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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `Wg"m~l$N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D 5n\h5  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ] xHiy+  
H-+U^@w  
fmj}NV&ma  
G}g;<,g~  
  class filler 6XF Ufi+  
  { ]vvA]e  
public : Sx'oa$J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7@\.()  
} ; grzmW4Cw  
#e-K It  
QK[^G6TI  
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: \}v@!PQl  
q i yK  
eyJWFJh  
gv>DOez/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yuBRYy#E|%  
F:T(-,  
} &+]UGv  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &)tiO>B^6  
?Y3i-jY  
Zf3(! a[  
VsL,t\67  
二. 战前分析 \-pwA j?  
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。  x _>1x#  
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 U&1O  
kC%H E  
?D _4KFr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cM'MgX9  
  /* --------------------------------------------- */ 3 0[Xkz  
vector < int *> vp( 10 ); ?.Vuet  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); CLzF84@W=  
/* --------------------------------------------- */ hS8M|_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \tYImh  
/* --------------------------------------------- */ JCn HEH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O}zHkcL  
  /* --------------------------------------------- */ npltsK):  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); A{ T9-f@X  
/* --------------------------------------------- */ E> GmFw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <b,WxR`  
XXum2eA  
-Yse^(^"s  
#%k_V+o3  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8c-ys-"#  
1._1, _2是什么? iv_3R}IbX  
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。 "h_f- vP  
2._1 = 1是在做什么? ,--#3+]XU  
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。 9e K~g0m  
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。 aOGoJCt C  
p-{ 4 $W  
F\xIVY  
三. 动工 S1Y,5,}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H 4 ELIF#@  
fYy w2"  
pJ}U'*Z2  
gi,7X\`KQ  
template < typename T > 3-hcKE  
class assignment >y#MEN>?  
  { STjb2t,a  
T value; "[~yu* S  
public : jFdgFK c)  
assignment( const T & v) : value(v) {} 36(qe"s  
template < typename T2 > &?bsBqpN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )jgz(\KZ  
} ; #rX ^)2  
T90O.]S  
*W\3cS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DCiU?u~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Zqm%qm:  
2[`n<R\  
y4jiOhF<d  
0vfMJzk  
  class holder |OF3O,5z  
  { #oTVfY#  
public : "KK}} $>  
template < typename T > ,H"}Rw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1q!k#Cliu  
  { a%m )8N;C  
  return assignment < T > (t); KyX2CfW}t  
} k 6[   
} ; eK1l~W%  
Tx K v!-1  
A4@z+ebb l  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: zqdkt `  
4z5qXI/<m4  
  static holder _1; rhPv{6Z|7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?GNR ab  
9)vU/fJ|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6/L[`n"G  
而不用手动写一个函数对象。 4h!yh2c..  
A,EG0yb  
n$SL"iezW?  
2EpQ(G J  
四. 问题分析 h )Y .jY  
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。 i=n;rT  
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。 Ne|CWUhO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [DjlkA/Zg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h\@X!Z,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3l~7  
1YMi4.  
五. 问题1:一致性 n]#YL4j  
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?| !O!:=wq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kYkA^Aq  
$m5Iv_  
struct holder o'$-  
  { .jP|b~  
  // i`l;k~rP  
  template < typename T > |khFQ(  
T &   operator ()( const T & r) const +0[H`5-^  
  { 9'H:pb2  
  return (T & )r; /1/'zF&R-  
} ,x&WE@tD |  
} ; W#g!Usf:/  
H?r~% bh  
这样的话assignment也必须相应改动: sYXLVJ>b  
tE-bHu370  
template < typename Left, typename Right > ]#shuZ##>0  
class assignment ,ov$` v  
  { OjffN'a+N  
Left l; -2}ons(  
Right r; y{(Dv}   
public : bvB7d` wx  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #B?lU"f8q^  
template < typename T2 > Adiw@q1&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ECL{`m(#n  
} ; )UU`uzU;u  
<Sd ef^  
同时,holder的operator=也需要改动: (kX:@9Pn  
j-/$e,xX  
template < typename T > mm#UaEp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |4/rVj"  
  { :yJ#yad  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Xbx=h^S  
} Y]6d Yq{k  
|a7Kn/[`,  
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。 L:&'z:,<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e`LvHU_0  
\>oy2{=;'  
return l(rhs) = r; oc-&}R4=  
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。 GJU(1%-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: imM#zy  
t 4M-;y  
template < typename Tp > a6 :hH@,  
class constant_t T-4dD  
  { 3jfAv@I~  
  const Tp t; wU'+4N".  
public : 0[Yks NNl1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +pK35u  
template < typename T > EFtn !T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3hJ51=_0^  
  { M7Xn=jc  
  return t; {l/`m.Z  
} 1jzu-s ,F  
} ; G 9 &,`  
7ieAd/:_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w ?"M  
下面就可以修改holder的operator=了 Zr6.Nw  
g*_n|7pB  
template < typename T > }vP(SF 6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O`_, _  
  { y~OP9Tg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); mIrN~)C4\  
} FnOa hLS  
>U\P^yU  
同时也要修改assignment的operator() 1\lZ&KX$i  
<ir]bQT  
template < typename T2 > By[M|4a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5(1c?biP&  
现在代码看起来就很一致了。 :>ca).cjac  
R$dNdd9m  
六. 问题2:链式操作 FD%OG6db];  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'bH~KK5  
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。 TntTR"6aD  
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。 ZjY?T)WE9  
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。 z&#^9rM"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XLYGhM  
>Z gV8X:  
template < typename T > X<W${L$G  
struct result_1 b ~]v'|5[  
  { V4Qy^nn1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; PD^ 6Ywn>s  
} ; /={N^8^=x  
vqoK9  
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: 8ZjRMr}  
`{IL.9M!f  
template < typename T > icVB?M,m  
struct   ref .n.N.e  
  { iM1E**WCtv  
typedef T & reference; GKUjtPu  
} ; k MV1$  
template < typename T > rOYYZ)Qw  
struct   ref < T &> plr3&T~,&S  
  { b ettOg  
typedef T & reference; &N/dxKZcc  
} ; Xyz/CZPi  
e*I92  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j-i>Jd7  
6h&t%T  
template < typename T > 5L7 nEia'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .*+jD^Gr  
  { 6N Ogi  
  return l(t) = r(t); bQN3\mvY  
} /c!^(5K fT  
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。 noB8*n0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !"E/6z2&(k  
9G7Brs:  
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 V+U89j1g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o7PS1qcya<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j}J=ZLr/V"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2zv:j7  
最后的布局是: psiuoYf  
                Add heWQPM|s  
              /   \ IZQ*D)  
            Divide   5 {7$jwk  
            /   \ tK#/S+l  
          _1     3 '4M;;sKW  
似乎一切都解决了?不。 E 8$S0u;`  
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。 y5^OD63s  
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。 ,E%O_:}R  
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: {C8IYBm  
*].qm g%  
template < typename Right > m' |wlI[lq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >-3>Rjo>  
Right & rt) const tU!Yg"4Q  
  { 8B!QqLqK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {+5Ud#\y  
} j`Ek:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]|K6Z>V  
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。 >xF&>SDC  
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。 qq?o^_^4  
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。 sS4V(:3s  
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。 t -}IKrbv  
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? z7P~SM  
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: Dwr"-  
OP=-fX|*Q  
template < class Action > f+)LVT8p  
class picker : public Action nq+6ipx  
  { =E(ed,gH8  
public : SY@;u<Pd   
picker( const Action & act) : Action(act) {} Vvfd?G"  
  // all the operator overloaded zyP/'X_~:  
} ; 7.)_H   
U(OkTJxv+  
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。 tt6GtYrC 1  
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: +nB0O/m'U  
7>0/$i#'Vl  
template < typename Right > n`jG[{3t&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6T_Ya)  
  { cc1M9kVi  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |]Hr"saO0  
} +n%8*F&  
)7#3n(_np  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N K@6U_/W  
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。 TnKOr~@*  
c&h8Qk3  
template < typename T >   struct picker_maker YuJ{@"H  
  { (4C)] RHQ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E]a;Ydf~  
} ; bJ6H6D>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z/p^C~|}  
  { Y ;E'gP-J  
typedef picker < T > result; ,I]]52+?4  
} ; uz20pun4B  
V|awbff:  
下面总的结构就有了: ;K4uu<e \  
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。 6o(.zk`d  
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。 /t2H%#v{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <F-IF7>a  
至此链式操作完美实现。 k;SKQN  
' eWG v  
QvOl-Lfc  
七. 问题3 4N3O<)C)@  
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。 m*i,|{UZ  
Imclz4'8  
template < typename T1, typename T2 > &h7 n>q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JP^x]t:  
  { $GhL-sqm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5'w&M{{9  
} OCCC' k  
^'+#BPo9@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: vD/l`Ib:  
1g$xKe~]4  
template < typename T1, typename T2 > J{XRltI+  
struct result_2 I1K%n'D  
  { Ri::Ek3qu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wM-H5\9n  
} ; ?zVE7;r4U  
J'WOqAnPZ  
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? 1r*@1y<0"  
这个差事就留给了holder自己。 _t4(H))]vG  
    uI9+@oV  
o>&pj  
template < int Order > z  fy(j  
class holder; INCD5dihJ  
template <> Mdp'u$^!  
class holder < 1 > } ,Dk6w$  
  { 9Gx`[{wI9<  
public : n%02,pC6,  
template < typename T > N1x~-2(  
  struct result_1 V;Ln|._/t  
  { [`bK {Dq2  
  typedef T & result; xsS;<uCD  
} ; Of9 gS-m  
template < typename T1, typename T2 > K05T`+N,  
  struct result_2 l>(*bb1}b  
  { bhsCeH  
  typedef T1 & result; 4TiHh  
} ; g~9b_PY9  
template < typename T > $d.Dk4.ed  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >-w# &T &K  
  { H_1&>@ 3  
  return (T & )r; KO"+"1 .  
} !i@A}$y  
template < typename T1, typename T2 > WK#%G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EyBTja(4  
  { 3mg:9]X9  
  return (T1 & )r1; [?$tu%Q(Z  
} 23Q 88z   
} ; K,*z8@  
CqU^bVs  
template <> GI:!,9  
class holder < 2 > !>kg:xV  
  { %`/F> `  
public : ]<Q&  
template < typename T > fy&u[Jd{  
  struct result_1 #nZPnc:  
  { P9q=tC3^  
  typedef T & result; 3+iryW(\  
} ; K(TejW#  
template < typename T1, typename T2 > Q0ba;KPm  
  struct result_2 ? 5OK4cR  
  { yGX5\PSo  
  typedef T2 & result; Qz$nWsD  
} ; |BD2=7,z  
template < typename T > @,W5K$Ka=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p&HO~J <w  
  { EV|W:;Sg  
  return (T & )r; "t-9q  
} W!+=`[Ff  
template < typename T1, typename T2 > ;Uy}(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r-]%R:U*  
  { )?6%d  
  return (T2 & )r2; ={o)82LV  
} lB#7j  
} ; 5as5{"l  
WHU l.h  
O+=}x]q*y  
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> >。 :C={Z}t/F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |~rKDc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {yd(n_PqY  
qc' ;<  
return l(i, j) = r(i, j); VG50n<m9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PZ?kv4  
g!cW`B'  
  return ( int & )i; ho^jmp  
  return ( int & )j; d(KK7SQg  
最后执行i = j; g{K \  
可见,参数被正确的选择了。 m)r,  
j;-2)ZLm  
]U }B~Y  
KUHkjA_  
Dg}EI^ d  
八. 中期总结 $IdU  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 4.~<|T8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3'SN0VL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,TYFPulYcp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qT#NS&T!-  
MfdkvJ'  
 <$K7f  
f=8{cK0j  
4VC8#x1  
i4M%{]G3Y  
九. 简化 Ies` !W^  
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。 \}YAQ'T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E, oR.B  
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: ,VzbKx,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gebL6oc%  
  +-*/&|^等  ?H_>?,^  
2. 返回引用。 \pP1k.~UnC  
  =,各种复合赋值等 5Ux=5a  
3. 返回固定类型。 T!^v^m@>y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \+x#aN\  
4. 原样返回。 6X!jNh$oF  
  operator, 152LdZevF  
5. 返回解引用的类型。 10N0?K"  
  operator*(单目) O&VA79\UO  
6. 返回地址。 {Wfwf  
  operator&(单目) - "{hP  
7. 下表访问返回类型。 OgHqF,0MN  
  operator[] @,LU!#y(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I\IDt~  
  operator<<和operator>> FiXqypT_(  
F4ylD5Y!  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 -av=5hm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n{M-t@r7  
)d|s$l$?7  
template < typename Left > jBd=!4n  
struct value_return  J2Qt!-  
  { h*3{IHAQ  
template < typename T > G+I->n-s4  
  struct result_1 Il#ST  
  { _c(h{dn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,v?FR }v  
} ; d\8j!F^=  
TFz k5  
template < typename T1, typename T2 > ~c*kS E2X  
  struct result_2 dh%DALZ8t  
  { V`1x![\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6l2Os $  
} ; u}rJqZ  
} ; S9'Xsh  
;3%Y@FS@  
UVW4KUxR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vjA!+_I6  
a^Q ?K\c4N  
下面我们来剥离functor中的operator() .*z$vl  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \c!e_rZ  
V=YDqof  
return l(t) op r(t) gN*b~&G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {xICR ~,*  
return op l(t) l j+p}dt  
return op l(t1, t2) k"m+i  
return l(t) op >X=VPh8  
return l(t1, t2) op /Kd'!lMuz  
return l(t)[r(t)] Y)#,6\=U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a :cfr*IsK  
0w vAtK|Q  
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: *&V"x=ba,  
单目: return f(l(t), r(t)); cyh ;1Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z&7Yl(|  
双目: return f(l(t)); !Fs<r)j  
return f(l(t1, t2)); xl,6O!aR  
下面就是f的实现,以operator/为例 jzwHb'4B3  
aN!,\D  
struct meta_divide ,kl``w|1M  
  { *)vy%\  
template < typename T1, typename T2 > vJsg6oH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7$8DMBqq  
  { -M4VC^_  
  return t1 / t2; IIF <Zkpb  
} pOj8-rr  
} ; kUr/*an  
6]4=8! J  
这个工作可以让宏来做: <q&i"[^M  
D u_ ;!E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^),;`YXZ  
template < typename T1, typename T2 > \ _ x$\E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j+>N&.zs  
以后可以直接用 .B'ws/%5\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) m/< @Qw  
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  lsgZ  
(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 f >(Y7M  
o|_9%o52'  
_B vGEM`o  
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 $bN_0s0:'  
IGlM} ?x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }Nma %6PfV  
class unary_op : public Rettype EoS6t  
  { g!)*CP#;  
    Left l; 5,\|XQA5!  
public : PWO5R]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q9Go}}n  
m6Qm }""  
template < typename T > Z|A+\#'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Digx#'#jf  
      { %/SHB  
      return FuncType::execute(l(t)); Qtt3;5m  
    } |D[LU[<C  
Or55_E  
    template < typename T1, typename T2 > E5a7p.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L[U?{  
      { AtqsrYj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); pr1kYMrqri  
    } \FnR'ne  
} ; oxJAI4{y 4  
J<&?Hb*|  
omT^jh  
同样还可以申明一个binary_op zQ(`pld  
!wZIXpeL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Pjq()\/[Z  
class binary_op : public Rettype L D%SLJ:  
  { Pj5:=d8z(  
    Left l; IBW-[lr7  
Right r; `trcYmR=k  
public : mApl;D X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ']Z%6_WF  
kPO+M~+n  
template < typename T > w8#ji 1gX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i8#:y`ai  
      { n1b^o~agwC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &G?w*w_n  
    } ~ cI`$kJ  
j9BcoEl:;  
    template < typename T1, typename T2 > >x ]{c b/m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U}l=1B  
      { at\$ IK_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); urQ<r{$x0  
    } zXkq2\GHA  
} ; k4` %.;  
i 1GQ=@  
we kb&?  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Fz| r[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6p.y/LMO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^,J>=>,1\  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 29&F_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Bp4#"y2  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 l-SVI9|<0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Fw^^sB  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ={jj'X9  
下面是修改过的unary_op 5D mSgP:  
biU ?>R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M7YbRl  
class unary_op G{zxP%[E  
  { _*xY>?Aq  
Left l; y`cL3 xr4R  
  '}q/;}ih  
public : Gq7\b({=  
mt[ #=Yba  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  gOp81)  
a;&0u>  
template < typename T > HaRx(p0  
  struct result_1 ~RV9'v4  
  { {5+ 39=(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (R9"0WeF  
} ; 2<d'!cm  
/sqfw,h@  
template < typename T1, typename T2 > f*^bV_  
  struct result_2 SjcX|=S  
  { Ix0#eoj  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h|<;:o?yh  
} ; ly@%1  
x6vkd%fCj  
template < typename T1, typename T2 > Q v},X~^R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g9IIC5  
  { jPg[LZQ'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  J@J`)  
} }Q-Tw,j  
c57`mOe/b  
template < typename T > xX8 c>p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v2YU2-X[  
  { BLm}mb#/{  
  return OpClass::execute(lt(t)); =r&i`L{]  
} x@x5|8:ga  
%Kh}6   
} ; CM t$ )  
z*o2jz?t4  
bvT$/ (7  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug "po;[ Ia2  
好啦,现在才真正完美了。 \#gguq?[  
现在在picker里面就可以这么添加了: y-Lm^ GW4  
EWWCh0 {  
template < typename Right > JZqJ&   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const eUD 5 V  
  { cq/@ng*o  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R0F&!y!B  
} *~.'lE%[U  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ~ x J#NC+  
Xod/GY G  
Q{ { =  
A^4#6],%v  
s1X?]A  
十. bind Ol;"}3*Z*  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 X& XD2o"rt  
先来分析一下一段例子 B~ j3!?  
gU?M/i2  
tnq Zl S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #=Whh 9-d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =n;LP#(h?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G%CS1#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 +5%ncSJx  
我们来写个简单的。 <B+ WM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;U?323Z  
对于函数对象类的版本: tNAmA  
>B.KI}dE  
template < typename Func > uY3?(f#  
struct functor_trait nr&9\lG]G  
  { a24(9(yh  
typedef typename Func::result_type result_type; ^ JU#_  
} ; G}nj 71=H  
对于无参数函数的版本: mw83pU6  
gj }Vnv1[  
template < typename Ret > xk^`4;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /8/N  
  { mlz|KI~\F;  
typedef Ret result_type; HrRw  
} ; V\AF%=6}  
对于单参数函数的版本: Z0M|Bv9_  
WHRBYq_  
template < typename Ret, typename V1 > 02^Nf7DMR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;r XZ?"  
  { uzS;&-nA  
typedef Ret result_type; _iu^VK,}  
} ; }'uV{$  
对于双参数函数的版本: ];u nR<H  
_A=i2?g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *(sv5c!0M8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ) gxN' z  
  { XMLl>w2z  
typedef Ret result_type; ^>z+e"PQA  
} ; ; Ji3|=4u  
等等。。。 ?VyiR40-Cx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy T5_rPz  
_t6 .9CXl  
template < typename Func > rt\.|Hr4s  
struct func_return +0:]KG!Zs.  
  { c >xHaA:V  
template < typename T > BD mF+  
  struct result_1 P[H 4Yp  
  { 4u1au1c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x(:alG%#  
} ; Kw`}hSE>o  
~Vc`AcWP  
template < typename T1, typename T2 > Z_Y gV:jc  
  struct result_2 _ujhD  
  { bFJ>+ {#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9Wdx"g52_D  
} ; -hGLGF??  
} ; $8Gj9mw4e'  
w1+ %+x  
y!~ }7=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (^~~&/U_U$  
+y 48.5  
template < typename Func, typename aPicker > 9ol&p>  
class binder_1 .nei9Y*  
  { 6N/6WrQEeg  
Func fn; 6vg` 8  
aPicker pk; _ F2ofB'  
public : ~@"H\):/  
5W09>C>OC  
template < typename T > u_Xp\RJ  
  struct result_1 id>2G %Tx  
  { *^ua2s.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2 yRUw  
} ; ixB"6O  
n_6#Df*  
template < typename T1, typename T2 > OS=~<ba  
  struct result_2 t~Q j$:\  
  { -CTLQyj)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a *nCvZ  
} ;  wKbU}29c  
8,)<,g-/=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0*KL*Gn  
QH kjxj  
template < typename T > O*>`md?MH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L^Fb;sJYI  
  { m=60a@o]  
  return fn(pk(t)); g2YE^EKU~  
} z#6(PZC}  
template < typename T1, typename T2 > ,]tMZ?n8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^g"%:4zO  
  { ZSLvr-,D  
  return fn(pk(t1, t2)); zOYG`:/'  
} <ti,Wn.  
} ; 9r 5(  
<jh=W9.N_  
<9S5  
一目了然不是么? ;S'1fci6  
最后实现bind HcGbe37Xq  
]ts^h~BZ$  
8>|<m'e^\r  
template < typename Func, typename aPicker > $|I hO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nHQWO   
  { !#PA#Q|cO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); p &i+i  
} MSe >1L2=  
AH^ud*3F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 IB^vEY!`6_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 S)`@)sr  
qCm8R@  
十一. phoenix VwT&A9&{8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .RWq!Z=)3  
5a:YzQ4  
for_each(v.begin(), v.end(), OUy} 1%HY  
( 96%N  
do_ n m.5!.  
[ 'T]Ok\  
  cout << _1 <<   " , " %<MI]D  
] HE+D]7^  
.while_( -- _1), PVrNS7 Rk/  
cout << var( " \n " ) q,=YKw)*  
) /{-J_+u*%  
); -`PLewvX  
MTn}]blH  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: C-H6l6,  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor eyos6Qi  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 72= 4#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %Ybr5$_  
rE?B9BF3O  
n]3Z~HoZ  
template < typename Cond, typename Actor > :#=B wdC  
class do_while m[hHaX  
  { zRB LkrC  
Cond cd; a@! O}f*  
Actor act; |wyua@2  
public : $v=(`=  
template < typename T > }s.\B    
  struct result_1 p@wtT"Y  
  { 1/A|$t[  
  typedef int result_type; 5qkyi]/U8  
} ; ',I$`h  
B8>@q!G8P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nE4rB\  
fbkAu  
template < typename T > f 2k~(@!h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DKG; up0  
  { Zk5AZ R!|  
  do 6dYa07  
    { iAXF;'|W  
  act(t); @QDpw1;V'  
  } tZ:fh  p  
  while (cd(t)); z\Z+>A  
  return   0 ; 2c3/iYCKP  
} =27ZY Z  
} ; ' ?EG+o8  
(i-L:  
Iv?1XI=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Bd[H@oKru  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ZpZoOdjslV  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 1czU$!MV  
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。 sAjN<P  
下面就是产生这个functor的类: 6ciA|J'MR  
*]ME]2qP  
8x9;3{R   
template < typename Actor > #y1M1Og  
class do_while_actor Jjh=zxR>  
  { VgMuX3=  
Actor act; >n%ckL|rG  
public : Kp6%=JjO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3Q_)Xs r`  
)b,FE}YX  
template < typename Cond > E/_n}$Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8*eVP*g  
} ; MF +F8h>/  
x/%/MFK)>8  
_;:B@Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^vTp.7o~5  
最后,是那个do_ v5.KCc}"  
5E2T*EXSh  
R%Xz3Z&|  
class do_while_invoker ZsGJ[  
  { LqS_%6^  
public : %/RT}CBBsW  
template < typename Actor > c\rP"y|S};  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const rC6EgWt<V  
  { 3&B- w  
  return do_while_actor < Actor > (act); (>gb9n  
} 'fY29Xr^  
} do_; +aOX{1w  
3*oZol/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "}:SXAZ5`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :PB W=W  
最后来说说怎么处理break和continue m2Wi "X(I_  
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。 I1JF2" {c  
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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