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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i=aR ~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qT@h/Y  
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, ,r~+ 9i0N  
>#|%'Us  
eo0-aHs  
C7FQc {  
  class filler TU0-L35P1  
  { #[#evlr=  
public : /h0bBP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Dcvul4Q  
} ; \b"rf697 ,  
`F7]M  
%xg+UW }  
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%YNZ ^d  
 l(?B0  
:Z//  
R+M=)Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); HY)xT$/J  
N `|A  
KS$t  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'QCIKCn<  
Tn}`VW~  
}=^ ,c  
r%PWv0z_c  
二. 战前分析 Jj-\Eb?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 5?k5J\+  
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 <k:I2LF_  
I\. |\^  
5naFnm7%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1Z# $X`  
  /* --------------------------------------------- */ gJ6`Kl985O  
vector < int *> vp( 10 ); LTWkHy x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V)^Xz8H_  
/* --------------------------------------------- */ ,MCTb'=G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +`HMl;0m  
/* --------------------------------------------- */ E=s,-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1>J.kQR^  
  /* --------------------------------------------- */ H#TkIFo]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +` Md5.w  
/* --------------------------------------------- */ 4XN \p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  )d2Z g  
1B~O!']N<  
>v:ex(y0  
ra$:ibLN  
看了之后,我们可以思考一些问题: PJ.\ )oP  
1._1, _2是什么? E]@&<TFq  
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。 C}8#yAS9M  
2._1 = 1是在做什么? 4[gmA  
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。 ku]5sd >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。 6 8tyWd}  
f7=MgFi  
/ FcRp,"  
三. 动工 UR sx>yx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pbVL|\oB}  
,;g%/6X  
g*V.u]U!i  
?xj8a3F  
template < typename T > 2 *NPK}  
class assignment Rt8[P6e"q  
  { B.8B1MFm  
T value; 6 4_}"fU  
public : V?{d<Ng~J  
assignment( const T & v) : value(v) {} Vq'7gJj'  
template < typename T2 > t1']q"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uavATnGO{B  
} ; AFAg3/  
|qNe_)  
S#/BWNz|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8}'iEj^e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "DW~E\Y  
c!Hz'W  
LqWiw24#  
t#NPbLZ  
  class holder o*KAS@&  
  { 6Og@tho  
public : 7'\. Q J!<  
template < typename T > Q0J1"*P0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s%jBIeh  
  {  Ng#psN  
  return assignment < T > (t); tia}&9;  
} Ik:G5m<ta  
} ; `c Gks  
' @!&{N  
u+)!C*ho  
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: mY 1l2  
TNu% _ 34  
  static holder _1; EavBUX$O  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 B7\4^6Tx  
+Br<;sW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZdW+=;/#  
而不用手动写一个函数对象。 /$; Z ~^P  
K$S0h-?9]O  
M^kaik  
qYoW8e   
四. 问题分析 o]? yyP  
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。 }9@rhW  
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。 7F"ljkN1S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {\$S585  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >k @t.PeoV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  4!!|P  
maa pX/J  
五. 问题1:一致性 G@s:|oe  
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?| c^|8qvS $  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z!v,;MW  
@[^ 3y C#  
struct holder BbB3#/g  
  { 0]>bNbLB"  
  // ~A0AB `7  
  template < typename T > =-dnniKW4  
T &   operator ()( const T & r) const DFr$2Y3H  
  { Jk.x^  
  return (T & )r; r6S  
} TXB!Y!RG#  
} ; Z_ElLY  
\%r#>8c8  
这样的话assignment也必须相应改动: r'i99 ~  
@5Z|e  
template < typename Left, typename Right > {V[xBL <  
class assignment |]kiH^Ap  
  { W 8<QgpV*  
Left l; | 6AR!  
Right r; .\ bJ,of9  
public : )QAYjW!Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z fUDo`V~  
template < typename T2 > 4W>DW`{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } LsR<r1KDJ  
} ; 2[w9#6ly  
H [+'>Id:  
同时,holder的operator=也需要改动: @;EQ{d  
;8H&FsR  
template < typename T > C?. ;3 h  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o9sQ!gptw  
  { wo9R :kQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3r%v@8)!b  
} 9No6\{[M  
n[/D>Pi  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Yte*$cJ=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ( %sf wv  
u&y> '  
return l(rhs) = r; -IIrrY O  
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。 Qz`evvH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: q`AsnAzo&  
$;g*s?F*  
template < typename Tp > ceg\lE:8  
class constant_t lR?1,yLp  
  { _3 !s{  
  const Tp t; Z@q1&}D!  
public : )+FnwW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <_/etw86Z  
template < typename T > /:!sn-(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Mx}r! Q  
  { @!$xSH  
  return t; ,$]m1|t@z  
} +^:uPW^U  
} ; ufR|V-BWx  
d Np%=gIj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hbXmIst  
下面就可以修改holder的operator=了 >u%Bn \G  
K%9!1'  
template < typename T > ""`z3-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (ht"wY#T<(  
  { a[t"J*0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V xN!Ki=  
} i@{b+5$  
Tu:lIy~A  
同时也要修改assignment的operator() j\#)'>"  
.==c~>N  
template < typename T2 > El}~3|a?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S?DMeZ{:  
现在代码看起来就很一致了。 89[/UxM)  
6T"5,Q</h  
六. 问题2:链式操作 FkaQVT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <a CzB7x  
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。 *o=Z~U9z  
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>i =  
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。 8U#14U5rS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ddYb=L+_b  
B <Jxj  
template < typename T > RCkmxO;b&  
struct result_1 <MxA;A  
  { Y}vV.q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `34+~;;Jh  
} ; +o.#']}Pl  
0>,i] |Y  
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: j;Z hI y  
y=GDuU%  
template < typename T > $hM9{  
struct   ref Kd}%%L  
  { z#5qI',L  
typedef T & reference; {s@&3i?ZiC  
} ;  LWo)x  
template < typename T > JpQV7}$  
struct   ref < T &> lfoPFJ Z  
  { 8yr-X!eF  
typedef T & reference; tjZS:@3 Z  
} ; zPvTRW~H\  
NR^Z#BU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5"#xbvRS0H  
<95*z @  
template < typename T > |$T?P*pI.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const AWZ4h,as{  
  { +SFo2Wdr43  
  return l(t) = r(t); <SRSJJR|(  
} Or1ikI"  
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。 C-2#-{<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5N>L|J2  
.v) A|{:2  
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 \n0Gr\:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %F*h}i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 AQ-R^kT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3k+46Wp  
最后的布局是: )q+;+J`>  
                Add pr"q-S>E  
              /   \ r2;+ACwWf_  
            Divide   5 *fDhNmQ `  
            /   \ U_0"1+jbq  
          _1     3 Yv;iduc('  
似乎一切都解决了?不。 6r5<uZ9w_X  
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。 9&4z4@on  
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。 CJLfpvV  
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: j&?@:Zg v  
0bIhP,4&  
template < typename Right > grCz@i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yzCamm4~0  
Right & rt) const o 3 G*   
  { ;#2yF34gv  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ma2-66M~j  
} _nW#Cl~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k5Df9 7\s  
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。 {Pi]i?   
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。 Gy[m4n~Z5  
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。 ;x=0+0JD  
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。 "IdN*K  
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? >x1?t  
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: n ^C"v6X  
pL'+sW  
template < class Action > #F >R5 D  
class picker : public Action mvW,nM1Y  
  { G Y ]bw  
public : NHz hGg]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} IsiCHtY9  
  // all the operator overloaded X[iQ%Y$/n  
} ; a^GJR]] {  
&Sp2['a!  
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。 #ruL+- 8!<  
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: +,Z Q( ZW  
z)y{(gR  
template < typename Right > (f t$ R?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [,ns/*f3R  
  { w>gB&59r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~@Eu4ip)F  
} Hk|wO:7Be  
Y]{~ogsn$:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |"EQyV  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 4] I7t  
??`z W  
template < typename T >   struct picker_maker `GT{=XJfY  
  { t=(CCq_N,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; v|u[BmA)*k  
} ; m&8'O\$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^NiS7)FX  
  { wtnC^d$  
typedef picker < T > result; Bgj^n{9x  
} ; <MBpV^Y}  
-eoXaP{[  
下面总的结构就有了: a{7'qmN1  
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。 V17SJSC-  
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。 $4&e{fLt|v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Vu_QwWXO  
至此链式操作完美实现。 }0~4Z)?e3  
7gcJ.,Z.  
T4x%dg  
七. 问题3 rOd~sa-H  
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。 +>S\.h s4  
jpek=4E  
template < typename T1, typename T2 > P+nd?:cz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [oh0 )wzB  
  { E#m|Sq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); RW04>oxVn  
} wm/=]*jpK  
h"DxgG  
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: FpM0%   
`z{sDe;  
template < typename T1, typename T2 > U0X? ~ 1  
struct result_2 (7_}UT@w-  
  { KN-)m ta&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ryrvu1 k  
} ; TY6Q ;BTU  
$,9A?'  
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? lo:{T _ay  
这个差事就留给了holder自己。 .~t.B!rVSB  
    zo~5(O@  
=7212('F  
template < int Order > $(8CU$gi=  
class holder; W2F*+M  
template <> r0 fxEYze&  
class holder < 1 > ^\ocH|D  
  { \=NS@_t,  
public : Q=~ *oYR  
template < typename T > [Y_CRxa\u  
  struct result_1 =AIeYUh  
  { 7lH3)9G;  
  typedef T & result; waI:w,  
} ; + #V.6i  
template < typename T1, typename T2 > mW&hUP Rx  
  struct result_2 $]t3pAI[H0  
  { 3BzC'nplm  
  typedef T1 & result; \]=''C=J  
} ; LX2Re ]&  
template < typename T > fS#I?!*}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GI _.[  
  { {\62c;.  
  return (T & )r; }@H(z  
} Q^! x8oUF  
template < typename T1, typename T2 > 2M o oqJp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #<*=)[  
  { gql^Inx<  
  return (T1 & )r1; &=S<StH  
} la}Xo0nq0+  
} ; e=u?-8  
bDADFitSo  
template <> ')#!M\1,HQ  
class holder < 2 > <A`zK  
  { %-J} m  
public : &cHA xker  
template < typename T > Sxzt|{  
  struct result_1 3 =-XA2zJ  
  { cfhiZ~."T  
  typedef T & result; fuao*L]  
} ; N,ysv/zq7  
template < typename T1, typename T2 > 'M!*Ge  
  struct result_2 3EO:Uk5<   
  { &X&msEM  
  typedef T2 & result; M>g%wg7Ah  
} ; w)7s]Ld  
template < typename T > ZXH{9hxd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "l[ c/q[  
  { i!u:]14>  
  return (T & )r; wT@{=s,  
} h6~ H5X  
template < typename T1, typename T2 > Mp,aQ0bNS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -?vII~a9y  
  { nv'YtmR  
  return (T2 & )r2; ]gjB%R[.m  
} y)uxj-G  
} ; ZZ2vdy38  
ffI z>Of:  
n =qu?xu  
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> >。 S2<evs1d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *Eg[@5;QA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N.F //n  
`/RcE.5n\@  
return l(i, j) = r(i, j); hmp!|Q[)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @5tGI U;1  
LVe[N-K  
  return ( int & )i; x=YV*  
  return ( int & )j; KybrSa  
最后执行i = j; iTc q=  
可见,参数被正确的选择了。 w{89@ XRC  
MHPh!  
^t}8E2mq  
'y%*W:O  
.!Q*VTW  
八. 中期总结 :R1F\FT*  
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: nh*hw[Ord  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8>AST,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X[J?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'n/L1Fn  
N}CeQ'l[R  
JIU8~D  
`G "&IQ8.  
TxP8&!d  
1<F6{?,z  
九. 简化 H6Q!~o\"H  
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。 _fjHa6S  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H>Q X?>j  
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: -(JBgM"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "'*Qq@!3?  
  +-*/&|^等 jX&/ e'B  
2. 返回引用。 8iUYZF  
  =,各种复合赋值等 !EOYqD  
3. 返回固定类型。 :wY(</H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c"oJcp  
4. 原样返回。 i;fU],aK!  
  operator, tJII-\3"  
5. 返回解引用的类型。 X}ft7;Jpy  
  operator*(单目) ]PQ6 em  
6. 返回地址。 {y`n _  
  operator&(单目) !0X/^Xv@=  
7. 下表访问返回类型。 a[ yyEgm2  
  operator[] W.nr&yiQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1eOQ;#OV  
  operator<<和operator>> *]*0uo  
-0>s`ruor  
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。 Dd'J"|jF38  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: TT^L) d  
ImsyyeY]  
template < typename Left > n8Rsle`a  
struct value_return ( 9(NP_s  
  { K$c?:?wmo  
template < typename T > P~h 0Ul  
  struct result_1 {r?+PQQ#  
  { 4P?R "Lk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 09J,!NN  
} ; r#NR3_@9  
S z-TarTF  
template < typename T1, typename T2 > oT i$@q  
  struct result_2 +6s6QeNS8  
  { F7\nG}#s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `<(o;*&Gd  
} ; (97&mhs3  
} ; 9#1Jie$  
l4AXjq2  
C ett*jm_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait J<MuWgx&  
jdd3[  
下面我们来剥离functor中的operator() '5\?l:z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: m%U$37A 1  
Q|7;Zsd:  
return l(t) op r(t) zKFiCP K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3j\Py'};  
return op l(t) ~;@\9oPpz%  
return op l(t1, t2) Rts.jm>[  
return l(t) op I @ D<rjR  
return l(t1, t2) op BHR(B]EI  
return l(t)[r(t)] &{S@v9~IT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] B3Ws)nF"  
S7B?[SPrN[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: e?<$H\  
单目: return f(l(t), r(t)); OQ+kOE&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }i52MI1-XP  
双目: return f(l(t)); 7W=s.Gy7G\  
return f(l(t1, t2)); 6t'vzcQs  
下面就是f的实现,以operator/为例 KP CZiu7  
LT:8/&\  
struct meta_divide */j[n$K>~`  
  { JPq' C$  
template < typename T1, typename T2 > |M|>/U 8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) UxvT|~"  
  { Z@bKYfGM  
  return t1 / t2; a.up&g_$  
} jBJ|%K M  
} ; 8[x{]l[  
H'jo 3d~+  
这个工作可以让宏来做: h! w d/jR  
]QKKt vN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mBDzc(_\$'  
template < typename T1, typename T2 > \ ( c +M"s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Nx<fj=VJ  
以后可以直接用 ):nC&M\W~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (4IH%Ez){  
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 ZX0!BS  
(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。。。) aA-s{af  
l:j>d^V*&x  
_aw49ag;  
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 &J,&>CFc  
B+[L/C}=;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0(+dXzcwM  
class unary_op : public Rettype >Slu?{l'  
  { 9KMtPBZ  
    Left l; <Gz*2i  
public : }PzHtA,V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i"#zb&~nF  
*[tLwl.  
template < typename T > /\5u-o)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fi'\{!!3m^  
      { H~?p,h  
      return FuncType::execute(l(t)); .gA4gI1kH  
    } ?]0bR]}y  
Env_??xq  
    template < typename T1, typename T2 > XO}v8nWV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j_}f6d/h  
      { "\"sM{x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0-8'. C1v  
    } Yn8aTg[J  
} ; XvkFP'%i/  
y@\J7 h:  
 nw  
同样还可以申明一个binary_op -\M;bQV[C  
G/&Wc2k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t#=FFQOt  
class binary_op : public Rettype U Kf0cU  
  { Hw~?%g:<S  
    Left l; 6='x}Qb\H  
Right r; ^qV6 khg  
public : n4/Jx*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {@>6E8)H5  
D@yu2}F{IY  
template < typename T > _[ S<Cb*1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^ 4{"h  
      {  +D|E8sz8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); </|m^$v  
    } (r"2XXR  
"ac$S9@~  
    template < typename T1, typename T2 > X!f` !tZ:{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %#@5(_'  
      { xRm~a-rp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p$l'y""i  
    } kTm>`.kKJ=  
} ; @tPptB  
'%[r9 w  
3zo:)N \K  
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 7/6%92T/B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X&cm)o%5Fe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) swG!O}29OX  
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。 ;<nQl,2N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &\AW} xp  
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。。。 CG[04y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e2L4E8ST<  
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) a,KqTQB  
下面是修改过的unary_op Ep1p>s^  
/@+[D{_Fw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > D@o8Gerq~  
class unary_op `8G {-_  
  { _W gpk 0  
Left l; 3nX={72<b  
  YQ7tZl;:t  
public : |TCg`ZS`cZ  
"i~~Q'=7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} */A ~lR|  
lW3wmSWn%  
template < typename T > 6G]hs gro  
  struct result_1 7r wNjY#  
  { P2sM3C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PR~9*#"v..  
} ; jt6,id)&  
FP9FE `x  
template < typename T1, typename T2 > i=X B0-  
  struct result_2 %2<u>=6byG  
  { !MQVtn^C#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "wj-Qgz  
} ; }WEF *4B!  
Geyj`t  
template < typename T1, typename T2 > 1$1P9x@H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G~KYFNHr  
  { I hPX/P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6tv-PgZ  
} GNab\M.  
vDcYz,  
template < typename T > d{:0R9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^=7XA894  
  { -9~WtTaV.H  
  return OpClass::execute(lt(t)); xBg. QV  
} G2 !J`}  
q-TDg0  
} ; Tb<}GcwJ  
q o tWWe#  
gPw{'7'U  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug d .t$VRO  
好啦,现在才真正完美了。  NH0uK  
现在在picker里面就可以这么添加了: vmIt!x  
i;mA|  
template < typename Right > feG#*m2g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const F7IZ;4cp  
  { 'rDai [  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (.N!(;G  
} ^s_7-p])(  
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。 ?yy,3:  
%2^wyVkq:  
>m# bj^F\  
^b^}6L'Z  
i:\|G^h  
十. bind NGVl/Qd  
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。 G*%:"qleT$  
先来分析一下一段例子 2+cpNk$  
xj;V  
l' 2C/#8F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^wxpinJ>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }va>jfy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ubUVxYD?  
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。 ~Aw.=Yi=  
我们来写个简单的。 y85R"d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cV:Ak~PKl  
对于函数对象类的版本: 2B"&WKk  
&gsBbQ+qA  
template < typename Func > ZY=a[K  
struct functor_trait I`;SA~5  
  { R*DQLBWc  
typedef typename Func::result_type result_type; {BzE  
} ; f"SK3hI$p  
对于无参数函数的版本: bXk(wXX  
I &;9  
template < typename Ret > q5{h@}|M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SM\qd4  
  { (nAL;:$x2  
typedef Ret result_type; $[\\{XJ.  
} ; tmi)LRF H  
对于单参数函数的版本: }CL7h;5N 3  
v1z d[jqk  
template < typename Ret, typename V1 > 8kT`5`}lB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8p]9A,Uq&  
  { 9_fbl:qk;\  
typedef Ret result_type; V.Tn1i-v  
} ; \P7<q,OGS  
对于双参数函数的版本: <iB5&  
u9fJ:a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y/+ IPR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )+|Y;zC9  
  { QD%!a{I  
typedef Ret result_type; q _Z+H4  
} ; </2 aQn  
等等。。。 O L 9(~p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy " =6kH,  
8Qhj_  
template < typename Func > Xw3j(`w$,  
struct func_return .3&( Y  
  { o59b#9  
template < typename T > KwU;+=_.  
  struct result_1 SEVB.;  
  { ~LQzt@G4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +lxjuEiae  
} ; >wb Uxl%{5  
b0Dco0U(  
template < typename T1, typename T2 > RFoCM^  
  struct result_2  ?tA%A  
  { f-p$4%(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -iKoQkHt  
} ; _ s*p$/V\  
} ; .><-XJ  
-Aojk8tc  
Y&H<8ez  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +lb&_eD  
kc(m.k!|f\  
template < typename Func, typename aPicker > hfw+n<  
class binder_1 QiK-|hFj  
  { F?[1 m2  
Func fn; W^)mz,%x  
aPicker pk; CK1A$$gnz  
public : uehu\umt=  
)/)[}wN;j  
template < typename T > x"!`JDsS  
  struct result_1 B oxtP<C"  
  { Jy\0y[f*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R9!U _RH  
} ; k||dX(gl  
&>&6OV]P'  
template < typename T1, typename T2 > [!4xInS  
  struct result_2 ?5J>]: +ZZ  
  { "YaT1` Kr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t<ZBp0  
} ; ==Xy'n9'  
Q-rG~O9-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} AUu<@4R7  
M\-[C!h,  
template < typename T > b.v +5=)B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tDRo)z  
  { d%.|MAE  
  return fn(pk(t)); *CPpU|  
} >I/@GX/  
template < typename T1, typename T2 > +Gg|BTTL/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a"X h  
  { DP0@x+`k  
  return fn(pk(t1, t2)); 3&CV!+z  
} Z,O* p,Gzn  
} ; [N Afy~X*  
^2);*X>  
c BZ,"kp-  
一目了然不是么? W=3#oX.GsU  
最后实现bind Qrt\bz h/}  
xT]t3'y|-  
&bz% @p;  
template < typename Func, typename aPicker > AH:uG#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8lzoiA_9  
  { 2]I l:>n,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DH%PkGn  
} !^&VZh  
>~nr,V.q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yvj/u c  
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。 <g%A2 lI  
Jx~H4y=z  
十一. phoenix =\|,hg)c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \ a,}1FS  
C\;l)h_{  
for_each(v.begin(), v.end(), -fk;Qq3O  
( \*=wm$p&*  
do_ J@2wPKh?Yp  
[ %~PcJhz  
  cout << _1 <<   " , " Y|><Ls6Q  
] ij;NM:|Sd  
.while_( -- _1), ^)?Wm,{"w  
cout << var( " \n " ) v}N\z2A  
) w~)tEN>  
); :`zO%h  
x<M::")5!V  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: "A"YgD#t  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor  Q&xH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l;0([_>*j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: PXYLL X\3  
yy=hCjQ)  
EN\cwa#FU  
template < typename Cond, typename Actor > H^*AaA9-   
class do_while _\X ,a5Un  
  { 2I [zV7 @t  
Cond cd; `6)Qi*Z  
Actor act; FHQ`T\fC$@  
public : W&Fm ;m@M  
template < typename T > }+n|0xK  
  struct result_1 d-B+s%>D  
  { P.XT1)qo*  
  typedef int result_type; 7Dbm s(:(  
} ; 7/IL" D  
AJ7^'p9Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @!fUp b  
GNMOHqg4  
template < typename T > [w'Q9\,p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |-}. Y(y  
  { \)No?fB  
  do H%@f ^  
    { XqmB%g(  
  act(t); !vAmjjB  
  } /S"jO [n9b  
  while (cd(t)); ?I6rW JcQ6  
  return   0 ; E+O{^C=  
} }w$2,r gA  
} ; o@zxzZWg  
aNEah  
oL@-<;zKO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F)hj\aHm k  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 /ovVS6Ai  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4n1g4c-   
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ^7spXfSAd  
下面就是产生这个functor的类: .g*N +T6O  
B>L7UQ6_[  
Mqd'XU0L  
template < typename Actor > pNb2t/8%%  
class do_while_actor 2/*u$~  
  { 89LD:+p/  
Actor act; tdH[e0x B  
public : '|SO7}`;Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} c9-$^yno  
L5FOlzn  
template < typename Cond > Qjfgxy]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; skcyLIb  
} ; M4C8K{}  
\s*M5oN]]  
9S|sTf  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :0l+x 0l}  
最后,是那个do_ (I}owr5:  
^y/Es2A#t  
 B(;MI`  
class do_while_invoker Vn^GJ'^  
  { <==uK>pET  
public : -"I$$C  
template < typename Actor > L\2"1%8Wj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <!sLf z?  
  { Nbpn"*L,  
  return do_while_actor < Actor > (act); 44ty,M3  
} s6|'s<x"j  
} do_; |eu8;~A  
i=Qy?aU?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3<^Up1CaZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r W`7<3  
最后来说说怎么处理break和continue "b hK %N;  
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。 RTc@`m3 M  
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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