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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lQ2vQz-J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ol8Yf.e_  
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, pO N@  
Z..s /K {  
7K24sHw;%  
c <X( S  
  class filler [3v&j_  
  { OXV9D:bIa  
public : G~f|Sx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?oU5H  
} ; NV\{$*j(|J  
6MQyr2c  
{YIVi:4q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: j Oxnf%jl  
I\= &v^]  
9*(uJA  
uA\KbA.c;U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I%mGb$ Q  
4CxU eq  
jf=90eJc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #\6k_toZ  
cu4|!s`#  
3nx*M=  
58PL@H~@0  
二. 战前分析 0BP=SCi  
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。 Co:Rg@i(F  
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 PWS5s^WM  
Aj"fkY|Q  
lt{"N'Gw6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @:P:`Zk  
  /* --------------------------------------------- */ ~mT([V  
vector < int *> vp( 10 ); dF+:9iiAm  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "iuNYM5 P  
/* --------------------------------------------- */ =^w:G=ymS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v2vtkYQN  
/* --------------------------------------------- */ J/c5)IB|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .R&jRtb/E  
  /* --------------------------------------------- */ n-CFB:L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z07SK ' U  
/* --------------------------------------------- */ cXt]55"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); LP}'upv  
({h W  
Ka8Bed3  
9gETWz(3I  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;@<e]Ft  
1._1, _2是什么? _TVKvRh  
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。 if+97^Oy  
2._1 = 1是在做什么? Yi|Nd;  
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。 Ne}x(uRn  
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。 h?vt6t9  
bO }9/Ay  
rG'W#!^*  
三. 动工 #mRT>]di`D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]mx1djNA  
eY(JU5{  
v@qVT'qlU  
eMUt%zvb  
template < typename T > x#'v}(v  
class assignment G@,XUP  
  { Q'Y7PG9m~  
T value; Ym9~/'%]  
public :  9 -Xr  
assignment( const T & v) : value(v) {} (6i. >%|_  
template < typename T2 > 2Gn26L 5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @5cY5e*i{  
} ; 1j!{?t ?  
;sY n=r  
k}e~xbh-y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #6 M3BF  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Tuy5h 5  
t0 )XdIl8  
6FEIQ#`{  
{\n?IGP?wd  
  class holder uiaZ@  
  { g 4lk  
public : p9~$}!ua  
template < typename T > dU|&- .rG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w!52DBOe+  
  { < !PbD  
  return assignment < T > (t); o=C'u  
} 4u7^v1/  
} ; )_1;mc8B  
+.66Ky`|[  
%kV #UzL  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 4X$|jGQ\  
_{?-=<V'_  
  static holder _1; m 8P`n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j2=|,AmC  
nRheByYm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vFi+ExBU  
而不用手动写一个函数对象。 fD2 )/5j1  
mN1n/LNi  
'~AR|8q?  
hfRxZ>O2  
四. 问题分析 0!q@b  
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: VMC NH  
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。 IkgRZ{Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x\K,@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v}Kj+9h  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 dg@'5.ApPu  
X`fer%`  
五. 问题1:一致性 6~a4-5;>z  
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?| =8Gpov1!V~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c6MMI]+8  
;AJ6I*O@+  
struct holder  x]~&4fp  
  { =v=u+nO  
  // o}y(T07n  
  template < typename T > {z |+ .D  
T &   operator ()( const T & r) const Pk&sY'  
  { .hK:-q,  
  return (T & )r; 2X0<-Y#'  
} @8 lT*O2j  
} ; yG,uD!N]|  
9rgvwko  
这样的话assignment也必须相应改动: !iU$-/,1e  
f<3lxu  
template < typename Left, typename Right > af}JS2=$  
class assignment qzi i[Mf  
  { 8T3Nz8Q7  
Left l; REJHh\:.77  
Right r; #bGYd}BfD  
public : WUGFo$ xA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8Bx58$xRq  
template < typename T2 > b-YmS=*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ? w@)3Z=u  
} ; .T#}3C/  
)8_MkFQe  
同时,holder的operator=也需要改动: Y {|is2M9'  
Dao=2JB{  
template < typename T > [rReBgV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \/R $p  
  { DJ|lel/'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =!IoL7x  
} _a  zJ>  
}N"YlGY\Yn  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 L`"V_ "Q#0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &A~hM[-  
| &/_{T  
return l(rhs) = r; e;9x%kNs!  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 d^d+8R  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M# cJ&+rP  
Zhc99L&K  
template < typename Tp > m[s$)-T  
class constant_t DC2[g9S>8@  
  { >FqU=Q  
  const Tp t; T%w5%{dqJ  
public : Y-~ M kB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =-/sB>-C  
template < typename T > ;3+_aoY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bmO(tQS$5  
  { ]E#W[6'VtB  
  return t; hpYW1kfQl  
} "b\@.7".  
} ; mEyIbMci  
=Jswd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W6V((84(O  
下面就可以修改holder的operator=了  C~T*Wlk  
ff 6x4t  
template < typename T > ;Swy5z0=ro  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g1~wg$`S8S  
  { +-qa7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nxe9^h7m  
} 1wBmDEhS  
ym'!f|9AA  
同时也要修改assignment的operator() b;5 M$  
!1Nh`FN  
template < typename T2 > r(JP& @  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Cm9#FA  
现在代码看起来就很一致了。 2IXtIE  
ywA7hm  
六. 问题2:链式操作 /ACau<U]t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 XHh*6Yt_ (  
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。 I!T=$Um  
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。 b"w@am>&  
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。 YmLpGqNv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .z^O y_S{  
ubM  N  
template < typename T > $4hi D;n  
struct result_1 NKl`IiGv  
  { 0/uy'JvWru  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %JI*)K1WI  
} ; "G@(Cb*+T  
"iUh.c=0F,  
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: Ezr q2/~Q  
A0bR.*3  
template < typename T > S84S/y  
struct   ref $3*y)Ny^  
  { +3Z+#nGtk  
typedef T & reference; :KS"&h{SY  
} ; z=Xh  
template < typename T > HQMug  
struct   ref < T &> /z:1nq  
  { k}!'@  
typedef T & reference; xXSfYW  
} ; GU]kgwSf i  
<,Mf[R2N>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L.8`5<ITw  
uw(Ml=  
template < typename T > PW\me7iCz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,s/laZ)V  
  { v>_83P`  
  return l(t) = r(t); 1 ]ePU8  
} m$7C{Mr'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 HhwAzk/G~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X$_pDF&\z  
 /#zs  
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 oA3;P]~[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gH*(1*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V=8npz   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J[c`Qq:&e  
最后的布局是: rU|?3x  
                Add x<PJ5G L  
              /   \ q>.C5t'Qx  
            Divide   5 \UZ7_\  
            /   \ (L:Mdo  
          _1     3 uzh TNf  
似乎一切都解决了?不。 H-mQ{K^  
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。 stiYC#bI:  
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。 AuZISb%6  
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: \i\>$'f*z  
p3e=~{v*  
template < typename Right > ^tIYr <I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rPt   
Right & rt) const PsOq-  
  { }z qo<o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4BeHj~~  
} $F NH:r<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )Br#R:#  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 |(CgX6 l3  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 >=;hnLu  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 `U&'71B^  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 1L?d/j  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 3#y`6e=5  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [z!pm-Ir  
`G%h=rr^c  
template < class Action > %evtIU<h  
class picker : public Action Z[>fFg~N4  
  { 8U}+9  
public : I'[;E.KU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Rtlc&Q.b  
  // all the operator overloaded umCmxm r&  
} ; D !{e  
_9q byhS7  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 uh% J  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: fYpJ2y-sA  
{ ft |*  
template < typename Right > | GN/{KH]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'p@m`)Z  
  { N-q6_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q$"?P  
} .`(YCn?\  
.1z=VLKF'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .zTkOk L  
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。 Fk9]u^j  
f4&;l|R0a  
template < typename T >   struct picker_maker yYSoJqj Q  
  { DQ9aq.;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?cn`N|   
} ; o-JB,^TE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h B_p  
  { _>;{+XRX[  
typedef picker < T > result; XVb9)a  
} ; L-9;"]d~|  
+ej5C:El_}  
下面总的结构就有了: z ?F`)}  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?@kz`BY  
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。 IZ87Px>zL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wQ[!~>A  
至此链式操作完美实现。 y]+[o1]-c  
{fjBa,o #  
| g1Cs  
七. 问题3 KZa6*,, 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。 (!qfd Qq#  
C6h[L  
template < typename T1, typename T2 > :qzh kKu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q)lD2  
  { _dW#[TCF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #{#k;va  
} Ro4!y:2|  
e/#6qCE  
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: 1$`|$V1  
L\5:od[EP  
template < typename T1, typename T2 > /Ak\Q5O'3  
struct result_2 <0? r# }  
  { rY8(`a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S9ic4rcd  
} ; rBi6AM/  
Z^=(9 :  
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? 2##mVEo.(  
这个差事就留给了holder自己。 'Yh`B8  
    yu&muCA  
IO ]tO[P#  
template < int Order > hpYv*WH:  
class holder; m)?0;9bt  
template <> X*w;6 V  
class holder < 1 > XB B>"  
  { 3Bvz& `\  
public : K9yZG  
template < typename T > +XW1,ly~  
  struct result_1 qg|ark*1u  
  { Gm\)1b  
  typedef T & result;  Z'l!/l!  
} ; ;PnN$g]Q  
template < typename T1, typename T2 > 2|] <U[  
  struct result_2 7oc Ng  
  { "] Uj _d  
  typedef T1 & result; Bjj =UtI  
} ; ~)[ pL(4  
template < typename T > 2oOos%0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IXlk1tHN4I  
  { BE],PCpPr  
  return (T & )r; 0c1=M|2  
} 8~~ k?  
template < typename T1, typename T2 > ,-8Xb+!8I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y?A*$6  
  { Y6.Bi  
  return (T1 & )r1; ;' |CSjco  
} >n(dyU@  
} ; Sa0IRC<LV  
TTbJ9O<43  
template <> s&Al4>}.f  
class holder < 2 > cIC/3g}]  
  { uEG4^  
public : 5e1oxSU  
template < typename T > Gpcordt/  
  struct result_1 PR x-0S  
  { &; p}HL,  
  typedef T & result; g1_z=(i`Z  
} ; %_CL/H   
template < typename T1, typename T2 > .Cs'@[Ciy  
  struct result_2 .IVKgQ B  
  { *uP;rUY  
  typedef T2 & result; x]?V*Jz  
} ; <eP,/H  
template < typename T > Uovna:"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3Zs0W{OxU  
  { X+<9 -]=  
  return (T & )r; 9`5.0**  
} E>gLUMG$  
template < typename T1, typename T2 > A7&/3C6{H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p! )tA  
  { "Mv^S'?>  
  return (T2 & )r2; Ag*?>I  
} ?I:_FT  
} ; Ey%[t  
.sOZ"=tW  
rj4Mq:pJ  
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> >。 g\?07@Zd|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g 4|ai*^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G`&P|xYg  
,,6lQ]wG  
return l(i, j) = r(i, j); ;-l^X%r  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |nr;OM  
}H saJ=1U  
  return ( int & )i; fA0wQz]u  
  return ( int & )j; 4 >H0a  
最后执行i = j; U3v~R4  
可见,参数被正确的选择了。 X56q ,jCJ{  
&gJ@"`r4  
,KF>@3f  
6 OvH"/X4  
zlTLp-^Y  
八. 中期总结 rg#/kd<?[V  
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: zQt)>Qx_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !{ _:k%B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 AW9%E/{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor DT6 BFx  
rM6S%rS  
{{[@ X  
pU,\ &3N  
!=yO72dgLY  
)te_ <W  
九. 简化 0}'/pN>  
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。 !U(KQ:j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p]Qe5@NT  
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: a9_2b}t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e8egxm  
  +-*/&|^等 bNtOqhi  
2. 返回引用。 u:J4Az^!  
  =,各种复合赋值等 6W7,EIf  
3. 返回固定类型。 :0Y.${h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d(9SkXr  
4. 原样返回。 'd;aAG  
  operator, )cZ KB0*+  
5. 返回解引用的类型。 .>PwbZ  
  operator*(单目) jv1p'qs4  
6. 返回地址。 K@!hrye  
  operator&(单目) Z/v )^VR  
7. 下表访问返回类型。 B>z^W+Unyn  
  operator[] C:bA:O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <S;YNHLC  
  operator<<和operator>> XRyeEwA;pp  
m9jjKu]|  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Z3ODZfu>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: = 1d$x:  
IBNb!mPu%  
template < typename Left >  #.Ly  
struct value_return 4"{g{8  
  { 20`XklV  
template < typename T > L]BTX]  
  struct result_1 ,.gJ8p(0x  
  { 6O 2sa-{d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6Q+VW_~  
} ; !ueh%V Ky  
w> Ft5"z  
template < typename T1, typename T2 > rfZg  
  struct result_2 ^BI&-bR@  
  { N5k9o:2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]x3 )OjH  
} ; 0&r}'f ?  
} ; OT)`)PZ"  
HBk5 p>&  
R\$6_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 40-/t*2Ly  
WFS6N.Ap  
下面我们来剥离functor中的operator() %VXIiu[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~wGjr7Wt  
/\1Q :B3W  
return l(t) op r(t) "e29j'u!*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Mz lE  
return op l(t) 0{?%"t\/f  
return op l(t1, t2) +OB&PE  
return l(t) op Q-U,1b  
return l(t1, t2) op L9whgXD  
return l(t)[r(t)] ~IQjQz?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k<"N^+GSz  
=aehhs>  
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: O&">%aU1I  
单目: return f(l(t), r(t)); aIWpgUd`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (ijO|%?  
双目: return f(l(t)); MU N:}S  
return f(l(t1, t2)); =3,Sjme  
下面就是f的实现,以operator/为例 nXxnyom,  
)%!X,  
struct meta_divide (hv}K*c{  
  { R/^;,.  
template < typename T1, typename T2 > o9v9 bL+X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >g[Wnzf  
  { DFGgyFay  
  return t1 / t2; -**fT?n  
} %]O #t<D  
} ; ]7h;MR  
!W=2ZlzS  
这个工作可以让宏来做: vha@YPC=  
0upZ4eN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ , -Lv3  
template < typename T1, typename T2 > \ |:SXN4';?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; i'#%t/ u  
以后可以直接用 8mX:*$qm:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Io_7  
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 Z \ -  
(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。。。) _ g"su #  
Q?9eu%G6I  
OQT i$2  
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 (fO~nN{F  
HlX7A 1i/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VAa;XVmB  
class unary_op : public Rettype "M]`>eixL  
  { qv/chD`C  
    Left l; x/92],.Mz  
public : 9AQ2FD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #- d-zV*  
%5(v'/dQ  
template < typename T > G&7 } m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =E8Kacu%  
      { `"bp -/  
      return FuncType::execute(l(t)); [{_K[5i  
    } .:, 9Tf  
I]ol[ X0S  
    template < typename T1, typename T2 > s|"4!{It  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $I /RN  
      { )/tdiRpn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yXc@i)9w3  
    } Ob -k`@_|  
} ; )v.\4Q4  
]JI A\|b6  
0j{KZy  
同样还可以申明一个binary_op h3A|nd>\  
j;*= ^s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  aK9zw  
class binary_op : public Rettype MK4CggoC  
  { ;WL0  
    Left l; E __A1j*gd  
Right r; Aj=c,]2  
public : R~BW=Dz,e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W{;LI WsZ  
!E\J`K0_e  
template < typename T > SCMZ-^b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `3F/7$q_  
      { ;V1e>?3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %!)Dk<  
    } ,u>K##X\  
-QP1Se*#  
    template < typename T1, typename T2 > gH/k}M7tA#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ) $I"LyK)  
      { ~bJ*LM?wOP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gJBk&SDgtP  
    } *yA. D?  
} ; 885 ,3AdA  
22m'+3I~Y  
2E3x=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 G{oM2`c'#8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZbcpE~<a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) cY*lsBo  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 J7rfHhz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cV)~%e/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 GD .>u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <3Hu(Jx<O  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &Lgi  
下面是修改过的unary_op %|3UWN  
#Y<b'7yJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b ~FmX  
class unary_op aD3Q-a[  
  { 5($ '@u  
Left l; pG:)u cj  
  u@zBE? g  
public : -^7n+ QX  
zL3'',Ha  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} doaqHri\,  
tt>=Vt '  
template < typename T > h9J  
  struct result_1 _26F[R1><~  
  { ktKT=(F&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; hC =="4 -  
} ; x;R9Gc[5  
GQ9g$&T  
template < typename T1, typename T2 > ub] w"N  
  struct result_2 ;q$O^r~  
  { 1e^-_Bo6'o  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (wIpq<%  
} ; ouUU(jj02  
nS1 D&;#Y  
template < typename T1, typename T2 > {%b-~& F9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NASRr  
  { )Hy|K1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pc%_:>  
} ?5 d3k%  
5ERycC y  
template < typename T > C zvi':  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WChJ <[]W  
  { D*j\gI  
  return OpClass::execute(lt(t)); QRv2%^L  
} $Mp#tH28  
4m6E~_:F  
} ; F 'U G p  
g< {jgF  
bXiT}5mJU  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug j7 D\O  
好啦,现在才真正完美了。 zW^@\kB0D  
现在在picker里面就可以这么添加了: AHhck?M^  
9_ GR\\  
template < typename Right > cv["Ps#;`W  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const aNCIh@m~  
  { Ol24A^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,#r>#fi0  
} R@r"a&{/  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 r#pC0Yj!3  
_`zj^*%  
6F3#Rxh  
#\$R^u]!  
5 !G}*u.  
十. bind I%whM~M1+  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3say&|kJ  
先来分析一下一段例子 LdAfY0  
7 0:a2m  
BUcze\+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} e;<=aa)}?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !285=cxz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 wvA@\-.+  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 kGMI ?  
我们来写个简单的。 7PZ0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [x 5T7=  
对于函数对象类的版本: >LwZ"IE V  
T)]5k3{  
template < typename Func > Pz1pEyuL  
struct functor_trait 2, ` =i  
  { [L,Tf_t^Y  
typedef typename Func::result_type result_type; g Xvuv^  
} ; "el}@  
对于无参数函数的版本: A|8(3PiP  
^l6q  
template < typename Ret > ?y7x#_Exc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `2?9eXC  
  { :'!,L0I|t  
typedef Ret result_type; PK5xnT:  
} ; Qe=!'u.nL  
对于单参数函数的版本: `|;R}"R;  
;K0kQ<y-Y  
template < typename Ret, typename V1 > W@1Nit-R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?*a:f"vQ  
  { @U(D&_H,K  
typedef Ret result_type; J]~LmSh  
} ; R$=UJ}>  
对于双参数函数的版本: 'tp1|n/1  
fNc3&=]]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z| Z447_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !t6:uC7H  
  { ayuj)]b  
typedef Ret result_type; A_}F  
} ; K<KyX8$P0  
等等。。。 .S17O}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n97A'"'wz  
wz5xJ:Tj  
template < typename Func > keEyE;O}u  
struct func_return 70l"[Y  
  { &CFHH"OsT  
template < typename T > /v E>*x  
  struct result_1 VAF+\Cea=  
  { i!<,8e=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; auqM>yx  
} ; ao<@a{G  
BM#cosV7%h  
template < typename T1, typename T2 > "8aw=3A  
  struct result_2 iNgHx[*?  
  { XS]=sfN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _gjsAbM  
} ; e7ixi^Q  
} ; G@anY=D\EB  
)%U&z>^P  
9Nglt3J[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <1Vz QH!o  
1_THBL26d  
template < typename Func, typename aPicker > %< JjftNQ  
class binder_1 IDb|J%e^P  
  { ,YJ\ $?  
Func fn; Q_xE:#!;  
aPicker pk; yw2^kk93|  
public : c-!rJHL`  
T%Vii*?M  
template < typename T > #vYdP#nWb  
  struct result_1 Nrva?W_i  
  { Iw8;",e2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3HC aZ?Ry'  
} ; v&%GK5j7O  
] FvN*@lG  
template < typename T1, typename T2 > [nxjPx9-  
  struct result_2 SEF/ D0  
  { H?8KTl=e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JNRG [j  
} ; DHJh.Y@H  
ZJ@M}-4O1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &C<B=T"I  
|_8- 3  
template < typename T > lqa.Nj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s (J,TS#I]  
  { &96I4su  
  return fn(pk(t)); ^wCjMi(sj  
} PmO utYV  
template < typename T1, typename T2 > MRi QaUg2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mF [w-<:.d  
  { ScYw3i  
  return fn(pk(t1, t2)); ?h"+q8&  
} Xz&Hfs"/J  
} ; kehv85  
<7/_Vs)F0  
xWD=",0+  
一目了然不是么? wj9CL1Gx  
最后实现bind  qm&}^S  
gYfN ?A*`_  
~xpU<Pd*  
template < typename Func, typename aPicker > hV])\t=yf  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E$; =*0w  
  { oJbD|m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wIz<Y{HA=  
} .a1WwI  
]d}Z2I'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <ZxxlJS)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。 k:Sxs+)?1  
(m4`l_  
十一. phoenix UP}Y s*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <Vm+Lt9  
2?58=i%b  
for_each(v.begin(), v.end(), tzJdUZJ  
( \,i9m9;y  
do_ aG}ju;  
[ : I28Zi*  
  cout << _1 <<   " , " ao#{N=mn  
] s\,F 6c  
.while_( -- _1), qP6]}Aj]  
cout << var( " \n " ) :TqvL'9o  
) \:]Clvc  
); VG^*?62  
q3adhY9|)0  
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: ?Ko)AP  
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 :t-a;Q;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |gM|>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N|Xx#/  
k{(R.gLZG  
I4:4)V?  
template < typename Cond, typename Actor > {v+,U}  
class do_while \:-#,( .V  
  { S(eCG2gR  
Cond cd; P7O$*  
Actor act; )1wC].RFYm  
public : 4eK!1|1  
template < typename T > RiqYC3Ka  
  struct result_1 9&fS<Hk  
  { A(2_hl-  
  typedef int result_type; 0]?} kY  
} ; #g*U\y  
]/hF!eO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k'E3{8<!  
Mh"DPt9@J  
template < typename T > %yX?4T;b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'd4I/  
  { S.1\e"MfI  
  do 5A oKlJrY  
    { [74HUw>  
  act(t); c""*Ng*T  
  } N7:=%Fy(  
  while (cd(t)); t+7h(?8L  
  return   0 ; X ptb4]  
} 6MQ+![fN  
} ; gR}> q4b  
$#4Qv5}  
pQAG%i^mF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _jg&}HM  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 u :AKp<'  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 xDU>y  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 lx$]f)%~  
下面就是产生这个functor的类: ivDmPHj{  
8+Sa$R  
{q f gvu  
template < typename Actor > @q:v?AO  
class do_while_actor ?=,4{(/)  
  { I.BsKB  
Actor act; {\z&`yD@  
public : |C}n]{*|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 07 [%RG  
"} =RPc%9  
template < typename Cond > 2u9O+]EP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CZ* #FY  
} ; Agt6G\ n  
&J(+XJM%  
6/_] |4t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 IX@g].)C  
最后,是那个do_ "~-H]9  
QP/%+[E.  
6Y?%G>$6  
class do_while_invoker ]Hr:|2 |.  
  { gq9IJ  
public : vM )2F  
template < typename Actor > p|fSPSz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X,-QxV=lc)  
  { ev~/Hf  
  return do_while_actor < Actor > (act); C+ibLS4i  
} 7{F(NJUO1  
} do_; RO.GD$ 3n  
Axp#8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? & D@/_m $  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n.9k<  
最后来说说怎么处理break和continue '](4g/%  
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。 T,N"8N{K"  
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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