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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L$jyeFB5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vy|}\%*r~  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, /4~RlXf@  
Tg:NeAN7(  
2~J|x+  
M!X@-t#  
  class filler <Isr  
  { yAi4v[  
public : (/*-M]>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e:7aVOm  
} ; ae!_u \$  
@XIwp2A{+  
!Aw.f!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: {Z?!*Ow  
V;:A&  
0]HK (,/h  
x~{ m%)I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -5>g 0o2  
pwZ &2&|  
\pPq ]k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'M'LJ.,"/  
y4?>5{`W  
R6:N`S]&d[  
%xk]y&jv  
二. 战前分析 Xif`gb6`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 g)p[A 4  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 s[s^z<4G  
 E;|\?>  
bg=`   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dF?pEet?2  
  /* --------------------------------------------- */ QB@*/Le   
vector < int *> vp( 10 ); _|Dt6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); d*AV(g#B  
/* --------------------------------------------- */ &WRoNc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vcSS+  
/* --------------------------------------------- */ 'V>+G>U  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }}xR?+4A  
  /* --------------------------------------------- */ 8'quQCx*=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); < 1r.p<s  
/* --------------------------------------------- */ Rd!.8K[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); k/mY. 2yPv  
dW5z0VuB$/  
J *B`C^i  
(J;?eeP  
看了之后,我们可以思考一些问题: JH5])i0  
1._1, _2是什么? @6Mo_4)O  
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。 aOuon0  
2._1 = 1是在做什么? a3)#tt=rA  
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。 :Oj+Tc9A  
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。 }hf*Jw  
g bh:Y}_FU  
|UaI i^  
三. 动工 NR [VGZj  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <w A_2S Y  
ditzl(L   
~@O4>T+VW  
INT2i8oU  
template < typename T > 0t&H1xsxX  
class assignment 2u:j6ic  
  { )}aF=%  
T value; 3$b(iI< "  
public : `sXx,sV?B  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?|/}~ nj7  
template < typename T2 > %qHT!aP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -jy"?]ve.  
} ; GwycSb1  
SrtmpQ  
-a[{cu{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 aVb]H0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment yKI.TR#  
QUDVsN#  
r?TK@^z  
{P5@2u6S  
  class holder :&%;s*-9  
  { C"{on%  
public : MocH>^,  
template < typename T > 1`t?5|s>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F~AS(sk  
  { .g~@e_;):  
  return assignment < T > (t); B@=<'/S\7  
} C] w< &o  
} ; Uk9g^\H<D  
B`aAvD`7  
Wd AGZUp  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ;`B35K  
t["Df;"O  
  static holder _1; DE ws+y-*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z]f2&  
.B13)$C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mmL~`i/  
而不用手动写一个函数对象。 }hYE6~pr  
=@ZtUjcJx  
ArYF\7P  
5KR|p Fq  
四. 问题分析 y7OG[L/  
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。 zIFL?8!H9{  
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。 H\mVK!](D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;l()3;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8 36m5/kH[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 % eRwH >  
[r8 d+  
五. 问题1:一致性 |sa7Y_  
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?| hhAC@EGG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `uA&w}(G  
"S`wwl  
struct holder e0HP~&BRs  
  { Rk%M~D*-  
  // PAV2w_X~  
  template < typename T > zI!R-Nb  
T &   operator ()( const T & r) const >-lL -%N_  
  { X.l"f'`l  
  return (T & )r; uk  f\*  
} 2bnIT>(  
} ; i%PHYSJ.  
ddDJXk)!0  
这样的话assignment也必须相应改动: ?]D+H%3[$i  
cGta4;  
template < typename Left, typename Right > >5Oy^u6Ly  
class assignment %@93^q[\2  
  { I%>]!X  
Left l; V)QR!4De  
Right r; S\g7wXH  
public : |/=p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B4 Af  
template < typename T2 > RK:sQWG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Qfu*F}  
} ; `Mn{bd  
((>3,%B`  
同时,holder的operator=也需要改动: yn ":!4U1  
u|>U`[Zpj  
template < typename T > IOZ|85u =  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *Gh8nQbh  
  { .Xz"NyW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [-Tt11  
} k=~pA iRDN  
|DPpp/  
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。 4i\aW:_'i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $_7d! S"  
9 roth  
return l(rhs) = r; \3(| c#c  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 xiOrk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .'{6u;8  
="w8U'  
template < typename Tp > ]#-/i2-K  
class constant_t 0/00 W6r0  
  { 6dR-HhF  
  const Tp t; -KJ!  
public : IfmIX+t?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} nP{sCH 1  
template < typename T > :f !=_^}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A"<)(M+kG  
  { 0e:QuV2X  
  return t; ?r'TH/>  
} -f;j1bQ  
} ; p<0kmA<B/  
i_'R"ob{S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c>WpOZ,  
下面就可以修改holder的operator=了 UFIAgNKl  
3|'#n[3  
template < typename T > :*&9TNU E@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wI]R+.  
  { `\4JwiPo  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0O['-x  
} 2*FWIHyf  
#nf%ojh  
同时也要修改assignment的operator() fF9oYOh|  
XAULD]Q  
template < typename T2 > 6(q`Oj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } l;{N/cS  
现在代码看起来就很一致了。 Eagmafu  
WP@JrnxO\`  
六. 问题2:链式操作 k"^t?\Q%vI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?Str*XA;  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 9p\wTzA  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Ubw!/|mi  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 X v7U<q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0q>NE <L  
[,o5QH\Etq  
template < typename T > WP% {{zR$  
struct result_1  IB.'4B7  
  { RqN_vk\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;*g*DIR  
} ; TH(Lzrbg  
/VmCN]2AZ  
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: vA "`0  
X4P}aC  
template < typename T > VNxpOoV=S  
struct   ref RZ<+AX9R  
  { 5;K-,"UQ  
typedef T & reference; UP~WP@0F  
} ; WDoKbTv  
template < typename T > )S wG+k,  
struct   ref < T &> kh>SrW]B%  
  { lEyG9Xvi  
typedef T & reference; y[^k*,= 9  
} ; m_E[bDON  
az \<sWb#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -e`oW.+  
Av;q:x?  
template < typename T > I", &%0ycm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z*dQIC  
  { 6m-:F.k1(  
  return l(t) = r(t); ;Oi[:Ck  
} { /F rs*AF  
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。 _[$T29:8\]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n ,&/D  
wZo.ynXT  
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 #LN5&i;s  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: OD?y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7|+|\ 7l#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 uXG`6|?  
最后的布局是: O2`oe4."vd  
                Add B0b[p*g Il  
              /   \ Uw2,o|=O  
            Divide   5 m?D <{BQ;  
            /   \ wDT>">&d  
          _1     3 t g KG&  
似乎一切都解决了?不。 Yo~LckFF  
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。 W.#}q K" q  
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。 ()QOZ+x_!  
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: Z>(r9 R3{  
L25kh}Q#7  
template < typename Right > BR& Aq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;~Q  
Right & rt) const AfbB~LlBq  
  { T~i%j@Q.6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K0EY<Ltq  
} 3I9T|wQ-]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qj~flw1:  
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。 f7XQ~b  
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。 Q0zW ]a  
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。 v2 29H<  
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。 X,C*qw@  
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? up\oWR:  
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: sU) TXL'_!  
fD1?z"lo  
template < class Action > EMVk:Vt]  
class picker : public Action d]tv'|E13  
  { q,[k7&HS  
public : Nls83 W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uh]"(h(>  
  // all the operator overloaded z%(Fo2)^  
} ; y[: ~CL  
~I{EE[F>qL  
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。 Z[",$Lt  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: `I5O4|K)  
I Byf_E;r  
template < typename Right > ' |&>/dyq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >Bc> IO  
  { ""co6qo#>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KAd_zkUA  
} >^a$  
7;&(}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > = 96G8hlT  
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。 5L8&/EN9-  
,4[dLWU  
template < typename T >   struct picker_maker 6+.>5e  
  { qAoAUD m  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m#tpbFAsc  
} ; QV7,G9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]kx-,M(  
  { ?w-1:NW jt  
typedef picker < T > result; }91*4@B7  
} ; v? L  
$9 K(F~/  
下面总的结构就有了: v:E;^$6Vn  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 +R!zs  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 -"=)z /S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k<H%vg>{~s  
至此链式操作完美实现。 o\Uu?.-<  
i}v9ut]B  
IV'p~t  
七. 问题3 (Yv{{mIy  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 sYJL-2JX  
(&jW}1D  
template < typename T1, typename T2 > WmeKl  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8nCp\0  
  { [E7MsX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Us,)]W.S  
} 8V9 [a*9  
4WC9US-k  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ~:4~2d|  
yEq#Dr  
template < typename T1, typename T2 > R_^/,^1  
struct result_2 .h4\{|  
  { rEdY>\'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4U=75!>  
} ; !nd*W"_gQ/  
XM/vDdR  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? qj!eLA-aD  
这个差事就留给了holder自己。 }u%"$[I}  
    )0k']g5  
87V1#U^  
template < int Order > [84F0 9HU  
class holder; 2C$R4:Ssw)  
template <> 6BocGo({  
class holder < 1 > 2#vv$YD  
  { a^t?vv  
public : !lTda<;]  
template < typename T > e$e#NoN  
  struct result_1 ,lt8O.h-l  
  { Ub_4yN;  
  typedef T & result; cK@jmGj+  
} ; w8Vw1wW  
template < typename T1, typename T2 > krB'9r<wa`  
  struct result_2 =8Ehrlq  
  { ]ikomCg   
  typedef T1 & result; }7s>B24J  
} ; 8z2Rry w  
template < typename T > El- ? %  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R"AUSO|{  
  { WG u%7e]  
  return (T & )r; VsK>6S\T  
} _:g&,2bc  
template < typename T1, typename T2 > eq[Et +  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +nL+ N  
  { \.uc06  
  return (T1 & )r1; -%CoWcGP  
} *Dmx&F=3,5  
} ; *\uM.m0$  
_ oFs #kW  
template <> A"v{~  
class holder < 2 > 6KZf%)$  
  { FV39QG4b4  
public : @n&<B`/  
template < typename T > O#a6+W"U  
  struct result_1 23!;}zHp  
  { ZR0r>@M3v<  
  typedef T & result; U]|agz>  
} ; ->^~KVh&  
template < typename T1, typename T2 > S8d8%R~1=h  
  struct result_2 ao" %WX  
  { b5G}3)'w  
  typedef T2 & result; uX/$CM  
} ; 8~lIe:F-  
template < typename T > >EsziRm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const = &wmWy  
  { d[ >`")2)  
  return (T & )r; j@gMb iu  
} M:KbD|  
template < typename T1, typename T2 > gi/@ j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -t2T(ha  
  { tR0pH8?e"  
  return (T2 & )r2; wxg^Bq)D*R  
} g>rp@M  
} ; $''?HjB}T  
)4>2IQ  
]uj=:@  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 vbx6I>\Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >_dx_<75&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DZ7 gcC  
@ V08U!  
return l(i, j) = r(i, j); X,aYK;q%z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Zn=T#o  
u]NZ`t%AP  
  return ( int & )i; do*}syQ`O  
  return ( int & )j; 2kAx>R  
最后执行i = j; PWRy7d  
可见,参数被正确的选择了。 >d"3<S ; b  
G+xt5n.%  
<~TP#uAz  
hz;|NW{u  
1g# #sSa6  
八. 中期总结 %*aJLn+]_R  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^-mRP\5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^;,M}|<h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 taGU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5uq3\a  
WW+l'6.  
8l}1c=A}Vi  
b2 _Yu^  
w -Nhs6  
7n]65].t  
九. 简化 dm-pxE "  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &l$Q^g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O}9KJU  
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: PB%-9C0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M(#m0x B  
  +-*/&|^等 JN^ &S  
2. 返回引用。 5@*'2rO&!  
  =,各种复合赋值等 EbeI{ -'aF  
3. 返回固定类型。 '$4O!YI9@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `V)Z)uN{0  
4. 原样返回。 %Qg+R26U  
  operator, 9/+Nj/  
5. 返回解引用的类型。 vvUSeG\n#j  
  operator*(单目) ~GE$myUT\p  
6. 返回地址。 ^[%%r3"$C  
  operator&(单目) hTP:[w)  
7. 下表访问返回类型。 OD' ]:  
  operator[] | mu+9   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dU\%Cq-G)  
  operator<<和operator>> I^o!n5VM  
VMoSLFp^R  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 XLMb=T~S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?"?6,;F(4  
Kwc6mlw~M  
template < typename Left > GGhM;%H_99  
struct value_return  L4uFNM]  
  { @ HZKc\1  
template < typename T > Ra*e5  
  struct result_1 qfcYE=  
  { n$xQ[4eH)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .z13 =yv  
} ; 099sN"kf  
s=?g\oR  
template < typename T1, typename T2 > `jS T  
  struct result_2 9&RFO$WH  
  { '+j} >Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'zh7_%  
} ; fDx9iHGv  
} ; Be+0NXLVy  
?5kHa_^  
RpLE 02U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e8'wG{3A  
Zo>]rKeV  
下面我们来剥离functor中的operator() W2uOR{ '?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :$MG*/Q  
$=?@*p  
return l(t) op r(t) _)]CzBRq\6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) bI|2@H V2  
return op l(t) xq"Jy=4Q*  
return op l(t1, t2) @29U@T  
return l(t) op <3,<\ub  
return l(t1, t2) op %'0T Xr$  
return l(t)[r(t)] .xB u-?6s6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Fd*8N8Pi  
%e&9.  
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: kA7mLrON  
单目: return f(l(t), r(t)); 'U'yC2BI n  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NWxUn.Gy9  
双目: return f(l(t)); [5Lz/ix=  
return f(l(t1, t2)); 0Ia($.1mY  
下面就是f的实现,以operator/为例 imiR/V>N  
}jill+]  
struct meta_divide "fq{Y~F%`  
  { !Ra*)b "  
template < typename T1, typename T2 > QNDHOo>v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {&Q9"C  
  { 1{P'7IEj  
  return t1 / t2; fA89|NTSUh  
} LY+|[qka  
} ; zRPeNdX  
o6//IOZ  
这个工作可以让宏来做: @O[5M2|r  
-kbg\,PW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Li Kxq=K  
template < typename T1, typename T2 > \ ES40?o*]x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ur$l Z0  
以后可以直接用 '? jlH0;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IIyI=Wl pG  
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 >$2V%};  
(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。。。) yeHDa+}  
|<O9Sb_  
<jed!x  
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 fNrgdfo  
xp Og8u5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $HJwb-I  
class unary_op : public Rettype `UBYp p  
  { : >>@rF ,  
    Left l; MQ"xOcD*F  
public : H9CS*|q6r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T*KMksjxm`  
}*L(;r)q  
template < typename T > Qca&E`~Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YQY%M>F@d%  
      { KIWe@e  
      return FuncType::execute(l(t)); 0tU.(  
    } 8(* [Fe9  
v,ju!I0.  
    template < typename T1, typename T2 > .?l\g-;=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4R\ Hpt  
      { 1/"WD?a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AnT3M.>ek  
    } KGg3 !jY  
} ; ^#sU*trr  
6R^^.tCs  
pxa(  
同样还可以申明一个binary_op SCz318n  
r9dyA5oD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /3{b%0Aa  
class binary_op : public Rettype Ih"XV  
  { $ , u+4h  
    Left l; Q@HopiC  
Right r; {E8~Z8tT  
public : ^ (FdXGs[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hq #?kN  
lg&t8FHa;  
template < typename T > OE-gC2&Bm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o !U 6?  
      { *I0T{~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); p}~qf  
    } ruy}/7uf  
2=^m9%  
    template < typename T1, typename T2 > [)TRTxFb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SBS3?hw  
      { hr)B[<9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); - RU=z!{  
    } 7yh /BZ1  
} ; tw9f%p  
mV pMh#zw  
lx7Q.su'  
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 @8I4[TE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @nCd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _+E5T*dk  
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。 )z28=%g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W}mn}gTQ  
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。。。 736Jq^T  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @P?~KW6<|  
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) 7](KV"%V  
下面是修改过的unary_op ys kO  
K42K!8$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }|8_9Rx0*  
class unary_op Y<%@s}zc  
  { LHo3 Niy.  
Left l; wLnf@&jQ%  
  i=oU;7~zK  
public : rr02pM0  
t,+nQ9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} NdD`Hn -  
HK0! P*  
template < typename T > 4?q <e*W  
  struct result_1 7%|~>  
  { sW'2+|3"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?q{ ,R"  
} ; eEv@}1~  
=*c7i]@}  
template < typename T1, typename T2 > ^<a t'jk6  
  struct result_2 \=ux atw  
  { ORJIo  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?FpWvyz|  
} ; )9"_J9G  
sg3OL/"  
template < typename T1, typename T2 > TU,s*D&e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n%o5kVx0  
  { B][U4WJ)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); eoG$.M"  
} ZJzt~ H  
P"IPcT%Ob%  
template < typename T > keX,d#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L(|N[#  
  { (mTE;s(  
  return OpClass::execute(lt(t)); v50bdj9}k  
} jD<{t  
d\|?-hY`[  
} ; 8m\7*l^D:  
{E9+WFz5  
d"*uBVzXm  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug #FCnA  
好啦,现在才真正完美了。 |@ s,XS  
现在在picker里面就可以这么添加了: :OhHb #D  
yW1)vD7  
template < typename Right > p6#g;$V$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _/-jX  
  { Oj3.q#)`Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); P3x= 8_#  
} "/3'XOK|  
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。 [65 `$x-  
t^R][Ay&  
Dwr)0nk  
tl,.fjZn  
K1"*.\?F  
十. bind =jOv] /  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 0WZ_7C?  
先来分析一下一段例子 c'>/  
G'Q-An%z  
}Gz~nf%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lT(WD}OS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z_};|B}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H]{v;;'~  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 X0bN3N  
我们来写个简单的。 Vd,jlt.t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mZtCL  
对于函数对象类的版本: p{amC ;cI$  
8=B|C'>  
template < typename Func > #>b3"[ |  
struct functor_trait vM*-D{  
  { ]HKQDc'  
typedef typename Func::result_type result_type; w28o}$b`  
} ; [')m|u~FS4  
对于无参数函数的版本: q0i(i.h  
Cc+t}"^  
template < typename Ret > jaTh^L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H[s(e5 6z  
  { y I HXg#  
typedef Ret result_type; nhB1D-  
} ; Y;dz,}re  
对于单参数函数的版本: GY6`JWk  
aktU$Wbwl  
template < typename Ret, typename V1 > AF;)#T<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8p^bD}lN7  
  { q+H%)kF  
typedef Ret result_type; ?{P"O!I{  
} ; \f]k CB  
对于双参数函数的版本: kw >v:F<M  
7`- Zuf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -[ *,^Ti`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !o5 W  
  { nOt&pq7  
typedef Ret result_type; (Mo*^pVr  
} ; 5gb|w\N>  
等等。。。 y?[ v=j*U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy B-?6M6#  
aGrIQq/k)%  
template < typename Func > Sz%t JD..  
struct func_return ?Nup1 !D  
  { N|8P)  
template < typename T > 6*PYFf`  
  struct result_1 hEA<o67  
  { j#X.KM   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6_J$UBT  
} ; y~Bh  
h%o%fH&F!  
template < typename T1, typename T2 > MuYk};f  
  struct result_2 )#BMTKA^  
  { :=}US}H$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8|):`u  
} ; :Ux?,  
} ; @G BxL*e  
 |XT)QK1  
q 0$,*[PH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ebm])~ZL  
zjJ *n8l  
template < typename Func, typename aPicker > AJf4_+He  
class binder_1 [="e ziM{  
  { ?^H `M|S  
Func fn; 931bA&SL=/  
aPicker pk; 2"0es40;0  
public : r;B8i!gD  
aO]ZZleNS  
template < typename T > x^HGVWw_  
  struct result_1 qOe+ZAJ{%N  
  { ~8~aJ^[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vX{J' H]u  
} ; {E p0TVj`  
GS0;bI4ay  
template < typename T1, typename T2 > f*!j[U/r_  
  struct result_2 _76PIR{an  
  { #Vl 0.l3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~c8? >oN(  
} ; z{[xze-f  
NV)!7~r}:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4zASMu  
8I-u2Y$Sr  
template < typename T > u}>#Eb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  V_C-P[2~  
  { vqnw#U4`  
  return fn(pk(t)); @PN#p"KaT  
} [DJflCR&  
template < typename T1, typename T2 > 1q~+E\x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JIOh#VNU  
  { $"`- ^  
  return fn(pk(t1, t2)); N/]o4o  
} VcAue!MN  
} ; +J_c'ChN  
6Se?sHC>  
YCdS!&^UN  
一目了然不是么? sJ# 4(r`  
最后实现bind aHs^tPg  
dI*pDDq#  
T:t]"d}}  
template < typename Func, typename aPicker > guX 9}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x1Lb*3Fe  
  { T#M,~lD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $@sEn4h  
} WzAb|&?  
?;KKw*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V7GRA#|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {SwQ[$k=_  
E_Im^a  
十一. phoenix bIGHGd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yN~dU0.G6!  
/4tj3B,  
for_each(v.begin(), v.end(), cYFiJJLG]  
( _Bj)r}~7#  
do_ f _[<L  
[ C2@,BCR  
  cout << _1 <<   " , " tDSJpW'd  
] :Nu^  
.while_( -- _1), wyp|qIS;  
cout << var( " \n " ) "Weg7mc#  
) aJYgzr,  
); |\QgX%  
>fe- d#!{  
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: RD\  
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#UGp $,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;} und*q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K|Ld,bq  
0.dgoq 3u  
P9=?zh 6G.  
template < typename Cond, typename Actor > ZPiq-q  
class do_while Ne#WI'  
  { zV:pQRbt.  
Cond cd; S?RN?1  
Actor act; ~vs}.kb  
public : OC1I&",Ai|  
template < typename T > $"0MU  
  struct result_1 HHiT]S9  
  { k:JrHBKv\  
  typedef int result_type; ?dD&p8{  
} ; ! vP[;6  
f~Fm4 >\(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} hy}8Aji&  
XpmS{nb  
template < typename T > {S,l_d+(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const " Om[~-31  
  { J\d3N7_d  
  do 1c<=A!"{  
    { U Z.=aQ}M  
  act(t); #k_HN}B  
  } s4 6}s{6   
  while (cd(t)); /DQc&.jK  
  return   0 ; H,+I2tEs  
} \cC%!4  
} ; 9;Itqe{8w  
,Vh.T&X5  
t'BLVCu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Yu?95qktP  
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。 D|rFu  
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。 v3}L`dyh3  
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。 jov:]Bic  
下面就是产生这个functor的类: j6>.n49_  
m>4ahue$  
BhM '@g*  
template < typename Actor > 5QPM t^  
class do_while_actor Q2 zjZC*'%  
  { '|S%a MLZ)  
Actor act; q-]`CW]n  
public : 1QmH{jM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} PUo/J~v  
uHAT#\m:  
template < typename Cond > A-,up{g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  emK$`9  
} ; '~ ,p[  
WcHgBbNe  
K$M^gh0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3pK*~VK  
最后,是那个do_ 3 dht!7/  
R  zf  
_Qh z3'I1  
class do_while_invoker Kw8u`$Ad7  
  { kGd<5vCs  
public : 3 n'V\H vz  
template < typename Actor > F)s{PCl  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const UlAzJO6"  
  { 9cEv&3  
  return do_while_actor < Actor > (act); @J5Jpt*IE  
} C8 vOE`U,J  
} do_; -RS7h  
UW9?p}F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ccLq+a|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F)+{AQL  
最后来说说怎么处理break和continue <Q ?a=4  
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。 ;9~6_@,@o  
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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