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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U)Tl<l<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +Z"[2Dm  
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, .C ,dV7  
b.kV>K"X3  
E&U_@ bc-  
ZA@zs,o%  
  class filler lLglF4  
  { m@0> =s~.  
public : jR@>~t[}o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $d,{I8d  
} ; uss!E!_%,  
kf9]nIo  
CJs ~!ww  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: {G<1.  
[qk c6sqo  
(XFF}~>B.  
}nO%q6|\V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); K,*-Y)v2W  
-7%dgY(  
aYWUwYB$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /~c9'38  
Fzy#!^9Nu  
1&9w]\Ae7l  
wByTNA7  
二. 战前分析 6VJS l%X  
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。 pqju@FD *  
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>Rlm,U  
'- #QK'p  
U%;E:|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A* Pz-z>z  
  /* --------------------------------------------- */ >*n4j:  
vector < int *> vp( 10 ); EV-# E  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Bqb`WX[<`  
/* --------------------------------------------- */ 'R42N3|F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;ZP!:,  
/* --------------------------------------------- */ , E$f"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q]VG6x  
  /* --------------------------------------------- */ ~lqNWL^l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j7NOYm5N  
/* --------------------------------------------- */ Z J1@z.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); av:%wJUl,$  
ld 1[Usaq  
[kqO6U  
<i`s)L  
看了之后,我们可以思考一些问题: X;#Ni}af  
1._1, _2是什么? 7-\wr^ll3  
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。 we@*;k@_  
2._1 = 1是在做什么? U!JmSP  
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。 Xf mN/j2  
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。 Wvl'O'R  
=@X?$>'  
&h=f  
三. 动工 fGe"1MfU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W2M[w_~QE  
MfKru,LSh  
P:1eWP  
6KPjZC<  
template < typename T > TB84}  
class assignment &SPr#OkW  
  { ilZ5a&X;  
T value; !0):g/2h  
public : iQLP~Z>,T  
assignment( const T & v) : value(v) {} X\*H7;k,  
template < typename T2 > K5??WB63B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Kq+vAp).  
} ; lE8_Q*ev  
-_]Ceq/  
7vI ROK~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 QXEZ?gx  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^$RpP+d  
X?/32~\  
P\z1fscnK  
=2vZqGO30  
  class holder lh!8u<yv*  
  { #Pg?T%('`  
public : h53G$Ol.  
template < typename T > !d[]Qt%mA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const rhGB l`(B  
  { t^%)d7$  
  return assignment < T > (t); s:z  
} _)4zm  
} ; C]ax}P>BQ  
M*~XpT3  
7;?7q  
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: f3:dn7  
]5MT-qU  
  static holder _1; u9]M3>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %+UTs'I  
I7t}$ S6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Lw?>1rTT/  
而不用手动写一个函数对象。 _p9 _Pg8  
  &._Mh  
>N}+O<Fc  
<xH! Yskc  
四. 问题分析 s9fEx -!y  
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。 v`:!$U* H=  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ;$qc@)Uwp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AU9:Gu@M/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {e0aH `me  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !thFayq  
%0 U@k!lP  
五. 问题1:一致性 OGq=OW  
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?| %Rk0sfLvn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2o W'B^-  
k9VWyq__  
struct holder ]J/;Xp  
  { 6k+tO%{~  
  // V=Bmpg  
  template < typename T > {`Mb),G  
T &   operator ()( const T & r) const )]m4FC:  
  { Uf?+oc'{  
  return (T & )r; gAsjkNt?  
} 87KSV"IU8  
} ; ZOx;]D"s  
UM0#S}  
这样的话assignment也必须相应改动: Kf$6D 79#  
M[_Ptqjb  
template < typename Left, typename Right > |47 2X&e  
class assignment [:A">eYI  
  { 2%`8  
Left l; qi8AK(v  
Right r; ogya~/  
public : N2u4MI2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $ylxl"Y  
template < typename T2 > +hlR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4(,X. GVY/  
} ; >F/E,U ]  
hWX4 P  
同时,holder的operator=也需要改动: gDX\ p>7  
>9<rc[  
template < typename T > XqcNFSo)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Jr>Nc}!U  
  { ^{E_fQJX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f uH3C~u7<  
} nGTqW/k[+s  
Fg2/rC:_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 cn9=wm\\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E6-~  
&G3$q,`H  
return l(rhs) = r; }UG<_ bE|  
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。 (YYwn@NGj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: W)Yo-%  
V<KjKa+sG  
template < typename Tp > Xxm7s S  
class constant_t V:AA{<  
  { ^[ 2siG  
  const Tp t; ]Rmu +N|  
public : }MM:qR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fECmELd  
template < typename T > = mhg@N4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Yg1HvSw\  
  { Z/;8eb*B7  
  return t; ~6Odw GWV  
} 8PG&/ " K  
} ; FGpV ]p  
1}CJ&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 SNHAL F  
下面就可以修改holder的operator=了 P>|sCF  
 Y@b|/+  
template < typename T > 4%u\dTg/B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #"o`'5  
  { f>?b2a2HX  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Jd33QL}Hj  
} 1flBA,6L  
H\|H]:CE  
同时也要修改assignment的operator() Jb8%A@Z+  
Q:Y`^jP   
template < typename T2 > "m}N hoD4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } op_ 1J;RF  
现在代码看起来就很一致了。 2W63/kRbU  
Ye[Fu/0  
六. 问题2:链式操作 sWP_fb1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #}UI  
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。 R ggZ'.\  
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。 :~,V+2e  
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。 &Hl w2^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZP.~Y;Ch;-  
+n|@'= ]  
template < typename T > t0 T#Xb  
struct result_1 R>,_C7]u  
  { '5 9{VA6h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; * a VT  
} ; P_ b8_ydU  
#5^S@}e  
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: >V&GL{  
>5Sm.7}R  
template < typename T > Q1DiEg  
struct   ref s 8lfW6  
  { ` >k7^!Ds  
typedef T & reference; _+&/P&  
} ; QEY#U|  
template < typename T > byIP]7Ld  
struct   ref < T &> DM{Z#b]  
  { t y%Hrw  
typedef T & reference; ,k,+UisG  
} ; LlbE]_Z!U%  
VS5D)5w#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U H6 Jvt  
#| m*k  
template < typename T > J vtbGPz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wUzMB ]w  
  { 0}$R4<"{Y>  
  return l(t) = r(t); H$xUOqL  
} =K9-  
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。 FF30 VlJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /I0}(;^y  
%nj{eT  
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 <\?dPRw2>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z s[zB#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I$I',x5Z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [} "m4+  
最后的布局是: XJ?zP=UK  
                Add (gUxS.zU  
              /   \ oX6()FR  
            Divide   5 i0[mU,  
            /   \ ezr'"1Ba}  
          _1     3 (w/lZt  
似乎一切都解决了?不。 >uYGY{+j[  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -p20UP 1I  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 RG`eNRTQ%  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ?#u_x4==e  
kBrU%[0O  
template < typename Right > J-~:W~Qx4N  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const x)e(g}n  
Right & rt) const JE[J}-2  
  { j`k :)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y9nyKL  
} fZ  pUnc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B..> *Xb  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 zR }vw{  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 @}A3ie'w  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 lFc^y  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 @)3orH  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ~@'DYZb- H  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: jN sM&s,  
]{pH,vk-  
template < class Action > Q%_MO`<]$  
class picker : public Action 6Vy4]jdT5  
  { w)%/Me3o  
public : gqACIXR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w(R+p/RF  
  // all the operator overloaded EdS7m,d  
} ; E>`gj~  
^a;412  
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。 4Pr@<S"U  
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: kr5'a:F)  
}wV/)Oy[  
template < typename Right > Mt(;7q@1c  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const r_M5:Rz  
  { hE}y/A[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9I*`~il>{  
} `'/1Ij+  
>twog}%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Hp-vBoEk  
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。 to;cF6X  
~X1<x4P\  
template < typename T >   struct picker_maker ,M$ J yda  
  { MHAWnH8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; NLO&.Q]#  
} ; R ;3!?`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7N[Cs$_]  
  { c:_dW;MJ0  
typedef picker < T > result; j'nrdr6n  
} ; $D(q  
[35>T3Ku  
下面总的结构就有了: A<[X@o}92  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ??=su.b  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 t-$Hti7Lk  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n_46;lD  
至此链式操作完美实现。 IyGW>g6_.  
k= oCpXq^  
rd4mAX6@  
七. 问题3 \xexl1_;  
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。 Z^ }4bR]  
a3[lZPQe  
template < typename T1, typename T2 > |bv7N@?e  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u eV,p?Wo  
  { gatxvR7H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $5Tjo T  
} LFPYnK  
tz`T#9  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: bKP@-<:]  
=U+_;;F=  
template < typename T1, typename T2 > RS /*Dp^  
struct result_2 s!\G i5b  
  { oAxCI/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; spv'r!*\ed  
} ; 95hdQ<W  
QeipfK+me  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :tcqb2p  
这个差事就留给了holder自己。 V.Qy4u7m  
    LQ.0"6oj  
`ls^fnJTpf  
template < int Order > %~^:[@xa*  
class holder; ps@{1Rn1  
template <> @c^g<  
class holder < 1 > !DNk!]|  
  { /D ~UK"}  
public : _Q6` Wp6m  
template < typename T > QsH?qI&2jp  
  struct result_1 OIdoe0JR:O  
  { Kzf^ras4u  
  typedef T & result; \K(QE ~y'W  
} ; 6HR^q  
template < typename T1, typename T2 > Nkg^;-CV0  
  struct result_2 7Hzv-s  
  { YKG}4{T  
  typedef T1 & result; cy!;;bB  
} ; A_JNj8<6r  
template < typename T > d2[R{eNX=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V { yk  
  { Tl`HFZQ1  
  return (T & )r; f4r)g2Zb[  
} mZ}C)&,m2  
template < typename T1, typename T2 > [V_\SQV0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Nr:%yvk%s  
  { { '1e?  
  return (T1 & )r1; muKCCWy#  
} !0!r}#P  
} ; Xwt}WSdF`k  
9Jj:d)E>o  
template <> i!dQ Sdf  
class holder < 2 > d+158qQOh]  
  { 2r>I,TNHl  
public : )w'GnUqWz  
template < typename T > M5<c HE  
  struct result_1 .[8g6:>  
  { u$V8fus0  
  typedef T & result; m vLqccL  
} ; ]d -U  
template < typename T1, typename T2 > G "`t$=0  
  struct result_2 }D7} %P]  
  { -VO* P  
  typedef T2 & result; 9 `z^'k&  
} ; & 24$*Oe  
template < typename T >  D/]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J\c\Ar :  
  { gzeTBlXg  
  return (T & )r; Lm"zW>v  
} (YKkJ  
template < typename T1, typename T2 > Cso-WG,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Yi+$g  
  {  - j_  
  return (T2 & )r2; 7o4B1YD  
} vfPIC!  
} ; wH N5H  
JPGEE1!B{b  
1_0\_|  
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> >。 kH}HFl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :to1%6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^b@&O-&s  
o0\d`0-el  
return l(i, j) = r(i, j); 2V)qnMxAZJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  j2%?-(U  
*nc9 u"  
  return ( int & )i; $KMxq=  
  return ( int & )j; 6h3TU,$r  
最后执行i = j; fs;pX/:FR  
可见,参数被正确的选择了。 4NxI:d$&*  
ePxwN?  
.}x:yKyi@  
P2>Y0"bY  
\YrvH  
八. 中期总结 3~6,fTMz{  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: N,~"8YSo  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %"g; K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [2Ot=t6]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D;QV`Z% I  
v!77dj 6I  
85 <%L:EC  
/Ym!%11`  
Mv#\+|p 1x  
:1,xse  
九. 简化 A&/VO$Y9wp  
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。 IBSoAL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mj _ V6`m4  
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: 0V5{:mzA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S1D;Xv@  
  +-*/&|^等 'e5,%"5(c  
2. 返回引用。 Z|IFT1K  
  =,各种复合赋值等 o]O  
3. 返回固定类型。 sm96Ye{O{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) fOkB|E]  
4. 原样返回。 +3%i7  
  operator, )*T <s  
5. 返回解引用的类型。 d6ABgQi0  
  operator*(单目) gPz p/I  
6. 返回地址。 9Ls=T=96  
  operator&(单目) kRH;c,E@  
7. 下表访问返回类型。 |dI,4Z\Qb  
  operator[] IM9P5?kJ ?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SlojB^%  
  operator<<和operator>> =V*4&OU  
kV:C=MLI  
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。 0f3C; u-q-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HC\\w- `<  
k}$k6Sr"  
template < typename Left > l5fF.A7TT  
struct value_return nk^-+olm  
  { bdz&"\$X  
template < typename T > :MbD=sX  
  struct result_1 ygS vYMC  
  { ga+Z6|t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4,P!D3SH  
} ; &7m)K>E27  
bk{.9nz2  
template < typename T1, typename T2 > %eDJ]\*^X  
  struct result_2 PP_fTacX  
  { H]d'#1G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M +Jcg b]  
} ; ]`GDZw`  
} ; *, RxOz2=  
**L3T3$)  
Imm|5-qJ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #RWHk  
rm nfyn  
下面我们来剥离functor中的operator() z(dX<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Zk#?.z}  
g1zX^^nd,V  
return l(t) op r(t) "}'Sk(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q]NGd 0J  
return op l(t) ^tY$pPA  
return op l(t1, t2) 96.Vm*/7  
return l(t) op 5*31nMP\  
return l(t1, t2) op cAAyyc"yJ  
return l(t)[r(t)] wc6v:,&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Pu7cL  
EU@XLm6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: )}i;OLw-  
单目: return f(l(t), r(t)); Q1(6U6L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Vuu_Sd  
双目: return f(l(t)); 5xF R7%_&  
return f(l(t1, t2)); 'YUx&F cM  
下面就是f的实现,以operator/为例 sM8AORd  
vhaUV#V"  
struct meta_divide #ZS8}X*S  
  { TSCc=c  
template < typename T1, typename T2 > u{"@ 4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r GxX]  
  { RS`~i8e'  
  return t1 / t2; BL Q&VI4  
} ZRr S""V  
} ; ?=X_a{}/  
maopr$r  
这个工作可以让宏来做: &$ /}HND  
z`Cq,Sz/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "-;l{tL  
template < typename T1, typename T2 > \ 7TN94@kCF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; t4E=  
以后可以直接用 N2_9V~!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YDMimis\H5  
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 baVSQtda  
(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。。。) J)xc mK  
U& < Nhh  
>4lT0~V/  
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 _Z|3qQ  
rJ UXA<:2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]A2l%V_7  
class unary_op : public Rettype V*U*_Y  
  { :*wjC.Z  
    Left l; u/2!v(  
public : d|8iD`sZz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %Kq`8  
&QL!Y{=Y6  
template < typename T > cjel6 nj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const / NlT[@T  
      { aj:B+}1  
      return FuncType::execute(l(t)); &@MiR8  
    } c#6g[TE@  
*1 [v08?!  
    template < typename T1, typename T2 > `/z6 Q"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s s*% 3<  
      { l[EjtN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  MXj7Z3  
    } rHWlv\+N n  
} ; pwvcH3l/r  
'~ {xn  
< <vE.  
同样还可以申明一个binary_op 01nbR+e  
uM^eoh_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G#pRBA^  
class binary_op : public Rettype LJ|2=lI+jb  
  { AShnCL8uR  
    Left l; a|x1aN 0  
Right r; {G D<s))  
public : 2AAZZx +$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ByK!r~>Z1Q  
?(^HjRUY  
template < typename T > j5EZJ`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~$8t/c  
      { z|V5/"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a3<.F&c+c  
    } Q6G-`&5  
vNhi5EU  
    template < typename T1, typename T2 > <?UIux  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KnC;j-j  
      { /@<Pn&Rq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R{5xb  
    } v){&g5djl  
} ; f(h nomn  
G Uf[Dz  
(1pxQ%yEA  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 bnz2\C9^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]S6`",+)<f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dT%$"sj5  
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。 DUk&`BSJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LH4!QDK-  
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。。。 }T?0/N3y&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V #0F2GV<,  
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) pb(YA/  
下面是修改过的unary_op 3U<\s=1?X  
&;%z1b> F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > o 26R]  
class unary_op hZE" 8%\q  
  { f;C*J1y  
Left l; Gyak?.@R  
  :K ^T@F5n  
public : vap,)kILF  
MqBA?7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !TH3oLd"  
*Op;].>E  
template < typename T > fAu^eS%>7  
  struct result_1 ^ 2"r't  
  { nVF?.c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Dk!;s8}*c  
} ; +mQMzZZTZ  
9y(75Bn9  
template < typename T1, typename T2 > :Rh?#yO 5  
  struct result_2 p`jkyi  
  { bqHR~4 #IR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2g elmQnc  
} ; FC:Z9{2!  
|0A"3w  
template < typename T1, typename T2 >  R\%&Q|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2nW:|*:/p6  
  { 3[g%T2&[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); S <C'#vj  
} (j^Qa~{mG4  
4aAuE0  
template < typename T > d`he Wv^/`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jhclg0q  
  { j {w'#x,  
  return OpClass::execute(lt(t)); TBN0uk  
} hjVct r  
GJ:65)KU  
} ; ^tS{a*Yn  
Z*EK56.b  
VQ5D?^'0/  
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 >+iJ(jqq  
好啦,现在才真正完美了。 *;Q IAd  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?v4-<ewD  
~s@PP'!  
template < typename Right >  -a``  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =.=4P~T&  
  { V _(L/6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); WoVPp*zlX  
} M ABrf`<b  
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。 eI8rnp( Ia  
DQ '=$z  
'- >%b  
_g|zDi^  
u^DfRd&P0  
十. bind LUGyc( h  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 DJxe3<  
先来分析一下一段例子 :DI``]Si\  
KMO(f!?  
~)\9f 1O{^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} A"(XrL-pV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #wXq'yi  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B?BB  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 m0}Pq{ g  
我们来写个简单的。 B$R"Ntp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {E6M_qZ  
对于函数对象类的版本: 0p"l}Fu@`  
< Y5pAStg  
template < typename Func > ^}JGWGib=+  
struct functor_trait "gD]K=  
  { td*1  
typedef typename Func::result_type result_type; i3bH^WwE&k  
} ; ?b?6/_W~R  
对于无参数函数的版本: ({XB,Rm  
h<)YZ[;x  
template < typename Ret > nQe^Bn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o~Jce$ X  
  { ,$"*X-1  
typedef Ret result_type; =Q\z*.5j.  
} ; Rra3)i`*  
对于单参数函数的版本: %49P<vo`?  
c/:d$o-  
template < typename Ret, typename V1 > V}?*kx~T2C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n}KF) W=  
  { &I8Q'  
typedef Ret result_type; L5(7;  
} ; RO>3U2  
对于双参数函数的版本: uY{zZ4iw  
}BTK+Tk8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > IUB#Vdx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vD,ZEKAN  
  { I4[sf  
typedef Ret result_type; ]q#w97BxiJ  
} ; Mnj\t3:  
等等。。。 9|kc$+(+6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V*xo3hU  
Hz?C9q3BX  
template < typename Func > \<cs:C\h7  
struct func_return v[k;R  
  { Ll" Kxg  
template < typename T > >XTDN  
  struct result_1 ,\YlDcl':0  
  { <+7]EwVcn^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BHmmvbM#Qm  
} ; vBFMne1h  
y {&"g  
template < typename T1, typename T2 > M)m(  
  struct result_2 ;iol 2  
  { 29a~B<e7s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &@g~o0  
} ; (8JL/S;Z$  
} ; Lek!5Ug  
7D5[ L  
2O|jVGap5x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 f*Z8C9)  
OTgctw1s  
template < typename Func, typename aPicker > cSbyVC[r  
class binder_1 HPGIz!o  
  { V/p+Xv(Zt  
Func fn; kGz0`8U Ru  
aPicker pk; Fe r&X  
public : =1kE2u  
Hnq$d6F  
template < typename T > A_8UPGh8  
  struct result_1 P\jnht  
  { h>w(Th\H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )JNUfauyT  
} ; bcM65pt_C  
,.<[iHC}9  
template < typename T1, typename T2 > ^bD)Tg5K  
  struct result_2 *Z9Rl>  
  { DGc5Lol~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hSl6 X3W  
} ; O V"5:){  
`;`fA|F^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !6` pq  
n]%T>\gw  
template < typename T > "b~-`ni  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =,MX%-2  
  { 8;%F-?  
  return fn(pk(t)); 1<9=J`(H  
} b0(bL_,  
template < typename T1, typename T2 > `>HM<Nn-0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ",v!geMvu  
  { j3-^,r t4  
  return fn(pk(t1, t2)); sYfiC`9SO  
} **,(>4j  
} ; E Pd9'9S  
o4.?m6d  
7>-"r*W +z  
一目了然不是么? 3rxB]-  
最后实现bind Th'B5:`  
zfsGf 'U  
=qJlSb  
template < typename Func, typename aPicker > No\3kRB4bi  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (93$ L zZ  
  { >~F_/Z'5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &.v|yG]&  
} F `4a0~?  
oCxh[U@*D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,J@A5/B,AA  
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。 3D}rxI8N  
Ii.?| u  
十一. phoenix PHxU6UPqy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: FQlYCb  
-$2B!#]3  
for_each(v.begin(), v.end(), I)(@'^)  
( )yTBtYw3  
do_ GG=R!+p2  
[ X/8TRiTFv  
  cout << _1 <<   " , " 2Wx~+@1y  
]  Qi;62M  
.while_( -- _1), Ya*<me>`  
cout << var( " \n " ) -d*zgP  
) lZ*V.-D^]  
); S^c; i  
WV8vDv1jt  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: n:8<Ijrh  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor V [#$Sz[G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8[B0[2O  
那么我们就照着这个思路来实现吧: BO%aCK&  
Y& p ~8  
Hob n{E  
template < typename Cond, typename Actor > :z^,>So:  
class do_while gebDNl\Y2  
  { EyDH -}Y  
Cond cd; +a'["Gjq;  
Actor act; /)J]m  
public : FoX,({*Ko~  
template < typename T > AxAbU7m  
  struct result_1 %E"dha JY  
  { PR2;+i3  
  typedef int result_type; /cX%XZg  
} ; NY3/mS3w  
bH Nf>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5OM*NT t  
'89nyx&W  
template < typename T > =JGL~t?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @c -| Sl  
  { 0F-%C>&g  
  do EEp~\^ -  
    { ra|Ku!  
  act(t); 3 +WmM4|  
  } dr gCr:Gf  
  while (cd(t)); x:E:~h[.^  
  return   0 ; ([ODmZHv  
} h|{DIG3  
} ; CeINODcT  
o:c:hSV  
MC~<jJ,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \"| 7o8  
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。 QB<~+d W  
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。 M\D25=(  
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。 x>Gx yVE  
下面就是产生这个functor的类: le150;7  
^JY,K  
7?p>v34A  
template < typename Actor > Vv_lBYV  
class do_while_actor  V$fn$=  
  { s?7"iE  
Actor act; 7m.>2U   
public : *cy!PF&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1a tQ9  
Zq"  
template < typename Cond > &Vy.)0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~F.kgX  
} ; ZkqZO#nq C  
*[+{KJ  
nU,~*Us  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^ 0g!,L  
最后,是那个do_ ?_j]w%Hz  
1xDh[:6  
q+U&lw|"w  
class do_while_invoker !%(PN3*  
  { #:xv]qb`k  
public : Zo#c[9IaC  
template < typename Actor > .c]@xoC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const oR~s \Gt  
  { %cl{J_}{&  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9P&{Xhs7  
} &l~9FE *  
} do_; EQVa8xt/C  
E[Bj+mX9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ov@vNj&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 j_0xE;g"]  
最后来说说怎么处理break和continue yqKSaPRA  
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。 "V <WC"  
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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