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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a08B8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ];j8vts&  
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, {s_0[>  
$"x(:  
4!iS"QH?;^  
i~k?k.t8  
  class filler qdUlT*fw  
  { F'|,(P  
public : hq\KSFP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x"_f$,:!  
} ; | M-@Qvgh  
/`2VJw  
%xWmzdn  
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: .{)b^gE  
Z&J417buk  
yTbBYx9Bi  
RwT.B+Onuy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bNIT 1'v  
p 4(-  
r|rV1<d  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cC WOG d  
-hhE`Y  
/sJk[5!z  
Cg)#B+  
二. 战前分析 qF( ]Ce  
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。 vad" N  
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  <}B|4($  
5F&i/8Ib  
]P]lG-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0-FwHDxw  
  /* --------------------------------------------- */ xAz gQ  
vector < int *> vp( 10 ); ^W#[6]S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @yobT,DXi  
/* --------------------------------------------- */ XTHrf'BU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :GGsQ n  
/* --------------------------------------------- */ K\n %&w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $m{\<A  
  /* --------------------------------------------- */ Wpj.G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nc@ul')  
/* --------------------------------------------- */ x-Xb4?{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); GpxGDN3?  
L{ .r8wSrI  
9YB~1 M  
\^':(Gu4o  
看了之后,我们可以思考一些问题: t}NxD`8  
1._1, _2是什么? T /[)U  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 l\MiG Na  
2._1 = 1是在做什么? aU#8W.~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 M(oW;^B  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 <2|x]b 8  
5Ko "-  
9DPf2`*$  
三. 动工 ~V5k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ho^1T3  
0!+ab'3a  
dbnH#0i  
<8-I:o]mF  
template < typename T > 9x{T"'  
class assignment 15nc  
  { `Gsh<.w!7  
T value; t*Lo;]P  
public : \gIdg:"02  
assignment( const T & v) : value(v) {} US> m1KsX  
template < typename T2 > I0)iC[s8;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L~vNW6#W  
} ; z[OW%(vrm  
H]@Zp"7  
^{Syg;F=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 XXe7w3x{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ( B50~it  
?nU V3#6{  
7"8HlOHA  
jzzVZ%t  
  class holder }yB@?  
  { !j7b7<wR  
public : zhYE#hv2  
template < typename T > ojyG|Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E7*1QR{Q  
  { 7g(rJGjtg  
  return assignment < T > (t); 5O)Z}  
} i-niRu<  
} ; ;'p0"\SV  
73N%_8DH  
a.w,@!7  
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: #gsAwna3  
%NxNZe  
  static holder _1; <NS= <'U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xbn+9b  
4b7}Sr=`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S0p]:r ";x  
而不用手动写一个函数对象。 E 8,53$  
I0OsaX'  
Qj3UO]>  
17};I7  
四. 问题分析 G_dia6  
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。 *OsXjL`f  
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。 O#u)~C?)8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~ RTjcE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /vU9eh"%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '@pav>UPD  
p4aM`PW8>=  
五. 问题1:一致性 5!y3=.j  
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>1\f0'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 LJI&j \  
I -;JDC?  
struct holder qD`')=  
  { @6t3Us~/  
  // eb( =V *  
  template < typename T > 0} P&G^%"  
T &   operator ()( const T & r) const O\G%rp L$w  
  { *sL'6"#Cre  
  return (T & )r; CsuSg*#X+  
} H<1C5-  
} ; :()4eK/\  
wBeOMA  
这样的话assignment也必须相应改动: &dOV0y_  
45ct*w  
template < typename Left, typename Right > ^Jc~G~x4*  
class assignment uP+ j_is  
  { XtQ3$0{*%  
Left l; e@ F& /c  
Right r; yChC&kX Z+  
public : 7a@V2cr@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0imz }Z]  
template < typename T2 > uy`U1>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } '# (lq5 c  
} ; <u^41  
! '2'db  
同时,holder的operator=也需要改动: u# %7>=  
}Pw5*duq  
template < typename T > !$_mWz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,QKG$F  
  { [3/P EDkw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b*p,s9k7  
} nq6]?ZJ  
lXB_HDY  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <v5toyA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 EH,uX{`e  
/~AwX8X  
return l(rhs) = r; (& ~`!]  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 <GoE2a4Va  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e=2;z  
Ulktd^A\  
template < typename Tp > 75^-93  
class constant_t jh g!K.A  
  { mZq*o<kTA  
  const Tp t; =8tdu B  
public : W^y F5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !;R{-  
template < typename T > OgOu$.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~t#'X8.)  
  { [r]USCq  
  return t; lgnF\)  
} ;M'R/JlUN  
} ; rylllJz|L:  
Gg-<3z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,t)mCgbcO  
下面就可以修改holder的operator=了 Z?v9ub~%  
SM^6+L"BE  
template < typename T > y()#FRp7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O+'Pq,hn  
  { Zr$PSp}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _$fxoD9  
} E6@+w.VVO  
_IgG8)k;  
同时也要修改assignment的operator() "%}PVO!  
q<;9!2py  
template < typename T2 > ly^F?.e-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wvUph[j}J  
现在代码看起来就很一致了。 <-lz_  
$s) ^zm~  
六. 问题2:链式操作 j"YJ1R-5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LW2Sko?Yo  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,xR^8G 8  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 G`)I _uO  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 [&Qrk8EN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (Ojg~P4;&  
}4bwLO  
template < typename T > Dnd  
struct result_1 s"sX# l[J  
  { y:v0& 9L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #z5'5|3  
} ; M8g=t[\  
*XNvb ^<  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:  c<4pu  
bAW;2 NB  
template < typename T > H=wmN0s{<  
struct   ref K IqF"5  
  { YJ:CqTy  
typedef T & reference; NghQ#c  
} ; 2+Fq'!  
template < typename T > >\@6i s  
struct   ref < T &> }Y-f+qX*  
  { wuh$=fya  
typedef T & reference; WOg_Pn9HI  
} ; 6X'RCJu%  
 0J_Np  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 40:YJ_n  
#}B~V3UD  
template < typename T > KIuYWr7&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q2Q`g`*O:  
  { }>p)|Y T"/  
  return l(t) = r(t); ;APg!5X  
} \l]jX: 9(  
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。 2 3>lE}^G  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z 4t9q`}h  
"E'OP R  
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 Xbap' /t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v#nFPB=z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [u-~<80  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "5>p]u>  
最后的布局是: o}NKqA3  
                Add ;vd%=vR  
              /   \ ^@tn+'.  
            Divide   5 ZegsV|  
            /   \ D6v0n6w  
          _1     3 57HMWlg  
似乎一切都解决了?不。 "b} ^ xy  
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。 JBg",2w |C  
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。 ,a?em'=  
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: -@i2]o  
d;'@4NX5+  
template < typename Right > c| p eRO.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const m&; t;&#  
Right & rt) const >~ne(n4qy  
  { |7f}icXKur  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "e(OO/EZS  
} ss-Be  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e"2 wXd_}  
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。 G q0~&6  
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。 ,Q}/#/  
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。 qk:F6kL\`  
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。 OP<@Xz  
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? wRLkO/Fw  
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: Kj'm<]u  
/#Ew{RvW'  
template < class Action > !7}5"j ;A  
class picker : public Action Oys.8%+ P  
  { J.El&Dev  
public : Ar>Om!]=v  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A$^}zP'u0<  
  // all the operator overloaded G19FSLrtA  
} ; }3vB_0[r  
&jg,8  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 VQLo vt"  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: N|Rlb5\  
d)dIIzv  
template < typename Right > HeF[H\a<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xu_Tocvop  
  { "qwRcuHY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kQ4%J, 7e4  
} Ij4\*D!  
dqG+hh^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gS"@P:wYzs  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]C]tLJ!M  
OlV>zam  
template < typename T >   struct picker_maker N%>/ e'(  
  { La3f{;|u5M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ) Oa"B;\j  
} ; ?(ks=rRK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Url8Z\;aM  
  { _}Z*%sT  
typedef picker < T > result; &A%#LVjf  
} ; xb1)ZJH  
(VC_vz-  
下面总的结构就有了: mp@JsCU  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 LfF<wDvXf  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 'jmcS0f -  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dJCu`34Y'|  
至此链式操作完美实现。 sRY: 7>eg  
@ZT25CD  
+mAMCM2N  
七. 问题3 }g(aZ  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ?#]c{Tlpz  
Y B)1dzU  
template < typename T1, typename T2 > %L~X\M:Qk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n>!E ]  
  { "7gS*v,r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;'cv?3Y  
} A$|> Jt  
1!=$3]l0Lj  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 'v\!}6  
\Z57UNI  
template < typename T1, typename T2 > UVU}  
struct result_2 ~r|.GY  
  { 9X=#wh,q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2]Y (<PC  
} ; {|> ~#a49h  
!%5{jO1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 1 w\Y ._jK  
这个差事就留给了holder自己。 KF7f<  
    QmgwIz_  
<2,@rYe/  
template < int Order > 93YD\R+q  
class holder; orTTjV]_m  
template <> -6)ywq^{z  
class holder < 1 > YM#XV*P0 q  
  { '8%aq8  
public : ~ocd4,d=  
template < typename T > OE:t!66  
  struct result_1 [IW@ mn>  
  { E1VCm[j2  
  typedef T & result; ?F`lI""E  
} ; Jbs:}]2  
template < typename T1, typename T2 > =XoNk1  
  struct result_2 :G}tvFcOAF  
  { @#o$~'my  
  typedef T1 & result; L{(r@Vu  
} ; ]`u{^f  
template < typename T > %zX'u.}8#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v[lytX4)  
  { f1\x>W4z~\  
  return (T & )r; n1$##=wK]  
} SxQ|1:i%  
template < typename T1, typename T2 > R[#5E|` `9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R]ppA=1*_l  
  { So!1l7b  
  return (T1 & )r1; iY( hGlV  
} G+5G,|}  
} ; P.[>x  
{uckYx-A  
template <> -=g`7^qa>  
class holder < 2 > HWe.|fH:  
  { 3V,X=  
public : yy #Xs:/  
template < typename T > R~c(^.|r  
  struct result_1 %\- +SeC  
  { ]enqkiS  
  typedef T & result; !!` zz  
} ; 2$3BluK  
template < typename T1, typename T2 > 0<>iMrD  
  struct result_2 gXf_~zxS  
  { gR?3)m  
  typedef T2 & result; JWxPH5L  
} ; J qU%$[w  
template < typename T > $p9XXZ"*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A+[wH(  
  { 29Gej Lg |  
  return (T & )r; V7^?jy&&  
} 0@xuxm/i  
template < typename T1, typename T2 > g%\e80~1(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pp{%\td  
  { NT8%{>F`  
  return (T2 & )r2; gW*ee  
} ^?juY}rZ=|  
} ; h[B Ft{x  
huN(Q{fj  
S>H W`   
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> >。 {= z%( '^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: s )To#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: W]y$6P  
otPEJ^W&  
return l(i, j) = r(i, j); `|PxEif+J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) FyY;F;4P  
|d:URuG~:I  
  return ( int & )i; +rql7D0st  
  return ( int & )j; mCq*@1Lp9  
最后执行i = j; bH,Jddc  
可见,参数被正确的选择了。 Je?V']lm  
NgH%  
ob*2V! "  
~" $9auQtC  
,fYO>l';`f  
八. 中期总结 f0hi70\(X  
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: m7!l3W2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7l:H~"9r  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 DPe`C%Oc1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >U) ,^H(  
j5ui  
n_c0=YH  
Lnj5EY er  
6=H-H\iw  
 m+vwp\0  
九. 简化 [PQG]"  
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。 >#8`Zy:/Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1 9)78kV{  
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: JLG5`{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e`_3= kI  
  +-*/&|^等 V];RQWs  
2. 返回引用。 .y'OoDe  
  =,各种复合赋值等 K}$PIW  
3. 返回固定类型。 ev+N KUi=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #Io#OG<7b  
4. 原样返回。 ||_F /AD  
  operator, >|rL0  
5. 返回解引用的类型。 ^Cak/5^K  
  operator*(单目) A"P1 B]  
6. 返回地址。 q?t>!1c  
  operator&(单目) 5aWKyXBIx  
7. 下表访问返回类型。 z&- `<uV~  
  operator[] h?CNChRJs  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t8^*s<O  
  operator<<和operator>> 0\ gE^=o[  
1-JWqV(#?  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 }Rf } iG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UbuxD})  
PB9<jj;  
template < typename Left > @B[=`9KF[  
struct value_return "/\:Fdc^  
  { g6*}& .&  
template < typename T > 5 WAsEP  
  struct result_1 Dic(G[  
  { E]7G4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /_56H?w\  
} ; +nqOP3  
2 na8G  
template < typename T1, typename T2 > o= 8yp2vG  
  struct result_2 ',CcLN  
  { AM}OL Hj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rFmE6{4:p  
} ; ph|3M<q6  
} ; h7Ma`w\-  
3 +#bkG  
3yZ@i<rfH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1`)R#$h  
* dNMnZ@Y  
下面我们来剥离functor中的operator() ,Y&kW'2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I/@Xr  
f{b"=hQ  
return l(t) op r(t) lca.(3u   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {uhw ^)v  
return op l(t) "w7:{E5e  
return op l(t1, t2) =!{dKz-&  
return l(t) op -BjB>Vt  
return l(t1, t2) op MZ+"Arzb  
return l(t)[r(t)] T$q]iSgu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $4eogI7N>w  
f< '~K  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: :{Y,Nsa  
单目: return f(l(t), r(t)); KT|$vw2b  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cq!> B{  
双目: return f(l(t)); &2Y>yFB ,  
return f(l(t1, t2)); =F:d#j>F  
下面就是f的实现,以operator/为例 8m6L\Z&  
}SOj3.9{c  
struct meta_divide XCt}>/"s\h  
  { >o[T#U  
template < typename T1, typename T2 > f^]2qoN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bGSgph  
  { _x>u "w  
  return t1 / t2; ciXAyT cG  
} U3Dy:K[  
} ; 3*'!,gK~[  
HWHGxg['r  
这个工作可以让宏来做: .jRXHrK;  
'Y-c*q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )qxL@w.  
template < typename T1, typename T2 > \ c8u&ev.U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; czT$mKj3  
以后可以直接用 Aimgfxag  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ukPV nk  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Eu0 _/{:  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 8d>OtDLa  
3|~(9b{+  
<ZnAPh  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 t<`BaU  
?HBc7$nW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?Jx8z`(  
class unary_op : public Rettype ?=fJu\;  
  { fa6L+wt4O  
    Left l; :oZ30}  
public : Lu<'A4Q1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kdF# Nm  
`5gcc7b  
template < typename T > x JepDCUJ>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T{ojla(  
      { ]6(NeS+  
      return FuncType::execute(l(t)); A\?O5#m:$  
    } J M`uIVnNA  
uL1-@D,  
    template < typename T1, typename T2 > D!y Cnq=8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #kxg|G[Ol  
      { u'iOa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /njN*rhx&Z  
    } \75%[;.  
} ; Q#vur o  
~Ipl'cE  
:,cSEST  
同样还可以申明一个binary_op `4$" mO>+  
0BBWuNF.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L >xN7N3&m  
class binary_op : public Rettype Yr0%ZYfN  
  { V%3K")  
    Left l; ;[*7UE+#7  
Right r; F02NnF  
public : sbG3,'i)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~s !+9\Fi  
\=nY&Ml  
template < typename T > ]xFd_OHdb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @(ev``L5g  
      { l3.HL> o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A}W&=m8!  
    } xKIm2% U9  
7gv kd+-*  
    template < typename T1, typename T2 > (h2bxfV~+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UW40Y3W0  
      { "&>$/b$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); whD%Oz*f  
    } fD V:ueO  
} ; 7kj#3(e  
sl`\g1<{`  
P=eL24j  
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 VFRUiz/C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !K3 #4   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sg2T)^*V  
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。 ( vgoG5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (?$}Vp  
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。。。 $n>.;CV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8+lM6O ~!  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) <@JK;qm>S  
下面是修改过的unary_op T?Hs_u{  
/}(w{6C  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5{j1<4zxR  
class unary_op ,I[  
  { #W* 5=Cf  
Left l; A LKU  
  mKn:EqA  
public : poQY X5  
}oloMtp$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /\OjtE  
X 5pp8~  
template < typename T > #dU-*wmJ  
  struct result_1 wzF/`z&0?6  
  { _0ep[r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; YJF!_kg.  
} ; > u~ l_?  
TLw.rEN!;  
template < typename T1, typename T2 > >f74]J=V  
  struct result_2 0oc5ahp  
  { yX<Sk q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UoBmS 5  
} ; *7`;{O  
iVwI}%k  
template < typename T1, typename T2 > _6xC4@~h*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jDOB (fE  
  { %Q]m6ciAM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3)p#}_u{  
} RCgZ GP  
{rf.sN~M  
template < typename T > 3~%9;.I3!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1s/t}J~zZ  
  { 6|~N5E~SX  
  return OpClass::execute(lt(t)); SfEgmp-m  
} w%KU@$  
wtIXZU x  
} ; AEp|#H' >  
)jm}h7,  
5Ta<$t  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug r3{Cuz  
好啦,现在才真正完美了。 E.zY(#S  
现在在picker里面就可以这么添加了: Hq ]f$Q6:  
7CWz)LT  
template < typename Right > T}M!A|   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =0 mf  
  { Am{Vtl)i  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 'QeCJ5p]  
} ,l1A]Wx  
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。 9jBP|I{xI  
0X !A'  
|eU{cK~e^  
|@!4BA  
!EB<e5}8wK  
十. bind F4`ud;1H  
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。 4|ML#aRz  
先来分析一下一段例子 _H} 8eU  
?:H4Xd7  
e5W 8YNA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x2%xrlv<J/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3"!h+dXw  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 o'+p,_y9Y@  
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。 p48m k  
我们来写个简单的。  vtk0 j  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mu@He&w"  
对于函数对象类的版本: Bi:%}8STH  
avxr|uk  
template < typename Func > FN0)DN2d}  
struct functor_trait waT'|9{  
  { Kg4\:A7Sa.  
typedef typename Func::result_type result_type; bys5IOP{]o  
} ; KW`^uoY$  
对于无参数函数的版本: o"wvP~H  
"tdF#>x  
template < typename Ret > zZR_&z<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pL 2P .  
  { @ LPs.e  
typedef Ret result_type; R2,Z`I  
} ; wIeF(}VM  
对于单参数函数的版本: ktF\f[  
vLCyT=OB`  
template < typename Ret, typename V1 > ,6@s N'c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %dn!$[D@  
  { z{$2bV  
typedef Ret result_type; \USl 9*E  
} ; 7n}$|h5D  
对于双参数函数的版本: lrQNl^K}=  
?gYQE&M !  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'vCl@x$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > = j)5kY`  
  { [/E|n[Bx  
typedef Ret result_type; \D6 7J239E  
} ; l5P!9P  
等等。。。 <UsFBF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &l M=>?  
)IBvm1  
template < typename Func > S@4p.NMU  
struct func_return IX+!+XC"U  
  { Q%>6u@'  
template < typename T > D`hl}  
  struct result_1 C}jFR] x)  
  { pz4lC=H%o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +6~ut^YiM.  
} ; =Vie0TV&h  
\0 j-p   
template < typename T1, typename T2 > 2 Sgv  
  struct result_2 H^sImIEUT  
  {  /dI8o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8f`r!/j  
} ; wHuz~y6  
} ; `@3{}  
W79Sz}):  
FHbyL\Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t4d^DZDh!  
yRAfIB$T}"  
template < typename Func, typename aPicker > @js`$  
class binder_1 I_k/lwBD  
  { dp}s]`x+  
Func fn; zQ~N(Jj?h  
aPicker pk; ~~r7TPq  
public : GHWt3K:*w  
@b&_xT  
template < typename T > um,G^R   
  struct result_1 ^vw[z2"  
  { M!R=&a=Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -y|*x-iZ  
} ; 1`Z:/]hl  
Se}&2 R  
template < typename T1, typename T2 > nPW=m`jG  
  struct result_2 qx5jaa3  
  { _s18^7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `(uN_zvH  
} ; ZyX+V?4  
N(J'h$E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6w `.'5  
XOL_vS24  
template < typename T > {F=`IE3)w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O $ARk+  
  { }vxRjO,  
  return fn(pk(t)); g ySl.cxt  
} ]P*H,&I`#  
template < typename T1, typename T2 > U! $/'Xi9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |mQC-=6t;Y  
  { qm/#kPlM  
  return fn(pk(t1, t2)); H krhd   
} XUVBD;"f!  
} ; v%muno,  
.4J7 ^l  
9fy[%M  
一目了然不是么? SuA  @S  
最后实现bind yZ-Ql1 1  
>H5_,A}f  
}SFmv},Ij  
template < typename Func, typename aPicker > 8b"vXNB.f  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ':|E$@$W  
  { e}NB ,o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5SEGV|%  
} LEg ?/!LIT  
kq*IC&y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 weMufT  
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。 LJSx~)@  
]+5Y\~I  
十一. phoenix l0PXU)>C  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,&iEn}xG7i  
/b]+RXvxj  
for_each(v.begin(), v.end(), #y8Esik  
( |JiN; O+K  
do_ j9/hZqo  
[ siOyp ]  
  cout << _1 <<   " , " KwY6pF*  
] 8/@*6J  
.while_( -- _1), F?Fxm*Wa/  
cout << var( " \n " ) UNA!vzOb  
)  _ 'K6S  
); Y,m=&U  
m~tv{#Y  
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: 79uAsI2-Y  
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 A |P wm`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z(#CO<C.t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _xM}*_<VP  
Lh-+i  
Tdxc%'l  
template < typename Cond, typename Actor > )`#SMLMy~  
class do_while (g>&ov(d  
  { * $|9e  
Cond cd; jA3xDbM  
Actor act; 3F9dr@I.7  
public : lQL /I[}  
template < typename T > B$G9#G6pZ  
  struct result_1 h^f?rWD:nz  
  { x|*m ok  
  typedef int result_type; * Na8w'Q  
} ; F!RP *  
&<Fw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &23{(]eO  
geNvp0  
template < typename T > V8 G.KA "  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ] V,#>'  
  { ft$ 'UJ% j  
  do @=?#nB&  
    { 7WHq'R{@  
  act(t); !]MGIh#u  
  } &S[>*+}{+  
  while (cd(t)); z J V>;  
  return   0 ; G)gPL]C0  
} BSY7un+`:  
} ; b~;M&Y  
{tuGkRY2 ~  
UAds$ 9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hM[I}$M&O  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 1`9'.w+r  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }0 Fu  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 d&X <&)a7  
下面就是产生这个functor的类: A<-3u  
36d6KS 7  
RWZjD#5%Z  
template < typename Actor > B7n1'?  
class do_while_actor <%"CQT6g %  
  { qJK6S4O]  
Actor act; )5x,-m@  
public : # "TL*p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W3xObt3w\  
Qv@)WJ="-0  
template < typename Cond > i+|/V&#3[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H6Kt^s<6xu  
} ; Cp]q>lM"  
G C@U['  
K>Tv M&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 w_#5Na}>d  
最后,是那个do_ S^)xioKsJ  
\; zix(N[5  
`llSHsIkXb  
class do_while_invoker N lB%Qu  
  { b|U3\Fmc  
public : b(_PV#@$  
template < typename Actor > 5xc-MkIRL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `IK3e9QpcA  
  { R-5e9vyS  
  return do_while_actor < Actor > (act); '.zr:l  
} 2w:cdAv$  
} do_; _'P!>C!  
I z)~h>-F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Cce{aY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 74a>}+"  
最后来说说怎么处理break和continue [4HOWM>\  
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。 ANd#m9(x  
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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