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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 47/YD y%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 EJrQ9"x&n  
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, d 7QWK(d  
U}`HN*Q.q  
DOo34l6#  
Yv;18j*<  
  class filler k3"Y!Uha:  
  { _{gRCR)  
public : [=xO>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !U+XIr  
} ; {,m W7  
l3/?,xn  
ZYW=#df R  
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: Oz,/y3_  
a_(vpD^  
Yyh X%S%  
;fDs9=3#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [.iz<Yh  
oxm3R8 S  
hz+x)M`Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2}R)0][W  
?Da!QH >,]  
[318Q%W&  
|a {*r.  
二. 战前分析 |N>TPK&Xt  
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。 g TP0:  
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 of:xj$dQ_  
xBcE>^{1.  
X6@G)68  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cz9T,  
  /* --------------------------------------------- */ 1~q|%"J  
vector < int *> vp( 10 ); q>ps99[=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tm}0kWx  
/* --------------------------------------------- */ P\H$*6v(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); a2un[$Jq`  
/* --------------------------------------------- */ ]q@6&]9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d1>Nn!m  
  /* --------------------------------------------- */ 6jtnH'E/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ol]+l]  
/* --------------------------------------------- */ {^ ^)bf|1'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jz;"]k  
Dos`lh  
S2fBZ=V8  
5eW GX  
看了之后,我们可以思考一些问题: }%9A+w}o  
1._1, _2是什么? Lm}:`  
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。 Fn!kest  
2._1 = 1是在做什么? WY%'ps _]<  
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。 =sW(2Im  
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。 e'zG=  
wg=ge]E5  
M1T)e9k=x  
三. 动工 3 tp'}v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: B@Q Ate7   
4`7:gfrO,  
h~ =UFE%'  
=7mn= w?  
template < typename T > W]rK*Dc  
class assignment !1}A\S  
  { _ZfJfd~  
T value; W`^Zb[  
public : qJN2\e2~f  
assignment( const T & v) : value(v) {} QuJ)WaJkC  
template < typename T2 > #yv_Eb02  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K Zw"?%H[  
} ; f6ad@2  
>I3#ALF  
{? jr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O&?i8XsB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O#E]a<N`  
/K"koV;  
d[5?P?h')  
/JfRy%31  
  class holder G.,dP +i  
  { :.IVf Zw  
public : @<tkwu  
template < typename T > mRw &^7r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const a 8Jn.!  
  { +tNu8M@xFo  
  return assignment < T > (t); >?q()>l  
} jLf.qf8qm  
} ; k!K}<sX2  
nxP>IfSA  
9air" 4  
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: wTGH5}QZ+  
mpBSd+ ;Z  
  static holder _1; $4y;F]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ! 3O#'CV  
!PI& y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eEkF Zx  
而不用手动写一个函数对象。 CCOd4  
s HSZIkB-r  
{mK=Vig  
?A /+DRQ(  
四. 问题分析 wG4=[d  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 i*'6"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 V_?5cwZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :;S]jNy}j)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  pojQ/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e`fN+  
LoQm&3/  
五. 问题1:一致性 Y=l91dxGI  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 0Kxc$c  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 WUSkN;idVG  
hTZaI*  
struct holder jiMI&cl  
  { & Me%ZM0  
  // *4;MO2g  
  template < typename T > VQO6!ToKY  
T &   operator ()( const T & r) const `w1|(Sk$h  
  { r<38; a  
  return (T & )r; NWuS/Ur`9  
}  "MD  
} ; UUGwXq96i  
sXdNlR&  
这样的话assignment也必须相应改动: 't:|>;Wx  
Q=[A P+  
template < typename Left, typename Right > <GI{`@5C  
class assignment ~{hcJ:bI  
  { _6v|k}tW'Y  
Left l; Np=IZ npt  
Right r; #wL}4VN  
public : gwtR<2,p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3zU!5t g  
template < typename T2 > A\9Q gM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R87-L*9B^0  
} ; M/XxiF  
!j,LS$tPu  
同时,holder的operator=也需要改动: s)ymm7?  
7{ zkqug  
template < typename T > 5_@ u Be~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2?h c94  
  { hiWfVz{~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B:om61Dn  
} `x2Q:&.H`  
(5y+g?9d;  
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。 -NW7ncB|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Sdl1k+u  
L|Zja*  
return l(rhs) = r; ,*SoV~  
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。 c=iv\hn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kGsd3t!'  
~wmc5L/!?  
template < typename Tp > x}t,v.:  
class constant_t <QoSq'g#,=  
  { #gzY _)E  
  const Tp t; IKx]?0sS  
public : / E~)xgPM<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =c 3;@CO  
template < typename T > LP?E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .'QE o  
  {  :feU  
  return t; XLe8]y=  
} ##~";j  
} ; Fdsaf[3[v  
RO(~c-fV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B -XM(C j  
下面就可以修改holder的operator=了 Ff xf!zS  
cn1UFmT  
template < typename T > -I-u.!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7p'L(dq  
  { 7'g'qUW+~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); by z2u  
} kk_$j_0  
&VG|*&M  
同时也要修改assignment的operator() 0Q^ -d+!  
YY~BNQn6d  
template < typename T2 > \mRRx#-r%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n]$50_@  
现在代码看起来就很一致了。 3T)GUzt`  
GRV#f06  
六. 问题2:链式操作 0?hJ!IT;q7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =\;yxl  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Q@B--Omfh  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 R[Y]B$XO  
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。 :<$B o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y{CyjYpz^  
|_q:0qo  
template < typename T > : tKa1vL  
struct result_1 ~^#F5w"  
  { #jdo54-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tmM8YN|  
} ; 6E~T$^Q}  
zrD];DP  
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: &?\'Z~B4  
^MJTlRUb  
template < typename T > 1<Fh aK  
struct   ref hs'J'~a  
  { .kO!8Q-;%  
typedef T & reference; :2#8\7IU^'  
} ; MRzrZZ%LQ  
template < typename T > .I%p0ds1r  
struct   ref < T &> ^6*LuXPv  
  { H"hL+F^  
typedef T & reference; 'Oyx X  
} ; Hd)z[6u8eT  
c5~d^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: NPjh2 AJm  
hZ_0lX}  
template < typename T > _2*Ryz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0@;kD]Z  
  { Z Z1s}TG  
  return l(t) = r(t); -&87nR(eW  
} TE+d?  
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。 HD"Pz}k4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9y/gWE  
> "G H Li  
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 Wl3jbupu _  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ISo{>@a-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _y~H#r9:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .eQIU$Kw!O  
最后的布局是: V&)lS Qw  
                Add 0fc]RkHs"  
              /   \ A)I4 `3E  
            Divide   5 &mebpEHUG7  
            /   \ .;6G?8`  
          _1     3 Op] L#<&T  
似乎一切都解决了?不。 wm@ />X  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 z0ULB? *"  
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。 ^fj):n5/  
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: C^Jf&a  
rTJv>Jjld  
template < typename Right > rSTc4m1R  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3wRk -sl  
Right & rt) const 7ky$9+~  
  { cI#2MjL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |E+tQQr%'  
} Y,1sNg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }Ip"j]h  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 j!c[$;  
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。 {4\hxyw  
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。 Z  Mp  
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。 ![H!Y W'  
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? {,r7dxI)`  
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: .;gK*`G2W)  
gR `:)>  
template < class Action > i*16k dI.  
class picker : public Action 6`LC(Nv%-n  
  { C9oF*{  
public : 2Z]<MiAxD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !oXA^7Th6]  
  // all the operator overloaded 9T*%CI  
} ; Rg*zUfu5%o  
?H9F"B$a  
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。 C#]%  
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: ;0}8vs  
,}&E=5MF\  
template < typename Right > %SV"iXxY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const % I]?xe6  
  { +cAN4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T7W*S-IW  
} ,WF)GS|7V  
_#c^z;!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Uk5O9D0 He  
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。 5- Q`v/w;  
H!dUQ  
template < typename T >   struct picker_maker %9|=\# G  
  { A@/DGrZX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }K=T B}yY  
} ; J90q\_dY.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1\d$2N"  
  { \FOX#|i)  
typedef picker < T > result; W'{q  
} ; l'~]8Wo1  
#80*3vi~F  
下面总的结构就有了: md[FtcY\  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 CL(,Q8yG  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ^&t(O1.-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5G8`zy  
至此链式操作完美实现。 Z-m,~Hh  
SM:SxhrGt  
[woR9azC  
七. 问题3 Xq&x<td  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 zE V J  
t`{^gt  
template < typename T1, typename T2 > sV7dgvVd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lj"L Q(^  
  { %g(h%V9f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Y^gK^ ?K  
} ?U0iHg{  
.kM74X=S  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Hk-)fl#dr  
!x.^ya  
template < typename T1, typename T2 > JH!qGV1  
struct result_2 4ei .-  
  { Y_`D5c:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V"VWHAu*.w  
} ; 3OHP-oa.  
9frx60  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? r @~T}<I  
这个差事就留给了holder自己。 )61CrQiY  
    ~4Is   
S[UHx}.  
template < int Order > {Ny\9r  
class holder; &)Z8Qu  
template <>  >p!d(J?  
class holder < 1 > (H9%a-3  
  { bxP>  
public : @1P1n8mH]  
template < typename T > s<qSelj  
  struct result_1 uMF\3T(x4  
  {  1$idF  
  typedef T & result; uqZLlP#&#  
} ; bl\44VK2'  
template < typename T1, typename T2 > @.kv",[{[  
  struct result_2 8aGZ% UI  
  { |aN0|O2  
  typedef T1 & result; fD q, )~D  
} ; kETA3(h'  
template < typename T > bi!4I<E>k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <Q=ES,M  
  { .]ZM2  
  return (T & )r; {mL/)\  
} f7X#cs)a  
template < typename T1, typename T2 > &tZ?%sr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6f=/vRAh$  
  { p'k stiB  
  return (T1 & )r1; @Risab n  
} ,@!8jar@w}  
} ;  wB5zp  
7V0:^Jov  
template <> MV$>|^'em  
class holder < 2 > w;QDQ fx0  
  { $E|W|4N  
public : #`GW7(M  
template < typename T > G"MpA[a_  
  struct result_1 zx(j6  
  { Kggf!\MR8  
  typedef T & result; >^:g[6Sj  
} ; nA F@47Wo  
template < typename T1, typename T2 > p"H8;fPA0  
  struct result_2 '*>LZo4  
  { |[K7oa~#  
  typedef T2 & result; EhB9M!Y`@  
} ; Vu\|KL|  
template < typename T > V-=$:J"J'\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g) v"nNS  
  { wt2S[:!p  
  return (T & )r; %~p_bKd~  
} .F#mT h  
template < typename T1, typename T2 > *BXtE8 BU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F:pXdU-xf  
  { v/+dx/  
  return (T2 & )r2; 0y;&L63>T  
} #j-,#P@  
} ; g#[9O'H  
bwVv#Z\r  
a #@Q.wL  
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> >。 --.j&w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T]^F%D%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?qO,=ms>-  
YfMe69/0I  
return l(i, j) = r(i, j); hQL9 Zl~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f=K1ZD  
X8Sk  
  return ( int & )i; MruWt*  
  return ( int & )j; $+P v fQ  
最后执行i = j; a m<R!(  
可见,参数被正确的选择了。 =~=/ dq  
$elrX-(vL  
R8'yQ#FVy  
p~8~EQFj  
_D,8`na>K  
八. 中期总结 J+IW  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: tMAa$XrZj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^<E+7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 klf<=V  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor yFpHRfF}  
o B6" D  
/#:RYM'Tu  
?G?=,tV  
2M&4]d  
K6Gc)jp:b  
九. 简化 ,6M-xSDs  
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。 ,j_{IL690  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &us8,x6yg  
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: _5`M( ;hL2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e-e{-pB6  
  +-*/&|^等 5)nv  
2. 返回引用。 }qKeX4\-  
  =,各种复合赋值等 >`{i[60r  
3. 返回固定类型。 BB%(!O4Dl  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (Wx)YI  
4. 原样返回。 Ap!UX=HBb  
  operator, 0H>Fyl2_  
5. 返回解引用的类型。 Q%eBm_r;  
  operator*(单目) ^1~/FU  
6. 返回地址。 pM46I"  
  operator&(单目) Q ,;x;QR4  
7. 下表访问返回类型。 N\uQ-XOi  
  operator[] Ec\x;li! *  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .oK7E(QJ  
  operator<<和operator>> &\"fH+S  
Q5<vK{  
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。 b]JN23IS2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: hf?^#=k^  
;! 9_5Ar%  
template < typename Left > !8L Ql}  
struct value_return L}21[ N~ky  
  { &R5M&IwL  
template < typename T > 3?O| X+$p  
  struct result_1 D{loX6  
  { Cfi2N V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; W^Rb~b^?  
} ; 9~; Ju^b  
H]-W$V   
template < typename T1, typename T2 > /7lkbL  
  struct result_2 eAuJ}U[  
  { (C3d<a\:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (D l"s`UH~  
} ; bv+e'$U3  
} ; * QR7t:([  
UpIf t=@P  
u}:O[DG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #KK(Z \;  
6)3eB{$;  
下面我们来剥离functor中的operator() b?Jm)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -$0S#/)Z  
(mD]}{>  
return l(t) op r(t) ?Tl@e   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xw-q)u  
return op l(t) &*y ve}su  
return op l(t1, t2) }fCM_w  
return l(t) op 5 rWRE-  
return l(t1, t2) op )m'_>-`^:  
return l(t)[r(t)] P\AH9#XL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] UF%5/SiVX  
..T (9]h  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: |X.z|wKT6  
单目: return f(l(t), r(t)); q#a21~S<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,9pi9\S  
双目: return f(l(t)); v8@dvT<  
return f(l(t1, t2)); @i68%6H`?  
下面就是f的实现,以operator/为例 5&kR1Bp#-  
# R&[+1=9j  
struct meta_divide Yq Fzbm{\  
  { d5=xOEv; :  
template < typename T1, typename T2 > FG H>;H@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Jzdc'3dq  
  { 6~8 RFf"  
  return t1 / t2; *]eZ Y  
} MYPcH\K$h  
} ; "pPNlV]UA^  
d J!o/y6  
这个工作可以让宏来做: 8$vH&Hd I  
C5M-MZaS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H<xC%/8  
template < typename T1, typename T2 > \ -,;Ep'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <^\r9Qxl  
以后可以直接用 **q/'K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) iN*>Z(b"  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 PGKXzp'  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 1A)~Y   
.'a|St  
{_~G+rqY  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 GWVdNYpmr  
 d!t@A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (FaT{W{  
class unary_op : public Rettype H_j<%VW  
  { _+N^yw,r*  
    Left l; 9y5 \4&v  
public : ]x G8vy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} yq}{6IyZ^  
RI(uG-Y  
template < typename T > ~ YK <T+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ` Z/ IW  
      { 9CNHjs+-}s  
      return FuncType::execute(l(t)); K_5&_P1  
    } IebS~N E  
5);#\&B  
    template < typename T1, typename T2 > JqUVGEg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X w8i l  
      { H5s85"U#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x/7G0K2\}  
    } 6.|~~/  
} ; LU{Z  
]~^/w}(K  
8UIL_nPO  
同样还可以申明一个binary_op =5ih,>>g  
4I-p/&Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > //Gvk|O1  
class binary_op : public Rettype Oi0;.< kX  
  { _@N)]!\MgP  
    Left l; dM UDLr-  
Right r; `X='g96C1  
public : tD]&et  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 32iI :u  
i6d$/ yP"  
template < typename T > `I8^QcP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j/<y  
      { .m?~TOR  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .( h$@|Y  
    } mr!I}I7x&x  
DQ\&5ytP  
    template < typename T1, typename T2 > yj~"C$s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E aD@clJS  
      { n@;x!c< +  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); y!gM)9vq  
    } j7 =3\SO  
} ; LJwMM  
M0SH-0T;Z  
pV6HQ:y1  
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 4w( vRe  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )$B+ 3f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !B lk=L+p  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 o# xg:m_py  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! = Y-Ne6a  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?@?a}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 io{H$  x(  
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) ;_/q>DR>,3  
下面是修改过的unary_op 8 %j{4$  
o0G`Xn  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Qc;[mxQe  
class unary_op `4H9f&8(  
  { A_Iu*pz^^  
Left l; 9S%gVNxn  
  Mlw9#H6  
public : <aaDW  
mRH]'d lD7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WKl'  
kqW<e[  
template < typename T > ph?0I: eU  
  struct result_1 huJq#5?  
  { lK,=`xe  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %hbLT{w  
} ; ,/6:bc:W  
(?BgT i\  
template < typename T1, typename T2 > p@Y$eZ:O  
  struct result_2 &}0wzcMg  
  { TucAs 0-bF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g0j4<\F2\  
} ; loUwR z  
` G=L07  
template < typename T1, typename T2 > )H9*NB8%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =O#AOw`  
  { rz }l<t~H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0BB @E(*  
} D}/=\J/  
1m`tqlFU9  
template < typename T > 7~ese+\smG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G;HlII9x[  
  { 2c~?UK[1  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^i+ z_%V  
}  g1wI/  
kbYg4t]FH  
} ; @B'8SLoP  
bsi q9$F  
@'r`(o3z!Z  
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 Ui |a}`c  
好啦,现在才真正完美了。 Z ;y}gv/ {  
现在在picker里面就可以这么添加了: As'M3 9*V  
]Ec[")"kT  
template < typename Right > gZ"{{#:}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >3`ctbe  
  { nqxq@.L2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); BgWz<k}5M  
} e#6&uFce  
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。 5uV"g5?w  
$',GkK{NX  
X c2B2c  
!^l4EL5#  
g<iwxF  
十. bind 03QEXm~|Q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 #1't"R+3M  
先来分析一下一段例子 cCh5Jl@Z  
an=+6lIl  
7#9'2dI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 380->  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 # 5f|1O  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (Cl`+ V  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `,-hG  
我们来写个简单的。 5'kTe=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &&9c&xgzE  
对于函数对象类的版本: !UBDx$]^  
c,+(FQ9  
template < typename Func > o;VkoYV  
struct functor_trait *2Vp4  
  { &Ev]x2YC  
typedef typename Func::result_type result_type; < k+fKl  
} ; UJz4>JF  
对于无参数函数的版本: RC8)f8n  
QFNz9c  
template < typename Ret > ^?6 W<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {rb-DB-/5M  
  { G{f`K^  
typedef Ret result_type; g2aT`=&Z  
} ;  w{ r(F`  
对于单参数函数的版本: l<aqiZSY  
,dZ H$  
template < typename Ret, typename V1 > (]}x[F9l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?BDlB0jxzi  
  { XY!{g(  
typedef Ret result_type; _ 7BF+*T  
} ; wI@zPVY_i  
对于双参数函数的版本: w(V? N'[  
Ql q#Zdru  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W. J:.|kt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?79SPp)oo  
  { !qTpQ5Dm  
typedef Ret result_type; n~,]KdU]  
} ; 8sR  
等等。。。 UU.mdSL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  \Z\IK  
#0?"J)  
template < typename Func > 8g[ (nxI~  
struct func_return Ho)t=qn  
  { &N/|(<CB  
template < typename T > ~ ^rey  
  struct result_1 'z +$3\5L  
  { d^Zo35X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >?>ubM`,  
} ; +Q SxYV  
7cUR.PI#Q  
template < typename T1, typename T2 > %UUp=I  
  struct result_2 Ok}{jwJ%W;  
  { o\@ A2r3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; agU%z:M{  
} ; P&[Ft)`  
} ; :jk)(=^  
~{7zm"jN  
'ZGT`'ri  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hF{x')(#l  
jU]]:S4xD/  
template < typename Func, typename aPicker > `W"a! ,s2  
class binder_1 o%V @D'w  
  { P\q<d  
Func fn; =E [4H  
aPicker pk; $@[dm)M  
public : 3{Na ZIk  
DA+A >5/  
template < typename T > ZL4l (&"  
  struct result_1 n0+g]|a AF  
  { g[#k.CuP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9tzoris[~  
} ; }zkL[qu;  
c!\.[2n  
template < typename T1, typename T2 > jw/'*e  
  struct result_2 qs6Nb'JvQR  
  { 935-{h@k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MB ]#%g&  
} ; ~/j$TT"  
4 ss&'h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &Pu+(~'Q  
b$d J?%W  
template < typename T > 5nMkd/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pT("2:)x  
  { /^++As0pY  
  return fn(pk(t)); a4A`cUt  
} ]$m#1Kj  
template < typename T1, typename T2 > 42b.7E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m0=cMVCA!  
  { rQ`\JE&`  
  return fn(pk(t1, t2)); DNm(:%)0  
} Mam8\  
} ; OD  
vC{ h2A  
\ V[;t-  
一目了然不是么? t2=a(N-/,  
最后实现bind p&i. )/  
J"%8:pL  
%==G+S{  
template < typename Func, typename aPicker > TA Ftcs:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {V}t'x`4c  
  { y=[gQJ6~r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); lq:]`l,6@  
} Sp 7u_Pq{  
/Jh1rck  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $T"h";M)s  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Ap11b|v  
GxYW4b  
十一. phoenix Z7JKaP9{:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Of-C  
Gx.P ]O3  
for_each(v.begin(), v.end(), O4m(Er@a  
( A5sf  
do_ 9wAA. -"  
[ 9.xvV|Sp  
  cout << _1 <<   " , " z'7#"D  
] <KKDu$W|T  
.while_( -- _1), MQwIPjk8  
cout << var( " \n " ) vTpStoUM  
) X.s*>'  
); yt. f!"  
JDkCUN5  
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: :~vxZ*a  
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 3Bejp+xX  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A/!<kp{S  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  ci`zR9Ks  
n%F-cw  
py]KTRzy  
template < typename Cond, typename Actor > lwVk(l Z  
class do_while i*X{^A73"  
  { Y^ QKp"  
Cond cd; As0 B\  
Actor act; F7\BF  
public : Tak t_N  
template < typename T > a*D,*C5}  
  struct result_1 |)9thIQF  
  { 0Y7$d`  
  typedef int result_type; <x0)7xX  
} ; 2R~6<W+&:>  
{{32jU7<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @cZ\*,T  
3S5^ `Ag#  
template < typename T > u+m4!`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [cDbaq,T  
  { @@Q6TB  
  do :V-k'hm &  
    { U 2bzUxK  
  act(t); <|a=hHPi:  
  } 'f*O#&?  
  while (cd(t)); w#&z]O9r  
  return   0 ; _5b0wdB  
} Y.>kO  
} ; ]BfS270  
wFvT0  
oCVku:.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |H W( vA  
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。 &iNS?1a%f=  
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。 jJia.#.Ze  
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。 ys%zlbj[  
下面就是产生这个functor的类: G=|70pxU  
MWs~#ReZ  
tw<P)V\h  
template < typename Actor > F}'wH-qp  
class do_while_actor 7(Cx!Yb  
  { n?:2.S.8  
Actor act; #-{N Ws\  
public : !" E-\cc'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Iyyo3awc  
(~&w-w3  
template < typename Cond > $3k "WlRG  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p x#suy  
} ; Efx=T$%^&  
u]E.iXp  
PO o%^'(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I8u!\F  
最后,是那个do_ v L}T~_=3  
_R^y\1Qu  
]JdJe6`Mc  
class do_while_invoker 6{=_718l`  
  { jXp. qK\"  
public : 514Z<omrK  
template < typename Actor > Uw)=WImz[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g1{/ 5{XI  
  { k!3 cq)  
  return do_while_actor < Actor > (act); u,o1{% O  
} :, _!pe;H  
} do_; =7 w>wW-  
fu R2S70d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ){P^P!s$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ".P){Dep$4  
最后来说说怎么处理break和continue kRlA4h1u_$  
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。 B!;+_%P76  
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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