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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {LF4_9 =  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Lm2!<<<  
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, u>:(MARsR  
\|{/.R  
&LAXNk2  
Su2{nNC>  
  class filler Q7XOO3<):  
  { )'U0n`=  
public : %;dj6):@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9ET1Er{4  
} ; aU_Hl+;  
^r&)@R$V  
*l+Dbm,u  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: l^Rb%?4Z  
0Z8"f_GK  
[rT.k5_  
ciS,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1Q>nS[  
'q)g, 2B%  
\4>,L_O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~bhS$*t64  
3@gsKtA&H4  
zd=O;T;.  
?F AI@4  
二. 战前分析 (6S'wb  
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。 9VnBNuT  
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 $QC1l@[sM  
f 5v&4  
c;$ 4}U4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !=YKfzE  
  /* --------------------------------------------- */ :D)(3U5  
vector < int *> vp( 10 ); C}RO'_Pq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2]5{Xmmo9  
/* --------------------------------------------- */ m$W >~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qcj {rG18  
/* --------------------------------------------- */ 'k X8}bx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :u14_^  
  /* --------------------------------------------- */ 3T2]V?   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3=YpZ\l}  
/* --------------------------------------------- */ yWi-ic [n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); by/H:5}7  
.$18%jH#  
^viabkf C  
_B0(1(M<2  
看了之后,我们可以思考一些问题: K oJ=0jM#  
1._1, _2是什么? 4 o*i(W  
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。 D:1@1Jr  
2._1 = 1是在做什么? 6O7s^d&K  
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。 {%R^8  
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。 /;*_[g5*i  
$4nAb^/  
><<>4(eF p  
三. 动工 1xB}Ed*k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vYed_'_  
C^J<qq &  
.^Sgl o  
'ToE Y3  
template < typename T > D.K""*ula  
class assignment v675C#l(  
  { >JyS@j}  
T value; )+G"57p  
public : YB38K(  
assignment( const T & v) : value(v) {} Q^(CqQo!<  
template < typename T2 > mmTpF]t ?`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } e4S@ J/D  
} ; YM}a>o  
1q6)R/P  
x-BU$bx5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +A| Bc~2!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x4MmBVqp  
\SWTP1  
n{tc{LII/  
'f5 8Jwql  
  class holder d:%b  
  { (` *BZ_  
public : G4* LO  
template < typename T > %HUex 6!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d^C@5Pd <  
  { =zkN63S  
  return assignment < T > (t); 6'^_*n  
} nK>CPqB^(  
} ; r48|C{je-  
/ZvP.VW&  
w*F[[*j@.  
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: O$*lPA[  
nu0pzq\6  
  static holder _1; #])"1fk  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^O07GYF  
)UzJ2Pa<+_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F%w! I 9  
而不用手动写一个函数对象。 .j]tzX  
$vs],C"pX  
5vx 4F f  
R"B{IWQi  
四. 问题分析 3=O [Q:8  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 \+ se%O  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 on_h'?2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uo"<}>iJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 KF%BX ~80C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >h7(kj:  
\|PiQy*_?  
五. 问题1:一致性 %2QGbnt_*  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| UqK.b}s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wWl ?c  
[JOa^U=  
struct holder fn}E1w  
  { csP4Oq\g[  
  // S;~eI8gQ"  
  template < typename T > #C9f?fnM  
T &   operator ()( const T & r) const 25X|N=}   
  { DyC*nE;  
  return (T & )r; JwG(WLb:  
} %1?t)Bg  
} ; j7}mh  
Rhc:szDU  
这样的话assignment也必须相应改动: '2lV(>"  
'2^}de!E  
template < typename Left, typename Right > ^/n1h g  
class assignment i}m'#b  
  { ?_eLrz4>L^  
Left l; ChiIQWFE  
Right r; [2@:jLth=  
public : od `;XVG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T+Yv5l  
template < typename T2 > mP)bOAU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |lNp0b  
} ; 9vRLM*9|  
>CvhTrPI  
同时,holder的operator=也需要改动: 7$*E0  
8a6.77c  
template < typename T > ] (e ,J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h8/tKyr8(  
  { WJ8i=MO67  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %R GZu\p  
} CR [>5/:M  
-6)nQNj|  
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。 OU{c| O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6FDj:~  
-mO#HZIq  
return l(rhs) = r; kqB# 9  
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。 gP>pb W_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7;Ze>"W>  
S(.J  
template < typename Tp > zY/Oh9`=v  
class constant_t W3~u J(  
  { _|e&zr  
  const Tp t; .]E(P   
public : `R0~mx&6G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jm%P-C @  
template < typename T > }[leUYi`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |47t+[b   
  { M"*NV(".g  
  return t; .6MG#N  
} *Xnf}Ozx  
} ;  3?D, Wu  
0_qr7Ui8(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 k2Cq9kQq  
下面就可以修改holder的operator=了 $'l<2h>4  
Tu-lc)  
template < typename T > _N;@jq\q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ou0TKE9 _  
  { l^I? @{W  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7=G6ao7  
} }Bv1fbD4U  
aNry> 2:  
同时也要修改assignment的operator() 25Ee+&&%  
n ^9?(a4u  
template < typename T2 > 8^EWD3N`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &n,v@ gt  
现在代码看起来就很一致了。 ,m*HRUY  
OybmyGHY  
六. 问题2:链式操作 6<@ mB Z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hqeknTGsIn  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Ak3^en  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ^/Hf$tYI!`  
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。 1PxRj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n3?P8m$  
Q1Qw45$  
template < typename T > CnuM=S:  
struct result_1 el<Gd.p.d  
  { 7h(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; JK,^:tgm  
} ; |:SV=T:  
m!zv t  
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: 8aQTm- {m  
Nq9pory^  
template < typename T > >r)UDa+  
struct   ref ^x*J4jl  
  { 9'Z{uHi%  
typedef T & reference; %1cxZxGT  
} ; Z 9cb  
template < typename T > sMAH;'`!Eu  
struct   ref < T &> !<h9XccN  
  { 1Z_]Ge<a  
typedef T & reference; I_Z?'M  
} ; 3#""`]9H  
r.@UH-2c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W|;`R{<I%  
rY &lx}  
template < typename T > ;=%cA#}_0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const X`Lv}6}xT  
  { CXu$0DQ(  
  return l(t) = r(t); 5y='1s[%  
} `{yD\qDyX  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 K\RMX?YsP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 aFnyhu&W'  
"a _S7K  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 x`p908S^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z[RifqaBby  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4 y.' O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g C8 deC8  
最后的布局是: u,@ac[!vP  
                Add Pr1OQbg]8  
              /   \ Z@JTZMN_  
            Divide   5 /a$Zzs&xs  
            /   \ 0aGauG[  
          _1     3 , P1m#  
似乎一切都解决了?不。 otdv;xI9  
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。 4;jAdWj3  
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。 I?q- :9:  
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: C{-Dv-<A>  
g p9;I*!  
template < typename Right > FD8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,ueA'GZ  
Right & rt) const ;8]Hw a1!  
  { 5P('SFq'=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {j[*:l0Ui  
} bL:+(/:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 tnX W7ej^  
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。 /HSg)  
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。 2C_I3S ~U  
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。 I$TD[W  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 : T4ap_Ycq  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ZE/Aj/7Qy  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ~vZ1.y4  
MA 6uJT  
template < class Action > z.t,qi$;{U  
class picker : public Action nrTCq~LO(  
  { Yk7^?W  
public : qm=9!jqC;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _=qk.|p/  
  // all the operator overloaded ?G5,x  
} ; ,y7X>M2  
Y=UN`vRR  
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)&&Ym#  
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: x}7Xd P.2$  
.6i +_B|  
template < typename Right > OH5#.${O  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [!#;QQ&M  
  { ,ce$y4%(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f./j%R@  
} 0te[i*G  
|P"kJ45  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]"vpCL  
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。 WZ@$bf}f0  
Ed"p|5~  
template < typename T >   struct picker_maker L<N=,~  
  { qS[nf>"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; h`:gMhn  
} ; a&`Lfw"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U$IB_a2  
  { .ffb*gZ4  
typedef picker < T > result; Nu%MXu+  
} ; qP[jtRIN  
GplEad $  
下面总的结构就有了: :LR>U;2  
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。 L q;=UE  
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。 !o`h*G-x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T C._kAm  
至此链式操作完美实现。 b U>.Bp]  
1&YkRCn0  
:\G`}_db'  
七. 问题3 hQbz}x  
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。 )m(?U  
140_WV?7  
template < typename T1, typename T2 > yUFT9bD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &B ^LaRg  
  { vF$sVu|B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8}!WJ2[R  
} _2S( *  
Fpy-? U  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: kt hy9<!$  
#uH%J<U  
template < typename T1, typename T2 > *#CUZJN\  
struct result_2 ; Z{jol  
  { B["C~aF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r1 [Jo|4vo  
} ; Z {*<G x  
O/PO?>@-/  
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? /gq VXDY+`  
这个差事就留给了holder自己。 W v!%'IB  
    Ya-kM UW  
@  M  
template < int Order > nK9?|@S*'  
class holder; UrEfFtH'  
template <> 8iUj9r_  
class holder < 1 > h_K!ch }  
  { @PyZ u7'  
public : Q}:#H z?U  
template < typename T > oD&axNk  
  struct result_1 ]?a i  
  { |t uh/e@dx  
  typedef T & result; ^s?=$&8f![  
} ; tkKiuh?m  
template < typename T1, typename T2 > L/2,r*LNx$  
  struct result_2 w>h\643  
  { Iju9#b6  
  typedef T1 & result; .h[yw$z6  
} ; zM2 _z  
template < typename T > T43Jgk,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :2(U3~3:  
  { fKOC-%w  
  return (T & )r; _%:$sAj  
} .l$:0a  
template < typename T1, typename T2 > 5l4YYwd>v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =WM^i86  
  { Dg o -Os@  
  return (T1 & )r1; %+HZ4M+hV  
} kBg8:bo~  
} ; xSy`VuSl  
GY wU3`{  
template <> ;Bwg'ThT  
class holder < 2 > z^^)n  
  { 1V:I }~\  
public : H?_>wQj&  
template < typename T > d=d*:<Zx  
  struct result_1 )J{ .z   
  { ~kFL[Asnaf  
  typedef T & result; k{ ~0BK  
} ; ble[@VW|  
template < typename T1, typename T2 > 3>QkO.b  
  struct result_2 7m:ZG  
  { 1s/548wu  
  typedef T2 & result; 1Y'NG<d _  
} ; dJ>~  
template < typename T > xtO#reL"q?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `Vl9/IEk  
  { `IV7\}I|  
  return (T & )r; gE: ?C2  
} M>[e1y>7  
template < typename T1, typename T2 > ]Bj2;<@y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fLS].b]1N  
  { QtQbr*q@%  
  return (T2 & )r2; Kv9Z.DY  
} H)+QkQb}  
} ; hjD%=Ri0Z  
\zKO5,qw  
rXP~k]tC  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 &EmG\vfE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zf;sdQ;4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: LhRd0  
^B:;uyG]M  
return l(i, j) = r(i, j); d}Q% I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }i{A4f `  
T~L&c  
  return ( int & )i; h0$Y;=YA  
  return ( int & )j; p(6 sN=  
最后执行i = j; T@A Qe[U'v  
可见,参数被正确的选择了。 ;5DDV6  
BP}@E$  
# %EHcgF  
5th?m>  
" T9UedZ  
八. 中期总结 k%BU&%?1  
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: <RKT |  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 eR0$CTSw  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q(36RX%@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor PMUW<UI  
T*nP-b  
rr,w/[  
`/^ _W <  
mRa\ wEg%  
G[1\5dK*uR  
九. 简化 bf|ePGW?  
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。 f7y.##WG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f ,4erTBH  
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: w@<II-9L)<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^qnmKA>"F  
  +-*/&|^等 AgZ?Ry  
2. 返回引用。 s&Y"a,|Z  
  =,各种复合赋值等 ?w+ V:D  
3. 返回固定类型。 "F%JZO51  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {`G d  
4. 原样返回。 X'-Yz7J?o  
  operator, $ dF3@(p  
5. 返回解引用的类型。 i[@13kr  
  operator*(单目) nwh@F1|  
6. 返回地址。 n}j6gN!O  
  operator&(单目) JJM<ywPGp  
7. 下表访问返回类型。 9v[V"m`M  
  operator[] "i\#L`TkzX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !1fZ7a  
  operator<<和operator>> 4e Y?#8  
J|].h  
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。 -sfv"?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n{i,`oQ"  
,T`,OZm  
template < typename Left > Id##367R  
struct value_return 4A6Yl6\Y  
  { @1Q-.54a  
template < typename T > !TJ,:c]4{!  
  struct result_1 {BT/P!  
  { uO`MA% z<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zD79M  
} ; s0^(yEcq  
2h'Wu qO  
template < typename T1, typename T2 > ANy*'/f  
  struct result_2 =i&,I{3  
  { EP 4]#]5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -g]Rs!w'  
} ; {^ b2nOMv  
} ; P}Kgh7)3  
[YfoQ1  
RI0^#S_{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a/,>fv9;$  
-juG[zn  
下面我们来剥离functor中的operator() `x#Ud)g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y~-y\l;Tr  
4=xi)qF/@  
return l(t) op r(t) 6(Pan%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >H!Mx_fDL  
return op l(t) }OL"38P  
return op l(t1, t2) jdP )y]c  
return l(t) op H<Oo./8+  
return l(t1, t2) op `za,sRFR  
return l(t)[r(t)] Ki\.w~Qs  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DH-M|~.sf^  
d9#Vq=H /  
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: HYmC3  
单目: return f(l(t), r(t)); ej`%}e%2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hfaU-IPcFX  
双目: return f(l(t)); GQqGrUQ*}  
return f(l(t1, t2));  ?pTX4a&>  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;Y$>WKsV  
z1PwupXt1  
struct meta_divide 9CY{}g  
  { ~#A}=, 4>  
template < typename T1, typename T2 > d(T4Kd$r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3@> F-N  
  { <(L@@.87R  
  return t1 / t2; s[yWBew  
} N+|NI?R?}  
} ; QJGGce  
l_vGp  
这个工作可以让宏来做: {^VtD  
I&;>(@K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2bp@m;g$  
template < typename T1, typename T2 > \ <v_=k],W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !Zz;;Z  
以后可以直接用 rs&]46i/p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) H_DCdUgC'  
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 {PHH1dC{  
(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。。。) `8:)? 0Ez  
 zUfq.   
H U|.5tP  
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 Jl Do_}  
-8TJ:#|N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e w^(3&  
class unary_op : public Rettype > H!sD\b  
  { AM}R#86  
    Left l; WE<?y_0y&  
public : Jh26!%<Bl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jEc_!Q  
51#*8u+L  
template < typename T > IGdiIhH~2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [2%[~&4  
      { C"{^wy{sL  
      return FuncType::execute(l(t)); ~wvt:E,f C  
    } a~$XD(w^  
b/SBQ" B%  
    template < typename T1, typename T2 > hnnB4]c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kl1v^3\{  
      { rPV Q#iB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]g_VPx"  
    } 4ot<Uw5  
} ; uZqL'l+/y  
cG|fau<G  
SeX]|?D  
同样还可以申明一个binary_op j6 wFks  
9^gYy&+>6]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d t/AAk6  
class binary_op : public Rettype A2_ut6&eb  
  { ("$/sT  
    Left l; Z%t_1t  
Right r; <Xf6?nyZ(  
public : L*@`i ]jl  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =|t-0'RsN  
l45/$G7  
template < typename T > -JW~_Q[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T(J'p4  
      { r $7.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5mH [|_  
    } b!<_ JOL2.  
c[dSO(=  
    template < typename T1, typename T2 > p{f R$-d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x/|W;8g4  
      { /6x&%G:m#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #'L<7t K  
    } F O!Td  
} ; uLhGp@Dx  
7! O"k#  
wu <0or2  
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 [xS7ae  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yD\q4G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Tz @<hE  
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。 3CCs_AO  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #bOv}1,s  
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。。。 fSo8O  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?]Yic]$n  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) }:m#}s  
下面是修改过的unary_op Mz@{_*2   
7?.uAiM'zT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > qv!(In>u  
class unary_op U2Ve @.  
  { G%F#I  
Left l; T(!1\TB  
  pF;.nt)  
public : ;jP sS^X  
92TuuN#{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :~-:  
p=+Y7NE)  
template < typename T > O,$*`RZpx  
  struct result_1 ak7%  
  { [P2>KQ\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7qC /a c  
} ; Yy~x`P'g!  
V&zeC/xSq  
template < typename T1, typename T2 > .Xlo-gHk  
  struct result_2 [^"}jbn/  
  { P~7(x7/7~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #  X (2  
} ; <IrhR,@M,L  
bTs2$81[  
template < typename T1, typename T2 > MN: {,#d0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6(rm%c  
  { Tv%7=P;r  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &r,vD,  
} 3.movkj  
=Jp:dM*  
template < typename T > FM]clC;X?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %_ew{ff|  
  { 9KK^1<46c  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,e'r 0  
} T m"B  
r1~W(r.x  
} ; uh\G6s!4/  
R3g)LnN  
4m~y%> &  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug S{llpp{E  
好啦,现在才真正完美了。 gX"  
现在在picker里面就可以这么添加了: F`KXG$  
SX,$ $43  
template < typename Right > =1Plu5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const taDe^Ist j  
  { Boj R"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %=z>kU1|  
} zE;|MU@|  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 , S^y>  
F=5+JjrX  
drpx"d[c  
5$ How!  
ts=D  
十. bind Cuylozj$&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 L1_O!EQ  
先来分析一下一段例子 ZQ"dAR/y  
vdXi'<  
rvx2{1}I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7(5d$W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sudh=_+>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,7$&gx>2&  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 L@RnLaoQ  
我们来写个简单的。 >07i"a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: HM(X8iNt  
对于函数对象类的版本: ke@OG! M/  
iwIn3R,  
template < typename Func > ;\"5)S  
struct functor_trait 'h ?  
  { NXLb'mH~  
typedef typename Func::result_type result_type; <IU   
} ; T6SYXQd>.  
对于无参数函数的版本: =Crl{Ax  
;=2JbA+"G  
template < typename Ret > A99;bf}"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F.(W`H*1+  
  { pv4#`.m  
typedef Ret result_type; [4EIy"  
} ; EqHToD I3  
对于单参数函数的版本: +dCR$<e9r  
"cS7E5-|  
template < typename Ret, typename V1 > bs}SFTL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )EYs+7/t  
  { zgS)j9q}  
typedef Ret result_type; %X}D(_  
} ; DZ`,QWuA  
对于双参数函数的版本: 8bw, dBN  
(gdzgLHy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jn]l!nm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /=V!lRs  
  { w3iX "w  
typedef Ret result_type; EGRIhnED#  
} ; !#1UTa  
等等。。。 %U<lS.i  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <}mA>c'k  
8u*Q^-fpo0  
template < typename Func > Oo!]{[}7  
struct func_return ]Gj%-5G  
  { XThU+s9  
template < typename T > "<L9-vb  
  struct result_1 YY>&R'3[  
  { x wfdJ(&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %}  
} ; @Rd`/S@  
o`~,+6] D  
template < typename T1, typename T2 > ;M+~ e~  
  struct result_2 aTaL|&(  
  { F(U(b_DPM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gYpFF=7j<@  
} ; [8b{Yba z  
} ; UOe@R|79q  
1"l48NLL|  
* P12d  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %~<F7qB  
JFRbW Q0  
template < typename Func, typename aPicker > | m#"  
class binder_1 O/l/$pe  
  { u\K`TWb%  
Func fn; <P5 7s+JK  
aPicker pk; %u?A>$Jn  
public : M\08 7k  
e9F+R@8  
template < typename T > H/0b3I^  
  struct result_1 UJ)( Sw  
  { q ) e* eN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3|Y.+W  
} ; }F_=.w0  
|pT[ZT|}G  
template < typename T1, typename T2 > @ &GA0;q0t  
  struct result_2 JGlp7wro  
  { aO *][;0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /p{$HkVw  
} ; "6WE6zq   
KpKZiUQm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} KctbNMU]k  
pQCW6X  
template < typename T > .V{y9e+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .|LY /q\A  
  { Vpxsg CS  
  return fn(pk(t)); g0s *4E  
} AR)A <  
template < typename T1, typename T2 > )%I62<N,z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kybDw{(}gc  
  { JIMi~mEiN  
  return fn(pk(t1, t2)); h(FFG%H(  
} 2()/l9.O'  
} ; ov Wm}!r  
$btk48a7  
^}Gu'!z9D  
一目了然不是么? UmP\;  
最后实现bind Gr|102  
'q{d? K  
GOY!()F  
template < typename Func, typename aPicker > TxmKmZ u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bSk)GZyH\d  
  { A~ wVY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 10..<v7  
}  B"Ttr+  
e8hwXz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]]V| ]}<)m  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 =R||c  
*|.-y->  
十一. phoenix 9:CM#N~?o  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6F?U:N#<  
iR{*X E   
for_each(v.begin(), v.end(), R?J=5tO  
( 2~!+EH  
do_ uVLKR PY  
[ \']_y\  
  cout << _1 <<   " , " z 5IdYF?  
] t|cTl/i 4  
.while_( -- _1), j<'ZO)q`Q  
cout << var( " \n " ) '>dx~v %  
) cp3O$S  
); W< :7z  
McRfEF \  
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: ;+R  
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 \t%rIr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 zr1A4%S"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: nrRP1`!]T  
8G|kKpX  
vUgMfy&  
template < typename Cond, typename Actor > M%1wT9  
class do_while y[I)hSD=  
  { pcO0xrI  
Cond cd; T8-,t];i  
Actor act; 4Y4QR[>IU3  
public : {|/y/xYgy'  
template < typename T > [BKX$A:Y  
  struct result_1 \[W)[mH_  
  { q# t&\M.U  
  typedef int result_type; v0'`K 5M  
} ; *_!}g ]  
s(s hgI 3g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !5=S 2<UX  
PNhxF C.  
template < typename T > qfl#ki`,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1_6oM/?'  
  { _!Ir|j.A  
  do [}Pi $at  
    { S_dM{.!Z(,  
  act(t); ><3!J+<?  
  } vZ/Bzy@|  
  while (cd(t)); ZBl!7_[_  
  return   0 ; RG V}c#  
} 0`%Ask  
} ; WHKe\8zWq  
DRuG5|{I:  
;{f4E)t 7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9KGi%UIFvn  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 qpXsQim$~  
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。 .p$tb2%r  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,AEaW  
下面就是产生这个functor的类: ?$Jj^/luD  
|h* rkLY  
IT=<p60"  
template < typename Actor > (~OP)F).  
class do_while_actor j$Wd[Ja+O  
  { [ F7ru4"{  
Actor act; u;3wg`e  
public : r0(*]K:.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $fFh4O4  
~1.B fOR8  
template < typename Cond > Z|6,*XEc   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5}NTqN0@  
} ; %E*Q0/  
ZYo?b"6A  
s5 ($b  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xnvG5  
最后,是那个do_ gOLN7K-)  
T3,}CK#O   
U2vM|7 ]VP  
class do_while_invoker @M&qH[tK-A  
  { UWo*%&J  
public : Eu|O<9U\  
template < typename Actor > X<mlaXwrA  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #$ooV1E  
  { .)Zs:5 0l  
  return do_while_actor < Actor > (act); fprP$MbI  
} am+w<NJ(us  
} do_; 7ro&Q%  
IaT\ymm`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? K7c[bhi_w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Yaj}_M-  
最后来说说怎么处理break和continue J>8kJCh9g  
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。 hMnm>  
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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