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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Fs|aH-9\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @ 4%a  
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, .o?"=Epo  
\gE6KE<?p  
u(92y]3,  
:6}y gL*i  
  class filler A tU!8Z  
  { L@t}UC  
public : q;{# ~<"+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7[}K 2.W.  
} ; ]J aV +b'O  
1tMs\e-  
t:?8I9d  
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: @=kDaPme92  
/^F$cQX(  
h;(#^+LH  
M]JD(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zLB7'7oP  
}VUrn2@-4  
~c*$w O\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8ezdU"  
G6?+Qz r  
28N v'  
a?]"|tQ'  
二. 战前分析 ;E{k+vkqy  
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。 j>KJgSs]&\  
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 V7\@g  
qbwX*E~ ;  
ZI8*PX%2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J4 Tc q  
  /* --------------------------------------------- */ B9glPcy}SS  
vector < int *> vp( 10 ); `J(im  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $B3<"  
/* --------------------------------------------- */ |9X$@R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X$<s@_#1  
/* --------------------------------------------- */ n M?mdb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yK #9)W-  
  /* --------------------------------------------- */ jhN]1t /\X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :@H&v%h(u  
/* --------------------------------------------- */ x?unE@?\S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5[py{Gq  
9ne13 qVm+  
/I>o6CI  
{+&qC\YF  
看了之后,我们可以思考一些问题: ('u\rc2 R  
1._1, _2是什么? {xGM_vH1  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 H(~:Ajj+zQ  
2._1 = 1是在做什么? ?^< E#2a  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [A.ix}3mm  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 e/p2| 4;  
I!L`W _  
_+vE(:T  
三. 动工 T|{1,wP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A=z+@b6  
Tf bB1  
("7rjQjRz  
P&s-U6  
template < typename T > >4.K>U?0FC  
class assignment el;eyGa  
  { #Pf?.NrTn  
T value; %}nNwuJ  
public : A=(<g";m  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'fqX^v5n  
template < typename T2 > v|&Nh?r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hPP,D\#  
} ; []vt\I ;  
4w\@D>@}H  
/ehmy(zL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^J TrytIB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~T{^7"q\  
~'[0-_]=f  
VJeoO)<j  
_shoh  
  class holder BXCB/:0  
  { #'@pL0dj  
public : 8{t^< j$n  
template < typename T > |\lsTY&2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const / X #4  
  { O_M2Axm  
  return assignment < T > (t); *" ("^_x\  
} *K<|E15 ,  
} ; ODbEL/  
GbLuX U  
1TagQ  
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: <yw6Om:n<  
xE2sb*  
  static holder _1; 8K]5fkC|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =nQgS.D  
"zn<\z$l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); * 7<{Xbsj^  
而不用手动写一个函数对象。 0I`)<o-  
Cm~Pn "K_]  
g p2S   
2+2Gl7" s  
四. 问题分析 bI_6';hq!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 )dv w.X  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _5nS!CN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8%@![$q<g  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?nLlZpZ2v  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Cw*:`  
W7_j;7'  
五. 问题1:一致性 Em%0C@C  
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?| e6 R<V]g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i; qb\  
3?do|>  
struct holder [dQL6k";b  
  { t==CdCl  
  // Xiy9Oeq2uh  
  template < typename T > <? Z[X{  
T &   operator ()( const T & r) const \ r^#a  
  { *[P"2b#  
  return (T & )r; g[NmVY-o  
} 8zMt&5jD  
} ; ]f3[I3;K  
W7F1o[  
这样的话assignment也必须相应改动: $j+RUelFY  
9?jD90@ }  
template < typename Left, typename Right > |2$wJ$ I  
class assignment V>$A\AWw  
  { r~q(m>Ct6  
Left l; ]tjQy1M  
Right r; B#|c$s{  
public : F1Jd-3ei  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fAMk<?  
template < typename T2 > #{m~=1%;Ya  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8l?mNapy  
} ; _+OnH!G0  
qM$4c7'4P6  
同时,holder的operator=也需要改动: zeHf(N  
A>?_\<Gp  
template < typename T > j5rB+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const am'11a@*  
  { 2ncD,@ij  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d7f{2  
} 4R(H@p%+r2  
1I=>0 c  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ^5MPK@)c,/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !a.|URa7  
wjVmK  
return l(rhs) = r; x %hV5KW  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Y-&SZI4H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )U?5O$M;lE  
-E$(<Pow~\  
template < typename Tp > tyW5k(>  
class constant_t tFi'RRZ  
  { v_ U$jjO1  
  const Tp t; >-%}'iz+  
public : @L9C_a  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pL& Zcpx  
template < typename T > ,ce sQ ou  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <-]qU}-  
  { JNJ96wnX1  
  return t; N<$dbqoT|  
} V,*<E&+  
} ; RZ6[+Ygn  
b-`=^ny)K  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sa7F-XM  
下面就可以修改holder的operator=了 2`[iTBZ=^  
1iiQW  
template < typename T > \[>Ob  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Un~8N  
  { mBrH`!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @U 6jd4?)  
} +sW;p?K7eO  
mw\ z'  
同时也要修改assignment的operator() :j)v=qul  
1@i|[dq  
template < typename T2 > `<"@&N^d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } YUGEGXw  
现在代码看起来就很一致了。 H,{WrWA  
B%.vEk)*  
六. 问题2:链式操作 G[bWjw86O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }%T8?d]  
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。 C-}@.wr(  
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。 x}tg/` .=z  
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。 ?_@_NV MY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S.I3m-  
mnG\qsKNLK  
template < typename T > BQ;F`!Hx?  
struct result_1 >, 9R :X(  
  { tQ@%3`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _oILZ,  
} ; r'bPSu,  
UqA<rW  
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: }MiEbLduN  
7eR%zNDa  
template < typename T > q;)+O#CR  
struct   ref pnpx`u;  
  { R^ln-H;  
typedef T & reference; t/kMV6  
} ; WXj iKW(  
template < typename T > z{q|HO  
struct   ref < T &> >x3$Ld  
  { Od,P,t9  
typedef T & reference; *B3 4  
} ; ,u<oAI`  
gB)Cmw*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9*<=K  
V#P`FX  
template < typename T > 0D s W1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const QF74'  
  { M}S1Zz%Ii1  
  return l(t) = r(t); om1@;u8u  
} %FhUjHm  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 nn?h;KzB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 y!kU0  
%`# HGji)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ]Uu:t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9sI&&Jg  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i[#XYX'\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |b+ZKRW  
最后的布局是: !!\x]$v  
                Add 8{f~tPY  
              /   \ Gm.sl},  
            Divide   5 hRFm]q  
            /   \ (oxMBd+n1  
          _1     3 z#|tcHVFT  
似乎一切都解决了?不。 G &QGQ  
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。 /7CV7=^d,  
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。 G(fS__z  
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: b3M`vJ+{  
?nCo?A  
template < typename Right > @4]} J-3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JGRL&MG4  
Right & rt) const tZL {;@  
  { nc[Kh8N9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xo.k:F  
} zAkF:^#Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O}3|UI!`  
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。 !SPu9:  
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。 =A]*r9  
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。 sd,KB+)  
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。 ;xQNa}"V  
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? >>b <)?3Rv  
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: c.eUlr_ {  
Py~1xf/  
template < class Action > Jmml2?V-c  
class picker : public Action qGXY  
  { >|1$Pv?  
public : -FGM>~x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /7fD;H^*  
  // all the operator overloaded ' 5xvR G  
} ; 'o]kOp@q  
@9e}kiW  
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。 o FS2*u  
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: =3dR-3  
*w`_(X f  
template < typename Right > Z4s+8cTHn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const WXs?2S*  
  { R^?9 V=Y<T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hCPyCq]  
} HPc~wX  
yBl9a-2A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |r+w(TG  
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。 k~XDwmt;  
''?iJFR  
template < typename T >   struct picker_maker ^:u-wr8?{  
  { Qv}TUX4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $e, N5/O  
} ; fda)t1u\8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C7=N`s}  
  { ?ocBRla  
typedef picker < T > result; QX+Xi<YE-  
} ; W QqOXF  
&hcD/*_Z  
下面总的结构就有了: ;Qi0j<dXd  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 zhgvqg-  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 \OW.?1d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {WvYb,  
至此链式操作完美实现。 _lBHZJ+  
,v#O{ma  
}B ?_>0  
七. 问题3 M)"'Q6ck=  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 @gnLY  
jR2^n`D  
template < typename T1, typename T2 > odTa 2$O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VVw5)O1'  
  { ^O QeOTF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /d*[za'0  
} L_Xbca=  
v|R#[vtFd  
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: 8bdx$,$k  
Gzc`5n{"  
template < typename T1, typename T2 > V<ii  
struct result_2 hplxs#  
  { gE9x+g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <<PXh&wu0  
} ; S1o[)q   
}z F,dst  
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? 0[f[6mm%m  
这个差事就留给了holder自己。 :?j]W2+kR  
    Zd}12HFq  
rpUTn!*u/  
template < int Order > nyL$z-I)  
class holder; N$.=1Q$F6  
template <> _H"_&m$aDm  
class holder < 1 > !n<SpW;  
  { +xS<^;   
public : ~NTKWRaR  
template < typename T > R0urt  
  struct result_1 Py\/p Fvg  
  { 5fy{!  
  typedef T & result; a$3] `  
} ; quS]26wQz  
template < typename T1, typename T2 > i1 c[Gk.o  
  struct result_2 wpD}#LRfm  
  { ~U4Cf >  
  typedef T1 & result; b$sT`+4q  
} ; |j4p  
template < typename T > i3cMRcS;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?-'GbOr!  
  { <m,bP c :R  
  return (T & )r; = \M6s  
} n?QglN  
template < typename T1, typename T2 > p_i',5H(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const = &^tfD  
  { 7AF6aog  
  return (T1 & )r1; =@D H hg  
} )"J1ET,z  
} ; #~4;yY\$I  
a4 mRu|x  
template <> q ,+29  
class holder < 2 > ; o(:}d  
  { MaLH2?je^n  
public : 'Hsd7Dpi}  
template < typename T > n5y0$S/ D  
  struct result_1 y+ 4#Iy  
  { K j~!E H"  
  typedef T & result; 5cb8=W -  
} ; b3ys"Vyn  
template < typename T1, typename T2 > Z>~7|vl  
  struct result_2 :1;"{=Yx}  
  { 6]mAtA`Y  
  typedef T2 & result; d4)0G-|  
} ; MkWbPm)  
template < typename T > p*l=rni4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S{Zf}8?6$  
  { iI3,q-LA  
  return (T & )r; })j N 8px  
} @ V_i%=go  
template < typename T1, typename T2 > |d,bo/:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n(.L=VuXn  
  { \ 0Ba?  
  return (T2 & )r2; [<sN "  
} \wR\i^  
} ; bc;?O`I<  
o*3\xg  
8@ f+?g*i  
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> >。 ^\r{72!y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ikO9p|J  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @k\,XV`T~t  
wRZS+^hx  
return l(i, j) = r(i, j); 'wWuR@e#&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hxt;sQAo{  
(wvU;u  
  return ( int & )i; Z*IW*f&0>1  
  return ( int & )j; a`zHx3Yg  
最后执行i = j; %r&36d'  
可见,参数被正确的选择了。 39d$B'"<1  
6n;? :./  
4%4Yqx )  
4y!GFhMh  
|E;+j\   
八. 中期总结 0U !&|i\  
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: cqT%6Si  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 RY1-Zjlb<  
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<4=/.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _w2KUvG-8  
1kD1$5  
pktnX-Slt  
N36B*9m&p  
79I"F'  
+O)ZB$w4  
九. 简化 a5&[O  
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。 A-*MH#QUKh  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )-h{0o  
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: 7I*rtc&Kb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o6:@j#b  
  +-*/&|^等 i^8w0H<-@v  
2. 返回引用。 sXtt$HID=  
  =,各种复合赋值等 Asy2jw\V  
3. 返回固定类型。 D={$l'y9p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ],vid1E  
4. 原样返回。 2`> (LH  
  operator, w ~^{V4V  
5. 返回解引用的类型。 phB d+zQc  
  operator*(单目) m_FTg)_=  
6. 返回地址。 93ggCOaYA  
  operator&(单目) c[$i )\0  
7. 下表访问返回类型。 )|#ExyRO  
  operator[] cQsSJBZ[v5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]:m4~0^#-(  
  operator<<和operator>> MP.ye|i4Q  
Kjpsz];  
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。 l TVz'ys  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: D_G]WW8  
N34bB>_  
template < typename Left > d[*NDMO  
struct value_return :&LV^ A  
  { "ZA`Lp;%w  
template < typename T > _ q AT%.  
  struct result_1 ~f( #S*Ic  
  { s>[Oe|`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =h|7bYLy  
} ;  )\kNufP  
~#)9Kl7<X  
template < typename T1, typename T2 > %NfH`%`  
  struct result_2 k(v &+v  
  { +UX} "m~W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vl?fCO  
} ; 54/ZGaonz  
} ; j^eM i  
qk>M~,  
t;:Yf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $Rn9*OKr  
vE)d0l"  
下面我们来剥离functor中的operator() t{`-G*^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }=.C~f]A  
ca,c+5  
return l(t) op r(t) ;yCtk ~T%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) LX #.  
return op l(t) 9*Fc+/  
return op l(t1, t2) Y&y<WN}Q  
return l(t) op F!2VTPm9z  
return l(t1, t2) op YG)7+94  
return l(t)[r(t)] |!1iLWQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \`%#SmQF  
4VkJtu5  
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: Yp8XZ 3  
单目: return f(l(t), r(t)); 8%xiHPVg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~ H"-km"@  
双目: return f(l(t)); woN d7`C}7  
return f(l(t1, t2)); Hq>rK`  
下面就是f的实现,以operator/为例 75A60Uw  
pK'D(t  
struct meta_divide Ye^xV,U@  
  { Q8h=2YL  
template < typename T1, typename T2 > 9WHarv2@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]eX(K5 A  
  { rP/W,! 7:K  
  return t1 / t2; &ha<pj~  
} g91xUG  
} ; ZS@R?  
I;9DG8C&v*  
这个工作可以让宏来做: JD AX^]  
KqNsCT+j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f917F.1 I  
template < typename T1, typename T2 > \ k9c`[M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z'm( M[2K  
以后可以直接用 |>-0q~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~dLe9-_9  
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 ?3i<^@?  
(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。。。) cCIs~*D  
N'|9rB2e  
ZJ[p7XP  
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 "L9pFz</  
U]ZI_[\'U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \tdYTb.  
class unary_op : public Rettype ^Nysx ~6  
  { "tj]mij2)G  
    Left l; [.;8GMW  
public : clM6R  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [kPl7[OL  
-NDB.~E^DJ  
template < typename T > %*Yb J_j7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tcI Z 2H%  
      { t~Ic{%bdA  
      return FuncType::execute(l(t)); uiWo<}t}{  
    } I#W J";kqB  
VY0-18 o  
    template < typename T1, typename T2 > -or)NE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '47E8PIJ|  
      { |1T[P)Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `|:` yl  
    } !T}R=;)e h  
} ; *4l6+#W  
e C&!yY2g  
K=dG-+B~}  
同样还可以申明一个binary_op &*~_ "WyU  
^n\g,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #Q|ACNpYM  
class binary_op : public Rettype <,9rXjeRl  
  { ETfoL.d$(  
    Left l; kQrby\F(<  
Right r; cOP%R_ak?  
public : i^rHZmT  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5[^Rf'wy  
mrlhj8W?!  
template < typename T > tpP68)<ns  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0rc'SEl  
      { jfZ)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _~!c%_  
    } @rr\Jf""z  
@~IZ%lEQsD  
    template < typename T1, typename T2 > BqOMg$<\[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const al4X}  
      { kB-<17  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m\K1Ex  
    } a%wa3N=v  
} ; /qd~|[Kx:  
QVD^p;b  
%O>_$ 4q  
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 Q?dzro4C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "}< baz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3[%n@i4H|  
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。 .?r} 3Ch  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N$cAX^~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 M|7{ZE`Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 OL623jQX  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) O{=@c96rl  
下面是修改过的unary_op XZ|\|(6Cc  
{.r9l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \Pd>$Q  
class unary_op 8`q"] BQN  
  { '^.3}N{Fo  
Left l; oCB#i~|>a  
  z@xkE ,j>  
public : u"kB`||(  
s18A  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ia>~ph#]{`  
:) T#.(mR  
template < typename T > gy/bA  
  struct result_1 IZZ $p{  
  { kyUG+M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7nbaR~ZV  
} ;  e:6mz\J  
szy2"~hm  
template < typename T1, typename T2 > Kp/l2?J"  
  struct result_2 {JW_ZJx  
  { 9 NqZ&S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4aG}ex-s|  
} ; w-``kID  
RIF*9=,S  
template < typename T1, typename T2 > L>,xG.oG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M =GF@C;b  
  { (}CA?/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "D ivsq^  
} 0y/P  
iM{cr&0  
template < typename T > }M9I]\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?O/!pUAu  
  { "^Vfo$q  
  return OpClass::execute(lt(t)); E}|IU Pm  
} UFr5'T  
v t}A6mF  
} ; oF5~|&C  
M V~3~h8  
|f+fG=a67V  
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 =M34 HPG  
好啦,现在才真正完美了。 Qh4Z{c@  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^+9i~PjL  
8' +I8J0l  
template < typename Right > AXpyia7nU  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const P? LpI`f  
  { g<MCvC@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); aX35^K /  
} Mog!pmc{  
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。 ImI, q:[67  
rd}|^&e!Dy  
,}$[;$ye  
U p: M[S  
3F9AnS  
十. bind 5<|X++y}8)  
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。 w'P!<JaZ  
先来分析一下一段例子 h7>`:~  
~01Fp;L/  
(Bu-o((N@0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i8` 0-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 stlkt>9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 DX8pd5 U  
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。 Q E*`#r#e  
我们来写个简单的。 i  M!=/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MH_3nN  
对于函数对象类的版本: uJL[m(G  
g}*F"k4j  
template < typename Func > Z<$ y)bf  
struct functor_trait (hIy31Pf  
  { 'E1m-kJz  
typedef typename Func::result_type result_type; jftf]n&Z(q  
} ; u/X1v-2  
对于无参数函数的版本: 0 I[3%Q{  
.T^e8  
template < typename Ret > T3^(I~03  
struct functor_trait < Ret ( * )() > CYN|  
  { ~ ^) 4*@i6  
typedef Ret result_type; l\~F0Z/O  
} ; EB[B0e 7}  
对于单参数函数的版本: lag%} ^  
47 9yG/+\  
template < typename Ret, typename V1 > 5U%a$.yr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9Zpd=m8dU  
  { F]^ZdJ2  
typedef Ret result_type; # ,27,#  
} ; <5l!xzvw  
对于双参数函数的版本: ,{{Z)"qaH  
C(5B/W6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4$jb-Aw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %n>*jFC  
  { L2^M#G@t  
typedef Ret result_type; i 9wk)  
} ; mEDi'!YE"  
等等。。。 w;KNS'   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m}?(c)ST  
Y @[Dy  
template < typename Func > hZLwg7X!   
struct func_return ;Fm7!@u^0  
  { F<A[S "  
template < typename T > c~iAjq+c  
  struct result_1 +umVl  
  { by0M(h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $${9 %qPzb  
} ; =9#cf-?  
R(N5K4J  
template < typename T1, typename T2 > X2hyxTOp  
  struct result_2 uvj`r5ei  
  { /|2 hW`G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W&8)yog.  
} ; hQ}B?'>  
} ; N?krlR  
@F0+t;  
B]|"ePj-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `f+l\'.s  
6$*ZH *  
template < typename Func, typename aPicker > v6`TbIq%  
class binder_1 #&ZwQw  
  { 2';f8JLY  
Func fn; .@(9v.:_u  
aPicker pk; 7>>6c7e  
public : dUL3UY3  
DZ~qk+,I  
template < typename T > V50FX }i  
  struct result_1 l|p \8=  
  { ?:XbZ"25pJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "OO"Ab{t  
} ; l9Sx'<  
$M 1/74  
template < typename T1, typename T2 > T`.RP&2/d  
  struct result_2 or{X{_X7  
  { %>Y86>mVz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RkuPMs Hw;  
} ; U k*HRudt  
l d4#jV ei  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -<Zs7(  
S8$kxQg  
template < typename T > |VRzIA4M\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }D>nXhO&  
  { @,{', =L6  
  return fn(pk(t)); z}:|is)?  
} 1rmK#ld"=Z  
template < typename T1, typename T2 > vkQkU,q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !R.*Vn[  
  { V"{+cPBO)  
  return fn(pk(t1, t2)); uNSbAw3  
} dJ}E,rW}  
} ; 4PzCm k  
DoA+Bwq@  
9dFSppM  
一目了然不是么? Z U^dLN- N  
最后实现bind u!VAAX  
Q-g}{mFS  
2po>%Cp  
template < typename Func, typename aPicker > 1^4z/<ZWm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nR1QS_@{L  
  { Dtw1q-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -$js5 Gx1  
} 0+P<1ui  
>u:t2DxE  
2个以上参数的bind可以同理实现。 mgxoM|n6  
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。 ufekhj  
 mOkf   
十一. phoenix  DlWnz-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]d|:&h  
bEJz>oyW"  
for_each(v.begin(), v.end(), xbv  
( l].Gz`L  
do_ toCxY+"nbU  
[ sw'?&:<"Ow  
  cout << _1 <<   " , " 0[qU k(=}[  
] u d V. $N  
.while_( -- _1), "A6T'nOP  
cout << var( " \n " ) ] _WB^  
) 6.!Cm$l  
); cnR.J  
B8'e,9   
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: l" #}g%E  
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 L-T3{I,3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 lnk`D(>W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Gz9w1[t  
`N69xAiy  
Ikn)XZU^  
template < typename Cond, typename Actor > [?vn>  
class do_while |%@.@c  
  { D/ SM/  
Cond cd; gfPht 5  
Actor act; -!k$ Z  
public : g{}{gBplnl  
template < typename T > DKG%z~R*  
  struct result_1 cx(aMcX6  
  { ;QA`2$Ow  
  typedef int result_type; .%pbKi `  
} ; d }"Dp  
QKAo}1Pq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lbCTc,xT  
Vg0$5@  
template < typename T > q@}eYQ=P|e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !e}LB%zf  
  { .1[[Y}  
  do ;;2Yfn'`9  
    { dvAvG.;U  
  act(t); $~[k?D  
  } Ie[8Iot?bn  
  while (cd(t)); tCJ+OU5/  
  return   0 ; 4\.1phe$a  
} 4nfpPN t  
} ; gdu8O!9)  
5jTBPct   
}T}9AQ}|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <9]9;   
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。 8KQ]3Z9p  
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。 us2X:X)  
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。 o<hT/ P  
下面就是产生这个functor的类: u7oHqo`  
dsx'l0q 'i  
VZ`L-P$AF  
template < typename Actor > Y R2Q6}xR  
class do_while_actor J5Nz<  
  { S+d@RMdes  
Actor act; 0jlwL  
public : hpxqL%r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aP%2CP~_P  
rHir> p  
template < typename Cond > -\b$5oa(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |]d A`e&y  
} ; x2|YrkGv  
:3z`+5Y*  
S+mZ.aFS0z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~i4h.ZLj  
最后,是那个do_ _k0 X)N+li  
8Rgvb3u  
z"b}V01F#  
class do_while_invoker oA^aT:o +  
  { SIBNU3;DL  
public : bOt6q/f  
template < typename Actor > (~R[K,G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s)=fs#%  
  { (8(7:aE $  
  return do_while_actor < Actor > (act); Hl,.6 >F?  
} H8V${&!ho  
} do_; _%M5 T  
9!u=q5+E  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |a(%a43fC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _&Hq`KJm  
最后来说说怎么处理break和continue E^:8Jehq  
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。 7r`A6 \ !  
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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