7=WO#Pb  
5oI gxy  
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。 ~C2[5r{So  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -7l)mk  
ZvO,1B  
return l(rhs) = r; 3sq(FsT  
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#& C&S 2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p^QB^HEV  
d#G H4+C  
template < typename Tp > o8lwwM*  
class constant_t -nrfu)G  
  { .EQ1r7 9,  
  const Tp t; k%?A=h  
public : eMC0 )B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _-g?6q  
template < typename T > u9%)_Q!14  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }7jg>3ng(  
  { %phv<AW  
  return t; ' fm}&0  
} .FXn=4l'vV  
} ; DN;An0 {MK  
?rgk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C %o^AR  
下面就可以修改holder的operator=了 gkyv[  
V|8`]QW@  
template < typename T > {$mj9?n=v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i.`RQZ$,/  
  { SLG3u;Ab  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); D#,P-0+%  
} l6EDl0~r  
LAwAFma>  
同时也要修改assignment的operator() %@d~)f  
*aF<#m v  
template < typename T2 > :X6A9jmd  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _n+./ B  
现在代码看起来就很一致了。 $w$4RQk3n  
7EAkY`Op  
六. 问题2:链式操作 [8QE}TFic  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #I.Wmfz  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 4^O'K;$leD  
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。 Mz sDDP+h  
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。 qrmJJSJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wN ![SM/+  
bJE$>  
template < typename T > M6b; DQ  
struct result_1 isP4*g&%x  
  { IuQY~!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; SrVJ Q~ :>  
} ; `<L6Q2Y>j  
{ +%S{=j  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5'Fh_TXTD  
!Z6GID})p  
template < typename T > :!f1|h  
struct   ref OW12m{  
  { b}[W[J}`  
typedef T & reference; Sgt@G=_o  
} ; .{1MM8 Q  
template < typename T > PiRbdl  
struct   ref < T &> f`j RLo*L  
  { Nz&J&\X)tD  
typedef T & reference; yU(k;A-  
} ; YrR}55V,  
Uv06f+P(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e_BOzN~c  
>#RXYDd  
template < typename T > [yF4_UoF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e ga< {t  
  { :hp=>^$Y  
  return l(t) = r(t); hfGA7P"  
} ~ 0x9`~  
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。 b:S#Sz$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  nO~TW  
TY=BP!s  
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 e FPDW;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4V7{5:oa  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 '~E&^K5hr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5UwaBPj4  
最后的布局是: By 8C-jD  
                Add ^L;`F  
              /   \ yp=2nU"o  
            Divide   5 MOFIR wVZ+  
            /   \ he/UvMu  
          _1     3 .s_wP  
似乎一切都解决了?不。 wK[xLf  
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。  [;D4,@A  
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。 !5}Ibb  
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: K@6tI~un  
(s,*soAN  
template < typename Right > nJYcC"f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rBP!RSl1  
Right & rt) const *fq=["O  
  { Nd&u*&S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kg$<^:uX  
} ~h;c3#wuc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 DiAPs_@  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 pbivddi2  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 eA>O<Z1>  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 9 z,?DBMvc  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 <dzE5]%\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? C,w$)x5kls  
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: ztG_::QtG]  
?EeHeN_  
template < class Action > n2R{$^JxO  
class picker : public Action NwmO[pt+  
  { gU Cv#:  
public : ,c6ID|\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Gt[!q\^?  
  // all the operator overloaded EeKEw Sg  
} ; S2" p(  
laqW {sX^5  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 DY6wp@A  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: cT8jG ,+"}  
=F ZvtcCa  
template < typename Right > :JqH.Sqk  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,|b<as@X  
  { lhx6+w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L^ VG?J  
} <!&&Qd-d6H  
DL2gui3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;KmSz 1A  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ocy fU=}X  
X LPO_ tD  
template < typename T >   struct picker_maker "}|n;:r  
  { <UG}P \N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `I<*R0Qe  
} ; !E> *Mn  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;y?,myO  
  { jj#K[@u  
typedef picker < T > result; v\t$. _at  
} ; LI?rz<H!D  
A%u-6"  
下面总的结构就有了: X#(?V[F]  
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。 ]]+wDhxH  
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。 :a3Pnq$]E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5A /G?  
至此链式操作完美实现。 }@}jwi)l  
y1/$dn  
@q2Yka  
七. 问题3 :h N*  
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。 )oa6;=go  
&&|*GAjJ  
template < typename T1, typename T2 > ow ~(k5k:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0W9,uC2:N  
  { ;|b D@%@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xF5q=%n  
} kVQKP  U  
x+"~-KO8q$  
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: !tFs(![  
vKDRjrF-  
template < typename T1, typename T2 > [z`U 9J  
struct result_2 _5.^A&Y*  
  { yuk64o2QE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; a>Uk<#>2?a  
} ; 6.2_UN^<  
d)(61  
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? X<_(gg  
这个差事就留给了holder自己。 xe2Ap[Y'M  
    _;{n+i[  
(D{Fln\  
template < int Order > J(h=@cw  
class holder; Q! ]  
template <> v-X1if1%  
class holder < 1 > 4)-LlYS_d<  
  { ;p/RS#  
public : G1vWHa7n;f  
template < typename T > *\I?gDON  
  struct result_1 myFj w@  
  { 7Cx%G/(  
  typedef T & result; Txfu%'2)e  
} ; <Jo_f&&{  
template < typename T1, typename T2 > <n>Kc}c  
  struct result_2 FlRbGg^  
  { +o!".Hp  
  typedef T1 & result; q.t>:`  
} ; =g2; sM/  
template < typename T > uOEy}&fH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "Nn/vid;  
  { 0CQ\e1S,#  
  return (T & )r; 1Qtojph  
} &n6mXFF#>P  
template < typename T1, typename T2 > N0sf V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4_8%ZaQ\.?  
  { a [iC!F2  
  return (T1 & )r1; %7Z _Hw  
} *n N;!*J  
} ; oJUVW"X6  
"44VvpQC  
template <> S>aN#  
class holder < 2 >  "C B*  
  { j\("d4n%C  
public : ea=@r Ng  
template < typename T > I`}-*% ki(  
  struct result_1 Ti!j  
  { OOGqtA;  
  typedef T & result; kz(%8qi8&  
} ; O$E3ry+?  
template < typename T1, typename T2 > 0"kNn5  
  struct result_2 ?0WJB[/  
  { -wy$ ?Ha  
  typedef T2 & result; 0iinr:=u  
} ; l!<Nw8+U  
template < typename T > l&(,$RmYp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [2gK^o&t  
  { 4iBp!k7  
  return (T & )r; WQ<J<$$uu  
} b!J21cg<L  
template < typename T1, typename T2 > cXFNX<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Gmi4ffIb3  
  { G,e>dp_cPu  
  return (T2 & )r2; b-'41d}Hn  
} "D'A7DA  
} ; mEmznA  
&/d;4Eu  
D+]#qS1q  
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> >。 h!?7I=p~#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w7$*J:{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,OsFv}v7  
Eg-3GkC  
return l(i, j) = r(i, j); B\wH`5/KW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7c1xB.g   
Gy hoo'<  
  return ( int & )i; r`pg`ChHv  
  return ( int & )j; %<CahzYc6  
最后执行i = j; &*B=5W;6^u  
可见,参数被正确的选择了。 2--"@@  
3 k py3z[%  
jxU1u"WU  
%Wkvo-rOq  
;t{Ew+s  
八. 中期总结 dFFJw[$8w  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: nR-`;lrF~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Mdsn"Y V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 MU4/arXy  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bYGK}:T8U  
rn#FmM  
:3M2zV cf  
Q3vC^}Dmr  
uV!Ax *'  
L}*:,&Y/  
九. 简化 {O9CYP:  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 [x ?38  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0W<:3+|n4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: N@lTn}U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 LFvKF.  
  +-*/&|^等 zs<W>gBq  
2. 返回引用。 G.OAzA13!t  
  =,各种复合赋值等 eVyXh>b*  
3. 返回固定类型。 4n @}X-)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Kv^ez%I  
4. 原样返回。 q{5wx8_U  
  operator, YQ9@Dk0R  
5. 返回解引用的类型。 N=^{FZ  
  operator*(单目) Kq e,p{=  
6. 返回地址。 D1o<:jOj  
  operator&(单目) k #y4pF_  
7. 下表访问返回类型。 o^hI\9  
  operator[] REUWK#>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wYQTG*&h  
  operator<<和operator>> mr dG- t(k  
y! he<4  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 r|wB& PGW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q?-HU,RBO  
+ntrp='7O7  
template < typename Left > aG.j0`)%  
struct value_return qq" &Bc>  
  { 6FNs4|(d  
template < typename T > ++d(}^C;  
  struct result_1 xdb9oH  
  { wNMgY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; AuuZWd  
} ; <7N8L  
qR^KvAEQSo  
template < typename T1, typename T2 > \g< 9_  
  struct result_2 1ThONrxu  
  { GxE"q-G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JRt^YX  
} ; ):OGhWq  
} ; ~CiVLS H=  
_Mq0QQ42  
y`O !,kW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =!u9]3)  
Jlw%t!Kx  
下面我们来剥离functor中的operator() wv0d"PKTS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: D-\WS^#  
iJ.P&T9  
return l(t) op r(t) qOy3D~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vFz%#zk>  
return op l(t) !T;*F%G9  
return op l(t1, t2) rvO7e cR"  
return l(t) op ~>u]ow=  
return l(t1, t2) op "Y0:Y?Vz"  
return l(t)[r(t)] *)0bifw$&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gI8r SmH  
,,1H#;j  
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: ?mKj+ Bk2  
单目: return f(l(t), r(t)); x/D"a|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dYEF,\Z'  
双目: return f(l(t)); <Wc98m  
return f(l(t1, t2)); k$ k /U  
下面就是f的实现,以operator/为例 4/YEkD  
/*3[9,  
struct meta_divide G{$(t\>8  
  { :K&>  
template < typename T1, typename T2 > @8WG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i(DoAfYf/q  
  { <cu? g  
  return t1 / t2; Q79& Q04XN  
} \Y.&G,?  
} ; %qA@)u53  
C"l_78  
这个工作可以让宏来做: Hik8u!#P  
<[{Ty+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BG:l Zj'I  
template < typename T1, typename T2 > \ 6&/H XqP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F02S(WWo;  
以后可以直接用 b]S4\BBT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  .b] 32Ww  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 W+k`^A|@  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) _22;hnG<iy  
P<P4*cOV  
)zw}+z3st  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 B.wihJVDg  
V_Z~$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MgJiJ0y  
class unary_op : public Rettype Mda~@)7$  
  { MQ;c'?!5[!  
    Left l; !wH7;tU  
public : yNp l0 d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =Gsn4>~%n  
;0*T7l  
template < typename T > |rJ1/T.9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BLx tS  
      { ZUGuV@&-T  
      return FuncType::execute(l(t)); _Eq*  
    } =hE5 ?}EP+  
(ov=D7>t0  
    template < typename T1, typename T2 > NJJsg^'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oXw}K((|  
      { Qx,?v|Xg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V0hC[Ilr  
    } cgKK(-$ny  
} ; ~F7 +R   
?D P]#9/4  
G<.p".o4  
同样还可以申明一个binary_op ow:}NI  
I"awvUP]a[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TTjj.fq6  
class binary_op : public Rettype n 99>oh  
  { bni :B?#  
    Left l; )@DT^#zR  
Right r; aYQ!`mS::M  
public : v5"5UPi-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X\3IY:Q@T  
 _Y@'<S.  
template < typename T > PAF2=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .<JD'%?"  
      { y7M"Dr%t^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1g`$[wp|  
    } i9}n\r0=c  
b~\gV_Z  
    template < typename T1, typename T2 > zo66=vE!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [uOW\)`  
      { ,=KJ7zIK?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }N; c  
    } :32  
} ; M ,.++W\  
V^Wo%e7#u[  
Alh"G6  
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 b6=.6?H@4f  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k#k!AcC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 42:~oKiQ$"  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 k,0RpE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N*JWd  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 WE$Pi;q1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w?kdM1T  
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) Zcd!y9]#  
下面是修改过的unary_op k>#,1GbNZy  
,lm.~%}P*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :HhLc'1Jw  
class unary_op oD_'8G}  
  { eN]0]9JO  
Left l; s]Z/0:`  
  rC~hjViG.  
public : #p~tkQ:'1  
yI\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yBO88rfh>  
GIQ/gM?Pv  
template < typename T > ji {V#  
  struct result_1 ]dk44,EL  
  { j6Acd~y\2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Eugt~j3  
} ; \2i4]V  
s$xctIbm?,  
template < typename T1, typename T2 > w#_xV =  
  struct result_2 3$+|nP:U  
  { ~V3pj('/)'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o?uTL>Zin  
} ; :pQZ)bF  
F;yq/e#Q  
template < typename T1, typename T2 > CD1}.h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ty\&ARjb 8  
  { Nb\4Mv`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A"`6 2  
} h$|K vS  
s9) @$3\  
template < typename T > WQ4:='(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4A0R07"  
  { e#L/  
  return OpClass::execute(lt(t)); B&|F9Z6D  
} y|V/xm+Fp  
0[}"b(O{  
} ; l i}4d+  
7QL>f5Q  
kV"';a  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug !I5_ln  
好啦,现在才真正完美了。 c:"*MM RC  
现在在picker里面就可以这么添加了: k!O#6Z  
e#IED!U  
template < typename Right > esmQ\QQ^1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1g{`1[.QO  
  { uy{mSx?td  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +#O?a`f  
} 69(z[opW  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 uc~PKU?tO  
_m0H gLS~  
O-:#Q(H!  
yJ8WYQQMG  
nab:y(]$/  
十. bind jy{T=Nb  
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。 x, a[ p\1  
先来分析一下一段例子 9ET2uDZpL  
<QT u"i  
,6PV"E)_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?sDm~]Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yd5r]6ej  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2?rg&og6  
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。 3toY#!1Ch  
我们来写个简单的。 a9Lf_/w{&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `7}6  
对于函数对象类的版本: ')I/D4v  
My'M ~#kO,  
template < typename Func > YnuC<y &p  
struct functor_trait fHYEK~!C04  
  { cqr!*  
typedef typename Func::result_type result_type; eSoOJ[&$  
} ; Wcn3\v6_  
对于无参数函数的版本: Y&`Vs(  
$bh2zKB)  
template < typename Ret > ~;#J&V@D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \ntmD?kA  
  { )ruC_)  
typedef Ret result_type; r|cl6s!P  
} ; U#1T HO`  
对于单参数函数的版本: `zRgP#  
VkhZt7]K}B  
template < typename Ret, typename V1 > n@{fqj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T^S|u8f  
  { _WtX8  
typedef Ret result_type; R+8+L|\wHv  
} ; 8dq{.B?  
对于双参数函数的版本: 01 6l$K4  
/L'm@8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V=k!&xN~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ui`xgR\6Rh  
  { =1)yI>2e%}  
typedef Ret result_type; 3SVI|A5(d  
} ; O\pqZ`E=s  
等等。。。 oP5G*AFUq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  >>Hsx2M  
ST)l0c+Y>  
template < typename Func > I>bLgt]u3  
struct func_return tc\LK_@$/F  
  { j{>E.F2.  
template < typename T > k!t5>kPSQ  
  struct result_1 nVw]0Yl  
  { uDK`;o'F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; inZMq(_@$  
} ; <|k!wfHL  
D}vgXzD  
template < typename T1, typename T2 > 6Z ~>d;&9  
  struct result_2 >FFZ8=  
  { D; H</5#Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vTQQ d@  
} ; ^2|gQ'7<  
} ; mJ<rzX  
RW48>4f/+  
F*>:~'%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 oh%T4 $  
5|x&Z/hL  
template < typename Func, typename aPicker > 7!hL(k[  
class binder_1 Q{b ZD*  
  { f[.RAHjk  
Func fn; pZ+zm6\$  
aPicker pk; %>Z=#1h/a  
public : 03J,NXs  
{z|0Y&>[=  
template < typename T > 2W|4  
  struct result_1 71 hv~Nk/x  
  { $@Zb]gavt?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s2_j@k?%  
} ; /#20`;~F)  
5|NM]8^^0[  
template < typename T1, typename T2 > V%dMaX>^i  
  struct result_2 LPb43  
  { FT/H~|Z>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r.xGvo{iY  
} ; Vm_y,;/(-R  
8\!0yM#yK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q/\ <rG4  
IpGq_TU  
template < typename T > VaJX,Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #p&iH9c_  
  { 91E!4t}I  
  return fn(pk(t)); 6vro:`R ?  
} ruS/Yh  
template < typename T1, typename T2 > })T}e7>T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]2QZ47  
  { o B_c6]K  
  return fn(pk(t1, t2)); 3%{XJV   
} i pjl[  
} ; [esjR`u  
ETV|;>v  
@7 &rDZ  
一目了然不是么? {F6hx9?  
最后实现bind )AXTi4MNp  
%FT F  
yC =5/wy`  
template < typename Func, typename aPicker > ] ?#f=/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) YUfuS3sX}  
  { ,(N&%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (03m%\  
} "^;'.~@e8  
!ceuljd]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 LDBxw  
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。 [ 8N1tZ{`  
"}*P9-%  
十一. phoenix  ,@R~y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m0paGG  
.(VxeF(v_k  
for_each(v.begin(), v.end(), 0gm+R3;k^  
( .MhZ=sn  
do_ & oZI. Qeo  
[ 9Wb9g/L  
  cout << _1 <<   " , " R)WvU4+U  
] Dgj`_yd  
.while_( -- _1), Y gQ_P4B;  
cout << var( " \n " ) } !pC}m  
) 7 '2E-#^  
); 0h^upB#p  
w?Nvm?_]  
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: qXt2m  
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 cm%QV?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Q {3"&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Z7JI4"  
$f_;>f2N  
tB&D~M6[  
template < typename Cond, typename Actor > $d:/cN 8E  
class do_while Y{1IRP?S  
  { :)g=AhBF  
Cond cd; /e|`mu%  
Actor act; QVL92"  
public : _{_LTy%[  
template < typename T > i:&Y{iPQp  
  struct result_1 p"Oi83w;9  
  { \x(J v Dt  
  typedef int result_type; 4Yt:PN2  
} ; +VdYT6{p  
)Y\},O  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #h /-  
i'L7t!f}o  
template < typename T >  M)Yu^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3_J9SwtN  
  { |5V#&e\ES  
  do +"?K00*(  
    { jsf=S{^2  
  act(t); Z]1~9:7ap  
  } rMTtPuc2  
  while (cd(t)); Cl\Vk  
  return   0 ; - tF5$pb'  
} #`:60#l  
} ; \'GX^0yK  
Al$"k[-Uin  
x,2+9CCU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O2:m)@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 #8R\J[9  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 d}>Nl$  
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。 _ Eq:Qbw#  
下面就是产生这个functor的类: \$VtwVQ,b  
|C=^:@}ri?  
h K@1 s  
template < typename Actor > ORv[Gkq_N)  
class do_while_actor er+m:XuV  
  { XsQ<ye un  
Actor act; cI?dvfU?  
public : S@Yb)">ZQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} JXftQOn  
ah"2^x  
template < typename Cond > UQPd@IVu6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; aP cO9  
} ; $$A{|4,aI  
6@wnF>'/\  
6.EfM^[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )UI T'*ow  
最后,是那个do_ UrH^T;#  
*B)>5r  
&%f y  
class do_while_invoker ?.v!RdM+  
  { yHCQY4/  
public : |I^\|5  
template < typename Actor > I = qd\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W5 fO1F  
  { R|$=Pfg~4  
  return do_while_actor < Actor > (act); }&y>g0$@  
} m3F.-KPO  
} do_; }-V .upl  
?j ?{} Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4D$$KSa  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 , j'=sDl  
最后来说说怎么处理break和continue HpDU:m  
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。 @2CYv>  
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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