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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Wh,p$|vL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8RB\P:6h  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, uZCPxog  
L+&$/1h]  
zpJQ7hym  
Zv-#v  
  class filler vLq_l4l  
  { (<|,LagTuc  
public : 3:s!0ty"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G22u+ua  
} ; O.i.<VD7  
C1hp2CW$5/  
n}EH{k9#  
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: NbH;@R)L  
!IcP O  
af)L+%Q%R  
fTMn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); EW]rD  
12.|Ed*72  
05Ak[OOU>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /C}u,dBf  
%AaZc=a[c  
fC&hi6  
vkp_v1F%+  
二. 战前分析 :wtK'ld  
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。 rytves%;C  
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 ';Y0qitGB  
Ko: <@h  
!Wgi[VB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !ap}+_IA7^  
  /* --------------------------------------------- */ Ejmpg_kux  
vector < int *> vp( 10 ); ]De<'x}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XkDIP4v%  
/* --------------------------------------------- */ I|(r1.[K  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "\3C)Nz?  
/* --------------------------------------------- */ ~m3Q^ue  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yhc}*BMZ  
  /* --------------------------------------------- */ a[I :^S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); mb,\wZ  
/* --------------------------------------------- */ vhvFBx0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }Y:V&4DW  
%g:6QS|  
FN\*x:g  
$Y,y~4I  
看了之后,我们可以思考一些问题: h/k00hD60  
1._1, _2是什么? xPCRT*Pd  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 T\q:  
2._1 = 1是在做什么? A`71L V%  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 fN&@y$  
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。 ;Nk,bb K  
|0OY> 5  
|h%=a8  
三. 动工 H\RejGR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ym%XCl  
g-?@a  
@ Z.BYC  
42M_  %l_  
template < typename T > 41g "7Mk  
class assignment CVE(N/&b  
  { 5:|9pe)  
T value; Np7+g`nG  
public : tTOBKA89  
assignment( const T & v) : value(v) {} pmRm&VgE.  
template < typename T2 > #zRHYZc'T|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } fYSH]!  
} ; [4w*<({*  
K @RGvP  
Hsn'"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C~Hhi-Xl)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zX lcu_rc  
Fs"i fn0  
?zex]!R  
>$,P )cB'  
  class holder .dI".L  
  { #lR-?Uh  
public : oz:"w nX  
template < typename T > #/_{(P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 't6l@ _x  
  { ZLP/&`>8  
  return assignment < T > (t); 90#* el  
} <2N{oK.  
} ; R:4@a ':H  
'i',M+0>jC  
S /"G=^~  
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: 7r&lW<:>  
{xx}xib3  
  static holder _1; "}MP{/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {]2^b)  
47N,jVt4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _K}q%In  
而不用手动写一个函数对象。 nrHC;R.nE  
aq)g&.dw?  
, # =TputM  
s_  t/  
四. 问题分析 C~egF=w  
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。 ? X6M8`  
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。 r0!')?#Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O}>@G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l^Ob60)2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 793 15A  
>TMd1? ,  
五. 问题1:一致性 %N)B8A9kh  
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?| To}eJ$8*5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 SIapY%)h  
1RJFPv  
struct holder nfbR"E jXr  
  { /5)*epF+  
  // ugNt7P,^  
  template < typename T > |QS3nX<  
T &   operator ()( const T & r) const fX]`vjM{  
  { "MU-&**  
  return (T & )r; qCg<g  
} u$ yXuFj/  
} ; Vbt!, 2_)  
^R=`<jx   
这样的话assignment也必须相应改动: ;89kL]  
8T1zL.u>q  
template < typename Left, typename Right > VcGl8~#9  
class assignment >ei~:z]R  
  { >MJ#|vO  
Left l; E447'aJ  
Right r; +q'\rpt  
public : ?h6|N%U'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ulxfxfd  
template < typename T2 > WW+xU0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -=nk,cYn  
} ; u"q5 6}Q?]  
ele@xl  
同时,holder的operator=也需要改动: TKM^  
4^uSW&`;/  
template < typename T > `Jk0jj6Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0u1ZU4+EC  
  { QuqznYSY{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dpTsTU!\  
} arDl2T,igF  
"Yh;3tI4*  
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。 GQ;0KIN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n1J u =C  
kh9'W<tE  
return l(rhs) = r; u Jqv@GFv  
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。 &EqLF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZA+dtEE=f9  
uG^CyM>R`  
template < typename Tp > ^#d\HI  
class constant_t `p&[b]b  
  { >*RU:X  
  const Tp t; Hl`OT5 pNf  
public : `*Yw-HL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UB.1xcI  
template < typename T > UxL*I[z5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5X20/+aT  
  { :ZM9lBYh  
  return t; _;B wP  
} 1(-!TJ{  
} ; pASX-rb  
9a=Ll]=\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !\X9$4po@  
下面就可以修改holder的operator=了 x=t(#R m  
3Do0?~n  
template < typename T > C< 9x\JY%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )GkJ%o#H2  
  { 6@s!J8!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cc|W1,q  
} 7pm'b,J<  
r }lGcG)  
同时也要修改assignment的operator() N[p o)}hp  
k5I;Y:~`  
template < typename T2 > [3jJQ3O,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } F{0\a;U@^  
现在代码看起来就很一致了。 !l9{R8m>eJ  
pcy;]U ?  
六. 问题2:链式操作 <{isWEW9]3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 jc&k-d>=G  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 !&{rnK  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {4D`VfX_  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 5dm~yQN/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mux/\TII  
uZC=]Ieh  
template < typename T > UDHWl_%L  
struct result_1 cD0rU8x  
  { {Sf[<I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,WRm{ v0f^  
} ; U05;qKgkDF  
OP`f[lCiL  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: hx9{?3#  
--WQr]U/  
template < typename T > E+aePoU  
struct   ref S"cTi[9  
  { m\56BP-AM  
typedef T & reference; 5dePpFD5  
} ; ~w? 02FU  
template < typename T > fzIs^(:fl  
struct   ref < T &> ; ~pgF_  
  { r[S(VPo[()  
typedef T & reference; G:<f(Gy  
} ; cLV*5?gVO  
<E2 IU~e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (QDKw}O2b  
#7]Jz.S  
template < typename T > ,U~A=bsa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h3o'T=`Sm  
  { suY47DCX)  
  return l(t) = r(t);  k,:W]KD  
} =Kd'(ct  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 )0VL$A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'z ?Hv  
7*l$ i/!  
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 z`zz8hK.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iFd !ED  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 { ADd[V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'z$$ZEz!C  
最后的布局是: F\m^slsu7=  
                Add V|8'3=Z=  
              /   \ tF:AnNp=  
            Divide   5 o-\h;aQJ  
            /   \ ^%r6+ey  
          _1     3 J$#T_4 )  
似乎一切都解决了?不。 24 [KGp  
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。 YO$Ig: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。 /eV)5`V  
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: %e~xO x  
{<42PJtPY  
template < typename Right > d4| )=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /j~~S'sw  
Right & rt) const AY /9Io-  
  { .KrLvic  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?2]fE[SqY  
} @7Ec(]yp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 f/)Y {kS6  
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。 ui%#f1Iq  
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。 5T x4u%g  
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。 q`9.@u@a  
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。 =\<NTu  
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? }9^:(ty2A  
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: M& ZKc  
tu\XuDk y  
template < class Action > #_DpiiS,.Q  
class picker : public Action Nx 42k|8  
  { wW%b~JX  
public : $|~ <6A{y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uj8saNu  
  // all the operator overloaded 287j,'vR  
} ; ^B<-.(F  
4fi4F1f  
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。 &W45.2  
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: Nf| 0O\+%y  
9^a|yyzL  
template < typename Right > %Psg53N  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~su>RolaX  
  { }>{R<[I!G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w){B$X  
} xrf|c  
[U&k"s?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _}F& ^  
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。 y!b"Cj  
f)Qln[/  
template < typename T >   struct picker_maker \@@G\\)er  
  { "yu{b]AU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A[l )>:  
} ;  "9;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HxO+JI`'3  
  { A?MM9Y}K  
typedef picker < T > result; TAYh#T=S  
} ; [j6]!p]S$  
V D#q\  
下面总的结构就有了: sl$6Zv-l%0  
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。 ^(q .f=I!a  
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。 <Y`(J#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k6#$Nb606  
至此链式操作完美实现。 e|tx`yA  
7m#EqF$P  
E-WpsNJ)X  
七. 问题3 lf=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。 EB3/o7)L  
f&vMv.  
template < typename T1, typename T2 > !KI^Z1dP(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fg`<uW]TFZ  
  { T6/P54S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U6-47m0%  
} Mi.#x_  
;` L%^WZ;-  
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: k+"];  
v~OMm \  
template < typename T1, typename T2 > ;r@=[h   
struct result_2 7&id(&y/  
  { fq>{5ODO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;MQl.?vj  
} ; N:B<5l '  
t^&hG7L_m,  
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? l;q]z  
这个差事就留给了holder自己。 ]G i&:k  
    &J/EBmY[  
dQ*^WNUB  
template < int Order > 2sGKn a  
class holder; {J"]tx9 ]  
template <> ^|<>`i6  
class holder < 1 > 7)U ik}0  
  { 3FvVM0l"  
public : Fx!D:.)/G  
template < typename T > MsIR~  
  struct result_1 E{)X ;kN=  
  { 4rDV CXE  
  typedef T & result; huZ5?'/Fg  
} ; Xm# +Z`|N  
template < typename T1, typename T2 > q]1p Q)\'p  
  struct result_2 *$O5.`]  
  { Lx_Jw\YO  
  typedef T1 & result; oLkzLJ  
} ; g{Av =66Z  
template < typename T > E,d<F{=8,o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3^P;mQ$p1  
  { @:im/SE  
  return (T & )r; 53hX%{3  
} &B5&:ib1D  
template < typename T1, typename T2 > `a52{Wa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R?1Z[N  
  { v{$?Ow T/u  
  return (T1 & )r1; TFOx=_.%i  
} Wu6'm &t  
} ; Lv@WI6DM  
F;_c x  
template <> 9qDM0'WuU  
class holder < 2 > RR=WD-l  
  { -\p&18K#  
public : Fa h6 &a  
template < typename T > V]Te_ >E;w  
  struct result_1 I:t ?#)wl  
  { ^/2HH  
  typedef T & result; gdCit-3  
} ; i+(>w'=m  
template < typename T1, typename T2 > kMW9UUw  
  struct result_2 K bQXH!J  
  { xq.kH|bH  
  typedef T2 & result; 5`3 x(=b  
} ; r?u4[ Oe#  
template < typename T > Ytc[ kp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <',k%:t  
  { <b'*GBw$  
  return (T & )r; ];CIo> b_(  
} eV%{XR?y  
template < typename T1, typename T2 > auGK2i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BEax[=&W  
  { Cgln@Rz  
  return (T2 & )r2; G(?1 Urxi  
} `StuUa  
} ; bp/l~h.7W  
#do%u"q  
xKUWj<+/  
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> >。 |11vm#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;1yF[<a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,~,q 0PA7J  
!\|  
return l(i, j) = r(i, j); 9{3_2CIL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ae=JG8Ht~  
hlre eXv  
  return ( int & )i; )n"0:"Ou  
  return ( int & )j; 2u-J+  
最后执行i = j; .h4NG4FIF  
可见,参数被正确的选择了。 ,){#J"W  
X*MK(aV3  
Z^Um\f   
Z796;qk  
\^0>h`[  
八. 中期总结 tBkgn3w  
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: EZ>(}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 v6DjNyg<x  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Kn3Xn`P?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R`$Y]@i&B  
CAx$A[f<  
W%5))R$  
s)E8}-v  
tq,^!RSbZ  
yp4[EqME  
九. 简化 mW{uChHP  
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。 Z,AY<[/C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vN v'%;L  
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: l z"o( %D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g||EjCsp  
  +-*/&|^等 L|<j/bP  
2. 返回引用。 $bp$[fX(e  
  =,各种复合赋值等 &,8Qe;  
3. 返回固定类型。 \IC^z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ah<p_qe9|  
4. 原样返回。 .|u`s,\  
  operator, &?Erkc~#  
5. 返回解引用的类型。 u0<yGsEGD  
  operator*(单目) !4#qaH-Q  
6. 返回地址。 ud(0}[  
  operator&(单目) DazoY&AWE  
7. 下表访问返回类型。 ts(u7CJd  
  operator[] yogL8V-^4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SJX9oVJeZ  
  operator<<和operator>> `-CN\  
4a& 8G  
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。 eD(5+bm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <z%**gP~G  
&-o5lrq  
template < typename Left > lb9?Uc@  
struct value_return #J3}H   
  { irm4lb5  
template < typename T > AfhJ6cSIE  
  struct result_1 aaf}AIL.  
  { &`s{-<t<L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :qqG%RB  
} ; nu+^D$ait  
3rFku"z T$  
template < typename T1, typename T2 > w^zqYGxG)  
  struct result_2 zJ(DO>,p&  
  { " wT?$E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xv2c8g~vD  
} ; 6^J[SQ6P  
} ; ;{H Dz$  
0U/[hG"DKN  
KyT=:f V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q5dqn"?  
a;KdkykG  
下面我们来剥离functor中的operator() JW><&hY$"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oL R/\Y(  
NTX0vQG  
return l(t) op r(t) kl~/tbf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) yU/?4/G!  
return op l(t) h*y+qk-!\g  
return op l(t1, t2) $Yu'B_E6p  
return l(t) op ng|^Zm%   
return l(t1, t2) op @8`I!fZ  
return l(t)[r(t)] 3B%7SX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G na%|tUz|  
W;R6+@I[  
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:  WvF{`N  
单目: return f(l(t), r(t)); Q\IViM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;*zLf 9i  
双目: return f(l(t)); 5*A5Y E-  
return f(l(t1, t2)); ^1c7\"{  
下面就是f的实现,以operator/为例 5tkKd4VfL  
<X{w^ cT_Q  
struct meta_divide GTfM *b  
  { aj|PyX3P:  
template < typename T1, typename T2 > S]%,g%6i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Bca$%3M  
  { @}R y7H0O  
  return t1 / t2; |6?s?tC"u  
} xc @$z* w  
} ; d>I)_05t  
NTZ3Np`  
这个工作可以让宏来做: kq(><T  
F~E)w5?\O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \hI?XnL#  
template < typename T1, typename T2 > \ Hci>q`p#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; t@#5 G* _Q  
以后可以直接用 F[O147&C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,)d`_AD+5  
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 ,KM%/;1Dm  
(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。。。) ` W );+s  
OMmfTlM%  
/@ g 8MUq7  
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 ^|vk^`S  
iJ*Wsp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a]P%Y.? r  
class unary_op : public Rettype $$0 < &  
  { DC> R  
    Left l; RJ0,7 E<B  
public : Yz[Rl ^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _8K8Ai-~.>  
JBw2#ry  
template < typename T > PCgr`($U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !<j4*av:G  
      { +?3RC$jyw  
      return FuncType::execute(l(t)); [#\OCdb*3  
    } %nq<nfDT  
2P'Vp7f6 Y  
    template < typename T1, typename T2 > :+QNN<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .j,xh )v"  
      { s/J7z$NEU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $1d{R;b[  
    } NRG~ya >  
} ; ?xMTO  
!.V_?aYi8  
gU&+^e >  
同样还可以申明一个binary_op 2<n 18-|OQ  
OPq|4xu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,-EN{ed  
class binary_op : public Rettype  Br s}  
  { >m%TUQ#%  
    Left l; 't8!.k  
Right r; k:~UBs\)(  
public : NW0se DL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3"0QW4A  
b0h\l#6  
template < typename T > [X@{xF^vBQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U,yZ.1V^:  
      { CpX[8>&osD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {P?DkUO}  
    } t xnH~;(  
t'W6Fmwkx  
    template < typename T1, typename T2 > B[8 RBTsA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7yg {0a  
      { &``nD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); GFbn>dY  
    } F:<+}{Av  
} ; \j)c?1*$  
$$4flfx  
Ym ]g0a  
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 &e).l<B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 buzpmRoN)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d72 yu3  
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。 ;XZN0A2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hr'?#K  
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。。。 t W   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 s2N'Ip  
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) w > GW  
下面是修改过的unary_op 3kGg;z6  
W}D[9zo/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > VY~*QF~P  
class unary_op =|$U`~YB  
  { L&NpC&>wD  
Left l; qx >Z@o  
  ';v2ld 9  
public : G^|b*n!!  
UDJ#P9uy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PPpaH!(D  
k"BM1-f  
template < typename T > zTG1 0  
  struct result_1 +YCWoX 2  
  { [.$%ti*!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {#z47Rz  
} ; ]+qd|}^  
g_tEUaiK  
template < typename T1, typename T2 > Fgwe`[  
  struct result_2 9_&]7ABV  
  { $E:z*~ ?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  L=!h`k  
} ; ' t(#HBU  
*n@rPr-  
template < typename T1, typename T2 > mpDxJk!   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qB$QC  
  { Op 9+5]XF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pG* W>F  
} z:dW'U?1  
Ug gg!zA  
template < typename T > id`9,IJx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v) K|{x  
  { n~w[ajC/  
  return OpClass::execute(lt(t)); D2MIV&pahP  
} DBvozTsF~  
ep48 r>  
} ; | z}VP-L  
8rU| Oh  
z'>b)wY](  
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 8193d%Wb  
好啦,现在才真正完美了。 @1pfH\m  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5PpS/I:on  
%_5?/H@%3z  
template < typename Right > iY sQ:3s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a{By U%  
  { 65+2+p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "x_G6JE4tv  
} _a?x)3\v  
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。 nM8'="$  
6(A"5B=\  
0Y~5|OXJ  
)T(1oK(g  
3ox|Mz<aZX  
十. bind sFgsEKs  
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。 8j ky-r  
先来分析一下一段例子 uAk>VPuuZ  
&,/-<y-S  
9I1`*0A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} KAr5>^<zw  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4>HQ2S{t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !Xq5r8]  
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。 +f^|Yi  
我们来写个简单的。 &"yoJ<L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: VjiwW%UOM  
对于函数对象类的版本: d.U"lP/)D  
RM25]hx  
template < typename Func > >v/%R~BuX  
struct functor_trait UD2 l!)rW  
  { _*t75e$-  
typedef typename Func::result_type result_type; H5gcP11r  
} ; xWWVU}fd1  
对于无参数函数的版本: Ci3 b(KR  
7$L*nf  
template < typename Ret > E|VTbE YG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ICWHEot  
  { weOga\  
typedef Ret result_type; R++w>5 5A  
} ; qs (L2'7/  
对于单参数函数的版本: Nfl5tI$U:  
0SZ:C(]  
template < typename Ret, typename V1 > 5S7ATr(*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }qhND-9#@  
  { OR10IS  
typedef Ret result_type; .z,`{-7U  
} ; G$lE0_j2{  
对于双参数函数的版本: d8^S~7  
sg<c1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a7z% )i;Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jq/CXYv  
  { JWxSN9.X  
typedef Ret result_type; jyRz53  
} ; 'z};tIOKJk  
等等。。。 O3p<7`K<4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -}>H3hr  
Ee$F]NA  
template < typename Func > Sjmq\A88dc  
struct func_return cw~-%%/  
  { Ige*tOv2  
template < typename T > 7z+Ngt' !  
  struct result_1 4_ZHY?VRd  
  { T'14OU2N{Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5%fR9?)  
} ; "(;t`,F  
;Z&w"oSJ  
template < typename T1, typename T2 > 7C@m(oK  
  struct result_2 *.-qbwOg  
  { OV7SLf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n*eqM2L  
} ; S <++eu  
} ; sFRQFX0XoY  
`S]DHxS  
B!1L W4^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B}d)e_uLj  
XiyL563gh  
template < typename Func, typename aPicker > ,LDdL  
class binder_1 #4^D'r>pJ  
  { ~H626vT37  
Func fn; *iVv(xXgN  
aPicker pk; <TEDs4 C  
public : 8H{9  
8-Z|$F"  
template < typename T > >td\PW~X  
  struct result_1 )KN]"<jB  
  { h]^= y.Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =#?=Lh  
} ; IOH6h=  
/| [%~`?BM  
template < typename T1, typename T2 > tfd!;`B  
  struct result_2 212  
  { +?C7(-U>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8wzQr2:  
} ; 5S%#3YHY2  
}vX/55  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n'<F'1SWv  
@9h6D<?  
template < typename T > /h K/t;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yJHFo[wGMJ  
  { (!diPwcv  
  return fn(pk(t)); D~f[Rg  
} -Rr Qv(  
template < typename T1, typename T2 > h_xzqElZu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NS^+n4  
  { 'X1/tB8*  
  return fn(pk(t1, t2)); qoJ<e`h}  
}  k< g  
} ; /cZ-+cu  
Wg=4`&F^  
0/b3]{skK  
一目了然不是么?  LhtA]z,m  
最后实现bind G\H|\i  
K]Z];C#)  
>Te h ?P  
template < typename Func, typename aPicker > [kPF Jf  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) kBJx`tjtp  
  { )E=~ _`XO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); oJor ]QYK  
} JA6#qlylL  
.Gnzu"lod  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )ZDqj  
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。 1H7 bPl|  
690;\O '  
十一. phoenix 7! #34ue  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [!>DQE  
;cW9NS3:  
for_each(v.begin(), v.end(), @" BkLF  
( OC_i,  
do_ r>7Dg~)V  
[ "P8cgj C  
  cout << _1 <<   " , " &l(PWU  
] bxF'`^En  
.while_( -- _1), [X'u={  
cout << var( " \n " ) {{e+t8J??  
) \PgMMc4'  
); U jB5Xks  
U:O&FE  
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: "A3V(~%!  
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 %&S :W%qm?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H!uq5` j0K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sWX\/Iyy2p  
D=!5l4  
WxF0LhM  
template < typename Cond, typename Actor > )W$@phY(I  
class do_while $|!@$Aj  
  { 9i/VvW  
Cond cd; {&s.*5  
Actor act; ?M@ff0  
public : @N+6qO}  
template < typename T > -!pg1w06  
  struct result_1 3`DwKv `+  
  { x_BnWFP  
  typedef int result_type; n*vhCeL  
} ; ttA0* >'  
J={IGA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l*>, :y  
Bq#B+JwX  
template < typename T > Vh5Z'4N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xC.Tipn>  
  { V75P@jv5J  
  do *S{fyYyM  
    { xBK is\b  
  act(t); /&g~*AL  
  } ]R8JBnA  
  while (cd(t)); 7q|51rZz  
  return   0 ; 8d*W7>rq  
} jp P'{mc  
} ; Wd/m]]W8Q  
tAH0o\1;  
W>(p4m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3eJ"7sftW  
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。 kESnlmy@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。 cr<ty"3\  
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。 ! )PV-[2  
下面就是产生这个functor的类: AWn$od`#s  
4]%v%6 4U  
},(Ln%M  
template < typename Actor > -mAi7[omh  
class do_while_actor  N2Q%/}+,  
  { (SGU]@)g  
Actor act; rk .tLk  
public : Z^SF $+UN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !_#2$J*s^D  
 /DN!"  
template < typename Cond > 2C_/T8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *Z C$DW!-  
} ; f<v:Tg.[  
J}37 9  
bO\E)%zp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a>XlkkX  
最后,是那个do_ $3Srr*  
m*Q*{M_e  
bf1EMai"  
class do_while_invoker "fX9bh^  
  { m03]SF(#3  
public : (n3MbVi3LU  
template < typename Actor > RYem(%jq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z/w "zCd  
  { x;p7n 2_  
  return do_while_actor < Actor > (act); 47 *,  
} /$,~|X;&  
} do_; EoD[,:*  
Ec;{N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ZVX!=3VT  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &$+nuUA  
最后来说说怎么处理break和continue i#W0  
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。 'k(aZ"  
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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