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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {3p7`h~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 XTXo xZ#w  
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,  3usA  
:W<,iqSCm  
YKxA2`3v%  
3f.Gog  
  class filler v+_Y72h*a  
  { Z.OrHg1  
public : oZcwbo8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^9f`3~!#bc  
} ; 6rCP]YnF  
m~IWazj;A  
v.&*z48  
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: + d)~;I$  
SIVLYi  
l7y`$8Co  
\kGtYkctZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4bjp*1*]  
>{) #|pWU  
+dpj?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^* v{t?u  
N}<U[nh'  
_<}5[(qu  
H D ^~4\%  
二. 战前分析 V>j`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 5 9HaTq  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 >w#3fTJ  
!td.ks0  
&Zy=vk*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !PTbR4s  
  /* --------------------------------------------- */ !fjU?_[S  
vector < int *> vp( 10 ); BjJ gQ`X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w/D m  
/* --------------------------------------------- */ \I{A33i2w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *K)53QKlE  
/* --------------------------------------------- */ `l#$l3v+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); r>@/XYK&\  
  /* --------------------------------------------- */ Rk0 rHC6[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HCy}'}d  
/* --------------------------------------------- */ *fX)=?h56  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); UimZ/\r  
`3s-\>  
A0sW 9P6F  
5i&V ~G  
看了之后,我们可以思考一些问题: ADUI@#vk  
1._1, _2是什么? f TtMmz  
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。 gZ  Si\m>  
2._1 = 1是在做什么? 3goJ(XI  
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。 B\w`)c  
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。 5-po>1g'  
N Uml"  
/YR $#&N2  
三. 动工 Db:WAjU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m,q<R1  
x"T^>Q  
8{ e 3  
_9 O'  
template < typename T > ] 6B!eB !  
class assignment AtYYu  
  { Ww4G  
T value; :AGQkJb  
public : %c{)'X  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ry~LhU:  
template < typename T2 > <3CrCEPC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :]jtV~E\  
} ; UGgi)  
8~>3&jX  
4!|ar?Zy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r"{1H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~`.%n7  
w5\)di  
HPB1d!^  
\[jItg,+  
  class holder X2Mj|_#u  
  { n4,J#h/  
public : j=4>In?x  
template < typename T > 5Bk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w ?aLWySYT  
  { nX'.'3  
  return assignment < T > (t); y0]O 6.{  
} IuD<lMeJ J  
} ; HS9U.G>  
[j39A`t7 o  
J$[Vm%56  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ^lj>v}4fkW  
RqR  X  
  static holder _1; l:HuG!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 jT',+   
?=&*6H_v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5N0H^  
而不用手动写一个函数对象。 @}:(t{>;e7  
/FY_LM  
>{Djx  
7 pV3#fQ  
四. 问题分析 p P&~S<[  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 mDUS9>  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ,*US) &x  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F44")fY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Zlhr0itf  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 PR0]:t)E  
E:AXnnGKO  
五. 问题1:一致性 GU`2I/R  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| w'C(? ?mH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vHmn)d1pl  
G(i/ @>l  
struct holder "\ md  
  { +FI]0r  
  // S3w? X  
  template < typename T > 2\ n6XAQ*  
T &   operator ()( const T & r) const GmFNL/x8-v  
  { BZ.H6r'Q  
  return (T & )r; &12.|  
} yfj<P/aA+  
} ; z?7pn}-  
z[th@!3  
这样的话assignment也必须相应改动: Xh5 z8  
\%UA6uj  
template < typename Left, typename Right > L49`=p<  
class assignment a4?:suX$  
  { !I@"+oY<  
Left l; fU,sn5zZ  
Right r; M*nfWQ a  
public : IYd)Vv3'j  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  vO 3fAB  
template < typename T2 > )]'?yS"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L0}"H .  
} ; Rh iiQ  
.hU ndg  
同时,holder的operator=也需要改动: ? r^+-  
Jjv, )@yo  
template < typename T > {/N4/gu  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &q>=6sQvf  
  { dF"Sz4DY#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~u3E+w  
} Ao2t=vg  
$5l8V  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 VUk2pEGO.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VB\oK\F5z  
D{~I  
return l(rhs) = r; '~2;WF0h  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 k? X7h2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zgV{S Qo  
Drz#D1-2  
template < typename Tp > Z':}ZXy]  
class constant_t - 3kg,=HU;  
  { x,pzX(  
  const Tp t; L"9,K8  
public : npZ=x-ce  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qlO(z5Ak  
template < typename T > Z8Qmj5'[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ry8@U9B6,t  
  { 6s@'z<Ct  
  return t; {'T=&`&OF  
} UT%^!@u  
} ; 7*`cWT_X  
ki48]#p  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F.zn:yX5  
下面就可以修改holder的operator=了 H1]G<N3  
&Nl:  
template < typename T > ;vnG  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I8rtta  
  { "aHA6zTB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4fgA3%  
} yc?+L ;fN  
C[z5& x2  
同时也要修改assignment的operator() t[|^[%i  
q3n(Z  
template < typename T2 > Hn+w1v&3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rfku]A$  
现在代码看起来就很一致了。 ?*){%eE  
dX?8@uzu  
六. 问题2:链式操作 Q)#+S(TG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T_i]y4dg  
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。 q3<Pb,Z  
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。 :=3Ty]e  
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。 }j;*7x8(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *DcJ).  
:_X9x{  
template < typename T > eTw sh]  
struct result_1 v47Y7s:uQ  
  { B_$hi=?TTd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &z8I@^<  
} ; W6:ei.d+NS  
80DcM9^t8  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: S2T~7-  
&;I=*B~kE$  
template < typename T > n$&xVaF|  
struct   ref ;H}XW=vO  
  { ,'N8Ivt  
typedef T & reference; (pJ-_w' G  
} ; )%FRBO]  
template < typename T > 6qp2C]9=  
struct   ref < T &> RsU!mYs:H  
  { ZUPlMHc  
typedef T & reference; pCb3^# &o  
} ; /Sy:/BQ  
WrP 4*6;"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KG=h!]Meq  
(r78AZ  
template < typename T > qRC-+k:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const oP vk ^H  
  { '@t}8J  
  return l(t) = r(t); aAJ'0xnj  
} JO{Rth  
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。 IY jt*p5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rXgU*3 RG  
w eu3c`-a  
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 9=D09@A%e  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X} <p|P+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >,;, 6|S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F-0|&0  
最后的布局是: /a@gE^TM  
                Add jG~zpZh  
              /   \ Y_S>S( 0  
            Divide   5 oS.fy31p  
            /   \ 7S'3U}Y>VX  
          _1     3 (nL''#Ka  
似乎一切都解决了?不。 @'XxMO[Z!<  
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。 z86[_l:  
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。 :jo !Yi  
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: 9OI&De5?=V  
b8o}bm{s  
template < typename Right > /1OzX'5f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JzI/kH~  
Right & rt) const l.gt+e  
  { c0}* $e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =GGt:3Kx-  
} oVDqX=G  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?2LRMh")$  
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。 TX/Ng+v S  
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。 n_ORD@$]  
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。 n^kszIu~  
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。 +eT1/x0  
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? U5_1-wV  
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: eksYIQZ]  
!LDuCz -  
template < class Action > tw{V7r~n  
class picker : public Action WJ D1U?`  
  { \r4QS  
public : {tqLH2cO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} * }\}@0%  
  // all the operator overloaded #*r u*  
} ; ;G 27S<Q  
3JnBKh\n  
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。 Dj0`#~  
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: %#g9d  
t>]wWYy  
template < typename Right > ~_|OGp_a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .@7J8FS*  
  { ZMFV iE;8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D H}gvV  
} D`|.%  
f/!^QL{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &}N=a  
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。 @t W;(8-  
UM?{ba9  
template < typename T >   struct picker_maker ~k}>CNTr  
  { 4&TTPcSt;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !4gyrNS  
} ; UBN^dbP*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /d<"{\o  
  { r@j$$Pk`  
typedef picker < T > result; F% <hng%k  
} ; $]H^?  
Hjho!np  
下面总的结构就有了: y}TiN!M  
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。 {i}z|'!  
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。 R[ 'k&jyi  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 JYQ.Y!X1O  
至此链式操作完美实现。 y:\ ^[y IQ  
zQ[g*  
)qi/>GR,  
七. 问题3 *&i SW~s  
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。 [5KzawV  
HkH!B.H]  
template < typename T1, typename T2 > ^Md]e<WAp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k{fTq KS%h  
  { qT U(]O1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O^tH43C  
} "!\ON)l*  
SHM ?32'  
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: !`S`%\"  
BPFd'- O)  
template < typename T1, typename T2 > UD 0v ia  
struct result_2 [#}A]1N  
  { }4 p3m]   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ib$*w)4:  
} ; 3M/iuu  
eh@6trzp=  
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? b7X-mkF  
这个差事就留给了holder自己。 YJioR4+q  
    Yn0l}=, n  
q;Y9_5S  
template < int Order > CTqAhL 4}  
class holder; pH#*:v!)  
template <> yS*s[vT  
class holder < 1 > st8=1}:&\  
  { [P'crV,m  
public : ?zypF 5a  
template < typename T > 5P?7xRA  
  struct result_1 ]klP.&I/0  
  { uU&,KEH  
  typedef T & result; vXdz?  
} ; I(i/|S&^  
template < typename T1, typename T2 > pv:7kgod  
  struct result_2 OK=lp4X  
  { 8XwZJ\5  
  typedef T1 & result; "X\|!Mxh  
} ; f^ q0#+k)  
template < typename T > $6&P 69<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @@!Mt~\  
  { h"mG\xi  
  return (T & )r; 41pk )8~pt  
} l~f>ve|  
template < typename T1, typename T2 > BE&P/~(C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I=N;F6  
  { bu;3Ib3\  
  return (T1 & )r1; XDtr{r6z  
} d+ LEi^  
} ; 5 IK -V)  
uVO*@Kj+  
template <> Pc= S^}+  
class holder < 2 > Bl)znJ^  
  { Rnl 4  
public : ^LA.Y)4C2%  
template < typename T > 2>Uy`B|f  
  struct result_1 FQV]/  
  { L&C<-BA/  
  typedef T & result; A578g  
} ; 1l@gZI12#/  
template < typename T1, typename T2 > U#o5(mK  
  struct result_2 ?dWfupO{  
  { 2r3]DrpJ  
  typedef T2 & result; 5if4eitS  
} ; ]6W;~w%  
template < typename T > F vJJpPS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $!+t2P@d.5  
  { Fv[. %tW  
  return (T & )r; <tT*.nM\  
} -3YsrcJi  
template < typename T1, typename T2 > Z*/*P4\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f87> ul!*  
  { 'rT@r:6fn  
  return (T2 & )r2; =Mg/m'QI  
} S6.N)7y  
} ; o6@Hj+,,  
kR C0iTV'I  
n+5X*~D  
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> >。 /+FZDRf!r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fz)i9D@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d+9T}? T:*  
1[QH68  
return l(i, j) = r(i, j); $VX<UK$|s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TEgmE9^`)7  
;%Z%]nIS  
  return ( int & )i; EYwDv4H,g  
  return ( int & )j; \u|8MEB  
最后执行i = j; i-Le&  
可见,参数被正确的选择了。 0(owFNUBs  
*`}4]OGv.  
{{FA "NW  
-:O~J#D  
VrV* -J'  
八. 中期总结 ^':Az6Z  
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: \M ]w I  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rcc.FS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &"V%n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &FQ]`g3_@  
NNWbbU3wjh  
$N7:;X"l  
@ 2mJh^cj  
$,vZX u|Qw  
{H$F!}a  
九. 简化 !fFmQ\|)4S  
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。 "}uPz4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 91oIxW  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: V^qZ~US  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Vt_NvPB`  
  +-*/&|^等 F8q&v"  
2. 返回引用。 O*af`J{  
  =,各种复合赋值等 -j%!p^2j9  
3. 返回固定类型。 _IAvFJI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) S9sFC!s1g  
4. 原样返回。 R5QSf+/T4  
  operator, l8n}&zX  
5. 返回解引用的类型。 Z%*_kk  
  operator*(单目) (n&Hjz,Fv  
6. 返回地址。 8aCa(Xu(H  
  operator&(单目) y{Wtm7fnA  
7. 下表访问返回类型。 #S[:Q.0 ;  
  operator[] 1goK>=-^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J~Gq#C^e  
  operator<<和operator>> Ji7%=_@'-#  
.Gq)@{o>  
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。 =rj5 q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: w%,Iy, G@  
05 ".;(  
template < typename Left > (7nWv43  
struct value_return &A=q_  
  { _ ?f~UvK  
template < typename T > U!@3['  
  struct result_1 ]Y|Y?  
  { &`7tX.iMlh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (h0i2>K  
} ; 8aw'Q?  
)Cuc ]>SC  
template < typename T1, typename T2 > j)Z3m @Ii5  
  struct result_2 YoD1\a|  
  { cad%:%p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; NpRT\cx3  
} ; /easmf]  
} ; >6XGF(G   
$'}:nwq6x  
+ M2|-C  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tzv&E0 |d  
=G*rfV@__V  
下面我们来剥离functor中的operator() `0+zF-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P,Fs7  
Aa* UV6(v  
return l(t) op r(t) M*)}F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B7qm;(?X&  
return op l(t) +{ QyB  
return op l(t1, t2) umXa   
return l(t) op 48]1"h%*qB  
return l(t1, t2) op #!\g5 ')mC  
return l(t)[r(t)] wK@k}d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Mn(:qQo^&`  
brN:Ypf-e  
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: 6xSdA;<+]  
单目: return f(l(t), r(t)); `gq@LP"o  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3_(fisvx  
双目: return f(l(t)); n!mtMPH$  
return f(l(t1, t2)); be`\ O  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,R=Mr}@u  
C?Dztkz  
struct meta_divide V7u;"vD  
  { T78`~-D4<  
template < typename T1, typename T2 > l]whL1N3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kUAjQ>  
  { sfez0Uqe.~  
  return t1 / t2; tk4~ 8  
} yG?,8!/]  
} ; >\hu1C|W  
W:{1R&$l  
这个工作可以让宏来做: = >)S\Dfi  
a4FvQH#j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ heiIb|z  
template < typename T1, typename T2 > \ d?_Bll"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5nIm7vlQm  
以后可以直接用 $L>tV='  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) RE`XyS0Q  
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 <!^wGN$f  
(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。。。) ^- T!(P:  
xZt]s3?  
tWVbD%u^  
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 [E_6n$w  
?4wS/_C/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NKd!i09`  
class unary_op : public Rettype c[@-&o`  
  { I&|%Fn  
    Left l; K2<Q9 ,vt  
public : aG QC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  :0ZFbIy  
uArs[e|f  
template < typename T > zYfn;s%A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [gFpFz|b<  
      { w\KO1 Ob  
      return FuncType::execute(l(t)); PgAC3%M6  
    } YC4S,fY`  
tUl#sqN_{  
    template < typename T1, typename T2 > F*rU=cu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H27_T]\  
      { TI:-Y@8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T1?fC)  
    } s=Pwkte  
} ; $-Q,@Bztq  
 q%,q"WU  
v-2O{^n  
同样还可以申明一个binary_op zh)qo  
N ~L3 9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6rMGl zuRo  
class binary_op : public Rettype D]v=/43  
  { }s{RW<A  
    Left l; OOS(YP@b  
Right r; ! FbW7"yE  
public : D1t@Y.vl  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &!#,p{}ccU  
roYoxF;\  
template < typename T > }|MGYS)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W}V L3s  
      { T(K~be  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j K?GB  
    } c.m8~@O5+  
Az[Yvu'<  
    template < typename T1, typename T2 > !vHUe*1a{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q+gd|^Vc9  
      { fdGls`H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]N!382  
    } *@|d7aiO  
} ; IQxY]0\uf6  
%M^X>S\%  
{tMpI\>S  
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 w+ gA3Dg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Y s[JxP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 74ma   
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。 5$0@f`sj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |=2E?&%?  
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。。。 MHmaut#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :Lqz`  
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) K?:rrd=7q  
下面是修改过的unary_op ST1PSuC~  
_x_om#~n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v??}d   
class unary_op 7k}[x|u  
  { _3DRCNvh  
Left l; j#r|t+{"C  
  74hGkf^S  
public : !mH2IjcL  
>Du5B&41  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C4e3Itc9X  
)| @'}k+  
template < typename T > Ol3$!x9  
  struct result_1 z8FeL5.(  
  { yg\bCvL&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; = 7pLU+ u  
} ; FI{9k(  
,5Jq ZD  
template < typename T1, typename T2 > <<!XWV*m  
  struct result_2 z(L\I  
  { '>-  C!\t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0<75G6wd  
} ; ,\ zp&P"p  
+"rZ<i  
template < typename T1, typename T2 > LM }0QL m?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *&{M ,  
  { eU?SLIof[{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gE'b.04Y9i  
} .w2X24Mmb  
_!6~o>  
template < typename T > OnFx8r:q@%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AHX_I  
  { 4HEp}Y"}V  
  return OpClass::execute(lt(t)); n.P$7%G`2  
} {t`UV,  
(cJb/|?3  
} ; GY 4?}T^s  
MB;< F  
m~ :W$x1+  
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 tep_g4CQR_  
好啦,现在才真正完美了。 n}X)a-=  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9^l_\:4  
8 &:  *<  
template < typename Right > bv ,_7UOG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4L\bT;dQ|.  
  { $$`E@\5P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i2`i5&*  
} "mr;|$Y  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 i3g;B?54  
E&r*[;$  
e#]=-^  
](c[D9I!8  
SOQm>\U'i  
十. bind 8 St`,Tq)  
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。 +Z[(s!  
先来分析一下一段例子 /~*U'.V  
aY7kl  
P [-2^1P"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5\/h3 i"I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 j;@7V4'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l<0 BMwS8  
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。 LQ pUyqR  
我们来写个简单的。 *+TIF"|1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ga0= G&/  
对于函数对象类的版本: #"% ]1={b  
\Ku6 gEy  
template < typename Func > C=2"*>lTn  
struct functor_trait KIO{6  
  { "Wd?U[[  
typedef typename Func::result_type result_type; C'3/B)u}l  
} ; tAH,3Sz( /  
对于无参数函数的版本: N6H/J_:  
8$}1|"F  
template < typename Ret > AU@K5jwDwQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zn|~{9>y  
  { {:M5t1^UC  
typedef Ret result_type; `vWFTv  
} ; xq1 =O  
对于单参数函数的版本: u1 d{|fF  
|Q2H^dU'rQ  
template < typename Ret, typename V1 > &z;F'>"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h7mJXS)t|  
  { bJ8G5QU  
typedef Ret result_type; O.4ty)*  
} ; (m|w&oA/  
对于双参数函数的版本: SA s wP  
xh Sp<|X_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vG9A'R'P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,W"Q)cL  
  { uTY5.8  
typedef Ret result_type; 6Ouy%]0$I3  
} ; ._JM3o}F  
等等。。。 ZZqImB.Cz6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )u~LzE]{_  
Xao 0cb.R  
template < typename Func > s>Xx:h6m  
struct func_return {'P7D4w  
  { H: q(T >/w  
template < typename T > dE9xan  
  struct result_1 N9IBw',  
  { Bgs3sM9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }I_/>58  
} ; `ZL~k  
m'H%O-h\  
template < typename T1, typename T2 > v7"' ^sZ?  
  struct result_2 qXO@FW]  
  { @WVpDhG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BhC.#u/   
} ; Enr8"+.(  
} ; S;[g0j  
KMZ:$H  
gE8p**LT+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %|md0  
dX|(n.}  
template < typename Func, typename aPicker > \5.36Se  
class binder_1 Dl hb'*@  
  { f%ude@E3  
Func fn; 2VaQxctk  
aPicker pk; =y.!Ny5A  
public : y)N57#e  
bp Q/#\Z  
template < typename T > V~p/P  
  struct result_1 ZnDI J&S  
  { hhQLld4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6FuZMasr*  
} ; N3 qtq9{  
;A)w:"m  
template < typename T1, typename T2 > 3x2*K_A5:Q  
  struct result_2 Om`VQ?  
  { S(xlN 7=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +$R4'{9q  
} ; t.Hte/,k  
{w*5uI%%e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e\%emp->  
|#^##^cF/  
template < typename T > |f+|OZY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W9>q1  
  { %:rct  
  return fn(pk(t)); 4L}i`)CmB  
} 1j7^2Y|UT`  
template < typename T1, typename T2 > 7u/_3x1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5*QNE!  
  { w yi n  
  return fn(pk(t1, t2)); _(=[d  
} w_o|k&~,  
} ; M_@%*y\o  
--*Jv"/0  
t,|`#6Ft  
一目了然不是么? OrN>4S  
最后实现bind (}1 gO  
\]pRu"  
 ;ew j  
template < typename Func, typename aPicker > <:=}1t.Z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B;f\H,/59  
  { U_!Wg|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); QRb iO  
} PYWp2V/  
X1Vx 6+[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $*EK v'g[n  
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。 d $~q  
\ci'Cbn\o  
十一. phoenix C" vj#Tx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ox9$aBjJ  
O_@  
for_each(v.begin(), v.end(), ~"-+BG(5  
( et[n;nl>V  
do_ 6`(x)Q9  
[ w6ZyMR,T  
  cout << _1 <<   " , " Y>v(UU  
] bs{i@1$  
.while_( -- _1), !ER,o_T<  
cout << var( " \n " ) nl v8HC  
) Ubtu?wRBW  
); n^Co  
uA#uq^3  
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: :ryyo$  
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 KI&+Zw4VL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 SymBb}5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: bF'Y.+"dr  
pU4k/v555;  
VKUoVOFvPR  
template < typename Cond, typename Actor > &3a1(>(7F  
class do_while i co%_fp  
  { xb`,9.a7  
Cond cd; ktQMkEj#  
Actor act; YK(I '  
public : ]P lD e8  
template < typename T > ,khB*h14;h  
  struct result_1 t+C9QXY  
  { 72J@Dc  
  typedef int result_type; Y`$dtg {  
} ; Vgzw['L}  
p(B> N!:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NCm>iEeY  
a%R'x]  
template < typename T > M6yzqAh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [QC<u1/"K  
  { x4@v$phyH  
  do d1MY>zq  
    { Z/#l~.o[  
  act(t); )a:j_jy  
  } _ U/[n\oC  
  while (cd(t)); /]pBcb|<  
  return   0 ; .Pz( 0Y  
} x\/N09  
} ; 3]Jl\<0  
VXr'Z  
(N6 3k1M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =b\k$WQ_(  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 z D&5R/I  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 d1&RK2  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <A%}  
下面就是产生这个functor的类: (;1rM}B;1  
`U-i{i  
3aMfZa<=  
template < typename Actor > j+B+>r ^  
class do_while_actor H"~]|@g-p  
  { EbTjBq  
Actor act; i:8g3|JfMe  
public : gDY+'6m;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p72:oX\Q I  
/`d|W$vN  
template < typename Cond > ARcPHV<(2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l5?fF6#j  
} ; ;=.i+  
2L=+z1%I  
6O|B'?]Pf  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9wR-0E )  
最后,是那个do_ p8yn? ~]^  
Jptzc:~B  
2|J>e(&akY  
class do_while_invoker Y8*k18~  
  { qx#k()E.U  
public : Q@M>DA!d^V  
template < typename Actor > al{;]>W  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const V1aWVLltj  
  { TDvUiJm  
  return do_while_actor < Actor > (act); 41\r7 BS  
} z^tws*u],5  
} do_; #g)$m}tv?  
HiTn5XNf  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :g1C,M~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3Thb0\<"  
最后来说说怎么处理break和continue #w2;n@7;X  
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。 /qf2LO'+  
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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