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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7^Onq0ym T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b:%>T PT  
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, /h2`?~k+  
O4$: xjs  
`hH1rw@7<  
=}c~BHT  
  class filler SKG_P)TnO  
  { P$4?-AZ  
public : _TX.}167;-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |y'q`cY  
} ; VCc4nn#  
U}Hmzb  
M>I}^Zp!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 5jjJQ'  
>) S a#w;  
V l9\&EL  
e[e2X<&0RT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yobi$mnsy!  
2EE#60  
= )(;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FP9ZOoog  
l_f"}l  
oN _% oc  
{I2jLc  
二. 战前分析 kc "U)>  
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。 \*_a#4a  
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 t5e(9Yhj  
*2@ q=R-1  
<,cDEN7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8@$QN4^u^  
  /* --------------------------------------------- */ lXz<jt@5  
vector < int *> vp( 10 ); cIgFSwQ 4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X)uT-Fy  
/* --------------------------------------------- */ DDkO g]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); MCYrsgg}  
/* --------------------------------------------- */  R6AZIN:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d0N7aacY  
  /* --------------------------------------------- */ sk],_l<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /D~ ,X48+  
/* --------------------------------------------- */ #vS>^OyP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3d,|26I7f  
iWtWT1n8n  
(iS94}-)  
kF\ QO [  
看了之后,我们可以思考一些问题:  %gf8'Q  
1._1, _2是什么? f'%}{l: ss  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \j K?R 6  
2._1 = 1是在做什么? t~bjDV^`  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 e|kYu[^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 v1)jZ.:  
a{u)~:/G  
w93yhV?  
三. 动工 ].1R~7b  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^|gN?:fA}  
4s$))x9p  
da 2BQ;  
!A<?nz Uv  
template < typename T > wPG3Ap8L  
class assignment !J6k\$r  
  { "+HZ~:~f  
T value; 4z$ eT  
public : 7tt&/k?Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} #D}NT*w/  
template < typename T2 > rP>5OLP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^Nc\D7( l  
} ; xwz2N5  
8ztY_"]3p  
u37+B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5B@&]-'~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B6ys 5eQ  
fC81(5   
Li7/pUq>}!  
LL:B H,[  
  class holder -aec1+o  
  { 8cW]jm  
public : k-w._E <  
template < typename T > fM8 :Nt$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cZHlW|$R  
  { 7, O_'T &  
  return assignment < T > (t); ^LnCxA&QH  
} :K W   
} ; &0N 3 p  
Pw+cpM 8<  
;%Z)$+Z_)<  
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: 58=fT1 B  
b ~F8 5U2  
  static holder _1; o 0fsM;K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R2r0'Yx  
q`qbaX\J3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |~uCLf>  
而不用手动写一个函数对象。 ZgzrA&6  
*!B,|]wq=  
:]?I|.a  
7@06x+!  
四. 问题分析 Aw >DZ2  
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。 !$&K~>`  
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。 U?.VY@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n.Ekpq\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $e0sa=/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 AC 3 ;i  
t&-7AjS5  
五. 问题1:一致性  fkYa  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ZfIQ Fh>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g9 g &]  
HQ4o^WC  
struct holder Wny{qj)=  
  { ?HU(0Vgn'  
  // iao_w'tJ  
  template < typename T > Y2Y/laD  
T &   operator ()( const T & r) const ?L7z\b"_~  
  { q?JP\_o:  
  return (T & )r; DQwbr\xy\  
} Xo$(zGb  
} ; ^F_c'  
?|{P]i?)'  
这样的话assignment也必须相应改动: "-\I?k  
.`iOWCS  
template < typename Left, typename Right > 2}hEBw68  
class assignment HjL+Wg  
  { .hn "NXy  
Left l; \vpUl  
Right r; (LQ*U3J]_  
public : !.kj-==s{7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _PQQ&e)E  
template < typename T2 > PYW~x@]k%,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {QJJw}!#  
} ; td{$ c6  
V\4'Hd  
同时,holder的operator=也需要改动: 'V } -0  
Z+FJ cvYx  
template < typename T > [N.4 i" Cd  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FzW7MW>\x  
  { b$%W<D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l2z@t3{  
}  ig jr=e  
Pv/$ ;R%  
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。 Qp]V~s(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 arRb q!mO  
51l:  
return l(rhs) = r; kwWDGA?zFB  
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。 S0du, A~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qy/xJ>:  
f D2. Zh  
template < typename Tp > eUQrn>`  
class constant_t PkMN@JS  
  { `Z0FQ( r_  
  const Tp t; sYYNT*  
public : z'j4^Xz?%$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H $XO] \  
template < typename T > bRfac/:}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o4\\q66K  
  { 9J$N5  
  return t; lE'2\kxI?  
} Y'mtMLfMc  
} ; K>N\U@@8i  
0EKi?vP@y7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }k~ih?E^s  
下面就可以修改holder的operator=了 ;M1#M:  
U]ynnw4  
template < typename T > }&F|u0@b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const mA@FJK_  
  { ?^n),mR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  6g576  
} +<a-;e{  
_<qe= hie!  
同时也要修改assignment的operator() #~BsI/m  
=+DfIO  
template < typename T2 > #p*D.We  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DS%~'S  
现在代码看起来就很一致了。 [0qe ?aI  
e];lDa#4-Y  
六. 问题2:链式操作 ) [+82~F  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ";yey]  
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。 u0zF::  
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。 tp*.'p-SI  
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。 :m]H?vq] \  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct OD]`oJ|  
.o8Sy2PaV  
template < typename T > ?I{L^j^#4  
struct result_1 9sG]Q[:.]  
  { N?`V;`[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >J*x` a3Q  
} ; ct`j7[  
rP|~d}+I  
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: %D1 |0v8}  
Swa0TiT(  
template < typename T > 4Oo{\&(  
struct   ref z?dd5.k  
  { `i`+yh>pc#  
typedef T & reference; @ <(4J   
} ; $>Qq 7  
template < typename T > g&z8t;@  
struct   ref < T &> ,4:=n$e 0  
  { ' Dp;fEU$  
typedef T & reference; o=J-Ju  
} ; z36wWdRa6  
d^MRu#]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'b)qP|  
DK)T2{:  
template < typename T > :aQ.:b(n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Rjp7H  
  { %5RR<[_/;  
  return l(t) = r(t); 76H>ST@G|  
} >Q $ph=  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 |;:g7eb  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V56WgOBxz  
Yw] 7@  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 v{d$DZUs  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ps!umV  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 NNt  n  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i/j53towe  
最后的布局是: C RBj>  
                Add 0vETg'r  
              /   \ vj jVZ  
            Divide   5 FFa =/XB"  
            /   \ TZ *>MySiF  
          _1     3 }@eIO|  
似乎一切都解决了?不。 :*f  2Bn  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 @}=(4%  
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。 hw$!LTB2  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: d~1uK-L]*  
b9-IrR4h  
template < typename Right > nr2 Q[9~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _Jy7` 4B.  
Right & rt) const )fHr]#v  
  { N=AHS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Kv<f< >|L  
} F+"_]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }}"pQ!Z  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 GLgf%A`5/_  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 G4uG"  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 |lt]9>|  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ,AmwsXN"F  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? >`r3@|UY  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:  0:f]&Ng  
AdVc1v&>  
template < class Action > f WZ(  
class picker : public Action ,jOJ\WXP  
  { 8[;vC$  
public : ,DZvBS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v\GVy[Qyv  
  // all the operator overloaded H4s~=iB  
} ; gVrQAcJj  
>))CXGE  
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。 t;BUZE_!0c  
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: -8xf}v~u  
w9{C"K?u=  
template < typename Right > As<B8e]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +x(#e'6p  
  { R*:>h8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [% C,&h5  
} RN[I%^$"  
SRwD`FF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #8|LPfA  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 T5 (|{-  
tLBtE!J$[  
template < typename T >   struct picker_maker =A.$~9P  
  { z%OKv[/N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @^xtxtjzux  
} ; 4);_f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %8,$ILN  
  { "!~o  
typedef picker < T > result; &E_a0*)e  
} ; )P$|9<_q7x  
tO&ffZP8$  
下面总的结构就有了: v8)"skVnFG  
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。 h:nybLw?  
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。 fC[za,PXaE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 EHk\Q\  
至此链式操作完美实现。 Gq^vto  
N ~{N Nf Y  
lG}#K^q  
七. 问题3 B1V{3  
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。 -}#HaL#'K  
")T\_ME  
template < typename T1, typename T2 > z5kAf~A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $iu[-my_  
  { .!x&d4;,q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {%f{U"m  
} X` zWw_i  
m[^lu1\wn  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: qOwql(vX  
/' + >/  
template < typename T1, typename T2 > |^6{3a  
struct result_2 EU$.{C_O(  
  { Ks-$:~?5":  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t:2v`uk  
} ; u= NLR\  
.\n` 4A1z  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? +n)n6} S  
这个差事就留给了holder自己。 T.4&P#a1  
    @1MnJP  
"9wD|wsz  
template < int Order > p+;& Gg54  
class holder; %{@Q7  
template <> 98>GHl'lM  
class holder < 1 > T$I_nxh[)L  
  { xG9Sk  
public : 6qWUo3  
template < typename T > ;]u9o}[ 2  
  struct result_1 VPe0\?!d  
  { FEaT}/h;  
  typedef T & result; ?, S/>SP  
} ; DN*5q9.  
template < typename T1, typename T2 > l3>S{  
  struct result_2 CMXF[X)%  
  { AcC &Q:g  
  typedef T1 & result; aQCu3T  
} ; ieFl4hh[G  
template < typename T > o4);5~1l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .T| }rB<c  
  { 0zaK&]oY0  
  return (T & )r; A&Y5z[p  
} T5(S2^)o  
template < typename T1, typename T2 > iwotEl0*{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,`@pi@<"#  
  { 7?$?Yu  
  return (T1 & )r1; j/FLEsU!R  
} ={qcDgn~C  
} ; eU[g@Pq:Y  
o*S_"  
template <> \^x{NV@v42  
class holder < 2 > xN1P#  
  { O G`8::S  
public : ,/42^|=Z6O  
template < typename T > /Mqhx_)>A  
  struct result_1 `(e :H  
  { K^Awf6%  
  typedef T & result; 0l!#u`cCI  
} ; Cn{Hk)6  
template < typename T1, typename T2 > l":W@R  
  struct result_2 c3$T3Lu1  
  { mj~:MCC  
  typedef T2 & result; LeKovt%  
} ; &*C5Nnlv  
template < typename T > M]x> u@JH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x:|Y)Dn\  
  { XKoY!Y\  
  return (T & )r; *'%V}R[>  
} &Y]':gJ  
template < typename T1, typename T2 > ]&cnc8tC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i5'&u:  
  { j~CnMKN  
  return (T2 & )r2; (|gQ i{8  
} )@PnpC%H  
} ; L, JQ\!c  
=!q% 1mP  
JMb_00r  
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> >。 oQ$yr^M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p0+^wXi)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RB5SK#z  
v pI9TG  
return l(i, j) = r(i, j); Dw-d`8*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vg z`+Zj*S  
"y1Iu   
  return ( int & )i; |=?#Xbxz  
  return ( int & )j; NAbVH{*\U  
最后执行i = j; dbI>\khI  
可见,参数被正确的选择了。 .tngN<f  
~zVxprEf_  
hAGHb+:  
YH&=cI@  
'xwCeZcg  
八. 中期总结 1U 6B$(V^i  
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: 7]ieBUf S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0> f!S` *  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 h9vcN#22D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @:lM|2:  
nM,:f)z  
iI3:<j l  
J2UQq7-y  
q7R]!zk  
gFDnt  
九. 简化 ]%Q!%uTh  
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。 k6G _c;V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  T]#V  
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: <`H0i*|Ued  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ll:UIxx  
  +-*/&|^等 9d(\/ 7  
2. 返回引用。 h^M_yz-f  
  =,各种复合赋值等  bGRt  
3. 返回固定类型。 qQ@| Cj  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9U8M|W|d  
4. 原样返回。 S,Y|;p<+^  
  operator, x 7j#@C  
5. 返回解引用的类型。 %)ho<z:7U  
  operator*(单目) K,b M9>}  
6. 返回地址。 3DU1c?M:  
  operator&(单目) Ndmt$(b  
7. 下表访问返回类型。 Fn4v/)*H  
  operator[] 2*#|t: (c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f5jl$H.  
  operator<<和operator>> JF~i.+{ h  
u-_r2U  
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。 Hbm 4oYN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _;lw,;ftA  
$( hT{C,K  
template < typename Left > $] 6u#5  
struct value_return  @MW@mP)#  
  { +-9vrEB  
template < typename T > g=*jKSZ  
  struct result_1 5&]5*;BvJ  
  { mH*ldf;J;=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =ily=j"hK  
} ; 20:F$d  
Lvk}%,S8t  
template < typename T1, typename T2 > *$f=`sj  
  struct result_2 D3pz69W  
  { kfy!T rf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6Q.S  
} ; .l}Ap7@  
} ; H4/wO  
_|k$[^ln^  
ZsmOn#`=^}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait PEMkx"h +  
9 {4yC9Oz>  
下面我们来剥离functor中的operator() \kADh?phV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: sNf& "C!;  
  f XD+  
return l(t) op r(t) KA3U W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) d} >Po%r:  
return op l(t) bIQ,=EA1  
return op l(t1, t2)  q+P@2FL  
return l(t) op .)Tj}Im2p  
return l(t1, t2) op q"2QNF'  
return l(t)[r(t)] v.0qE}' |  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] MKK ^-T  
g \mE  
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: , X5.|9  
单目: return f(l(t), r(t)); @W,jy$U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `~1!nfFD  
双目: return f(l(t)); yR}. Xq/  
return f(l(t1, t2)); V<ESj K8  
下面就是f的实现,以operator/为例 XLh)$rZ  
b)w cGBS  
struct meta_divide 2u{~35  
  { w)btv{*  
template < typename T1, typename T2 > k"wQ9=HP7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :]3X Ez  
  { Vl^(K_`(  
  return t1 / t2; !_I1=yi  
} 2TK \pfD  
} ; %? ~'A59  
&@=Jm /5  
这个工作可以让宏来做: |vI*S5kn6A  
QM$UxWo-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZOK!SBn^?  
template < typename T1, typename T2 > \ PyeNu3Il4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6opin  
以后可以直接用 CH++3i2&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *TOdIq&z  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 .i0K-B  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 8%rD/b6`  
hp dI5  
A40DbD\^ad  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 >e]g T  
(;NJ<x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ChBf:`e  
class unary_op : public Rettype ,H7X_KbFD4  
  { oFk2y^>u  
    Left l; "N4^ ^~s  
public : XF`2*:7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P^Hgm  
h]7_ N,  
template < typename T > c:Ua\$)u3,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2+]5}'M  
      { ,EqQU|  
      return FuncType::execute(l(t)); *v<f#hB"  
    } HU0.)tD  
#G9 W65f  
    template < typename T1, typename T2 > GwWK'F'2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d0J /"<  
      { ! j~wAdHk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .)E#*kLWR  
    } L!f~Am:#  
} ; vHaM yA-  
S"bN9?;#u  
nz 10/nw  
同样还可以申明一个binary_op .1QGNW  
,0'G HQWz$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LKN7L kl  
class binary_op : public Rettype @2(u=E:^  
  { )"x6V""Rb  
    Left l; "M%R{pGA7  
Right r; !Vpi1N\  
public : ;`AB-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U32$ 9"  
7H H  
template < typename T > ~E}kwF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %0\@\fC41  
      { Sv=YI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6@]o,O  
    } $q!A1Fgk0  
(Tx_`rO4VY  
    template < typename T1, typename T2 > 0aT:Gy;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m:BzIcW<\  
      { ]2zM~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~!uX"F8Xl  
    } `$a!CJu,  
} ; rzY)vC+ZT  
aIgexi,  
KpN]9d   
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 0nc(2Bi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &YFe"C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >N&{DJmD  
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。 #.8v[TkKq  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  lKbWQ>  
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。。。 )x-b+SC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 s,R:D).  
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) T CT8OU|  
下面是修改过的unary_op 74^v('-2  
=By@%ioIGG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > n"iS[uj,  
class unary_op <Bo\a3Z  
  { b'4a;k!rS  
Left l; @&T' h}|:  
  {7y;s  
public : ]($ \7+  
!ooi.Oz*Tu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} '}agi.z  
w4L()eP#?=  
template < typename T > hcVu`Bn  
  struct result_1 (bm^R-SbB  
  { MqJTRBs%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Zo UeLU  
} ; B*/!s7c.  
DG&'x;K"$  
template < typename T1, typename T2 > @Y0ZW't  
  struct result_2 xMbgBx4+  
  { . !1[I{KU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3f =ZNJ>  
} ; sY<UJlDKT  
r8"2C#  
template < typename T1, typename T2 > = gF035  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]p|?S[!=  
  {  |q3X#s72  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [kg^S`gc#  
} qV=:2m10x  
):N#X<b':  
template < typename T > la;*>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d&3"?2 IQ  
  { [aSuEu?mC  
  return OpClass::execute(lt(t)); @x `X|>&  
} y;o - @]  
2ZxhV4\  
} ; 1zRYd`IPoq  
l]G iz&  
628iN%[-  
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 # WjQ'c:  
好啦,现在才真正完美了。 $:I{  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?j&hG|W9<z  
<zCWLj3  
template < typename Right > 6B]=\H  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |!FQQ(1b  
  { l/3=o}8q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^cZ< .d2  
} ##mZ97>$  
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。 RKLE@h7[?  
3$hIc)  
s.4+5rE  
5mam WPw  
L#S W!  
十. bind +'8a>K^  
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。 cr;:5D%_  
先来分析一下一段例子 Kyx9_2  
fXWy9 #M  
F'MX9P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4prJ!k  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (uX?XX^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {.Qv1oOa  
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。 4T@+gy^.  
我们来写个简单的。 a~Dk@>+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: `h'+4  
对于函数对象类的版本: /KvJjt'8  
_Q:z -si  
template < typename Func > OUWK  
struct functor_trait YPx+9^)  
  { DpggZ|J  
typedef typename Func::result_type result_type; )bM,>x  
} ; KBM*7raA  
对于无参数函数的版本: N3$1f$`  
3li$)S1z  
template < typename Ret > CUJq [  
struct functor_trait < Ret ( * )() > % PzkVs  
  { ~!ooIwNNz  
typedef Ret result_type; Jqb~RP~  
} ; ,>aa2  
对于单参数函数的版本: D?#l8  
A6[FH\f  
template < typename Ret, typename V1 > 3IRur,|'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > * WV=Xp  
  { .xqi7vVHZ  
typedef Ret result_type; nA0%M1a  
} ; .@fA_8  
对于双参数函数的版本: mrr]{K  
%|JiFDjp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W,EIBgR(R5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Yuw:W:wY  
  { ?j8!3NCl}  
typedef Ret result_type; s,r|p@^  
} ; GXxI=,L8F  
等等。。。 ~~Bks{"BS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cFc(HADM`r  
(rFiHv5  
template < typename Func > 6 D Xja_lp  
struct func_return S'5)K  
  { /e"iY F  
template < typename T > WzstO}?P(  
  struct result_1 @'>RGaPV  
  { ]y.V#,6e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |!] "y<  
} ; #f"eZAQ {  
Nl[&rZ-&  
template < typename T1, typename T2 > |K_%]1*riC  
  struct result_2 0Xb\w^  
  { l<XYDb~op  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ntLEk fK{  
} ; |dQz(z&6{5  
} ; !-t w  
_{c_z*rM8  
?fH1?Z\'K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 cO7ii~&%!  
@\nQ{\^;  
template < typename Func, typename aPicker > :+6W%B  
class binder_1 q83^?0WD  
  { ]=t}8H  
Func fn; u `/V1  
aPicker pk; UhqTn$=fb  
public : 27 XM&ZrZ  
;4!H- qZ  
template < typename T > MlYm\x8{M  
  struct result_1 (1|wM+)"  
  { 8!|vp7/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C W#:'  
} ; Hy4;i^Ik <  
+z nlf-  
template < typename T1, typename T2 > F oC $X  
  struct result_2 |;NfH|43;  
  { WYb}SI(E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }Q4Vy  
} ; ?|kbIZP(  
@*|VWHR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g;=VuQuP|  
xI{fd1  
template < typename T > t3<8n;'y:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l,lqhq\  
  { \{`^Q+<  
  return fn(pk(t)); qK7:[\T|?T  
} .Pj<Pe  
template < typename T1, typename T2 > !O%!A<3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %:'G={G`QH  
  { yVnG+R&  
  return fn(pk(t1, t2)); !*Is0``  
} k*?T^<c3  
} ; D& pn@6bB  
@Pk<3.S0  
B>c$AS\5y  
一目了然不是么? /V09Na,N  
最后实现bind &u[{VR:  
;Tnid7:S  
`$Rgn3  
template < typename Func, typename aPicker > Hghd Ts  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jz_Y|"{`v  
  { ^P@:CBO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'UhHcMh:  
} Fn .J tIu  
;+XrCy!.)L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J@:Q(  
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。 B?i#m^S  
WfaMu| L  
十一. phoenix 9[zxq`qT}+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A0 Nx?  
2|^@=.4\  
for_each(v.begin(), v.end(), pDlrK&;\z  
( BL 1KM2]  
do_ '>t&fzD0  
[ iH4LZ  
  cout << _1 <<   " , " iV/I909*''  
] JD#q6 &|  
.while_( -- _1), JrOx nxd^  
cout << var( " \n " ) j yD3Sa3  
) z.8nYL5^}  
); WGn=3(4  
$,@}%NlHc  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: N-QS/*C.~  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Qpv#&nfUi6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 BzS4:e<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E;CM"Y*  
qZ^ PC-  
'wEQvCS  
template < typename Cond, typename Actor > <z\SKR[  
class do_while |Jn|GnM  
  { Is4,QnY_[  
Cond cd; g0j)k6<6(Y  
Actor act; *"WP*A\1  
public : |:5O|m '  
template < typename T > I`{*QU  
  struct result_1 q~ a FV<Q  
  { nSyLt6zn\  
  typedef int result_type; xH\\#4/  
} ; L0"|4=  
0\XWdTj{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} eZOR{|z  
7*uN[g#p  
template < typename T > %urvX$r4K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \85%d0@3  
  { }y6@YfV${  
  do 'r7[9[  
    { 5(ZOm|3ix  
  act(t); kVQm|frUz  
  } Ztmh z_u7  
  while (cd(t)); G^t)^iI"'  
  return   0 ; Uap0O2n  
} _jG|kjFTc  
} ; buX(mj:&  
pF8$83S  
J[:#(c&c!1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^(^P#EEG  
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。 m@XX2l9:9  
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。 ISC>]`  
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。 `[5xncZ-  
下面就是产生这个functor的类: |1!fuB A  
tV(iC~/  
-:%QoRC y  
template < typename Actor > ((A@VcX  
class do_while_actor 0a89<yX  
  { "O>~osj  
Actor act; g)czJ=T2  
public : "b`#RohCi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dh`s^D6Q>  
[T_[QU:A  
template < typename Cond > aeUgr !  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6d]4 %QT  
} ; HSNj  
;S U<T^a  
?h4[yp=w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %cn 1d>M+I  
最后,是那个do_ 6"G(Iq'2t3  
"L]v:lg3  
&*OwoTgk+  
class do_while_invoker :ir#7/  
  { %U{sn\V  
public : E~}H,*)  
template < typename Actor > $a~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N9M}H#  
  { TNqL ')f  
  return do_while_actor < Actor > (act); DGGySO6=$e  
} 5go)D+6s  
} do_; I[&x-}w  
8(4!x$,Z5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .5; JnJI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Pr} l y  
最后来说说怎么处理break和continue [8za=B/  
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。 kEq~M10  
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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