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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ).$q9G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sx^0*h-Qq  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, a(#aEbN?d  
<rn26Gfr  
zn)Kl%N^  
"?HDv WP=w  
  class filler "3;b,<0  
  { b+#A=Z+Pr  
public : y_:~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3:g~@PB  
} ; 6%A_PP3Z  
A. 5`+  
i-FsA  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: b#[EkI 0@  
]jRaR~[UN  
B:]%Iu|  
PZ.q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &:?2IAe  
A(@VjXl  
`#3FvP@&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "o}}[hRP  
O<>cuW(l  
&_dM2lj{  
#I9hKS{  
二. 战前分析 ""W*) rR   
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 (:r80:  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 %~rXJrK  
MJ_]N+  
cii! WCu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5fvY#6;  
  /* --------------------------------------------- */ iXPe  
vector < int *> vp( 10 ); e-EY]%JO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); T$IwrTF@?  
/* --------------------------------------------- */ lF#p1H>\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W[SZZV_(tu  
/* --------------------------------------------- */ lL;SP&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); J/xbMMb   
  /* --------------------------------------------- */ 3/s" ;Kg,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Oe)B.{;Ph  
/* --------------------------------------------- */ \r`><d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }!9KxwC(  
.P#+V$qhv  
nXJG4$G  
We)l_>G  
看了之后,我们可以思考一些问题: cVf}8qf)  
1._1, _2是什么? J ?^R 1  
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。 xcM*D3  
2._1 = 1是在做什么? OzA'd\|  
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>;m6Rb_  
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。 AD>X'J u8  
J.Fy0W@+k4  
[4 y7tjar^  
三. 动工 rE?Fp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,LodP%%UV  
<x[CL,Zg7  
]9PQKC2&  
VdOcKP.  
template < typename T > m&a 8/5  
class assignment r WULv  
  { U#6<80Ke  
T value; x2h5,.K  
public : }8eu 9~   
assignment( const T & v) : value(v) {} {?RVw`g&f  
template < typename T2 > w#^z:7fI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !4mg]~G  
} ; <! Z06  
nh]}KFO h  
-$sVqR>_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +rFAo00E|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g>pvcf(  
%CIRN}  
.I%`yhCW  
E+z"m|G  
  class holder jz$ ]"\G#  
  { ;!(GwgllD  
public : 9/#?]LJ  
template < typename T > t.pn07$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z(eAhK}6?  
  { "ph<V,lg  
  return assignment < T > (t); +)ba9bJ|  
} ;ZoEqMv  
} ; ,X}Jpi;/  
wAKm]?zB>  
Bdr'd? u<A  
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: s"JD,gm$  
0Zh]n;S3m  
  static holder _1; ~ UNK[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d#1yVdqRl  
SIZZFihcYh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fk#$@^c@  
而不用手动写一个函数对象。 YR-Ge  
>/.w80<'  
#?C.%kD  
0s!';g Q  
四. 问题分析 de_%#k1:L  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 O)$Pvll  
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。 !:wA\mAd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l05'/duuJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *!^l ZpF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'h87 A-\!F  
'YvRkWf:KC  
五. 问题1:一致性 p(6KJK\  
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?| /Ref54  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N|e#&  
H>]A|-rG#  
struct holder 7g|EqJ7  
  { KBa ]s q_  
  // 5@_kGoqd  
  template < typename T > d1';d6.u\  
T &   operator ()( const T & r) const Tfp^h~&u  
  { K~6u5a9s  
  return (T & )r; RXRoMg!-P  
} T#.pi@PF>  
} ; i:60|ngK  
.$]-::&  
这样的话assignment也必须相应改动: 722:2 {  
(vFO'jtcB-  
template < typename Left, typename Right > Y/ I32@  
class assignment <DZ$"t  
  { kRqe&N e  
Left l; xmi@ XL@t  
Right r; gy Ey=@L  
public : %J L P=(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hsHbT^Qm  
template < typename T2 > |B {*so]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *RM 3 _  
} ; L6./5`bs  
] @:x<>  
同时,holder的operator=也需要改动: z/,&w_8,:  
L+8{%\UPd  
template < typename T > *Wf Qi8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const CE@[Z  
  { MdDL?ev  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5?q 6g  
} Y94S!TbB  
#z+?t  
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。 {zalfw{+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ' eh }t  
4L_)@n}  
return l(rhs) = r; zbI|3  
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。 ZeqsXz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E[cH/Rm  
MK(~  
template < typename Tp > s:3b.*t<  
class constant_t !Ahxi);a  
  {  <H npI  
  const Tp t; wJC F"e  
public : erh ez  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @`qB[<t8:<  
template < typename T > d ehK#8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,KCxNdg^#-  
  { 6Ey@)p..E  
  return t; ;!A=YXB  
} Y5c[9\'\  
} ; Y/sZPG}4  
03c8VKp'p  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~owodc  
下面就可以修改holder的operator=了 K#Zv>x!to  
iK=QP+^VN  
template < typename T > '<s54 Cb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J0Gjo9L  
  { Zo,066'+[.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); YmCu\+u  
} GT<!e ]=6  
/;kSa}"Q  
同时也要修改assignment的operator() k{H7+;_  
z'7XGO'Lo  
template < typename T2 > ~1{ppc+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } E\ls- (,  
现在代码看起来就很一致了。 3m| C8:  
THARr#1b};  
六. 问题2:链式操作  VeSQq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m VFo2^%v  
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。 ,q;?zcC7  
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。 7pou(U  
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。 IdM~' Q>\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >g m  
q[GD K^-g  
template < typename T > lQd7p+ 21  
struct result_1 T.jCF~%7F  
  { d8iq9AP\o  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &%%ix#iF  
} ; 5YneoM]Q  
>7PNl\=gG  
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: PW82 Vp.  
Au6Y]  
template < typename T > .)SR3?   
struct   ref CW2)1%1iz  
  { 0HUylnXf0  
typedef T & reference; 2$ &B@\WY  
} ; lu8*+.V  
template < typename T > 3=yfbO<-  
struct   ref < T &> ITg<u?z_  
  { ~GcWG4  
typedef T & reference; Cv}^]_`Q  
} ; NWP!V@WG  
}=}wLm#&1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |B^Mj57DO  
JHXkQz[Jb  
template < typename T > L ^r & .N\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;s;3cC!  
  { xW]65iav  
  return l(t) = r(t); a9UXg< 4  
} kIX1u<M~  
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。 s<rV1D  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Svb>s|D  
tJ 2GSZ`  
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 \h_q]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x H&hs$=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 wJNm}Wf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !-.GfI:q  
最后的布局是: |-)8=QDz)r  
                Add #=VYq4B=  
              /   \ 78Du  
            Divide   5 J/O{x  
            /   \ bK.*v4RG  
          _1     3 WN<g _8QR  
似乎一切都解决了?不。 U2l3E*O  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ,uAp;"YJeV  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Bp3E)l  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: zh|9\lf  
JXM]tV  
template < typename Right > hHGuD2%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const DY9]$h*y  
Right & rt) const IvT><8<G  
  { t&:L?K)j  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [:FiA?O]  
} x M(H4.<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g;v;xlY`N  
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。 fGO\f;P  
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。 ^lAM /  
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。 4(|yl^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。 nYFrp)DLK  
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? 5nUJ9sqA  
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: /("7*W2  
K)BQ0v.:[  
template < class Action > IO:*F0  
class picker : public Action h%krA<G9  
  { o6d x\  
public : t* =[RS*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r!+{In+Z  
  // all the operator overloaded @p L9a1PJv  
} ; >WIc"y.  
m3gv %h  
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。 'gvR?[!t  
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: l6y}>]  
W3:Fw6v  
template < typename Right > nuXL{tg6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =o~GLbsER  
  { sVK?sBs]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +a3E=GJ  
} IQRuqp KL  
qyv=ot0"~F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dF\#:[B  
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。 0Gc@AG{  
d<6F'F^w.7  
template < typename T >   struct picker_maker 1^4:l!0D  
  { ,VHqZ'6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @kqxN\DE  
} ;  @Fb1D"!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +yp:douERi  
  { $2Whb!7Z(  
typedef picker < T > result; 4P&2Z0  
} ; "FWx;65CR  
Y @p<f5[c  
下面总的结构就有了: RqtBz3v  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 l!F$V;R  
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。 BVw2skOT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &ASR2J  
至此链式操作完美实现。 ujZ`T0  
#cu{AdK  
_cX}!d!j  
七. 问题3 @"-\e|[N  
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。 y:W6;R  
V0=%$tH  
template < typename T1, typename T2 > [b:&y(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gvA}s/   
  { -2M~KlYl  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NO o?  
} ( Jk& U8y  
lPZ(c%P  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: <w{?b'/q  
/ce;-3+  
template < typename T1, typename T2 > c Mgd  
struct result_2 #wI}93E  
  { }IyF |[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; YQn<CjZ8af  
} ; "XR=P> xk  
wlT8|  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? STp9Gh-  
这个差事就留给了holder自己。 RpQeQM=  
    vR!+ 8sy$  
JaCX}[R  
template < int Order > m&:&z7^p  
class holder; zj1~[$  (  
template <> mGjB{Q+  
class holder < 1 > tWIs |n  
  { 9 {&g.+  
public : 0O9b 7F  
template < typename T > C#kE{Qw10r  
  struct result_1 ^#Ha H  
  { >>y`ap2%V  
  typedef T & result; H<(F$7Q!\  
} ; 68Fl/   
template < typename T1, typename T2 > j uA@"SG  
  struct result_2 2 DQVl  
  { c ZYy+  
  typedef T1 & result; \Ii{sn9  
} ; n#lbfN 4  
template < typename T > {p +&Q|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @C)s4{V  
  { jE\ G_>  
  return (T & )r; VJ~D.ec  
} BNfj0e5b  
template < typename T1, typename T2 > V\cbIx(Z^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <]qNjsdb9"  
  { 3iCe5VF  
  return (T1 & )r1; S&_03  
} 'D+xs}\  
} ; rH3U;K!  
P`biHs8O  
template <> *;fTiL  
class holder < 2 > IT| h;NUG  
  { L4>14D\  
public : ~#r>@C  
template < typename T > aZN?V}^+  
  struct result_1 FDMQ Lxf  
  { Zhfp>D  
  typedef T & result; Ew/MSl6}  
} ; &C9IR,&  
template < typename T1, typename T2 > AYAU  
  struct result_2 O[ma% E*0  
  { v$y\X3)mB  
  typedef T2 & result; kE&R;T`Gb%  
} ; ZISIW!  
template < typename T > uY]';Ot G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const . g#}2:3  
  { 4uXGp sL  
  return (T & )r; K4Q{U@ZJ  
} >w3C Ku<  
template < typename T1, typename T2 > %xkuW]xk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C-YYG   
  { !j6 k]BgZ  
  return (T2 & )r2; ^E70$yB ^  
} <Wn~s=  
} ; o?baiOkH  
\.i7( J]  
:3D8rqi:  
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> >。 JHxcHh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :Awwt0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z",0 $Gxu  
1=5"j]0hY  
return l(i, j) = r(i, j); +^AdD8U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E{,Wp U  
/TMVPnvz.  
  return ( int & )i; 'V&g"Pb  
  return ( int & )j; q[U pP`Z%  
最后执行i = j; vMzL+D2)  
可见,参数被正确的选择了。 )G2Bx+Z;L  
Ne u$SP  
T"g_a|7Tj  
[<@L`ki  
V^s, 3C  
八. 中期总结 $_<[kci %  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: .x=abA$!9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &lzY"Y*hA0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [G_ ;78  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4e#g{,  
G#7*O`  
*).  
z 0?MeH#  
[J2evi?  
>!fTWdD^  
九. 简化 B&MDn']fV/  
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。 W? G4>zA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ] 9QXQH  
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: ;6 V~yB  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E2zL-ft.  
  +-*/&|^等 ]-wyZ +a  
2. 返回引用。 @WazSL;N  
  =,各种复合赋值等 (Aw@}!  
3. 返回固定类型。 \;XJ$~>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k)+{Y v*  
4. 原样返回。 }hn?4ny  
  operator, /[/L%;a'p  
5. 返回解引用的类型。 Ku'a,\7z  
  operator*(单目) (cVIjo+::  
6. 返回地址。 }0&Fu?sP  
  operator&(单目) gbdzS6XW~  
7. 下表访问返回类型。 |E6Thvl$  
  operator[]  KcT(/!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -o/Vp>_UOE  
  operator<<和operator>> LuRCkKJ  
X!hzpg(`hR  
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。 =sW K;`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'l<#;{  
myo4`oH  
template < typename Left > nzbVI  
struct value_return U%F a.bL~  
  { P,8TO-e7  
template < typename T > &DW !$b  
  struct result_1 >_Tyzl>z  
  { OIFjc0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l9QIlTc7  
} ; OsOfo({I_  
+wj}x?ZeV  
template < typename T1, typename T2 > OTYkJEC8\N  
  struct result_2 H0b{`!'Fs:  
  { D{t_65c-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 13@e mb  
} ; :"y2u   
} ; d\-*Fmp(S  
bM'F8 Fi  
KEy8EB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :H>I`)bw  
7oC8I D  
下面我们来剥离functor中的operator() SEnr"}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E|-oUz t  
=Fe4-B?I  
return l(t) op r(t) {yNeZXA>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z}SJ~WY'[  
return op l(t) [m! P(o  
return op l(t1, t2) e>_a (  
return l(t) op sC"w{_D@*4  
return l(t1, t2) op 6# bTlmcg  
return l(t)[r(t)] [$} \Gv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _gH$ ,.j/  
Ho#nM_ q  
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: bRggt6$z  
单目: return f(l(t), r(t));  `\##M=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `)$G}7cRUH  
双目: return f(l(t)); 8i^ ./P  
return f(l(t1, t2)); n+ H2cl }  
下面就是f的实现,以operator/为例 n3? msY(*  
uju'Bs7   
struct meta_divide |J@ &lBlq  
  { P\@kqf~pC  
template < typename T1, typename T2 > uNEl]Q]<e]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) mY=sh{ir  
  { ; P<h 9(  
  return t1 / t2; UOj*Gt&  
} j0LZ )V  
} ; |)d%3s\  
pcIS}+L  
这个工作可以让宏来做: 2asRJ97qES  
tW!*W?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?}KD<R  
template < typename T1, typename T2 > \ J>M9t%f@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fJNK@F  
以后可以直接用 leF!Uog  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) g3Q;]8Y&  
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 y<HNAG j  
(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。。。) o;DK]o>kH  
W2%@}IDm  
 +mft  
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 /)RH-_63  
| oOAy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3zmbx~| =\  
class unary_op : public Rettype $[Ut])4 ~  
  { .p Mwa  
    Left l; 8 mOGEx  
public : xVYa-I[Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z0M,YSnz  
JPL`/WA 0  
template < typename T > 1.N2!:&G|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wm{ebx  
      { <l!:#u  
      return FuncType::execute(l(t)); tZx}/&m-  
    } amExZ/  
?v:FGO  
    template < typename T1, typename T2 > Z{t `f[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PZ#up{[o  
      { BK)<~I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *Ej;}KSv  
    } 0nBDF79  
} ; b)#rUI|O  
g9;s3qXiG  
MtF^}/0w!`  
同样还可以申明一个binary_op = [: E  
E`xpZ>$mPx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a* }>yad  
class binary_op : public Rettype 4o ";p}[b  
  { Cb|1Jtb  
    Left l; 2( I4h[  
Right r; 4*o?2P$Q  
public : IMM+g]#e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @d^DU5ats>  
RO3q!+a$/  
template < typename T > cL%"AVsj >  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >hSu1s:  
      { RX_f[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~xDu2 -5  
    } !/a6;:_y  
O3T7O`H[  
    template < typename T1, typename T2 > k{S8q?Gc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C[jX;//Jiu  
      { ,B_tAg4~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o~CEja &(  
    } T.')XKP)1N  
} ; !Ea9 fe  
1M_Vhs^  
liy/uZ  
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 .v}|Tp&k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N^wHO<IO 1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =j~:u.hc'  
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。 o%`=+- K  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'Q 7^bF^  
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。。。 8sBT&A6&j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,uNJz-B8  
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) dIh+h|:  
下面是修改过的unary_op tcRJ1:d  
a9 q:e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > oclU)f.,  
class unary_op 9c*B%A8J  
  { ")txFe  
Left l; oD9L5c)  
  A n`*![  
public : x@/:{B   
<]DUJuF-M  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j_h:_D4  
_Yp~Oj  
template < typename T > 6ce-92n  
  struct result_1 hosY`"X  
  { ]jiVe_ OS<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  f}*:wj  
} ; ]a uqf  
l\Ww^   
template < typename T1, typename T2 > D:IG;Rsc  
  struct result_2 E^ c *x^  
  { f)a0!U 44  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '|yCDBu  
} ; @-xvdntx  
AOKC1iD%Y  
template < typename T1, typename T2 >  \G)F*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9iM%kY#)W  
  { h~CLJoK<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .,#H]?Wil  
} j`$$BVZ  
.L"IG=Uh#  
template < typename T > $)X8'1%6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b5 NlL`g  
  { HOCj* O4  
  return OpClass::execute(lt(t)); L@zhbWY  
} /K1cP>oE  
< FO=PM  
} ; 1kUlQ*[<|  
UuF(n$B  
%m[ZU<v  
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 f^"pZS  
好啦,现在才真正完美了。 nu~]9~)I  
现在在picker里面就可以这么添加了: $)8,dS  
Yc_(g0NK  
template < typename Right > H=f| X<8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]b sabS?  
  { mK"s*tD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); to,\n"$~!  
} pz)>y&_o  
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。 <m1v+cnqo  
-MTYtw(  
K r|.I2?"  
`JPkho  
Vq{3:QBR  
十. bind $6D* G-*8  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 (*Q:'2e  
先来分析一下一段例子 K5XW&|tY!  
Av5:/c.B  
MpZ\ j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Qe ip h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J,u-)9yBA<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fG$LqzyqlK  
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。 ~gMt U  
我们来写个简单的。 rJCb8x+5a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gM=:80  
对于函数对象类的版本: m9i/rK_  
qnj'*]ysBC  
template < typename Func > |rZMcl/  
struct functor_trait =EA:fq  
  { oo7}Hg>  
typedef typename Func::result_type result_type; xY!ud)  
} ; Nf3UVK8LtS  
对于无参数函数的版本: 4sn\UuKyL  
vPz7*w  
template < typename Ret > x(eX.>o\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^IIy>  
  { v}V[sIs}  
typedef Ret result_type; nM b@  B  
} ; u Z-ZZE C  
对于单参数函数的版本: {)!>e  
+FqE fY4j  
template < typename Ret, typename V1 > FN=WU< 5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $GGaR x  
  { y*-_  
typedef Ret result_type;  fPPP|  
} ; SZHgXl3:  
对于双参数函数的版本: p WJ EFm  
*`Vmncv3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `V\?YS}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =D Q :0w  
  { p&]V!O  
typedef Ret result_type; 1hGj?L0m.  
} ; X<[ qX*  
等等。。。 }AJoF41X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy hp9U   
A!x&,<  
template < typename Func > a6e{bAuq  
struct func_return Q-gVg%'7  
  { m Jk\$/Kh  
template < typename T > )(-;H|]?  
  struct result_1 gC/ e]7FNr  
  { Uza '%R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :Z6j5V;s  
} ; TSsZzsdr2  
LjG^c>[:m  
template < typename T1, typename T2 > eJHh}  
  struct result_2 g]2L[4  
  { |.UY' B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q^rR}Ws  
} ; :\His{%  
} ; %'HDP3  
I_u/  
N6}/TbfAR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jj2\;b:a0  
;' uQBx}  
template < typename Func, typename aPicker > !#O [RS  
class binder_1 Hn(1_I%zF  
  { AO|9H`6U6F  
Func fn; o5F:U4sG  
aPicker pk; `**{a/3  
public : R54[U  
X(nyTR8  
template < typename T > K=v:qY4Z  
  struct result_1 ?[NC}LC  
  { "yaxHd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SXOAa<u5  
} ; PLc5m5  
^1bslCe   
template < typename T1, typename T2 > Kx] SiejJ  
  struct result_2 >{IPt]PCn  
  { r%ES#\L6+|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @>(KEjQTz  
} ; &9#m] Mz  
6- i.*!I 8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _f^KP@^j  
r8Pd}ptPU  
template < typename T > DdgiY9a.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =L" 0]4K  
  { PFh ^Z L  
  return fn(pk(t)); /^BC Qaj  
} f`uRC-B/  
template < typename T1, typename T2 > 2(xC|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E s5: S#  
  { 'Be'!9K*d  
  return fn(pk(t1, t2)); P#~B @d  
} Vi8A4  
} ; :/;/mHG]  
EE!}$qOR  
[!A[oK9i C  
一目了然不是么? :-k|jt  
最后实现bind p%"dYH%]&0  
x.?5-3|d$  
,JV0ib,  
template < typename Func, typename aPicker > RU:Rt'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e /JQ #A  
  { %x$U(I}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y~ =H`PAE  
} `um,S  
^hC'\09=c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2nd n8_l  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 \j>7x  
37/n"\4  
十一. phoenix `@h|+`h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +tqErh?Al  
aKbmj  
for_each(v.begin(), v.end(), %T{]l;5  
( }Q/onB t  
do_ n~*".ZC'Y  
[ NXY jb(4:  
  cout << _1 <<   " , " I#M3cI!X?  
] ;!4gDvm  
.while_( -- _1), M<fhQJ  
cout << var( " \n " ) `Z?wj@H1`  
) ;<AcW.jx  
); EiW|+@1  
/fr>Fd  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: u]J@65~'b  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *x"80UXL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;Ba%aaHl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: LwH#|8F  
rVYoxXv  
KQdIG9O+6  
template < typename Cond, typename Actor > <$(B[T  
class do_while ^/2I)y]W0  
  { /8cRPB.  
Cond cd; |7s2xRc  
Actor act; bmfM_oz  
public : BX@Iq  
template < typename T > Tu#< {'1$  
  struct result_1 g7*)|FOb  
  { yw3"jdcl  
  typedef int result_type; WlMcEje  
} ; cj/`m$  
I{`70  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 11[lc2  
}{o !  
template < typename T > gb ga"WO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 200yN+ec  
  { ~U9K<_U  
  do 'ZfgCu)St  
    { Ey46JO"  
  act(t); c3A\~tHW  
  } |\5^ub,m  
  while (cd(t)); 0lfK} a  
  return   0 ; >H2`4]4]  
} vT'Bs;QR  
} ; !>8~R2  
RK>Pe3<  
K7+yU3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). WSkGVQu  
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。 h+f>#O+:  
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。 AlSO  
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。 xt{'Be&Ya+  
下面就是产生这个functor的类: +L(amq;S  
&NE e-cb[  
X%1TsCKMj  
template < typename Actor > rH+OXGoB  
class do_while_actor 3FEJ 9ZyG  
  { b'H'QY   
Actor act; ?Ec9rM\ze  
public : RU)35oEV|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Y?VbgOM)  
{f!/:bM  
template < typename Cond > ie}O ZM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5,RUPaE  
} ; R?2sbK4Cz  
GF'wDi}  
'Ts:.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 qS!r<'F3dP  
最后,是那个do_ )?L=o0  
 `zwz  
.J"N}  
class do_while_invoker 3dShznlf_*  
  { fV(3RG  
public : Lpchla$  
template < typename Actor > pJpapA2l*6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jcH@*c=%e  
  { nR!e(  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^rkKE dd  
} PxHFH pL  
} do_; !Brtao"m  
yC,/R371k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? WeI+|V$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |D3u"Y!:^  
最后来说说怎么处理break和continue Q M,!-~t  
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。 &K)8  
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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