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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U:c!9uhp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,'m<um  
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, k]`I 3>/L  
L{N9h1]  
+ B%fp*  
nYY@+%` ]z  
  class filler \gki!!HQ  
  { Nj*J~&6G  
public : (ScL  C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Xgn^)+V:  
} ; 5@P2Z]Q  
"X's>uM  
>e($T!}Z  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: :g}WN  
Ui@Q&%b  
,E$^i~OO  
X_Is#&6;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &48wa^d  
x,@cU}D  
Jj*XnL*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [m?eSq6e2b  
{[61LQ6V9  
UMpC2)5  
:R{Xd{?  
二. 战前分析 Ra&HzK?  
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。 `n Y!nh6!  
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 eEb(TG~,Y  
c>:}~.~T  
1,T8@8#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Eh#W*Bg  
  /* --------------------------------------------- */ !F/;WjHz  
vector < int *> vp( 10 ); `]#DdJ_|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (WCpaC  
/* --------------------------------------------- */ 1&ZG6#16q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qS*qHT(u19  
/* --------------------------------------------- */ 9(QY~F  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \'&:6\-fw  
  /* --------------------------------------------- */ HtgVD~[]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8TD:~ee  
/* --------------------------------------------- */  ;iy]mPd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `8\ _ ]w0  
/P<RYA~  
%L=ro qz  
D\ HmY_  
看了之后,我们可以思考一些问题: A?ma5h  
1._1, _2是什么? u^s{r`/  
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。 U2$e?1y  
2._1 = 1是在做什么? v2gK(&?  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 e!d& #ofw|  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,6~c0]/  
_]E"hr6a  
K8XXO"  
三. 动工 ;}#tm9S;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8O qG{jmG  
n AQB  
<@.f#  
U`ey7   
template < typename T > ,oT?-PC$z  
class assignment t~)w921>  
  { wr~# rfH  
T value; MIub^ $<C  
public : UN'hnqC  
assignment( const T & v) : value(v) {} CtTG`)"|  
template < typename T2 > ?9mFI(r~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1t+]r:{  
} ; 2/ PaXI/Z  
~j^HDHY@  
T|GRkxd,E3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,v4Z[ (  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X4!` V?  
F6dm_Oq&  
~QJD.'z  
!sfOde)$  
  class holder Se9I1~mX  
  { :aV(i.LW  
public : O _yJR  
template < typename T > 9IIQon  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <:-|>R".  
  { @2v L'6  
  return assignment < T > (t); sOa`Tk  
} J Xo_l  
} ; $2A%y14  
HTao)`.  
DM/J,q  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Qf6]qJa|  
,}2M'DSWa  
  static holder _1; x|<rt96 6A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bU/5ug.  
;eI,1 [_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K 4j'e6  
而不用手动写一个函数对象。 x/ {  
3v :PBmE  
k|F<?:C  
SouPk/-B80  
四. 问题分析 (=}U2GD*  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 M\ vj&T{k  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 X3tpW`alo  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x$QOOE]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J [J,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @QV|<NeH  
:/c=."z.  
五. 问题1:一致性 (5]<t&M  
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?| F8$.K*tT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M&Sjo' ( .  
|lm   
struct holder  poGF  
  { lsU|xOB  
  // i=OPl  
  template < typename T > |!euty ::  
T &   operator ()( const T & r) const 6AKH0t|4  
  { u3(zixb  
  return (T & )r; F-k3'eyY  
} P6&@fwJ<  
} ; 51W\%aB  
l3R`3@  
这样的话assignment也必须相应改动: ;g?oU "YM  
dX-{75o5P  
template < typename Left, typename Right > {1li3K&0s  
class assignment ><}FyK4C  
  { &?f{.  
Left l; ;| ##~Y.9  
Right r; S75wtz)e  
public : biKom|<nm  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9F845M  
template < typename T2 > m{9m.~d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \< <u  
} ; 1q0DOf]!T  
d@#!,P5 `  
同时,holder的operator=也需要改动: bccJVwXv  
\-a^8{.^E  
template < typename T > xPWzm hF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !*HH5qh6  
  { TUHC[#Vb?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !(~eeE}|lM  
} N`1:U 4}  
%W~Kx_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 L}UJ`U  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 PVH^yWi n  
S;sggeP7,  
return l(rhs) = r; B!0o6)u'  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 >&6pBtC_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N3 .!E|  
=kH7   
template < typename Tp > DygMavA.  
class constant_t Q*&>Ui[&  
  { e` Z;}& ,  
  const Tp t; `% k9@k .  
public : 6*8"?S'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J@PwN^`  
template < typename T > ~CIA6&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const w vBx]$SC  
  { fDt#<f 4;  
  return t; 6My=GByC  
} xy)Y)yp  
} ; u&yAMWl  
43-mv1>.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 PeGA+0bm  
下面就可以修改holder的operator=了 92!1I$zi  
~XQj0'  
template < typename T > {XH!`\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Fka&\9i  
  { by!1L1[JTt  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j oDY   
} *z I@Htp  
KI)jP((  
同时也要修改assignment的operator() ATl.Qku@  
9Jd{HI=  
template < typename T2 > > 2_xRn<P  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2k;>nlVxX  
现在代码看起来就很一致了。 $*w]]b$Dn  
s ;EwAd(  
六. 问题2:链式操作 12qX[39/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 DuX7  
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。 {:BAh 5e|  
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。 Y '7f"W  
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。 JAJo^}}{b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r LQBaT7t#  
qn) VKx=  
template < typename T > Afa| 6zZ>  
struct result_1 Gu[G_^>  
  { u`?MV2jU2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :EJ8^'0Q  
} ; -kFEVJbUyc  
h6J0b_3h4  
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: M"# >?6{  
x&}pM}ea  
template < typename T > 8CCd6)cG  
struct   ref ]."~)  
  { hM$K?t  
typedef T & reference; DP{kin"4I  
} ; K8`Jl=}z%&  
template < typename T > }dcXuX4{r  
struct   ref < T &> Wy1#K)LRb  
  { &Ui*w%  
typedef T & reference; IxN0m7  
} ; _2uRY  
_+Tq&,_:o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^ [FK<9  
lh^-L+G:Ok  
template < typename T > L3}n(K AJj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Su.imM!  
  { N3/G6wn  
  return l(t) = r(t); vEQw`OC  
} qJV2x.!  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 'YQ^K`lV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;Z>u]uK4+  
1 EE4N\  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 3sr> ?/>:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `;KU^dH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 CB V(H$d  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,liFo.kT8%  
最后的布局是: MI8f(ZJK5  
                Add ZqT8G  
              /   \ R\DdU-k  
            Divide   5  B=)&43)\  
            /   \ t6-He~  
          _1     3 fKEZlrw  
似乎一切都解决了?不。 EJC{!06L'/  
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。 )}ygzKEa  
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。 } U <T>0  
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: uWm,mGd9  
G bW1Lq&"  
template < typename Right > F3d: W:^_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y2lBQp8'|  
Right & rt) const +,oEcCi  
  { wxC&KrRF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n1 k2<BU4b  
} K>%}m,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +5:Dy,F =  
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。 ~V#MI@]V~  
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。 U|tUX)9O  
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。 aqL#g18  
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。 3JhT  
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? f@JMDJ  
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: UqVcN$^b  
5:S=gARz  
template < class Action > tc-pVw:TV  
class picker : public Action t<8vgdD  
  { Oz8"s4Y7  
public : Z8vMVo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ug :3)q[O  
  // all the operator overloaded K|n%8hRy  
} ; jhRg47A  
R#"LP7\  
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。 RLy2d'DS  
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: 0}LB nV  
y $i^C:N  
template < typename Right > 0)<\jo1 F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `O5 Hzb(}  
  { hM_0/o-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (RXOv"''=  
} n8h1S lK08  
\!-IY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _LVwjZX[  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ,=TY:U;?  
V]E# N  
template < typename T >   struct picker_maker MH wjJ  
  { 4o/}KUu(*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @*Y"[\"$  
} ; Rs$fNW@P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V_'!#  
  { J\06j%d,  
typedef picker < T > result; ShP&ss  
} ; X283.?  
&^q!,7.J  
下面总的结构就有了: c:*[HO\  
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。  f$7Xh~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 #|92 +  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k4n 4 BL  
至此链式操作完美实现。 2SjH7 '  
p :v'"A}  
dM-qd`  
七. 问题3 egXHp<bqw  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 `EBI$;!  
%-nYK3  
template < typename T1, typename T2 > _cRCG1CJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const st_.~m!/  
  { \*a7o GyH>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Uzi.CYVs%  
} ol[sX=5 *  
UO1WtQyu,H  
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: E{wnhsl{  
sn!E$ls3O  
template < typename T1, typename T2 > Q1 t-Z; X  
struct result_2 @p$Nw.{'  
  { 61aU~w11a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l1M %   
} ; AfAlDM'  
)7aUDsu>4  
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? :eH*biXy}2  
这个差事就留给了holder自己。 CI#6 r8u  
    JJQS7,vG  
QLPb5{>KDS  
template < int Order >  iH`Q4  
class holder; ~vbyX  
template <> 9 HiH6f^5  
class holder < 1 > {+3 `{34e  
  { h]+UK14m  
public : *jf%Wj)0M  
template < typename T > '9ki~jtf=  
  struct result_1 gTM*td(~^  
  { +!~"o oQZh  
  typedef T & result; 7^oO N+=d  
} ; |#b]e|aP  
template < typename T1, typename T2 > #NyfE|MKBC  
  struct result_2 < NRnE8:  
  { iJ&jg`"=F  
  typedef T1 & result; P Nf_{4  
} ; OGR2Y  
template < typename T > SzTa[tJ+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UR|Au'iu  
  { Vr ^UEu.w?  
  return (T & )r; Vsj1!}X:  
} XsEo tW  
template < typename T1, typename T2 > 3LkcK1x.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;],Js1 m  
  { ke)}JU^"  
  return (T1 & )r1; @zC p/fo3  
} u\A L`'v  
} ; 94}y,\S~  
Pf:;iXH?  
template <> 5Ic'6AIz  
class holder < 2 > @* <`*W  
  { 'PqKb%B|  
public : ~Fe$/*v  
template < typename T > 1RgERj  
  struct result_1 jhJ'fI  
  { FX  %(<M  
  typedef T & result; v;sWI"Fv!  
} ; |muZv!,E  
template < typename T1, typename T2 > vf@toYc[E  
  struct result_2 iAr]Ed"9|  
  { Be~ '@  
  typedef T2 & result; aN;c.1TY  
} ; -`A+Qp)  
template < typename T > 8yC/:_ML  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hDf!l$e.  
  { *}'3|e4w}  
  return (T & )r; nZX`y -AZ  
} 96d&vm~m1  
template < typename T1, typename T2 > 1wg#4h43l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u- }@^Y$M  
  { _u9bZ'  
  return (T2 & )r2; 0F%/R^mw  
} m7|S'{+!  
} ; ELZ@0,  
bcYGkvGbO  
v:gdG|n"  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 (XNd]G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Kw =RqF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: EEP&Y?  
w&>*4=^a  
return l(i, j) = r(i, j); 8xt8kf*k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +62}//_?  
 (,R\6  
  return ( int & )i; A\})H  
  return ( int & )j; 8K9RA<  
最后执行i = j; 7po;*?Ox  
可见,参数被正确的选择了。 ) S-Fuq4i4  
:0kKw=p1R  
jG%J.u^k  
()ww9L2  
T}jW,Ost  
八. 中期总结 MP p    
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: |)OC1=As  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +fN2%aC  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?!u9=??  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G6bvV*TRi  
.\+c{  
JYnyo$m/  
wA o6:)  
qGi\*sc>x  
d~KTUgH'<  
九. 简化 GA"vJFQ  
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。 eB9F35[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v.53fx  
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: ? CU;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R(s[JH(&  
  +-*/&|^等 W/.n R[!  
2. 返回引用。 XCT3:db  
  =,各种复合赋值等 %3yrX>Js  
3. 返回固定类型。 ~xJ ^YkyH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |fY#2\)Yx  
4. 原样返回。 epI~w  
  operator, \Rw^&;\1  
5. 返回解引用的类型。 g,B@*2Uj  
  operator*(单目) } x Kv N  
6. 返回地址。 em2Tet  
  operator&(单目) JyePI:B&)j  
7. 下表访问返回类型。 MhjIE<OI=  
  operator[] X([@}ren  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 75iudki  
  operator<<和operator>> {<zE}7/2-  
{KSy I#  
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。 1ZXRH;J40  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: PHMp, z8  
L+G i  
template < typename Left > uT Y G/O  
struct value_return A:\_ \B%<  
  { e 8^%}\F  
template < typename T > .*?)L3n+t  
  struct result_1 f[q_eY  
  { gX(8V*os^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x[R?hS,0 t  
} ; r;O?`~2'4  
M"foP@  
template < typename T1, typename T2 > Mo]iVj8~  
  struct result_2 }Qh%Z)  
  { knzQ)iv&&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; oJZ0{^  
} ; 0 ke1KKy/d  
} ; O]l-4X#8F  
uN0'n}c;1.  
~Fo`Pr_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @"iNjqxh  
z'zC  
下面我们来剥离functor中的operator() r#d]"3tH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3*R(&O6}  
;1k_J~Qei  
return l(t) op r(t) Q;@w\_ OR  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~]BR(n  
return op l(t) )+.AgqxI  
return op l(t1, t2) "WqM<kLa  
return l(t) op NJKk\RM@7  
return l(t1, t2) op R(2MI}T  
return l(t)[r(t)] T{ lm z<g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^.M_1$-  
w_YY~Af  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: nZ`=Up p)  
单目: return f(l(t), r(t)); E8o9ufj3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y3xEFqMU  
双目: return f(l(t)); 8g/r8u~  
return f(l(t1, t2)); XX *f  
下面就是f的实现,以operator/为例 t5QGXj  
FYK}AR<=  
struct meta_divide ve4 QS P  
  { *T{KpiuP  
template < typename T1, typename T2 > Ds\f?\Em  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aX~' gq>  
  { ]xhH:kW4  
  return t1 / t2; 2Mu(GUe;  
} eoPoG C  
} ; mW)"~sA  
C |rl",&  
这个工作可以让宏来做: w$Mb+b$  
$'lJ_ jL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5a* Awv}  
template < typename T1, typename T2 > \ .\)p3pC)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; FFH {#|_1  
以后可以直接用 hflDVGBW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +7K]5p;!~  
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 l_x>.'a  
(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。。。) h#8 {fr)6  
s'@@q  
]j(Ld\:L  
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 dRTpGz  
<pUc( tPoz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6:\z8fYD  
class unary_op : public Rettype [92bGR{  
  { FRTvo  
    Left l; vaZ?>94  
public : BimM)4g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a[gN+DX%L  
|nO }YU\E  
template < typename T > I q47^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D7$xY\0r  
      { fVBRP[,   
      return FuncType::execute(l(t)); N?Ss/by8Sg  
    } sQT,@'"  
Jaf=qwZ/`  
    template < typename T1, typename T2 > j0jam:.p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PvdR)ZE m  
      { Fw;Y)y=O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ..^,*  
    } J15$P8J  
} ; {c$%3iQq  
o6 [i0S  
# /pZ#ny  
同样还可以申明一个binary_op II_MY#0X  
jdVdz,Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j! cB  
class binary_op : public Rettype wmPpE_ {  
  { JGk,u6K7  
    Left l; )^'wcBod,  
Right r; ZZ6F0FLXJ  
public : /t?(IcP5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @i:_ JOl  
VAR/"  
template < typename T > 6UJBE<ntj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4HDQj]z/  
      { dzMI5fA<_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4^B:Q9B)  
    } 8|,-P=%t  
G,i%:my7  
    template < typename T1, typename T2 > gM3gc;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LvS3c9|Aj  
      { =;xlmndT,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ; bDFrG  
    } ? 5 V-D8k  
} ; `24:Eg6r  
N,_ej@L8  
yc5n   
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 -.WVuc`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `+/[0B=.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O^gq\X4}  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 PZl(S}VY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Dy^4^ J5+  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 rQ$A|GJL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !ZV#~t:)  
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) `0Q:d'  
下面是修改过的unary_op 7+u%]D!  
OiY2l;68  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Vd^`Hv&i  
class unary_op 73(T+6`  
  { "$8<\k$LGT  
Left l; M !OI :v  
  vR~*r6hX8  
public : 49Ue2=PP#  
"WYcw\@U  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5tl}rmI`  
Fk(0q/b  
template < typename T > x{*!"a>  
  struct result_1 S8vmXlD  
  { C12 7he  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l7J_s?!j  
} ; aLXA9?  
e@,,;YO#4  
template < typename T1, typename T2 > cmN0ya  
  struct result_2 L{fP_DIa  
  { UmgLH Cz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nZ7v9o9  
} ; M7Hk54U +t  
W\<#`0tUt  
template < typename T1, typename T2 > O x$|ZEh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d8RpL{9\7  
  { p go\(K0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8rp-Xi W  
} = xX^  
BK d(  
template < typename T > j*:pW;)^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?s"v0cg+  
  { EShakV  
  return OpClass::execute(lt(t)); S s`0;D1  
} e<^4F%jSK  
kyo ,yD  
} ; V!U[N.&$  
>;3c; nf  
hy)RV=X  
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 ycAQPz}=I  
好啦,现在才真正完美了。 VYAe !{[  
现在在picker里面就可以这么添加了: S8)awTA9  
49zp@a  
template < typename Right > M7> \Qk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =W|Q0|U  
  { : }IS=A  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sTqB%$K}  
} "DN`@  
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。 3CHte*NL=  
e#OU {2X  
[1UqMkXtf  
6kuSkd$.  
$WPN.,7  
十. bind YWZF*,4  
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。 _INUJc  
先来分析一下一段例子 7=AKQ7BB>b  
vZDQ@\HrC  
,`7GI*Vq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Cp* n2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8Z!ea3kAT  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,/ : )FV  
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。 t3XMQ']  
我们来写个简单的。 zLn#p]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nz',Zm},  
对于函数对象类的版本: :ZIcWIV-  
-?'CUm*Od  
template < typename Func > "}EbA3  
struct functor_trait *Sf^()5C,  
  { V V4_  
typedef typename Func::result_type result_type; >lW*%{|b$^  
} ; J@TM>R  
对于无参数函数的版本: 3*TS 4xX  
(~GFd7  
template < typename Ret > -ur]k]R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e](=)h|  
  { ,{50zx2  
typedef Ret result_type; <XagkD  
} ; m&%b;%,J  
对于单参数函数的版本: \nyFN  
bcs!4  
template < typename Ret, typename V1 > Y"jDZG?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wm8x1+P  
  { "J1ar.li  
typedef Ret result_type; 8dhY"&  
} ; >8tuLd*T  
对于双参数函数的版本: yi?&^nX@9,  
7a<qP=J  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > N [u Xo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -CrZ'k;4  
  { p o`$^TB^+  
typedef Ret result_type; lBdF9F<  
} ; .'1j5Y-l`N  
等等。。。 z Y|g#V-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "p{ '984r<  
jb2:O,+!  
template < typename Func > {\&"I|dpe  
struct func_return f)x}_dw%  
  { zOOX>3^  
template < typename T > iFA"m;$  
  struct result_1 -!cAr <  
  { b9N4Gr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  o %%fO  
} ; ^!qmlx*  
0)]1)z(P  
template < typename T1, typename T2 > /<$"c"UQ  
  struct result_2 d"UW38K{  
  { ,no:6&#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WL Lv a<{  
} ; J":9  
} ; 5uer [1A  
1znV>PO!  
2>k)=hl:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R6XMBYK^  
!y`e,(E  
template < typename Func, typename aPicker > C#&6p0U  
class binder_1 u&xK>7  
  { ([-=NT}Aq  
Func fn; o z{j2%  
aPicker pk; syf"{bBe  
public : 61/zrMPn  
H@ms43v\  
template < typename T > QP%Fz#u`  
  struct result_1 ek)(pJ(+#  
  { Wt fOE@h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; jPNfLwVkl:  
} ; i_Z5SMZ  
t`,IW{  
template < typename T1, typename T2 > Z D%_PgiT  
  struct result_2 YnWl'{[ C  
  { <WJ0St  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NCFV  
} ; >}{-!  
Td1ba^J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *v ^"4  
Sp,Q,Q4  
template < typename T > FT>~ES]cQd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WnzPPh3PJ  
  { _ D9@<+MS*  
  return fn(pk(t)); f<:U"E.  
} KBR0p&MN  
template < typename T1, typename T2 > s@LNQ|'kO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "q^'5p]  
  { &vX!7 Y  
  return fn(pk(t1, t2)); [=6~"!P}  
} q)ql]iH  
} ; ~hslLUE  
m8j-lNu  
H#6^-6;/  
一目了然不是么? chmJ|  
最后实现bind j& iL5J;  
Q@wq }vc!  
P`dHR;Y0  
template < typename Func, typename aPicker > @) ZO$h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `F\:XuY   
  { mv*T=N8fC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S<!_ uq  
} |zq!CLjD@  
G+ v, Hi1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Rgfhs[Z  
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。 }K80G~O2<  
^Lmc%y  
十一. phoenix KzX ,n_`an  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E(!6n= qR  
Z#6~N/b  
for_each(v.begin(), v.end(), C%_  
( (}1v^~FXj  
do_ NTXL>Q*e  
[ g~c|~u(W  
  cout << _1 <<   " , " Tj21YK.mk  
] ~]W[ {3 ;  
.while_( -- _1), O| J`~Lk  
cout << var( " \n " ) E< CxKY9  
) mzE$aFu8  
); Mq :'-`  
plx/}ah8  
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: ~8xh0TSi  
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 )d(0Y<e @  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ).}k6v[4)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 20l_ay  
CLY6 YB' R  
afF+*\xXN  
template < typename Cond, typename Actor > bV$8 >[`  
class do_while 3$N %iE6  
  { ^jha:d  
Cond cd; 9c^skNbS  
Actor act; . z$Sm  
public : 3P#+) F~  
template < typename T > 5`"*y iv  
  struct result_1 $FQcDo|[  
  { 7<1fKrN?GF  
  typedef int result_type; |3, yq^2  
} ; 5+bFy.UW  
w,![;wG  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} df>kEvU5.^  
|Sr\jUIWn  
template < typename T > 3 "l F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K)Zkj"y  
  { jemx ky  
  do 6I&j cHH  
    { aXIB) $1  
  act(t); o'^;tLs15  
  } WHgV_o 8  
  while (cd(t)); n4WSV  
  return   0 ; YO(:32S  
} p584)"[*t  
} ; nR o=J5tY  
X"k^89y$  
'G l;Ir^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?UZ$bz  
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。 : _^0'ULP  
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。 cK|rrwa0  
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。 wrQydI  
下面就是产生这个functor的类: ]M~8 @K  
(L y%{ Y  
i<#h]o C}  
template < typename Actor >  nOoKGT  
class do_while_actor i$[,-4 v  
  { a: yB%:2  
Actor act; XhE$&Ff  
public : np-T&Pz2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K}PvrcO1  
rT flk  
template < typename Cond > (F,(]71Z+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (|<h^] y3  
} ; Bw 3F7W~l  
p;qRm} 0}  
Z[#I"-Q~:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'f-   
最后,是那个do_ N b3I%r  
~># LOT `  
O1?B{F/ e  
class do_while_invoker 1 [fo'M  
  { ka2F !   
public : "u(S2'DW'(  
template < typename Actor > wTTTrk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const iN<(O7B;  
  { G-\<5]k]  
  return do_while_actor < Actor > (act); [i(Cl}  
} DC|xilP1O  
} do_; 9m\)\/V  
S}.\v<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0 &*P}U}Uc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m x3}m?WQ  
最后来说说怎么处理break和continue [as-3&5S  
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。 oMh~5 W  
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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