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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VPuo!H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5 8L@:>"  
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, ]TUoXU2<x  
]\>MDH  
l x0BKD?n  
<^Y #q  
  class filler `1Md1e:J  
  { sh0x<_  
public : Q%!xw(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7<(U`9W/q  
} ; hH-!3S2'  
H8B.c%_|U  
p[%~d$JUq  
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: dD'KP4Io@  
@"98u$5  
C~K/yLCAi  
p`Tl)[*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y#-c<o}f  
OVgak>$  
'4 3U v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <nV3`L&]  
mr_NArF  
;}KJ[5i-V  
TV_a(#S   
二. 战前分析 =>Z4vWX*  
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。 n}1hmAh Z  
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 qh&KNJ>1  
9^C6ZgNS  
f*hnzj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~R=p[h)  
  /* --------------------------------------------- */ Eg&Q,dH[  
vector < int *> vp( 10 ); 4\ )WMP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MIZ!+[At  
/* --------------------------------------------- */ iWUxB28  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e$Y7V  
/* --------------------------------------------- */ =*6frC~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tBwPB#:W  
  /* --------------------------------------------- */ DAtAc(05)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |pU>^  
/* --------------------------------------------- */ p&`I#6{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZD$I-33W  
B tJF1#f  
~"wnlG-:  
[{T/2IGq  
看了之后,我们可以思考一些问题: %4#ChlXB  
1._1, _2是什么? 9n\v{k=  
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。 Sn.I{~  
2._1 = 1是在做什么? (tzAUrC  
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。 4 BNbS|?vV  
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。 &#~U1: 0  
MC B2  
_jxysFl=  
三. 动工 m{lS-DlRg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6 {3ql:  
9NU-1vd~  
-wNhbV2  
 Spo[JQ%6  
template < typename T > ,s@S`KS0  
class assignment chE}`I?  
  { Tn38]UL  
T value; %F;uW[4r  
public : Ur""&@  
assignment( const T & v) : value(v) {} :N xksL^  
template < typename T2 > ,>TDxI;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9~iDL|0'~  
} ; 5:EE%(g9  
uIJ zz4  
?4Zo0DiUB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #X5Tt  ;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment REk^pZ3B  
!+Sd%2o  
:O;uP_r9  
j{/wG::  
  class holder x^pHP|<3`  
  { g$# JdN  
public : t +CU  
template < typename T > IueI7A  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x_4{MD^%  
  { )$2h:dw_  
  return assignment < T > (t); g%4=T~  
} lgHzI(  
} ; . ve a[  
jwwst\f  
eN<?rVZl  
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: IF?  
$')Uie<!8  
  static holder _1; q }9n.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #q?:Act  
K*j1Fy:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *NI hYg6  
而不用手动写一个函数对象。 xT+@0?|F  
"+4r4  
#Z_f/@b  
ADA*w 1  
四. 问题分析 >LEp EMJ\  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 S?~/ V]  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7{f{SIB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !/e8x;_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j2%#xZ{33  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 mi sPJO&QD  
DJRr  
五. 问题1:一致性 #)KQ-x,  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| P?iQ{x}w~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -9"[/  
(i^<er q  
struct holder Jqt|' G3  
  { 8.' THLI  
  // v%Su#xq/  
  template < typename T > NbhQ-  
T &   operator ()( const T & r) const qNbgN{4  
  { Ymg,NkiP0  
  return (T & )r; i$'#7U  
} .[o?qCsw  
} ; d1d:5 b  
~NO'8 Mr  
这样的话assignment也必须相应改动: 0a v2w5>af  
z8w@pT  
template < typename Left, typename Right > 7!8R)m^1[  
class assignment xa%2w]  
  { J)=Ts({  
Left l; =Xb:.  
Right r; ,V=]QHcg  
public :  OV$|!n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KWT[b?  
template < typename T2 > DGx<Nys@B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "& q])3h=  
} ; 3#c0p790  
t3aDDu  
同时,holder的operator=也需要改动: ' C1yqkIa`  
xO'xZ%cUI  
template < typename T > j|(bdTZY:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `[.4SIah  
  { o}lA\A  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K db:Q0B  
} ^g N?Io  
s!K9-qZl<  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ~^"s.Lsb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +WFa4NZ  
@)Sd3xw[  
return l(rhs) = r; * n>YS  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 |K$EULzz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]Y6y ]u  
'xc=N  
template < typename Tp > 17;qJ_T)  
class constant_t 4ew#@  
  { v@]\  P<E  
  const Tp t; QU^?a~r  
public : w<=-n ;2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} se]QEd7]7  
template < typename T > ln=:E$jX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YU%U  
  { L)/^%/!  
  return t; WEugm603  
} ,[ M^rv  
} ; e5.sqft  
FKu^{'Y6E0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /hbdQm  
下面就可以修改holder的operator=了 Ng<oz*>U  
H}&4#CQ'!  
template < typename T > TY *q[AWG  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &+F}$8,  
  { \"hP*DJ"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r#' E;Yx  
} Fpf-Fa-K\b  
.ID9Xd$fky  
同时也要修改assignment的operator() %(n^re uP  
GF awmNZ  
template < typename T2 > ?$rH yI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7e`h,e=  
现在代码看起来就很一致了。 ;CdxKr- d  
M/a5o|>8  
六. 问题2:链式操作 3D"?|rd~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Fo[=Dh*AqU  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 !3Me 6&$O  
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。 8qQrJFm|3*  
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。 +%RB&:K7,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q|7$@H^*  
]k.'~ Syz  
template < typename T > QDJ:LJz\  
struct result_1 w `r)B`!g  
  { 1:d,8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; j+>&~  
} ; ? ;)F_aHp  
.< /.(7  
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: 7`Bwo*Y  
kv'gs+,e  
template < typename T > d<B=p&~  
struct   ref K_E- Hgg_  
  { R?GF,s<j  
typedef T & reference; 9\D0mjn=l  
} ; YO^iEI.  
template < typename T > H g;;>  
struct   ref < T &> 2w? 5vSv  
  { OLM}en_L  
typedef T & reference; 0] $5jW6]  
} ; ZRo-=/1  
0I@Cx {$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ac??lHtH9  
+zn207 .`  
template < typename T > @&M$oI$4*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0vm}[a4+i;  
  { i7(\i2_P  
  return l(t) = r(t); vAp?Zl?g  
} -$m?ShDd  
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。 ^L;k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q.Ljz Z  
i@ XFnt  
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 5!)_" u3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: oc3}L^aD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (N25.}8Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mMRdnf!Uid  
最后的布局是: bkfk9P  
                Add Rk.GrLp  
              /   \ vswBK-w(Z  
            Divide   5 @n:.D9  
            /   \ D&r2k 9  
          _1     3 J=qPc}+  
似乎一切都解决了?不。 bP,_H  
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。 }8cX0mZ1j  
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。 $1$T2'C~+  
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: ;BMm47<  
F"M$ "rC]  
template < typename Right > +O,h<* y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !%{s[eO\  
Right & rt) const jB-)/8.qk  
  { CD+2 w cy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h8lI# Gs  
} v/B:n   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rv?d3QqIC  
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。 {l-V  
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。 v lsS  
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。 Z'I0e9Jw  
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。 !p~K;p,  
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? L7lRh=D  
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: XUyoZl?  
a \PvRW*I  
template < class Action > \7Fkeo+  
class picker : public Action E5b JIC(  
  { p-t*?p C  
public : Ma`Goi\vFk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?hQ,'M2  
  // all the operator overloaded rX<gcntv  
} ; 1"82JN|!  
M%NapK  
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。 GI:$(<  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: *jF VYg  
*t+E8)qL  
template < typename Right > eL+L {Ac  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nE)|6  
  { :>t? ^r(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]'/ZSy,  
} ~t~5ctJ@  
4U*uH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > H}$hk  
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。 An%V>a-[  
;|Ja|@82  
template < typename T >   struct picker_maker zjrr*iw  
  { \#A=twp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r2*'5jk_  
} ; K{&b "Ba1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 42m}c1R  
  { /j1p^=ARV  
typedef picker < T > result; CXs i  
} ; h8yv:}XU*  
S}hg*mWn{$  
下面总的结构就有了: nd] AvVS  
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。 ] cv|A^  
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。 0+\~^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ew n/@;E  
至此链式操作完美实现。 |UO1vA@  
,A>i)brc  
/e5Fx  
七. 问题3 jnoFNIW   
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。 a'v%bL;H~  
[i'\d}  
template < typename T1, typename T2 > d%istFL)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z0~}'K   
  { 995^[c1o6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,K'}<dm|x  
} Lu~e^Ul   
e<p_u)m  
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: z^f-MgWG  
rGZ@pO2  
template < typename T1, typename T2 > h,@x5q>g  
struct result_2 Wb4%=2Qn  
  { uxto:6),P<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3\,TI`^C  
} ; Xm`K@hJ@  
8<g_JW[%  
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? C%P"Ds=w0N  
这个差事就留给了holder自己。 hfvs' .  
    e;=G|E  
?nFT51 t/4  
template < int Order > XU0"f!23x  
class holder; ;D/'7f7.}  
template <> *TuoC5  
class holder < 1 > azB~>#H~  
  { n^/,>7J   
public : ]T+.kC M  
template < typename T > >NE]TZ.F  
  struct result_1 fxLhVJ"b  
  { `,(1'  
  typedef T & result; %;9e h'  
} ; (D8'qx-M  
template < typename T1, typename T2 > &-+&`h|s  
  struct result_2 MjU>qx::  
  { {kJ[)7  
  typedef T1 & result; $gZ|=(y&r  
} ; 1F5F2OT$8  
template < typename T > 33\b@F7b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `bZ_=UAb  
  { RWBmQg^]X  
  return (T & )r; k#%19B  
} |y%pP/;&!  
template < typename T1, typename T2 > 0;TMwE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YKh%`Y1<  
  { O)5-6lm  
  return (T1 & )r1; !00%z  
} aG |)k,  
} ; _@jKFDPL  
)K2n!Fbd  
template <> NUL~zb  
class holder < 2 > #G#gB   
  { O!f* @  
public : ]?)zH:2)  
template < typename T > PJ Air8  
  struct result_1 m$J'nA  
  { rI]:| k  
  typedef T & result; )KRO=~Y  
} ; q#\eL~k  
template < typename T1, typename T2 > WaMn[/{  
  struct result_2 d(a6vEL4  
  { 9Zrn(D  
  typedef T2 & result; z|P& 8#txM  
} ; ~[9 ]M)=O0  
template < typename T > k5xirB_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A)7'\JK7b  
  { dbZPt~S'$  
  return (T & )r; Q|G[9HBI  
} '`o+#\,b^%  
template < typename T1, typename T2 > m@c2'*&Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w-nkf M~  
  { ^ O`  
  return (T2 & )r2; 9DtSYd/  
} 9J]LV'f7  
} ; G>_ZUHd I  
&P {%C5?{  
*/8\Z46z  
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> >。 50H[u|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mI`dZ3h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FyS K&  
98O z  
return l(i, j) = r(i, j); U3U eTa_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x@k9]6/zs  
rfPJBD{Ve  
  return ( int & )i; *pWswcV/  
  return ( int & )j; !E7/:t4  
最后执行i = j; ;%82Z4  
可见,参数被正确的选择了。 d#z67Nl6  
"{0kg'fU  
ng 6G<hi  
TOuFFR  
=C:0 ='a  
八. 中期总结 R\+$^G}#6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: q{_buTARq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 lp]O8^][&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nEn2!)$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]CL70+[^9  
L]tyL)  
6a,YxR\  
P 2Eyqd8  
k<f*ns  
FP\[7?ZLn  
九. 简化 ?QMs<  
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。 A=3 U4L  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @LmUCP~  
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: QTyl=z7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $ `ho+  
  +-*/&|^等 -J6}7>4^8}  
2. 返回引用。 3~S~)quwP  
  =,各种复合赋值等 O0I/^  
3. 返回固定类型。 ,#m\W8j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x-W0 h  
4. 原样返回。 C'$U1%: j  
  operator, 5s|gKM  
5. 返回解引用的类型。 Cv=0&S.  
  operator*(单目) lubS{3<  
6. 返回地址。 7)]G"m{  
  operator&(单目) A6Qi^TI  
7. 下表访问返回类型。 bVrvb`0  
  operator[] d8K^`k+x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 & 3a+6!L[  
  operator<<和operator>> l%:_#1?isf  
l{3utQH-=z  
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。 jW*A(bK8:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: nAYjSE  
&Y&zUfA  
template < typename Left > r9U1O@c  
struct value_return 9PBmBP ~  
  { a|>MueJ  
template < typename T > AuCVpDH  
  struct result_1 bd9c/>&  
  { s0h)~z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0'<S7?~|  
} ; $pKS['J0  
BZBsE :(F  
template < typename T1, typename T2 > WV% KoM,%  
  struct result_2 g?`J,*y  
  { I F@M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &d2/F i+  
} ; o]j*  
} ; <eI;Jph5  
iOyYf!yg  
t&oNJq{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l%IOdco#  
E5 dXu5+ye  
下面我们来剥离functor中的operator() (o|E@d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'K!kJ9oqe  
Q9'p2@Z  
return l(t) op r(t) AjS5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) oMVwId f  
return op l(t) j{PX ~/  
return op l(t1, t2) :8ZxOwwv  
return l(t) op Y `{U45  
return l(t1, t2) op q}!4b'z^  
return l(t)[r(t)] c'6H@m#=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8+ u8piG  
BAhC-;B#R  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: M Q6Y^,B  
单目: return f(l(t), r(t)); ,y>Na{@Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @K/I a!Lw  
双目: return f(l(t)); @.{  
return f(l(t1, t2)); A_.QHUjpx  
下面就是f的实现,以operator/为例 |); >wV"  
x EBjfn  
struct meta_divide Q^k# ?j#  
  { (g Z!o_  
template < typename T1, typename T2 > !2Orklzd1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1mX*0>  
  { 1 W0;YcT]  
  return t1 / t2; 0D'Wr(U(  
} TU/J]'))C  
} ; aPC!M4#  
~g{,W  
这个工作可以让宏来做: )=D&NO67Pq  
b>i=",i\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -: ,h8JyMP  
template < typename T1, typename T2 > \ r>Ln*R,9D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I?>#neHc6  
以后可以直接用 <%z/6I Af|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B4}XK =)  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 q :bKT#\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) c&++[  
(yP55PC O$  
<}%ir,8  
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 _a&|,ajy >  
Q-F9oZ*0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "7HB3?2>W  
class unary_op : public Rettype ~laZ(Bma);  
  { asg>TO W  
    Left l; o >Lk`\  
public : Pio^5jhB6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z+*Z<c5d  
-?W@-*J  
template < typename T > | 6>_L6t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aM~fRra7  
      { f2wW2]Fg  
      return FuncType::execute(l(t)); L3AwL)I   
    } zqh{=&Tjx  
Db=gS=Qm  
    template < typename T1, typename T2 > gnXjd}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V5B-S.i@  
      { {Fi@|'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :j ~5(K"  
    } { rT`*P~  
} ; u3vmC:bV  
>|?T|  
[R4x[36Zp  
同样还可以申明一个binary_op Wv"tAseu  
kre&J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2?QJh2  
class binary_op : public Rettype Q$1K{14I  
  { Nd!VR+IZ  
    Left l; vi8~j  
Right r; ^>Y%L(>  
public : W[Bu&?h$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7g)3\C   
@@wx~|%  
template < typename T > CeTr%j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _sVs6AJ  
      { |xVCl<{F%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 86#mmm)  
    }  2JP?6N  
KeB4Pae|V  
    template < typename T1, typename T2 > 4MJzx9#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m]\zt  
      { hZ<btN .y5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iwQ-(GjM[A  
    } "Vq]|j,B/c  
} ; 4Umsc>yfK  
n*Vd<m;w  
#[y<h3f]  
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 N}fUBX4k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N-`;\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hX m} d\  
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。 ,dx)rZ*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JtpY][}"~3  
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。。。 L\NZDkd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 / w M  
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) ~lqGnNhh 7  
下面是修改过的unary_op 5L}>+js2  
5lnSa+_/f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ulf/C%t,R  
class unary_op <z uE=0P~%  
  { ex \W]5  
Left l; H@E" )@92  
  )7GLS\uf<%  
public : WEtA4zCO  
8e!DDh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pYl{:uIPN8  
;9 ,mV(w  
template < typename T > HhmVV"g  
  struct result_1 TE%#$q  
  { ttaQlEa=Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q)`gPX3F  
} ; uxyTu2L7  
45sxF?GSwL  
template < typename T1, typename T2 >  }m%?&c  
  struct result_2 `QdQ?9x{F  
  { *xg`Kwl5Kl  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xwnoZ&h  
} ; UVc<C 1 q  
^}Qj}  
template < typename T1, typename T2 > 4iNbK~5j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 99 "[b  
  { hNnX-^J<o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pP* ~ =?  
} P5>5ps"iU  
`%M-7n9Y  
template < typename T > W Gw!Y1wq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'd #\7J>d  
  { Zknewv*sS4  
  return OpClass::execute(lt(t)); Hp}  
} PKR $I  
}l( m5  
} ; i9eyrl+!  
s S5fd)x  
yd ND$@; Z  
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 HNy/ -  
好啦,现在才真正完美了。 =6L*!JP<  
现在在picker里面就可以这么添加了: `{U%[$<[W  
y[p$/$bgC5  
template < typename Right > ml.;wB|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #M?F^u[  
  { Ah>gC!F^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w,Zx5bBg%  
} 0<@KDlF  
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。 dA1 C)gLi  
dHG  Io  
8b:clvh  
&.Latx  
%,,`N I{  
十. bind ;wXY3|@  
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。 3XwU6M$5g  
先来分析一下一段例子 ^'&iYV  
oY%"2PW1B  
a1G9wC:e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *i?rJH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |vfujzRZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 px _s@>l`  
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。 ~J1;tZS  
我们来写个简单的。 r|^lt7\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8nIMZV  
对于函数对象类的版本: ^+.t-3|U  
OyJsz]b} M  
template < typename Func >  .3a:n\tY  
struct functor_trait HX3D*2v":  
  { ],\sRQbv&  
typedef typename Func::result_type result_type; IAP/G5'Q  
} ; >wKu6- ]a  
对于无参数函数的版本: `u#;MUg  
)d}H>Qx=  
template < typename Ret > PNbcy!\U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > | "Jx  
  { j?\$G.Y  
typedef Ret result_type; gT(th9'+z  
} ; d $fvg8^  
对于单参数函数的版本: "($Lx  
9jO`gWxV8*  
template < typename Ret, typename V1 > 6[*;M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4[TS4p  
  { VyecTU"W  
typedef Ret result_type; C5es2!^-]O  
} ; K/vxzHSl  
对于双参数函数的版本: 894r;UA7  
q Vm"f,ruo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m7r j>X Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W?qpnPW  
  { x0\e<x9s  
typedef Ret result_type; -uA3Y  
} ; Z}8k[*.  
等等。。。 ]By0Xifew  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |*^8~u3J"  
uW}Hvj;0a*  
template < typename Func > URYZV8=B~  
struct func_return q.=^i z&m  
  { &|Lh38s@$#  
template < typename T > #puQi  
  struct result_1 ih>a~U<  
  { Z+Yeg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k SB  
} ; VK2@2`$  
:`0'GM" `  
template < typename T1, typename T2 > N;-/wip  
  struct result_2 xwPI  
  { {y,nFxLq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {Q5KV%F_  
} ; "7=bL7wM&  
} ; J>`v.8y  
Mv.Ciyc  
iH-bo@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2E$^_YT C  
>=if8t!  
template < typename Func, typename aPicker > 2E^"r jLm  
class binder_1 ;>NP.pnA)  
  { 9wL!D3e {Q  
Func fn; q*\NRq  
aPicker pk; C,o:  
public : A LXUaE.  
Q  |  
template < typename T > ,{k<JA {  
  struct result_1 ~?#~Ar  
  { m</]D WJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }>2t&+v+  
} ; gaQ[3g  
w{PUj  
template < typename T1, typename T2 > L-#e?Y}$J  
  struct result_2 (O$}(Tn  
  { j!YNg*H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O!;H}{[dg  
} ; r0>q%eM8  
N83!C=X'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l+%Fl=Q2em  
4~!Eje!  
template < typename T > 8tU>DJ}0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?RHn @$g8M  
  { n_v02vFAHT  
  return fn(pk(t)); C(G(^_6  
} 6N"m?g*Z d  
template < typename T1, typename T2 > rwy+~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H4t)+(:D'  
  { Zr=ib  
  return fn(pk(t1, t2)); d$pYo)8o({  
} ^f9>l;Lb  
} ; p"2m90IO  
Cl,9yU)1n  
>-b&v$  
一目了然不是么? 0; 7#ji  
最后实现bind -$. 0Dc)3!  
;AKwx|I$g  
eNtf#Rqym  
template < typename Func, typename aPicker > j !`B'{cH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ymYBm: "  
  { ML=eL*}l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x|8^i6xB  
} yO00I`5  
"?35C !  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F% `zs\  
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。 )IHG6}<  
0LdJZP  
十一. phoenix XIKvH-0&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uQnT[\k?  
9UV9h_.x  
for_each(v.begin(), v.end(), 6hO-H&r++  
( xYPxg!  
do_ z`4c 4h]I  
[ RND9D\7  
  cout << _1 <<   " , " V^WU8x  
] Q=WySIF.  
.while_( -- _1), lCR!:~  
cout << var( " \n " ) >TY6O.]  
) R::zuv  
); 'S*k_vuN  
wjrG7*_Y4v  
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: M%I@<~wl  
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 Xw t`(h[u  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M*w'1fT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *$S#o#5  
^*0'\/N&  
<`)iA-Df;9  
template < typename Cond, typename Actor > L_Q S0_1  
class do_while (!3;X"l  
  { Hkege5{  
Cond cd; ##cnFQCB  
Actor act; &dr@6-xaq  
public : i)M EK#{  
template < typename T > FH8k'Hxg  
  struct result_1 {WQq}-(  
  { ygzxCn|#  
  typedef int result_type; s9@Sd  
} ; .fp&MgiQ  
5pfYEofK[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H>XFz(LWh  
5!(?m~jJ  
template < typename T > ^`XCT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 19W:-Om  
  { 1y(UgEg   
  do \F{:5,Du)  
    { T7[NcZ:I  
  act(t); WF[bO7:  
  } F'FP0t!S  
  while (cd(t)); 4t*so~  
  return   0 ; 2:SO_O4C  
} v+xB7w  
} ; 6~xBi(m`  
d|lpec  
PyBD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g9~]s 9  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 pDl3!m  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 @kxel`,$e  
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。 IeP WOpj3  
下面就是产生这个functor的类: TB!(('  
T^:fn-S}=  
}r%X`i|  
template < typename Actor > O"Q7Rx  
class do_while_actor sOpep  
  { <%P2qgz5  
Actor act; BUsV|e\  
public : y(i Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h&;t.Gdf  
nB5zNyY4  
template < typename Cond > S6g<M5^R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  }ptq )p  
} ; a`!@+6yC  
^5; `-Ky  
Y`BRh9Sa  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }t%W1UJ  
最后,是那个do_ lz<]5T|  
oM1Qh?  
m@Rtlb  
class do_while_invoker y7)(LQRE {  
  { ]uQqn]+I!  
public : mJ}opy!{;  
template < typename Actor > k[kju%i4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ._PzYE|m2  
  { ~}"]&%Q{J  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?LK 2g  
} [yS#O\$'e  
} do_; 1P(&J  
U;q];e:,=}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~xLJe`"JUx  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %$5H!!~o  
最后来说说怎么处理break和continue n6<V+G)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。 ~Z'w)!h  
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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