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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Um4$. BKD  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >b^|SL  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ?r< F/$/  
42 6l:>D(  
LHy-y%?i  
OXT'$]p.*  
  class filler !\e&7sV~Q  
  { ^uG^XY&ItC  
public : xw1@&QwM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =2sj$  
} ; {R5{v6m_  
vsFRWpq  
UXU!sd  
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: W.nQYH  
.nGYx  
]m ED3#  
a?^xEye  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _6Ex}`fyJ  
nMz~.^Q-  
C3m](%?   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :)cn&'l(S  
.JkcCEe{G  
RA5*QW  
0zscOE{  
二. 战前分析 0u,OW  
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。 KN41 kkN  
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 d-cK`pSB  
-Odk'{nW  
PA=.)8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Py}`k1t*f  
  /* --------------------------------------------- */ N sUFM  
vector < int *> vp( 10 ); O&ur |&v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h[Hn*g  
/* --------------------------------------------- */ MV+S.`R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !a(#G7zA  
/* --------------------------------------------- */ n\U3f M>N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); WJB/X"J  
  /* --------------------------------------------- */ hM": ?Rx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )2 Omsh  
/* --------------------------------------------- */ uTSTBI4t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^CZ)!3qd1  
CB7 6  
c5jd q[0  
?O]iX;2vM  
看了之后,我们可以思考一些问题: .:<-E%  
1._1, _2是什么? cqr4P`Oj  
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。 Hg~O0p}[  
2._1 = 1是在做什么? t1y hU"(J  
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。 3IrmDT  
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。 R0 g-  
(|(#W+l~  
]#UyYgPk  
三. 动工 s@WF[S7D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @kq~q;F  
G^Z SQ!  
n+C,v.X  
8T}Ycm5}  
template < typename T > <> jut  
class assignment p6qza @  
  { I}5#!s< {&  
T value; !n<vN@V*3d  
public : R %QgOz3`  
assignment( const T & v) : value(v) {} /cPe zX  
template < typename T2 > ;~&F}!pQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [4V{~`sF  
} ; W'Wr8~{h  
fc'NU(70c  
SxC   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ar-N4+!@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nLn3kMl4  
K{eq'F5M  
{rQ SB;3  
0w'%10"&U+  
  class holder 0n5{Wr$  
  { M2UF3xD   
public : ~Z74e>V%  
template < typename T > PQ6.1}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }m!L2iK4qk  
  { \k?Fu=@  
  return assignment < T > (t); o:`>r/SlL  
} #\15,!*a=  
} ; A 9 I5  
CC Z'(Tkq  
T(Q(7  
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: x+?P/Ckg  
vuL;P"F4&  
  static holder _1; ZbmBwW_ 7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a?_!  
[1OX: O|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uVnbOqR<X  
而不用手动写一个函数对象。 "eqNd"~  
 t 0 $}  
m tPmVze  
r&$r=f<  
四. 问题分析 \6]Uj+  
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。 oqLM-=0<}  
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。 eouxNw}F1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wrORyj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J|$(O$hYy  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]3u$%v c  
!CJh6X !  
五. 问题1:一致性 dm;C @.ML  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| W3AtO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w.AF7.X`1  
mpsi{%gA  
struct holder 2u B66i  
  { VLLE0W _]  
  // #Cj$;q{!  
  template < typename T > n@`D:;?{  
T &   operator ()( const T & r) const hv]}b'M$  
  { u~JCMM$  
  return (T & )r; g}uVuK;<  
} pwu8LQ3b{O  
} ; 71g\fGG\  
;+86q"&n  
这样的话assignment也必须相应改动: 7v{X?86&  
MQ~OG9.  
template < typename Left, typename Right > EZ  N38T  
class assignment [{K   
  { Ym]Dlz,o  
Left l; 4u!<3-3Zy  
Right r; ,_G((oS40  
public : MfJs?N0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;!k{{Xndd  
template < typename T2 > Zze(Ik  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,JL Y oE+  
} ; FQ" ;v"  
834E ]2  
同时,holder的operator=也需要改动: o?9k{  
7Ud  
template < typename T > t;^NgkP{$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const xJ0Q8A  
  { h 2Kx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #]g9O?0$  
} Boi?Bt  
+nLsiC{&  
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。 T+$Af,~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q?1' JF!G  
ZRD@8'1p  
return l(rhs) = r; ~_;x o?@ba  
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。 w^rINPAS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \W;+@w|c  
kS\A_"bc  
template < typename Tp > ljS~>&  
class constant_t 2O*(F>>dT  
  { 7yp}*b{s  
  const Tp t; hYj!*P)uV  
public : ,hggmzA~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =}8:zO 2'{  
template < typename T > 2V-zmyJs5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const EYLqg`2A  
  { <<ze84 E  
  return t; L#\!0YW/@  
} ya*KA.EGg  
} ; XSw!_d  
o1dECLQa  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e2P ds`  
下面就可以修改holder的operator=了 _xHEA2e!  
m\Xgvpv rP  
template < typename T > ;q3"XLV(T[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a$7}41F[~s  
  { 7*a']W{aJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O%Mi`\W@  
} e*zt;SR  
X}Oo5SNgff  
同时也要修改assignment的operator() 'f?=ks<  
7e`ylnP!  
template < typename T2 > rEM#J"wF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~zcHpxO^W  
现在代码看起来就很一致了。 *[QFIDn:  
C `>1x`n  
六. 问题2:链式操作 Hp@nxtKxW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G!^}z (Mgi  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 j HOE%  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 (+Yerc.NQt  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &}1PH% 6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |zV-a2K%J  
.[-d( #l{l  
template < typename T > c%uX+\-$  
struct result_1 _fH.#C  
  { pP&TFy#G+'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5]WpH0kzO  
} ; o)P'H"Ki  
/5@V $c8  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ?~e 8:/@  
1/Pou)D  
template < typename T > r/E;tm [\  
struct   ref JkazB1h  
  { A0SEzX({[  
typedef T & reference; *dn~-W.  
} ; ic:_v?k  
template < typename T > -hf)%o$  
struct   ref < T &> -{i;!XE$SR  
  { R 2uo ZA,  
typedef T & reference; SU.T0>w  
} ; V:rq}F}  
|?CR|xqT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: MfhJb_q`  
i0 ax`37  
template < typename T > 0/d+26lR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !HM|~G7  
  { -MV</  
  return l(t) = r(t); vu[+UF\G  
} #`5{?2gS9  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 k&4@$;Ap  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 12*'rU;*  
?b0VB  
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 d/G`w{H}y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bv`gjR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 KH)(xB=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4oT1<n`r+  
最后的布局是: wSHE~Xx  
                Add N\?%944R  
              /   \ P g.PD,&U  
            Divide   5 `#&pB0.y  
            /   \ V3fd]rIP  
          _1     3 "ZDc$v:Qa  
似乎一切都解决了?不。 ^GG6%=g'  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ]%jlaXb  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "$KU +?  
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: [6Y6{.%~  
l/,O9ur-  
template < typename Right > |'WaBy1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const YB/A0J  
Right & rt) const n*G[ZW*Uc  
  { :1"{0 gm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lwhAF, '$  
} r- 0BLq]~{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _Z'j%/-4@D  
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。 /w0l7N  
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。 a<l(zJptG  
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。 YRF%].A%2  
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。 1J<Wth{  
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? Mp*")N,  
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: :nYl]Rm  
_y&m4Vuu  
template < class Action > ri&B%AAc  
class picker : public Action VyH'7_aU  
  { jPg8>Z&D  
public : yCZV:R;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~TC z1UWV  
  // all the operator overloaded 2%"2~d7  
} ; |i'V\" hW  
vwDnz /-  
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。 [=079UN-X  
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: v;" [1w}  
=8S*t5  
template < typename Right > Wf/Gt\?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #y13(u,dN  
  { S(Md  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iEr Y2~?  
} /gT$d2{  
ez_qG=J .  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v'0A$`w`  
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。 DK 4 8  
z/u;afB9q  
template < typename T >   struct picker_maker MjCD;I:C.  
  { q y73  
typedef picker < constant_t < T >   > result; rLO1Sv  
} ; |SC^H56+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ocBfs^ aW  
  { ?_q e 2R.  
typedef picker < T > result; s7=CH   
} ; VAf"B5 R  
{_QXx  
下面总的结构就有了: U<J4\|1?7'  
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。 8 hx4N  
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。 'PRsZ`x.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 i:W.,w%8  
至此链式操作完美实现。 t%Hg8oya  
OW1i{  
|?{3&'`J8w  
七. 问题3 8px@sXI*`  
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。 r'xZF~}k"~  
oLK-~[p  
template < typename T1, typename T2 > !'uL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \U $'3M  
  { JVbR5"+.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]w z`j1  
} ]V*s-och'  
p>Dv&fX  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Vg'vL[Y  
_N!L?b83P  
template < typename T1, typename T2 > xUl=N   
struct result_2 V45A>#?U  
  { AyHhq8Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -7E)u  
} ; Er/h:=  
s2=rj?g&(X  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? nvY3$ Ty  
这个差事就留给了holder自己。 Y,BzBUWK  
    jb;!"HC  
2;h4$^`dt  
template < int Order > )e&U'Fx  
class holder; r}351S5(  
template <> }j<:hD QP  
class holder < 1 > |f5WN&c  
  { J>_|hg=  
public : k1Z"Qmz  
template < typename T > .. jc^'L  
  struct result_1 iF]G$@rbU  
  { wEd+Ds]$  
  typedef T & result; g7\MFertR^  
} ; 38ac~1HjE  
template < typename T1, typename T2 > +/xmxh$ $  
  struct result_2 =' %r"_`}  
  { : :;YS9e  
  typedef T1 & result; RcJ.=?I!  
} ; &1nZ%J9  
template < typename T > %L;z~C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >]b>gc?3  
  { GD(gm, ,)  
  return (T & )r; K4w %XVaH  
} z!`aJE/  
template < typename T1, typename T2 > m~7[fgN2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >O0z+tj  
  { *xHj*  
  return (T1 & )r1; wXUP%i]i=  
} [=3f:>ssm  
} ; .`w[A  
[[vu#'bc  
template <> aTi2=HL=S  
class holder < 2 > r.-U=ql  
  { [\i0@  
public : (29h{=P'  
template < typename T > .kbo]P  
  struct result_1 ,[gu7z^|  
  { R\i8O^[  
  typedef T & result; TNi4H:\  
} ; gteG*pi  
template < typename T1, typename T2 > 4c})LAwd&  
  struct result_2 YgiLfz iT  
  { wl^7.IR  
  typedef T2 & result; QmHj=s:x\  
} ; [nSlkl   
template < typename T > z2.9l?"rfQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K[,d9j`^  
  { 2YW| /o4  
  return (T & )r; Wi;wu*  
} OEZ`5"j  
template < typename T1, typename T2 > ,Wbr; zb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CIt%7 \c  
  { iY~.U`b`  
  return (T2 & )r2; ,0pCc<  
} _ ^2\/@  
} ; S]"U(JmW\  
" Y1]6 Zu  
 c6f=r  
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> >。 R5"5Z?'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LMGo8%2I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5%6{ ePh{  
l-v(~u7  
return l(i, j) = r(i, j); =/#+,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tz^2?wO  
x$SxGc~4gb  
  return ( int & )i; }CM</  
  return ( int & )j;  S6d&w6  
最后执行i = j; mm1fG4 *%  
可见,参数被正确的选择了。 uY_vX\;67z  
qN=l$_UD  
u4KP;_,m  
TXWYQ~]3w  
>N bb0T  
八. 中期总结 S|K#lL  
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: vyA `Z1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c/'Cju W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \/8oua_)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )IFFtU~,  
6OPYq*|  
'JpCS  
C$x r)_  
|19zjhl  
i]{-KZC  
九. 简化 ~lQ<#*wl  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 !7>~=n_,L.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 e h6\y7 9g  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: K;'s+ZD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,7/F?!G!J  
  +-*/&|^等 GF/!@N  
2. 返回引用。 pIhy3@bY  
  =,各种复合赋值等 uLq%Nu  
3. 返回固定类型。 O/ ih9,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?.~hex#M@  
4. 原样返回。 Q1 5h \!u  
  operator, KmX?W/%R  
5. 返回解引用的类型。 Oh'C [  
  operator*(单目) r^ Mu`*x*  
6. 返回地址。 rYfN  
  operator&(单目) DlF6tcoI  
7. 下表访问返回类型。 L3J .Oh  
  operator[] *Z}9S9YtN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Naa "^  
  operator<<和operator>> ]b&O#D9  
\1f&D!F]b  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6!A+$"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: E5.@=U,c  
:(TOtrK@  
template < typename Left > B 4RP~^  
struct value_return XdV(=PS!a@  
  { ;NPbEPL[5  
template < typename T > %|o2d&i  
  struct result_1 egn9O  
  { 8-geBlCE,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3cB=9Y{<  
} ; "yG*Kh7ur  
cz.,QIt_  
template < typename T1, typename T2 > %$ ^ eY'-'  
  struct result_2 VI(2/**  
  { Xo/0lT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }~+_|  
} ; Kn`-5{1B|  
} ; !K8V":1du#  
u8N"i),  
7 P/1'f3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .3:s4=(f  
<wj}y0(  
下面我们来剥离functor中的operator() R7NE= X4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: MgrJ ;?L  
`\M}~  
return l(t) op r(t) ,4Qct=%L_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0s o27k  
return op l(t) 'E_~>  
return op l(t1, t2) OqlP_^Zz7p  
return l(t) op R|JBzdK+P  
return l(t1, t2) op P{[@t_  
return l(t)[r(t)] "[Hn G(gA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !UF (R^  
WEsX+okj  
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: 54>gr1B  
单目: return f(l(t), r(t)); AB[#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7CV}QV}G  
双目: return f(l(t)); Vohd d_x  
return f(l(t1, t2)); &p83X  
下面就是f的实现,以operator/为例 c]>LL(R-7)  
A#x_>fV  
struct meta_divide  Mcm%G#  
  { Fh U*mAX)  
template < typename T1, typename T2 > Uk<2XGj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -0:Equ?pz  
  { #J|DW C!#d  
  return t1 / t2; #@8JYzMq%  
} "e@?^J)  
} ; 1b`WzoJgH  
3Sl2c  
这个工作可以让宏来做: -E,p[Sp  
2Wp)CI<\D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?CO..l  
template < typename T1, typename T2 > \ _h0hl]rf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; la{Iqm{i  
以后可以直接用 $4u8"ne)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1`v$R0 `!  
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 {/}p"(^  
(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。。。) _8ubo\M~  
X(dHh O  
~%d*#Yxq  
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 s8|F e_  
1 ILA Utf)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  j*#k%;c  
class unary_op : public Rettype *Y<1KXFU  
  { 3w$Ib}7   
    Left l; ;|AyP  
public : )Oix$B!-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !7y:|k,ac  
SPo}!&p$~  
template < typename T > Yu_` >so  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cC7&]2X +f  
      { xn,I<dL39  
      return FuncType::execute(l(t)); WYY&MHp  
    } |jJ9dTD8/  
JsV-:J  
    template < typename T1, typename T2 > ,@r 0-gL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .y^T 3?}I  
      { "HrZv+{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); z%44@TP  
    } R(W}..U0R"  
} ; 8;Eg>_cL:  
*D:uFo,xn  
f&88N<)  
同样还可以申明一个binary_op Xn* >qm  
}-2U,Xg[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j V~+=(w)  
class binary_op : public Rettype b_>x;5k  
  { s]Qo'q2  
    Left l; #s3R4@{  
Right r; 1}"Prx-  
public : 4StoEgFS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -i*]Sgese  
$ nHf0.V1  
template < typename T > hL}AgY@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EVW\Z 2N.  
      { zx`(ojfu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W:V.\  
    } b3l~wp6>  
Uo=_=.GQ  
    template < typename T1, typename T2 >  re@;6o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !A'3Mw\Nm  
      { (%SKTM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d0}P  
    } 0^mCj<g  
} ; Zx U?d   
MD>xRs   
:@K~>^+U  
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 JlhI3`X;/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]qO*(m:}o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =H/ 5  
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。 n7(/ml+Q_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~w"e 2a  
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。。。 QW= X#yrDO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *IIuGtS  
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) 7[It  
下面是修改过的unary_op U)] }EgpF  
21 N!?DR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > kWbD?i-  
class unary_op UYvdzCUh  
  { 5m9;'SF  
Left l; @f`s%o  
  PXo^SHJ+gt  
public : UX@8  
Oz-@e%8L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} tLzKM+Ct#  
w 3$9  
template < typename T > 5~{s-Ms  
  struct result_1 Uu~~-5  
  { B~47mw&b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sDP8!  
} ; DTz)qHd#X  
#D .hZ=!  
template < typename T1, typename T2 > r Fhi:uRV  
  struct result_2 ~qkn1N%'  
  { BjV;/<bt  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1-~sj)*k  
} ; q" @%WK  
*&tv(+P  
template < typename T1, typename T2 > HiSNEp$-4$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <8BNqbX  
  { n7pjj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,L-G-V+  
} +k\cmDcb  
#PQhgli  
template < typename T > a\tv,Lx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S^_F0</U,  
  { 1ZO/R%[  
  return OpClass::execute(lt(t)); RKb (  
} +u;RFY^  
4q*mEV  
} ; #]z_pp:  
rT';7>{g  
[U_  
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 M`H@ % M  
好啦,现在才真正完美了。 Vr hd\  
现在在picker里面就可以这么添加了: u1ahAk7  
SHRn $<  
template < typename Right > 6-QcHJ>m6U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const g)nT]+&  
  { V;u FYt; E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0ni/!}YP_  
} Un Ocw  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 gmN$}Gy}  
C=`MzZbJ  
/ommM  
?[2>x{5Z  
<v3pI!)x  
十. bind jbp?6GW  
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。 3u[5T|D'  
先来分析一下一段例子 F[*/D/y(  
M=Y['w x  
qe|U*K 2_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} g9gi7.'0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G$VE o8Blb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @k)[p+)E  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 z m+3aF  
我们来写个简单的。 .zsY VtK  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F~?|d 0  
对于函数对象类的版本: :ka^ ztXG  
SE6c3  
template < typename Func > 2b&Fu\2Dmv  
struct functor_trait &/(JIWc1su  
  { >DR$}{IV  
typedef typename Func::result_type result_type; vGwpDu\RgX  
} ; OJD!Ar8Q  
对于无参数函数的版本: {\gpXVrn_  
QypUBf  
template < typename Ret > C4)m4r%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P DwBSj  
  { '<xV]k|v  
typedef Ret result_type; yiMqe^zy  
} ; #U.6HBuQa  
对于单参数函数的版本: Y(=A HmR  
y7x*:xR[  
template < typename Ret, typename V1 > ^.c<b_(=h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ATjE8!gO!  
  { i&j]FX6q  
typedef Ret result_type; *z&hXYm  
} ; dUv(Pu(.#  
对于双参数函数的版本: ijgm-1ECk3  
}8'b}7!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > OO\$'% y`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *d9RD~Ee  
  { 0<+eN8od.  
typedef Ret result_type; f o idneus  
} ; m .R**g  
等等。。。 W&v|-#7=6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy B_* Ayk  
0cq<!{d  
template < typename Func > `eeA,K_  
struct func_return tac\Ki?  
  { "[0.a\ d<  
template < typename T > A_crK`3  
  struct result_1 ^Hz1z_[X@  
  { 8vQR'<,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Re*_Dt=r  
} ; `><E J'h  
0~ o,^AW  
template < typename T1, typename T2 > QOY{j  
  struct result_2 7&u$^c S(  
  { ;,s9jw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IyAD>Q^  
} ; J,\e@  
} ; TX;)}\  
^bq,+1;@Q  
{nw.bKq 7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "28zLo3  
{C0Y8:"`  
template < typename Func, typename aPicker > sKk+^.K}|  
class binder_1 T3I{D@+0  
  { MjWxfW/  
Func fn; e;2A{VsD8  
aPicker pk; Cj$:TWYIh[  
public : <W+9 h0c  
"BZ@m:I6hy  
template < typename T > ]B$J8.{q0  
  struct result_1 _!_1=|[  
  { 0Ua=&;/2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _?bO /y_y  
} ; `?b'.Z_J  
%k~ezn  
template < typename T1, typename T2 > 4c[/%e:\-  
  struct result_2 U`5/tNx  
  { ]k'^yc{5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tzv4uD]  
} ; dMCoN8W  
w*&vH/D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i,S1|R  
crN*eFeW  
template < typename T > noM=8C&U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '.M4yif \g  
  { - Ry+WS=  
  return fn(pk(t)); r)OiiD"  
} fx>U2  
template < typename T1, typename T2 > *C<;yPVc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ifu!6_b.  
  { *ra>Kl0   
  return fn(pk(t1, t2)); GdY@$&z{i  
} ;Rpib[m  
} ; V)l:fUm2  
s]|tKQGl,  
+cSc0:  
一目了然不是么? ,.}%\GhY  
最后实现bind ([}08OW@  
O ;[Mi  
&pjj  
template < typename Func, typename aPicker > >3@3~F%xAX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {u2Zl7]z^  
  { P/.<sr=2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GZ,MC?W  
} x^EW'-a  
E}v8Q~A(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d9BFeq8  
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。 lWtfcU?S[  
{\CWoFht>  
十一. phoenix 2[HPU M2>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,[zSz8R  
Dmr*Lh~  
for_each(v.begin(), v.end(), tx~,7TMS/  
( d}':7Np  
do_ bxtH`^  
[ ",D!8>=s  
  cout << _1 <<   " , " XsQ81j.  
] 1n[)({OQ  
.while_( -- _1), vxTn  
cout << var( " \n " ) c:u*-lYmK%  
) <%Nf"p{K  
); wjwCs`  
6PYt>r&TO  
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: H-+U^@w  
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 n:OXv}pv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5X=1a*2']  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3qf#NJN}  
7@\.()  
$"W[e"Q  
template < typename Cond, typename Actor > bs?\ )R5/  
class do_while 8wvHg_U6W  
  { Pz{MYw  
Cond cd; j]-_kjt  
Actor act; '<e$ c  
public : QaA?UzB  
template < typename T > BT3yrq9  
  struct result_1 4Xwb`?}-  
  { sS4V(:3s  
  typedef int result_type; [P}mDX  
} ; [yc7F0Aw  
f+)LVT8p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} VH+3o?nrT  
p)m5|GH24  
template < typename T > |-cXb.M[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U(OkTJxv+  
  { g2M1zRm;  
  do Ty7 `&  
    { NweGK  
  act(t); /9Qr1@&v  
  } MpJ\4D5G  
  while (cd(t)); 0~[M[T\  
  return   0 ; 6iHY{WcDj  
} c@nh>G:y{&  
} ; ,iZKw8]f  
ZnuRy:  
Z>X]'q03  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *mYGs )|  
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。 X(8LhsP  
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。 ~6QV?j  
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。 *Utx0Me  
下面就是产生这个functor的类: VpY,@qh  
3Q7PY46  
L`9.Gf  
template < typename Actor > y4=T0[ V  
class do_while_actor ;WrG\R/|  
  { S&'s/jB  
Actor act; z 9WeOs  
public : R,OT\FQ<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} CC$rt2\e  
wM-H5\9n  
template < typename Cond > _c:th{*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /_8nZVu  
} ; uI9+@oV  
~[BGKq h  
*UG?I|l|I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 E4.A$/s8[  
最后,是那个do_ n%02,pC6,  
2$o\`^dy  
J?4dafkw  
class do_while_invoker <'hoN/g  
  { l>(*bb1}b  
public : 43rV> W,  
template < typename Actor > Z\n^m^Z =  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N{M25ucAHl  
  { KO"+"1 .  
  return do_while_actor < Actor > (act); @ @(O##(7  
} Uw3wR!:  
} do_; C?<-`$0  
K,*z8@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =fB"T+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #)S&Z><<  
最后来说说怎么处理break和continue qIh9? |`U  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 qamq9F$V  
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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