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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;FU d.vg{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {sLh=iK  
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, Y`wi=(  
wC19  
R= l/EK  
@({65gJ*  
  class filler P&K~wP]  
  { uv$y"1'g  
public : N^ )OlH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ty ~U~  
} ; $d'Gh2IGA  
J<2N~$  
28-@Ga4  
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: .._wTOSq  
ev>: 3_ s  
"2)T=vHi#  
^U52 *6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &wJ"9pQ~6E  
I$YF55uB  
g$ h!:wW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qz 'a.]{=  
3KGDS9I  
z~F!zigNAc  
qhogcAvE  
二. 战前分析 bAgKOfT  
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。 u{si  
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 "|hmiMdGB  
wi!Ml4Sb  
`Tab'7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mesR)fTI  
  /* --------------------------------------------- */ >y1/*)O9~  
vector < int *> vp( 10 ); '+$2<Ys  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DpA)Z ??  
/* --------------------------------------------- */ :U~[%]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]p~XTZgW  
/* --------------------------------------------- */ J &c}z4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +s`n]1HC  
  /* --------------------------------------------- */ $ _ gMJ\{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ruoiG?:T  
/* --------------------------------------------- */ hI"I#(*jA%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); SgJQH7N  
zU(U^  
zITXEorF!J  
jvW/M.q4  
看了之后,我们可以思考一些问题: &AW?!rH  
1._1, _2是什么? ='~C$%  
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。 >J4_/p>Qs  
2._1 = 1是在做什么? &cZD{Z  
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。 T\OLysc  
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。 7-)Y\D  
na<g /&  
*F=w MWa  
三. 动工 \i{=%[c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J|s4c`=  
KnlVZn[3t  
WO]dWO6Mm  
$AoN,B>  
template < typename T > @}#$<6|  
class assignment FX\ -Y$K  
  { Jyvc(~x  
T value; d"$ \fL  
public : 9^`G `D  
assignment( const T & v) : value(v) {} UeE&rA]  
template < typename T2 > /+%1Kq.hP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8He^j5  
} ; 1'M< {h<sP  
(G:$/fK  
ceAK;v o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V"gnG](2l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U1B5gjN  
koe&7\ _@  
6Vi #O^>  
aM~M@wS  
  class holder pkhZW8O  
  { B\9ymhx;g%  
public :  s(F^P  
template < typename T > eo"6 \3z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5WY..60K,  
  { 9J*m!-hOY  
  return assignment < T > (t); % `\8z  
} ]e 81O#t3  
} ; Bx2E9/S3  
P5kkaLzG  
q f-1}  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: (V}D PA  
x-Yt@}6mvl  
  static holder _1; 19h8p>Sx0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,:j^EDCsaJ  
\%f4)Qb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {6*h';~  
而不用手动写一个函数对象。 -fn["R]  
'Q?nU^:F#  
gtJUQu p2  
| \C{R  
四. 问题分析 - TSn_XE  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 DO(FG-R  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 s9zdg"c'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ju Kj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9["yL{IPe  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j'I$F1>Te  
UIIR$,XB  
五. 问题1:一致性 3T%WfS+  
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?| /EA4-#uw  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fo^M`a!va0  
Wl?*AlFlk  
struct holder C 3b  
  { S2w|\"  
  // -%NT)o  
  template < typename T > ts aD5B  
T &   operator ()( const T & r) const Cir==7A0  
  { 7?dB&m6W  
  return (T & )r; Y6,< j|  
} T1LtO O  
} ; -6aGcPq  
ym{?vY h  
这样的话assignment也必须相应改动:  3_+-t5  
/|bir6Y:  
template < typename Left, typename Right > >x eKO 2o  
class assignment 120<(#  
  { Ul)2A  
Left l; ebcGdC/%>  
Right r; ubjuuha"  
public : "9>~O`l,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3W5|Y@0  
template < typename T2 > % Lhpj[C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } kzMCI)>"  
} ; %F` c Nw]  
%e+hM $Q  
同时,holder的operator=也需要改动: k:nr!Y<  
a]Bm0gdrO  
template < typename T > x@;XyQq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =hH>]$J[  
  { DyD#4J)E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :MV]OLRM  
} {+0]diD  
-SGR)  
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。 pn{Mj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &HNJ '  
[-x~Q[  
return l(rhs) = r; <!v^Df  
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。 ,2qJXMg"=$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]8NNxaE3(  
hc4<`W{  
template < typename Tp > Xw(e@ :  
class constant_t rW0# 6  
  { CS)&A4`8  
  const Tp t; G|Yw a=  
public : L=O,OS+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &cV$8*2b^  
template < typename T > Oz# $x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const dE7 kd=.o  
  { fIu5d6;'  
  return t; vvU;55-  
} )l[<3< @s  
} ; ( \{9W  
2`Ub;Nn29  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /pan{.< k  
下面就可以修改holder的operator=了 b8P/9D7K?  
QXY-?0RO#  
template < typename T > ^o+2:G5z}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q(M[ij  
  { S7N3L."  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hZ Gr/5f  
} IHZ WNT2  
'Cd8l#z7  
同时也要修改assignment的operator() IsxPm9P2<  
{+r pMUs#  
template < typename T2 > BG_m}3j  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s-Q-1lKV,  
现在代码看起来就很一致了。 `<i|K*u  
LzB)o\a  
六. 问题2:链式操作 QU|{(c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T8h.!Vef  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 O&.^67\|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 <6Q]FH!6  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 O`~G'l&@T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y8HLrBTza  
C18pK8-  
template < typename T > H=?v$! i  
struct result_1 ol^V@3[<  
  { k!H;(B"s-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; HK) $ls  
} ; bAms-cXm  
/Mb?dVwA  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: {(]B{n  
zYO+;;*@  
template < typename T > h@=H7oV7k  
struct   ref 4j|]=58  
  { LH@)((bi4v  
typedef T & reference; ; 29q  
} ; D{'x7!5r  
template < typename T > ;Xg6'yxJ  
struct   ref < T &> KT~J@];Fb  
  { YNA %/  
typedef T & reference; sJg-FVe2  
} ; )` -b\8uw  
]b4*`}\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dFD0l?0N  
S9d+#6rn  
template < typename T > ,u^i0uOg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const V9z/yNo  
  { mV^+`GWvo  
  return l(t) = r(t);  Q<B=m6~  
} fT [JU1  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 mj=$[ y(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Yf&x]<rkCp  
'<5Gf1 @|  
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 s`GwRH<#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @;2,TY>Di  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .>DqdtP[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Os' 7h  
最后的布局是: Z7% |'E R  
                Add %myg67u  
              /   \ e#JJd=  
            Divide   5 g+;m?VJ  
            /   \ s <Pk[7`*  
          _1     3 -'3~Y 2#  
似乎一切都解决了?不。 o#gb+[  
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。 unKTa*U^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。 ))V)]+  
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: f?kA,!  
\&ra&3o  
template < typename Right > x~C%Hp*#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0FD#9r  
Right & rt) const u!?cKZw  
  { hz{=@jX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &Q 7Q1`S  
} NBZFIFO<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6,*hzyy}Qu  
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。 dPgN*Bdv  
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。 T<Y^V  
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。 7.-Q9xv  
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。 O`1_eK~1<  
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? 37Ux2t  
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: pYIm43r H  
y<jW7GNt  
template < class Action > p&~8N#I#  
class picker : public Action U|VF zpJ  
  { b!Pz~faXD  
public : <seb,> :  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &Iv3_T<AF  
  // all the operator overloaded (4=NKtA^G  
} ; ua[ d  
W m\HZ9PN  
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。 19O /Q,9  
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: $\?BAkx  
}@%A@A{R  
template < typename Right > c+$alw L~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const It>8XKS  
  { 0m k-o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s)X'PJ0&Bs  
} a<-NB9o~v  
0.C[/u[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > MebL Y $&8  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 #AHX{<  
#vCtH2  
template < typename T >   struct picker_maker veX#K#  
  { O2./?Ye  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L5$r<t<  
} ; TpXbJ]o9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .`qw8e}y#'  
  { OXc!^2 ^  
typedef picker < T > result; zMlW)NB'  
} ; W&>ONo6ki  
 JwEQR  
下面总的结构就有了: W2cgxT  
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。 j_L1KB*  
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。 yneIY-g(p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )fSO|4   
至此链式操作完美实现。 l]tda(  
!9w3/Gthj  
zIc%>?w  
七. 问题3 <j CD^  
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。 Yzo_ZvL  
/4x3dwXW@  
template < typename T1, typename T2 > +b@KS"3h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d +0(H   
  { ( -^-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); XIQfgrGZ  
} >a;0<Ui&Q  
s*% pNE U  
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: /S9s%scAy  
fCg"tckE  
template < typename T1, typename T2 > ig G8L  
struct result_2 EVs.'Xg<  
  { {[B^~Y>Lr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +<qmVW^X  
} ; iIrH&}2  
{ |dU|h  
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? e'%"G{(D  
这个差事就留给了holder自己。 4rX jso|  
    qu>5 rg-  
x@^Kd*fo  
template < int Order > fd Vye|%  
class holder; ;yd[QT<I<  
template <> "p,TYjT?R  
class holder < 1 > 08*O|Ym,  
  { }~/u%vI@M5  
public : }<G"w 5.<  
template < typename T > F"2rX&W  
  struct result_1 T\}?  
  { h$\+r<  
  typedef T & result; "`A@_;At`  
} ; [Ol}GvzJ7  
template < typename T1, typename T2 > ruqx #]-  
  struct result_2 Hz A+Oi  
  { o]Ln:kl  
  typedef T1 & result; ,UOAGu<_gb  
} ; wD9Gl.uQ  
template < typename T > gie.K1@|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gZ{q85C.>  
  { a+wc"RQ |  
  return (T & )r; i;+]Y   
} R.ZC|bPiD  
template < typename T1, typename T2 > 0LQ|J(u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }vzZWe  
  { <qGVOAnz+  
  return (T1 & )r1; Xgq-r $O2X  
} BNA`Cc1VV  
} ; e-@=QI^,  
&RSUB;y mL  
template <> Kterp%J?  
class holder < 2 > > J!J:  
  { iEe<+Eyns  
public : |ji={  
template < typename T > 1w30Vj2<  
  struct result_1 .nGYx  
  { c5KJ_Nfi  
  typedef T & result; drv"I[}{A  
} ; ZH@BHg|}H  
template < typename T1, typename T2 > L\O}q  
  struct result_2 jGp|:!'w  
  { +a@:?=hc  
  typedef T2 & result; (YOp  
} ; jg,oGtRz  
template < typename T > 6Vq]AQx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C`)n\?:Sth  
  { #zRT  
  return (T & )r; -Odk'{nW  
} \I3={ii0  
template < typename T1, typename T2 > 7mUpn:U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J}c`\4gD  
  { d{~5tv- H  
  return (T2 & )r2; @(;zU~l/  
} 'yrU_k,h  
} ; !;[cm|<E  
QvPG 6A]T  
;,z[|"y  
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> >。 #5Zf6w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]GSs{'Uh B  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3n\eCdV-b<  
b[mAkm?9+1  
return l(i, j) = r(i, j); AX {~A:B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h`1{tu  
"CS {fyJ  
  return ( int & )i; l7g< $3  
  return ( int & )j; /^BaQeH?R  
最后执行i = j; kX\\t.nH  
可见,参数被正确的选择了。 ?O]iX;2vM  
btQDG  
"cK@Yo  
4V$DV!dPQ}  
EPY64 {  
八. 中期总结 |VY+!  
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: w Ud6xR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L}>XH*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 E0g` xf 6c  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1|+Z mo"  
A;pVi;7  
]#UyYgPk  
6NvdFss'A{  
m' LRP:9v  
FIB 9W@oao  
九. 简化 -ZmccT"8  
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。 ";I|\ T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 B%|cp+/  
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: 3C=|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /& qN yo  
  +-*/&|^等 qre.^6x  
2. 返回引用。 h{ &X`$  
  =,各种复合赋值等 (#4   
3. 返回固定类型。 ]yTMWIx#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ql|ksios  
4. 原样返回。 HJ&|&tT  
  operator, D@M ZTb  
5. 返回解引用的类型。 XT n`$}nz  
  operator*(单目) [Rqv49n*V  
6. 返回地址。 w(sD}YA)  
  operator&(单目) nm!5L[y!0  
7. 下表访问返回类型。 n1X.]|6'  
  operator[] l'_P]@*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2{<5?Op  
  operator<<和operator>> }RGp)OFY&  
-Qs4 s  
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。 ;ew3^i.du  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l7{Xy_66  
'>GZB  
template < typename Left > 9~6FWBt  
struct value_return !y8/El  
  { wKjL}1.k  
template < typename T > (6xrs_ea  
  struct result_1 U!GG8;4  
  { tMWDKatb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g3p*OYf  
} ; ~*Fbs! ;,  
LuM[*_8  
template < typename T1, typename T2 > qusX]Tst z  
  struct result_2 {b|:q>Be8  
  { vgfLI}|5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $'SWH+G  
} ; wnf'-dw]  
} ; ryd*Ha">I  
{8NnRnzU  
IF<?TYy=3B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xt! DS0|*Y  
E!d;ym  
下面我们来剥离functor中的operator() 8 |2QJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: AE:IXP|c  
9=(*#gRd  
return l(t) op r(t)  ~ccwu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hpftVEB  
return op l(t) "=7y6bM  
return op l(t1, t2) )qGw!^8  
return l(t) op Ppw0vaJ^  
return l(t1, t2) op MuzlUW]  
return l(t)[r(t)] ;&|MNN^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ax D&_GT  
;\N{z6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: "3kIQsD|j  
单目: return f(l(t), r(t)); D49yV`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); HPGMR4=ANS  
双目: return f(l(t)); @M[t|  
return f(l(t1, t2)); 3BBw:)V  
下面就是f的实现,以operator/为例 M.|@|If4?  
nLn3kMl4  
struct meta_divide C_SJ4Sh  
  { HZp}<7NR(7  
template < typename T1, typename T2 > 2}Ga   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I]HrtI  
  { !d@qT.  
  return t1 / t2; c/fU0cA@  
} n H)6mOYp  
} ; &5]&6TD6  
w8!S;~xKI  
这个工作可以让宏来做: oyQp"'|N  
!f 7CN<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9M3XHj  
template < typename T1, typename T2 > \ 89*txYmx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4Wz@^7|V5  
以后可以直接用 &xK ln1z'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +Y7"!wYR>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 @" -[@  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ~YQC!x  
gq[|>Rs75  
#r\,oXTm  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 EbEQ@6t  
{Kn:>l$*7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *VJT]^_  
class unary_op : public Rettype PuKT0*_ 7  
  { R>BZQugZ~  
    Left l; X?m"86L  
public : _J'V5]=4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]njObU)[zr  
<m;idfn  
template < typename T > y|sU-O2}Dl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q\WH2CK  
      { :A+nmz!z  
      return FuncType::execute(l(t)); TQXp9juK  
    } }$6;g-|HX  
Q8] lz}  
    template < typename T1, typename T2 > zcF`Z {&+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X rBe41  
      { DG2CpR)S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ={HYwP;  
    } uB;\nj5'D  
} ; R#D>m8&}3  
Nqf6CPXE  
xa7~{ E,  
同样还可以申明一个binary_op r]GG9si  
rA<>k/a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {51<EvyE*  
class binary_op : public Rettype ^T(v4'7  
  { 6N7^`ghTf  
    Left l; An cka  
Right r; 7x 6q:4Ep\  
public : @xKfqKoqg  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y9YE:s  
nT(Lh/  
template < typename T > ,C4gA(')K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :Nry |  
      { a]JQZo1$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); J|$(O$hYy  
    } jv8diQ.  
/UwB6s(  
    template < typename T1, typename T2 > L?aaR %6#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H1!u1k1nl  
      { O r {9?;G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h-0#h/u>M  
    } &OK[n1M  
} ;  l,}^<P]  
uyE_7)2d  
/w5~ O:  
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 p#k>BHgnF  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A.f!SYV6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K<BS%~,I  
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。 lWiC$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &:]ej6 V'[  
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+jW+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 a$}n4p  
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) 28u3B2\$  
下面是修改过的unary_op ZvQ~K(3  
khXp}p!Zm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {pzu1*  
class unary_op h'QEwW  
  { MQ~OG9.  
Left l; EZ  N38T  
  tTX@Bb8  
public : JPs R7f  
$e99[y@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [ X7LV  
do-mkvk  
template < typename T > 4`KQ@m  
  struct result_1 @Czj] t`  
  { :J 7p=sX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +Jf4 5[D   
} ; |i/Iv  
Q&JnF`*  
template < typename T1, typename T2 > bVLuv`A/  
  struct result_2 "s?!1v(v  
  { L`iC?<}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qz[4M`M  
} ; E~b Yk6  
?;q  
template < typename T1, typename T2 > {9/ayG[98  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K6 {0`'x  
  { Boi?Bt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *E"OQsIl  
} RhL!Z z  
4R;6u[ a]u  
template < typename T > $<]G#&F   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8J5{}4s\f  
  { 0EA<ip  
  return OpClass::execute(lt(t)); xs'vd:l.Pp  
} \W;+@w|c  
kS\A_"bc  
} ; hwon ^?  
2O*(F>>dT  
7yp}*b{s  
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 96 oztUK  
好啦,现在才真正完美了。 UNc[h&@_  
现在在picker里面就可以这么添加了: =9LeFrz  
GfG!CG^ %  
template < typename Right >  {[i 37DN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const O<H5W|cM  
  { 4a]$4LQV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3lZ5N@z69  
} Z*M]AvO+#  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 0_A|K>7  
X AnN<  
A3;}C+K  
_Di";fe?  
2$Fy?08q  
十. bind )`*=P}D  
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。 ++Z,U  
先来分析一下一段例子 2G(RQ\Ro*  
KA"D2j9wn  
|z5`h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} + Q $J q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [1 ?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 X}Oo5SNgff  
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。 @77%15_Jz  
我们来写个简单的。 `Tt;)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: t/3t69\x  
对于函数对象类的版本: LH" CIL2  
FA+'E  
template < typename Func > *[QFIDn:  
struct functor_trait ?xb4y=P7  
  { Jxq;Uu9  
typedef typename Func::result_type result_type; tlz+!>  
} ; z-Ndv;:  
对于无参数函数的版本: ~0^d-,ZD5  
o\ M  
template < typename Ret > N N1(f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > JIA'3"C  
  { LXGlG  
typedef Ret result_type; &2,0?ra2&  
} ; Ag6^>xb^  
对于单参数函数的版本:   OH*  
;:Yz7<>Y,  
template < typename Ret, typename V1 > $N[R99*x8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?Ji nX'z  
  { H/v|H}d;  
typedef Ret result_type; 1 po.Cmx  
} ; o~(/Twxam  
对于双参数函数的版本: $U]KIHb  
}3Mnq?.-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9k`}fk\M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6^'BhHP  
  { Vzs_g]V  
typedef Ret result_type; ^`MGlI}   
} ; sgc pH  
等等。。。 T=kR!Gx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy T08SGB]  
v{T%`WuPRf  
template < typename Func > 9Sy|:J0  
struct func_return .wb[cCUQ  
  { wUj#ACqB  
template < typename T > xe!([^l&  
  struct result_1 >,&@j,?']  
  { <uYeev%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v95O)cC:W  
} ; A0@E^bG  
2# 1G)XI  
template < typename T1, typename T2 > \a .^5g  
  struct result_2 &Se!AcvKF  
  { GgNqci,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2jUEL=+Y  
} ; C;EC4n+s  
} ; )qL UHE=  
'T7=.Hq<4  
!UV1OU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )yj:P  
}=fVO<R v  
template < typename Func, typename aPicker > zBKfaQI,  
class binder_1 DA(ur'D  
  { v"K #  
Func fn; E;vF :?|  
aPicker pk; ~:ldGfb|  
public : V(^aG=TaW:  
; { MK  
template < typename T > EW:tb-%`  
  struct result_1 Y!K5?kk  
  { FB\lUO)U\c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qIC9L"I  
} ; CU7WK}2h2C  
!gKz=-C  
template < typename T1, typename T2 > XP |qY1  
  struct result_2 K*]^0  
  { @_L:W1[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ny6 daf3f  
} ; !VXs yH3r5  
p[J 8 r{'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} it\U+xu  
^G*zFqa+`  
template < typename T > dZ"B6L!^(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0)^$9 Z  
  { {$ (X,E  
  return fn(pk(t)); %_>+K;<  
} kR1dk4I4  
template < typename T1, typename T2 > Z6F^p8O-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dm+}nQI \  
  { \LI 2=J*  
  return fn(pk(t1, t2)); ifYC&5}SI  
} *}n)KK7aT  
} ; ]%4rL S  
%dN',  
rF*L@HI  
一目了然不是么? EK JPeeRY  
最后实现bind f]*_]J/  
_Cd_i[K[  
-2`D(xC  
template < typename Func, typename aPicker > `Qrrnq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *@C]\)  
  { j_I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); TX%W-J _  
} ENEnHu^  
m K);NvJ!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +=qazE<:0  
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。 ;Bs^+R7  
F:P&hK  
十一. phoenix I {o\d'/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HJh9 <I  
$:aKb#l)  
for_each(v.begin(), v.end(), jcuC2t  
( q7VpKfA:M  
do_ Z\)emps  
[ _]Ei,Ua  
  cout << _1 <<   " , " G.}Ex!8R7_  
] 5ZPe=SQ{  
.while_( -- _1), @NY$.K#]  
cout << var( " \n " ) #3L=\j[ y  
) l Zq`,E_L  
); +TR#  
rf%NfU  
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: u\]aUP 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 @rh1W$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -54  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5nhc|E)C  
 B3Yj  
g3i !>  
template < typename Cond, typename Actor > ua'dm6",:  
class do_while gkN|3^  
  { x!<?/I)X  
Cond cd; >;ucwLi  
Actor act; ?D^l&`S  
public : XP$1CWI  
template < typename T > lk5}bnd5  
  struct result_1 0k];%HV|  
  { u}[Z=V  
  typedef int result_type; _DAAD,'<a  
} ; :h|nV ~  
r|bvpZV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +QqEUf<U*,  
P9wx`x""k  
template < typename T > ON$^_l/c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n-cz xq%n  
  { #Moju  
  do 05<MsxB"w  
    { qX(sx2TK  
  act(t); KL4Z||n  
  } _a"\g9{%*  
  while (cd(t)); z]NN ^pIa  
  return   0 ; CPI7&jqu  
} } r#by%P  
} ; SGU~LW&  
e3L<;MAt  
XG5mfKMt+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iG[an*#X  
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。 YdI|xu>0A^  
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。 !50Fue^JM  
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。 S> f8j?n  
下面就是产生这个functor的类: *lN>RWbM%  
>F zu]G4]  
Xeg g2.Kk  
template < typename Actor > (wNL,<%~  
class do_while_actor +yq Z\$ii  
  { \pzqUTk  
Actor act; @x>J-Owd]J  
public : &b 2Vt  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `]^JOw5o  
<B;l).[6  
template < typename Cond > +G3&{#D ?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s!q6OVJ-  
} ; Ksq{=q-T  
xQ `>\f  
e+z_Rj%Y;I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F3\'WQh  
最后,是那个do_ <Gy)|qpK[  
npH2&6Yhi^  
oEE*H2l\  
class do_while_invoker "28b&pm  
  { CQo<}}-o  
public : /5@V $c8  
template < typename Actor > `0tzQ>ZQq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,%+i}H,3  
  { ?qviJDD|f  
  return do_while_actor < Actor > (act); r*K[,  
} F/\w4T  
} do_; z?HP%g'M~  
-.|V S|y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +'$=\d^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'AX/?Srd  
最后来说说怎么处理break和continue [N}:Di,S  
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。 :7t~p&J  
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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