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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3%2jwR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 odpUM@OAW  
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, }%x}fu#  
lBmm(<~Z  
;R!*I%  
5U~OP  
  class filler \yG`Sfu2  
  { qOi5WX6F/  
public : 61Bhm:O5W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ec?V[v  
} ; um[!|g/  
d=y0yq{L  
thptm  
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: b=1%pX_  
G?/c/rG  
72,"Cj  
(Y2m md  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "yW&<7u1  
VgMP^&/gZ  
;v_V+t <$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x@m<Ym-  
.*!#98pT  
JKy#j g:#  
6/6Rah!  
二. 战前分析 8;#AO8+U7)  
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。 !)c=1EX]"  
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 x2k*| =$  
ErDL^M-`  
.oR3Q/|k]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V7C1FV2  
  /* --------------------------------------------- */ 6^E`Sa! s  
vector < int *> vp( 10 ); nm@']  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0^#DNq*NQ  
/* --------------------------------------------- */ n+;vjVS%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qS.)UaA  
/* --------------------------------------------- */ *vnXlV4L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); //.>>-~1m  
  /* --------------------------------------------- */ -;pOh;WG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ntGq" o  
/* --------------------------------------------- */ [AR>?6G-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [se^.[0,  
c!Dc8=nE0m  
vv.PF~:  
[U.v:tR   
看了之后,我们可以思考一些问题: l>&sIX  
1._1, _2是什么? A-wRah.M  
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。 G{b:i8}l  
2._1 = 1是在做什么? N:x0w+Ca  
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。 D.*>;5:0'  
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。 `#6x=24  
S LGW:  
*)>do L  
三. 动工 vPmnN^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Mo^`\ /x!  
4D"4zp7  
;%zC@a~{  
qn"K9k  
template < typename T > H}nJbnU  
class assignment 2P9J' L  
  { EJm4xkYLj1  
T value; CWlW/>yF B  
public : @`|)Ia<  
assignment( const T & v) : value(v) {} k+1gQru{d  
template < typename T2 > -9o{vmB{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } w%xCTeK[  
} ; P5?<_x0v4b  
;>ozEh#8w  
K)[8 H~Lm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u^4h&fL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Mqv[XHfB  
C;qMw-*F  
 >eS$  
8;n_TMb  
  class holder r:9gf?(&  
  { zY%. Rq-  
public : tcL2J.  
template < typename T > W3JF5*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5DFZ^~  
  { ~<r i97)  
  return assignment < T > (t); A3+6 #?:;  
} 36$[   
} ; %l$W*.j|;  
<B[G |FY,  
+>YfRqz:KB  
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: |_zO_Frtp  
li/aN  
  static holder _1; Kf.T\V4%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 '3;v] L?G  
EW(J5/mn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _T*AC.  
而不用手动写一个函数对象。 1"]P`SY$r  
>i~^TY-&  
C}"@RHEu  
GdA.g w  
四. 问题分析 OhwF )p=  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 pP.'wSj  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 G[z .&l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '`l K'5;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (bm;*2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 LmL Gki$w  
{o|k.zy  
五. 问题1:一致性 %ROwr[Dj=  
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?| srmKaa|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {fz$Z!8-  
KIus/S5 RC  
struct holder r"]'`qP,  
  { Ly #_?\bn  
  // GozPvR^/  
  template < typename T > n=!uNu7  
T &   operator ()( const T & r) const ^T079=$5  
  { p'Bm8=AwD  
  return (T & )r; q7Es$zjX  
} bToq$%sCg  
} ; 8<dOMp;}r  
iRw&49  
这样的话assignment也必须相应改动: @x{`\AM|%  
~`cwG` 'N  
template < typename Left, typename Right > p 2 !FcFi  
class assignment U A-7nb  
  { 0Y?H0  
Left l; wk $,k  
Right r; p3]Q^KFS  
public : ?I W_O~Js  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 82:Wvp6  
template < typename T2 > bB 6[Xj{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SvuTc!$?  
} ; 7P**:b  
\3zj18(@8!  
同时,holder的operator=也需要改动: Xs$Ufi  
w{,4rk;Hr  
template < typename T > 7$uJ7`e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ")UwkF  
  { :td ~g;w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b{cU<;G)y.  
} {"}V&X160o  
w"zE_9I\  
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。 _D;@v?n6!O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 elO<a]hX  
Z" v<0]rN  
return l(rhs) = r; }iiHr|l3  
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。 QU5Sy oL[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R[Fn0fnLx  
@wN G  
template < typename Tp > $dg9z}D  
class constant_t l54 m22pfv  
  { 4< S'  
  const Tp t; :#{Xuy:  
public : 1|| nR4yK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2}WDw>V  
template < typename T > M"Y0jQ(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T3,1m=S  
  { /n{1o\  
  return t; ff2d @P,!  
} 0!GAk   
} ; 3vic(^Qh  
|D#2GeBw1h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DSyXr~p8  
下面就可以修改holder的operator=了 &xd.Qi2  
6d|q+]x_n  
template < typename T > L ^J- ("e_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const p9[6^rjx8  
  { WNX5iwm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u'5`[U -!  
} 4Y ROB912  
O l@_(U  
同时也要修改assignment的operator() 963aW*r  
&X>7n~@0  
template < typename T2 > x?,9_va]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } l]Lx L  
现在代码看起来就很一致了。 wa09$4>_w  
G=/k>@Di  
六. 问题2:链式操作 </~ 6f(mg  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 kI\tqNJi  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 3'I^lc  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [3>GGX[Ic  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 fb]S-z(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4`v!Z#e/aX  
{3\R|tZh,`  
template < typename T > ,[rPe\w.z  
struct result_1 jA(vTR.`  
  { /pH(WHT+/H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @R6 ttx  
} ; DocbxB={I  
x hs#u  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: F iAY\4  
@_ygnNn4R  
template < typename T > @4+#Xd7"  
struct   ref )r6EW`$  
  { epD?K  
typedef T & reference; S6i@"h5  
} ; 'xK.U I  
template < typename T > 8G^<[`.@j  
struct   ref < T &> ?;ukvD  
  { U]6&b  
typedef T & reference; \}*k)$r  
} ; A$/\1282  
W#F Q,+0)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r`'y?Bra;  
"9y( }  
template < typename T > <E,%@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vv0Q$ O->  
  { PH3 >9/H  
  return l(t) = r(t); TV59(bG.2  
} #$ thPZ  
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。 0?Q_@Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <v 0*]NiX  
`u'bRp  
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 ?V(^YFzZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n`7f"'/:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (K..k-o`.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _wDS#t;!M  
最后的布局是: <X7\z  
                Add  \[:/CxP  
              /   \ ?knYY>Kzh1  
            Divide   5 D1s4`V -  
            /   \ 4$6T+i2E   
          _1     3 3.Gj4/f  
似乎一切都解决了?不。 '\q f^?9  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 l{c]p-  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^]C&tG0 !  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: "B7`'jz  
zy'D!db`Z  
template < typename Right > ;QCrHqRT`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bO5k6i  
Right & rt) const C#pZw[  
  { e 8\;t"D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `\u;K9S6  
} # uCB)n&.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e$)300 o  
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。 Lv[OUW#S  
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。 XM1`x  
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。 Y.#:HRtgW  
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。 AV8T  
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? >x1p%^cA;=  
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: >g ll-&;t  
R<ND=[}s  
template < class Action > n.oUVr=nX  
class picker : public Action UO Ug4  
  { d)o!5L  
public : `Mj}md;O"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =DbY?Q<Q  
  // all the operator overloaded RkEN ,xWE  
} ; {:nQl}  
`Pn[tuIO  
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。 6R;3%-D  
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: 3-n1 9[zk  
L)QE`24  
template < typename Right > LA3<=R]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const HL3XyP7  
  { .9[45][FK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H5cV5E0  
} r\6"5cQ=  
Q:C$&-$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &ZHC-qMRK  
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。 i`(^[h ?;  
RZp cXv  
template < typename T >   struct picker_maker nwt C:*}  
  { C`jM0Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `p kMN  
} ; =VLS/\A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x3ERCqTR  
  { YNrp}KQ  
typedef picker < T > result; }ov&.,vQ  
} ; 22P$ ~ch  
$/1c= Y@  
下面总的结构就有了: mV^Zy  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 lOwS&4UT  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 R =Ws#'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y;?ie]3G  
至此链式操作完美实现。 Q^K"8 ;  
L%}zVCg  
P|2E2=G  
七. 问题3 t2" (2  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 OU4pjiLx  
pCpb;<JG  
template < typename T1, typename T2 > ;;$#)b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R1:k23{  
  { W>(/ bX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tj]9~eJ-  
} CBQhIvq.d  
7+TiyY]K  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: $GQ`clj<  
1T_QX9  
template < typename T1, typename T2 > <WXzh5D2  
struct result_2 @pI5lh  
  { !|q<E0@w\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X7UuwIIP  
} ; e7fiGl  
qrvsjYi*w  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 0qjXQs}  
这个差事就留给了holder自己。 6<,dRn  
    uV-'~8  
thO ~=RB  
template < int Order > O<)y-nx;X  
class holder; WD;Y~|  
template <> `s '#  
class holder < 1 > _ 7PMmW@  
  { {u!)y?}I-  
public : YI-O{U  
template < typename T > )5JU:jNy  
  struct result_1 f\;65k_jq  
  { L{l6Dd43q  
  typedef T & result; .*$OQA  
} ; Zn,>]X  
template < typename T1, typename T2 > MRr</o  
  struct result_2 +9O5KI?P  
  { Sp}D ;7  
  typedef T1 & result; gx03xPeu  
} ; cH<q:OYi  
template < typename T > FLoNE>q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j7FN\ cz  
  { sC00un%  
  return (T & )r; e&MC|US=\  
} P3 c\S[F  
template < typename T1, typename T2 > ~Au,#7X)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Bb&^ {7  
  { &2-L. Xb  
  return (T1 & )r1; 4> ^K:/y  
} EA.D}XC  
} ; N3t0-6$_  
krq/7|  
template <> !$A37j6  
class holder < 2 > IdIrI  
  { @ P@c.*}s  
public : ~zm 7?_"@]  
template < typename T > ,1q_pep~?%  
  struct result_1 k^$+n_  
  { nI*/Mhx  
  typedef T & result; S1n3(U:m  
} ; l ?Y_~Wuw  
template < typename T1, typename T2 > K|C^l;M6  
  struct result_2 :ztr)  
  { B) $c|dUV  
  typedef T2 & result; l5Y/Ok0,  
} ; 2LCB])X  
template < typename T > X u"R^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Bhqft;Nuh  
  { bG&"9b_c  
  return (T & )r; JJV0R}z?TV  
}  gB\T[RV  
template < typename T1, typename T2 > 6*9}4`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~/_9P Fk  
  { qLncn}oNM  
  return (T2 & )r2; , xx6$uZ  
} E{=2\Wkcp  
} ; STfyCtS  
;TQf5|R\K  
=U OLT>!  
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> >。 KDi|(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: He0=-AR8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "`}~~.q  
pDPxl?S  
return l(i, j) = r(i, j); z!=P@b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g}&hl"j  
U]qav,^[  
  return ( int & )i; v/uO&iQw5  
  return ( int & )j; I3u{zHVwI  
最后执行i = j; x+? 9C  
可见,参数被正确的选择了。 W]<$0  
?wMHS4  
#gQF'  
J2GcBzRH  
7RU}FE  
八. 中期总结 wYeB)1.  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: G@!z$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 y$ Zj?Dd#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !=Y;h[J.p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I^*'.z!4Q  
78n}rT%k1  
"SWMk!  
+5<k-0v  
fi PIAT}  
m(D]qYwh  
九. 简化 [~5p>'  
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。 (J$\-a7<f  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 VCNT4m  
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: >(9F  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Qx|H1_6  
  +-*/&|^等 CDMfa&;T  
2. 返回引用。 ;:&?=d  
  =,各种复合赋值等 =1/NFlt8  
3. 返回固定类型。 s}M= oe  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x!S;SU  
4. 原样返回。 n[xkSF^)  
  operator, BJjx|VA+  
5. 返回解引用的类型。 4YG/`P  
  operator*(单目) }m]q}r  
6. 返回地址。 +,'T=Ic{  
  operator&(单目) l1_X(Z._V  
7. 下表访问返回类型。 H{ M)-  
  operator[] r2*<\ax  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -=$2p0" R  
  operator<<和operator>> ~d>%,?zz  
A(6xg)_XQ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 UP1?5Q=H]Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: tgFJZA  
7l8[xV  
template < typename Left > j28_Hh T  
struct value_return ucYkxi`x  
  { ]o.vB}WsY  
template < typename T > 8 ,}ikOZ?  
  struct result_1 @_'OyRd8  
  { dT@UK^\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %Tcf6cK"  
} ; wJ"ev.A)  
kN9yO5 h7  
template < typename T1, typename T2 > <)m%*9{  
  struct result_2 _uH9XGm  
  { 6k0^x Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M8W#io  
} ; WnxEu3U  
} ; {XY3Xo  
I=dGq;Jaz  
v#w_eqg  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9/TY\?U  
J%v5d*$.  
下面我们来剥离functor中的operator() ;_JH:}j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z_SagU,\  
>Wi s.e%b  
return l(t) op r(t) P;91~``b-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cy3ww})  
return op l(t) ~t/JCxa  
return op l(t1, t2) q^Tis>*u6  
return l(t) op jz:gr=* z  
return l(t1, t2) op 1 p\Ak  
return l(t)[r(t)] uDG+SdyN@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3B9nP._  
=I4.Gf"~f  
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: T!^Mvat  
单目: return f(l(t), r(t)); &TT":FPR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'Ji+c  
双目: return f(l(t)); RsSXhPk?  
return f(l(t1, t2)); 'V!kL, 9ES  
下面就是f的实现,以operator/为例 p5*lEz|$  
gg]~2f  
struct meta_divide U</+.$b  
  { pCt}66k}  
template < typename T1, typename T2 > 1r4,XSk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) U"5q;9#q  
  { 0=[0|`x  
  return t1 / t2; Pz473d  
} z+"0>ZN&  
} ; \C/z%Hf7-  
Es;;t83p  
这个工作可以让宏来做: Dd/}Ya(Gi  
?0J0Ij,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :kp0EiJ  
template < typename T1, typename T2 > \ Fk$@Yy+}e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .cR*P<3O  
以后可以直接用 _i@x@:_l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {wu!6\:<??  
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 6FjVmje  
(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。。。) Zr"dOj$Jf  
E^syrEz  
AQ}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 faVS2TN4  
V_]-`?S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +"=~o5k3Q  
class unary_op : public Rettype tc/jY]'32  
  { \X opU"  
    Left l; }#YQg0(  
public : eCL?mhK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P%!q1`Eke(  
;U7t  
template < typename T > b-b;7a\N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nO [QcOf  
      { h.LSMU (O  
      return FuncType::execute(l(t)); qS82/e)7  
    } j&}B<f _6J  
)`RZkCe  
    template < typename T1, typename T2 > :wCC^Y]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D4\(:kF\Hg  
      { nK:`e9ES  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9oD#t~+F4  
    } I)uASfT$  
} ; {q2<KRU2+#  
Z{16S=0  
h=mv9=x  
同样还可以申明一个binary_op m-#d8sD2C  
/K&wr6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $YR{f[+L w  
class binary_op : public Rettype pb= HVjW<  
  { [ 1D)$"  
    Left l; &:,fb]p  
Right r; <sF!]R&4  
public : 7dx4~dF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L/%xbm~  
33S`aJ  
template < typename T > PE +qYCpP9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0MhxFoFO  
      { "URVX1#(r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j[BgP\&,  
    } l9,w>]s  
EID(M.G  
    template < typename T1, typename T2 > 0$(jBnE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7{8)ykBU^  
      { uFa-QG^Y{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !DCVoc]pV  
    } csm?oUniz  
} ; !vi4* @:  
<4SF~i  
@)8NI[=6O  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 +2f> M4q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yzODF>KJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sVNo\  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 I-j(e)P(o_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %,h!: Ec^c  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 E%KC'T N^D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +lW+H12  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) \Gv-sA  
下面是修改过的unary_op qsQ]M^@>  
_q2`m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1 / F<T  
class unary_op r< N-A?a  
  { Z{j!s6Y@{  
Left l; >I R` ]  
  ]M02>=1  
public : aA!@;rR<yU  
1ZGQhjcx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ajg7xF{l)  
@*AYm-k  
template < typename T > .oW~:mY  
  struct result_1 :C}KI)  
  { R|d^M&K,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )L&n)w  
} ; +^o3}`  
Ej9/_0lt  
template < typename T1, typename T2 > F=' jmiVJ  
  struct result_2 CYY X\^hA  
  { 96^1Ivd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LL6ON }  
} ; .je~qo )  
4IH0un  
template < typename T1, typename T2 > Z &ua,:5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "oKj~:$  
  { bF8xQ<i~Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :d:|7hlNQ  
} Vb"T],N1m  
ZKiL-^dob  
template < typename T > kM}ic(K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _AsHw  
  { '=@H2T6=  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^+Y-=2u:  
} +)''l  
+A.a~Stt  
} ; D{3 x}5  
6kmZ!9w0|  
e{#a{`?Uez  
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 LmT[N@>"  
好啦,现在才真正完美了。 Z1qATX Xf  
现在在picker里面就可以这么添加了: C$]%1<-Iv]  
{R6Zwjs  
template < typename Right > : p*ojl|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !D|pbzQc8  
  { Wtzj;GJj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $ M[}(m  
} ,EGD8$RA]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 g)| ++?  
DFZ:.6p  
p.W*j^';Q  
osgS?=8  
0;m$a=  
十. bind s5Bmv\e.i5  
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。 ofJ]`]~VG  
先来分析一下一段例子 z)?#UdBQv  
u^4"96aXJ  
8BoT%kVeJv  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^: rNoo  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "3>*i!i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +e3WwUx  
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。 ^5'/ }iR2N  
我们来写个简单的。 G:6$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: >Qbc(}w  
对于函数对象类的版本: yPxG`w'  
+68K[s,FD  
template < typename Func > '2q xcco  
struct functor_trait 6/WK((Fd  
  { ek.WuOs  
typedef typename Func::result_type result_type; $rQFM[  
} ; ]OCJ~Zw  
对于无参数函数的版本: ("M#R!3  
n4_:#L?  
template < typename Ret > <[B[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SAxa7B/U2  
  { {@F["YPxy  
typedef Ret result_type; R_*D7|v  
} ; O[(HE 8E  
对于单参数函数的版本: 'V9aB5O&  
LU IT=+  
template < typename Ret, typename V1 > ?`*-QG}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > g!) LhE  
  { `zOAltfd  
typedef Ret result_type; n#L2cv~Aj"  
} ; $^D(%  
对于双参数函数的版本: m ?"%&|  
D>#v 6XI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $$;2jX"I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '<W,-i  
  { 4bJ2<j  
typedef Ret result_type; {$TB#=G  
} ; J ]^gF|  
等等。。。 96E7hp !:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3% 4Mq6Q`  
T]Td4T!  
template < typename Func > .dLX'84fY  
struct func_return W]Y!ZfGnN  
  { ?9okjLp1n  
template < typename T > 9n\#s~,  
  struct result_1 *]| JX&  
  { ez:o9)N4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MdboWE5i  
} ; #V,~d&_k  
IV#f}NrfD  
template < typename T1, typename T2 > -V_S4|>   
  struct result_2 1Y"qQp  
  { w[vIPlSdS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j.v _  
} ; jL).B&  
} ; \bl,_{z?  
PL_wa(}y]D  
w8#>xV^~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v%~ViOgL\  
0Lz56e'j  
template < typename Func, typename aPicker > 2Xs< 1rF  
class binder_1 }`FC__  
  { sW3D ( n  
Func fn; @z JZoJL]J  
aPicker pk; ~{$'sp0  
public : >5:e1a?9  
Z4 zMa&  
template < typename T > x(N} ^Hu  
  struct result_1 OiEaVPSI;  
  { rL/7wa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >:nJTr  
} ; *G|]5  
D)cwttH  
template < typename T1, typename T2 > V+5 n|L5  
  struct result_2 zvC,([  
  { 3o/ a8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uQ+$HzxX  
} ; JT^0AZ_*  
4DM|OL`w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \)kAhKtG  
emIbGkH  
template < typename T > 9Bw5 t@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fpwh.R:yV  
  { b#j5fEY  
  return fn(pk(t)); 6{WT;W>WT:  
} wf$ JuHPt  
template < typename T1, typename T2 > L(S.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dj**,*s  
  {  Jl,x~d  
  return fn(pk(t1, t2)); ee` =B  
} YZ P  
} ; YWF<2l.  
bvTkS EN  
M)Q+_c2*  
一目了然不是么? )Q?[_<1Y+  
最后实现bind YHAg4 eb8  
-e\56%\~_  
W4a20KM2  
template < typename Func, typename aPicker > '2oBi6|X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V#KM~3e  
  { DL{a8t1L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `"4EE}eQc  
} .?:~s8kB  
#JM*QVzv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 IW*.B6Hw8  
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。 U %l{>*q  
1!#ZEI C  
十一. phoenix .?NAq[H%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xoaQ5u  
=p$Wo  
for_each(v.begin(), v.end(), <{uIB;P  
( mj~CCokF{?  
do_ !I&Sy]G  
[ (^\i(cfu6Q  
  cout << _1 <<   " , " yRDLg c  
] K.Z{4x=0  
.while_( -- _1), +__Rk1CVh  
cout << var( " \n " ) 0T;WN$W|  
) z ZQoY_UI  
); 5H2|:GzUc  
\3/'#  
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: *^ BE1-  
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 ESI}+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3iTjM>+>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >sq9c/}X  
eKOTxv{  
2$=HDwv  
template < typename Cond, typename Actor > +/tD$  
class do_while Fy^\Uw  
  { X)+N>8o?N  
Cond cd; l?~h_8&fT  
Actor act; Hn)=:lI  
public : 3}Pa,u N  
template < typename T > Ycwb1e#  
  struct result_1 }2S \-  
  { /^"TMm   
  typedef int result_type; ;z#9>99rH  
} ; W%o){+,  
*?K=;$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g@L4G?hLn  
&knnWm"  
template < typename T > {ig@Iy~DT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =zKp(_[D  
  { #*~Uu.T  
  do $O#h4L_  
    { {)M4h?.2  
  act(t); Velmq'n  
  } '"EOLr\Z,  
  while (cd(t)); 6yU~^))bx  
  return   0 ; F-6* BUqJ  
} tkmW\  
} ; +J} 41  
Smp+}-3O  
-:QyWw/d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 19EU[eb  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 U7W ct %  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 W[jxfZD9v  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ocMf}"  
下面就是产生这个functor的类: H_Yy.yi  
@l8?\^N  
^$(|(N[;   
template < typename Actor > \?o%<c5{  
class do_while_actor #%5>}$  
  { z(xvt>  
Actor act; \yqiv"'  
public : YANEdH`d  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} WXM_H0K  
bMZ0%(q  
template < typename Cond > e#seqx  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^~0 r+w61  
} ; ..!yf e"5  
zb<+x(0y"  
bY<"$);s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B}Qo8i7 z  
最后,是那个do_ z7CYYU?  
I}:/v$btM  
)-9/5Z0v  
class do_while_invoker 'fB`e]_  
  { BK +JHT  
public :  D;5RcZ  
template < typename Actor > CR/LV]G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vD(;VeW[  
  { ,To ED  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3S,pd0;  
} %6n;B|!  
} do_; `XD$1>  
#y?z2 !  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O~D}&M@/R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (T^aZuuS  
最后来说说怎么处理break和continue G{J9Fb8  
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。 WlY%f}l n  
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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