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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bY7d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5=/H2T!F  
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, xS]=WO*  
aLTC#c%U  
W>0 36  
c*ac9Y'o  
  class filler mjG-A8y  
  { * 3mF.^  
public : ) 2C`;\/:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /,A:HM>B  
} ; %gDMz7$~  
($&i\e31N  
<hgt{b4  
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: &^^zm9{  
*?%DdVrO@  
0m_c43+^  
I:[^><?E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )xIk#>)  
jD9 ^DzFx  
gy/z;fB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 yU3fM?a  
uqPagt<  
S1NM9xHJ  
vFXih'=_  
二. 战前分析 @D&VOJV  
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。 9/TF #  
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 ;muxIr`?  
, }O>,AU  
EQXvEJ^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l[mXbQd  
  /* --------------------------------------------- */ V~` ?J6  
vector < int *> vp( 10 ); XfmPq'#Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }-9  
/* --------------------------------------------- */ smW 7zGE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V9f$zjpw  
/* --------------------------------------------- */ _v:t$k#sN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~itrM3^"w  
  /* --------------------------------------------- */ .zO/8y(@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \wqi_[A  
/* --------------------------------------------- */ EE5I~k 5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {Sm^F  
Vr0-evwfo  
pTPWToKh  
I5PI;t+  
看了之后,我们可以思考一些问题: ZG>I[V'p=  
1._1, _2是什么? 3 4CqLPg8  
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。 rkh+$*t@i7  
2._1 = 1是在做什么? :hB/|H*=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ~#+ Hhc(  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 JSCe86a7<E  
hDI_qZ  
0@ []l{N  
三. 动工 oA`'~~!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ys|a ^VnN  
B B*]" gT  
wB~Ag$~  
Z}6   
template < typename T > !=M[u+-  
class assignment :4|ubu  
  { +c!v%uX  
T value; Ub!MyXd{q  
public : Bfwa1#%?  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0w}OE8uq  
template < typename T2 > v:kTZB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NrPs :`  
} ; 3(l^{YC+[7  
WVlyR\.  
'N#,,d/G  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 X@JrfvKv[d  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X}C }  
Lq.aM.&;#  
A]^RV{P  
x TEDC,B  
  class holder BMMWP   
  { CU'$JF  
public : 0w[#`  
template < typename T > @%mJw u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6'+;5M!  
  { C,$$bmS =  
  return assignment < T > (t); Q^=drNV  
} x-0S-1M  
} ; z 4 4(  
9D,`9L5-=  
D  /wX  
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: 8V$pdz|[  
4,kdP)Md$  
  static holder _1; co^kP##Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CYD&#+o  
8wJfG Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;G!JKg  
而不用手动写一个函数对象。 oqeA15k$  
%!Z9: +;B  
{x$WBy9  
<2Q+? L{  
四. 问题分析 P:,@2el  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >;I$&  
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。 \!D<u'n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [k qx%4q)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wJ 0KI[p(S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (Q~ p"Ch  
8{QN$Qkn  
五. 问题1:一致性 |/rms`YQ  
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"ytRu^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }U-h^x'  
Z_^i2eJYT  
struct holder \/E+nn\)  
  { 'a8{YT4  
  // Fo  K!JX*  
  template < typename T > X.^S@3[  
T &   operator ()( const T & r) const i> }P V  
  { i}d^a28  
  return (T & )r; $2lrP]`>j.  
} <7-Qn(m,  
} ; zF'LbQz0[  
Lh eOGM  
这样的话assignment也必须相应改动: DL$O274uZ  
RE~9L5i5  
template < typename Left, typename Right > 1nHQ)od  
class assignment h0i/ v  
  { /1A3 Sw  
Left l; A{3VTe4TV  
Right r; 3.[ fTrzJ  
public : #6w\r&R6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %NH#8#';2  
template < typename T2 > /Z':wu\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vRp#bScc  
} ; xw[KP [(  
4}C^s\?z  
同时,holder的operator=也需要改动: ,|:TML  
`v;9!ReZV  
template < typename T > C%#%_ "N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const zvJQ@i"Z  
  { Yi?X|"\`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >J4Tk1//b  
} ([vyY}43h  
9 GEMmo3  
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。 Q)`3&b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QYl Pr&O9  
s @AGU/v  
return l(rhs) = r; [diUO1p  
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。 dY|~"6d)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'IVNqfC)u  
u`K)dH,  
template < typename Tp > q.xt%`@aA  
class constant_t ~8fy qE$  
  { 7sgK+ ip  
  const Tp t; wlSl ~A/s  
public : zVeQKN9^Z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  Xaz`L  
template < typename T > ,gag_o{*a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x}\_o< d  
  { 32#|BBY  
  return t; M`_RkDmy<  
} Tf0"9  
} ; H rMH  
Gcu[G]D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 p]z< 43O$  
下面就可以修改holder的operator=了 HhZlHL  
~f:y^`+Q[  
template < typename T > {lNvKm)w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r .&<~x  
  { q oA?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _f^JXd,7v  
} }vx+/J  
fLGZ@-qA0  
同时也要修改assignment的operator() pv LA:LW2  
^v5v7\!  
template < typename T2 > P|0dZHpT  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } WR5@S&fU`  
现在代码看起来就很一致了。 $9~6M*  
H YA<  
六. 问题2:链式操作 [Un~]E.'J  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `B1r+uTP~  
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。 |"gg2p  
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。 1u9*)w  
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。 gfr y5e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  gAFu  
[.ya&E)x  
template < typename T > #Qir%\*V  
struct result_1 zc1y)s0G  
  { !Eqp,"ts7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Npr<{}ZE  
} ; [m*E[0Hu  
PM(M c]6  
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: H!H&<71-  
4y: pj7h  
template < typename T > L4Nn:9b  
struct   ref te<lCD6  
  { ftaGu-d%  
typedef T & reference; JI)@h 4b  
} ; .()|0A B&g  
template < typename T > 6jDHA3  
struct   ref < T &> PN(P$6  
  { 7{"urs7 T  
typedef T & reference; 3zr95$Mt  
} ; t9C.|6X  
Xc>M_%+ R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :" ta#g'  
47/14rY 2  
template < typename T > +VE ] .*T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0Z11V9Jk  
  { Q;h6F{i  
  return l(t) = r(t); vV(?A  
} }=7? & b  
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。 2:8p>^g=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 CyHaFUbZ  
_NwB7@ e  
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#8uj=/%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h?D>Dfeg%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $vC}Fq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^8z~`he=_J  
最后的布局是: p?6`mH  
                Add EFk9G2@_  
              /   \ ,NA _pvH)  
            Divide   5 Z)Zc9SVC  
            /   \ 6Fe$'TP  
          _1     3 ` !um )4  
似乎一切都解决了?不。 i 6DcLE  
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。 _ Vo35kA  
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。 Yg~$1b@  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: A.8[FkiNmD  
8AGP*"gI  
template < typename Right > 4?u<i=i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w4<n=k  
Right & rt) const >Q-"-X1  
  {  l,lfkm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CRh.1-  
} 'ZiTjv ]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ab!Cu8~v  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 i(9 5=t(  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 VfFXH,j  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 flXDGoW  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 V Kw33  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 57S!X|CE  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: kGkfLY6B  
Wcf;ZX  
template < class Action > NB.s2I7  
class picker : public Action !k}]`z^d  
  { GKg&lM!O$  
public : lx H3a :gm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [S:{$4&  
  // all the operator overloaded ^C|N  
} ; @dHQ}Ni  
]Jum(1Bo  
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。 >"/Sa_w  
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: C25EIIdRb  
YD@n8?~$$  
template < typename Right > LJ{P93aq`^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {;2Gl$\r  
  { D=^|6}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i^Ip+J+[  
} kp=wz0#  
?]]7PEee*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9e _8Z@|  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。  Qk)E:  
aS3Fvk0R{h  
template < typename T >   struct picker_maker 1Y6DzWI  
  { [vNaX%o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (j%;)PTe+&  
} ; B*AF8wX|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ] v8.ym  
  { ~2L]K4Z^  
typedef picker < T > result; ZDl6 F`  
} ; p|&9#?t4A  
cxB{EH,2Um  
下面总的结构就有了: |.~0Ulk,  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 )1ct%rue  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ?]/"AWUX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6}"t;4@$x  
至此链式操作完美实现。 vd FP ^06  
C8bB OC(  
"74Rn"d5  
七. 问题3 D"vl$BX  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 g?1! /+  
RbN# dI'  
template < typename T1, typename T2 > L >HyBB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C#tY};t  
  { 277Am*2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7|Bg--G1  
} YkJnZ_k/P  
NU/:jr.W#  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: M\L^ Wf9  
T*bBw  
template < typename T1, typename T2 > h3BDHz,  
struct result_2 FI=]K8  
  { (;T g1$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o"M h wh  
} ; o4Hp|iK&0  
Uf`~0=w  
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? 4cQ|"sOzD  
这个差事就留给了holder自己。 rI;84=v2&9  
    fKkH [  
d'UCPg<Y  
template < int Order > Cj3C%W  
class holder; >sl#2,br  
template <> -+,3aK<[  
class holder < 1 > Jd-u ?  
  { 7>$&CWI  
public : f~-Ipq;F  
template < typename T > *L+)R*|:&  
  struct result_1 $PbwC6>8  
  { KOYcT'J@vR  
  typedef T & result; Nt/#Qu2#br  
} ; mZ! 1Vh  
template < typename T1, typename T2 >  M_ii  
  struct result_2 4PDxmH]y  
  { -j"]1JLQ  
  typedef T1 & result; r{ }&* Y  
} ; 5fuB((fd(  
template < typename T > |x$2- RUP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Qk#`e  
  {  Y!*F-v@  
  return (T & )r; xu(N'l.7&  
} G~FAChI8![  
template < typename T1, typename T2 > sUTfY|<7|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *-lw2M9V  
  { "&{sE RYY  
  return (T1 & )r1; x17K8De  
} Kq4b`cn{_  
} ; K'u66%wAL  
}35HKgqX  
template <> s:f%=4-7  
class holder < 2 > )a0%62  
  { ;($"_h  
public : /^^wHW:  
template < typename T > R8n/QCeY{  
  struct result_1 :o=a@Rqx  
  { TW)~&;1l  
  typedef T & result; kD{qW=Lpn  
} ; _=ziw|zI  
template < typename T1, typename T2 > w\(; >e@  
  struct result_2 Xn3 \a81  
  { x !^u$5c  
  typedef T2 & result; CTh!|mG  
} ; EN/e`S$)  
template < typename T > J0V\_ja-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5A`T}~"X  
  { V^/]h u  
  return (T & )r; p*OpO&oodu  
} <o:|0=Sw b  
template < typename T1, typename T2 > n7*.zI]%&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DVLF8]5  
  { t IO 'ky  
  return (T2 & )r2; ai@hQJ*  
} Y>i5ubR~  
} ; vzPuk|q3  
ml\2%07  
c$AwJhl^]  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 aZBb@~Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X$(Dem  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D5gDVulsh  
Yj/[I\I"m  
return l(i, j) = r(i, j); d@IV@'Q7u  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >cYYr@S  
~ u',Way  
  return ( int & )i; A$;"9F@  
  return ( int & )j; H(,D5y`k1  
最后执行i = j; (yxHXO9N  
可见,参数被正确的选择了。 9?L,DThQ  
hH])0C  
22_%u=p-|  
h.WvPZ2U  
E3P2  
八. 中期总结 _zF*S]9 X  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Pt^SlX^MM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .]D7Il  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #Rx|oSc}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor iwS55o  
|z%:{  
}VI}O{  
j| X>:!4r  
?X5Y8n]y\h  
}=T=Z#OgH  
九. 简化 `iT{H]po  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 v[J"/:]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Yv ZcG3@c3  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: C]'ru  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2?./S)x)  
  +-*/&|^等 || 0n%"h>i  
2. 返回引用。 <yw(7  
  =,各种复合赋值等 IqrT@jgN-  
3. 返回固定类型。 z [9f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '#Pg:v_  
4. 原样返回。 /.>8e%)  
  operator, { M&Vh]  
5. 返回解引用的类型。 "2 "gTS  
  operator*(单目) i?0+f }5<p  
6. 返回地址。 k/]4L!/ T  
  operator&(单目) ] lONi  
7. 下表访问返回类型。 e|2@z-Sp-  
  operator[] RP|/rd]-k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &K@ RTgb  
  operator<<和operator>> j,@@[{tu  
LUN"p#1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 -Mx\W|YK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: wu53e= /  
qOM"?av  
template < typename Left > *s1^s;LR  
struct value_return BfUM+RC%5  
  { uS}qy-8J  
template < typename T > @})]4H  
  struct result_1 ;2\+O"}4H  
  { /.m &rS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6! .nj3$*  
} ; ) u Sg;B4  
q"C(`S.@  
template < typename T1, typename T2 > i$ CN{c*  
  struct result_2 7>,(QHl  
  { o.|P7{v}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; uzgQ_  
} ; JDp{d c  
} ; yMVlTO  
#|R#/Yc@Bv  
kACgP!~/1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sjIUW$  
.,+TpP kc  
下面我们来剥离functor中的operator() %!X9>i>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,C97|6rC  
Md[M}d8  
return l(t) op r(t) jqv"8S5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) CaE1h9  
return op l(t) RJhafUJ zH  
return op l(t1, t2) OPe3p {]  
return l(t) op )oAxt70  
return l(t1, t2) op lNRGlTD%  
return l(t)[r(t)] SR8)4:aKW  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Q!*}^W  
|S0nR<x-M  
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: rK@XC +`S  
单目: return f(l(t), r(t)); Vz @2_k   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vmsrypm  
双目: return f(l(t)); %pG^8Q()   
return f(l(t1, t2)); cM 5V%w  
下面就是f的实现,以operator/为例 OAw- -rl  
]o+5$L,5b  
struct meta_divide G~ mLc  
  { %<]4]h  
template < typename T1, typename T2 > `WRM7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $s.:H4:I  
  { j0`)mR}  
  return t1 / t2; K6d2}!5  
} tPqWe2  
} ; UYw=i4J'  
<reALC  
这个工作可以让宏来做: 0Fc^c[  
0ub0 [A  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >K;DBy*  
template < typename T1, typename T2 > \ =IH~:D\&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <N'v-9=2jl  
以后可以直接用 V]Z!x.x"=y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ``:+*4e9  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 kWMz;{I5*w  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 7U647G(Sg  
OUFx M  
1"yr`,}?8r  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 n4sO#p)'  
j/p1/sJ[y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PX/7:D?  
class unary_op : public Rettype %iR"eEE  
  { fK{m7?V  
    Left l; aM7=>  
public : (J 1:J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q5xQ5Le  
d+o.J",E  
template < typename T > {|{;:_.>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O;lGh1.  
      { J~.`  
      return FuncType::execute(l(t)); xQ,My  
    } F87/p  
U[EZ, 7n8  
    template < typename T1, typename T2 > Bw/8-:eb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ms 3Sri  
      { wQ9?Z.-$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); SceK$  
    } 3 63KU@`  
} ; ZA+w7S3  
)_olJCdaP^  
+3F%soum95  
同样还可以申明一个binary_op 2h:{6Gq8  
?[<#>,W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4$+1&+@ ]  
class binary_op : public Rettype U8zCV*ag  
  { 19b@QgfWpb  
    Left l; 46##(4RF  
Right r; $f?GD<}?7r  
public : N 9W,p 2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _9C,N2a{C  
l;d4Le  
template < typename T > R} X"di  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yV*jc`1  
      { "H#pN;)+   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]P/i}R:  
    } (q@%eor&}  
f?$yxMw:@  
    template < typename T1, typename T2 > #/> a`Ur_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !dq$qUl/  
      { K0~=9/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lAR1gHhJ  
    } :T{VCw:*  
} ; d uP0US  
,FwpHs $A  
2wu\.{6Zp  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 t$ 97[ay  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^5Zka!'X2Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .W\JvPTC  
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。 Id1de>:;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _6!iv  
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。。。 +|Izjx]ZV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 d_!}9  
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) _Wq;bKG  
下面是修改过的unary_op a6@k*9D>  
d3\KUR^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2}XxRJ0   
class unary_op +IMt$}7[  
  { B}nT>Ub  
Left l; \x:} |   
  =KAN|5yn  
public : hXvC>ie(i  
[nG[ x|;|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4V;-*:  
5 `@yX[G  
template < typename T > VCVKh  
  struct result_1 .K1wp G[4  
  { /E3~z0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; EEMRy  
} ; Nf)SR#;  
Rn`DUYg  
template < typename T1, typename T2 > 5(GVwv  
  struct result_2 d,o*{sM5d  
  { ZvLI~ul(zT  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P,b&F  
} ; `4?|yp.|L  
EG|_YW7  
template < typename T1, typename T2 > JNT|h zV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $d,/(*Y#-  
  { w+Gav4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R\Ckk;<$  
} _T7XCXEk   
6y "]2UgQk  
template < typename T >  3bJ|L3G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +~* e B  
  { GZHJ 4|DK  
  return OpClass::execute(lt(t)); fQwLx  
} \/C5L:|p_  
wCV~9JTJ!  
} ; u?rX:KkS  
`~_H\_JpO  
|WpJen*?Y  
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 \j-:5M#m  
好啦,现在才真正完美了。 Sx (E'?]  
现在在picker里面就可以这么添加了: |qwx3 hQ?  
f@$kK?c?  
template < typename Right >  D F=Rd#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const gX$gUB) x  
  { KV-h~C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IxG7eX!  
} )/Gi-::  
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。 O<$j}?2  
B#}EYY  
mxu!$wx  
uHRxV"@}[1  
"c?31$6  
十. bind xn@oNKD0  
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。 g>#}(u!PH  
先来分析一下一段例子 | +uc;[`  
th<>%e}5c  
Oqt{ uTI~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d(@ ov^e-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yW\kmv.O  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _3NH"o d  
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。 1~},}S]id  
我们来写个简单的。 +F%tBUY{<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ct zW do.  
对于函数对象类的版本: .JJ50p  
"zzb`T[8  
template < typename Func > ~=t9-AF-  
struct functor_trait hs:iyr]@9  
  { ie>mOsz  
typedef typename Func::result_type result_type; 8J- ?bo  
} ; Z6Z/Y()4Tl  
对于无参数函数的版本: xP;>p| M  
C N}0( 2n  
template < typename Ret > ?A24h !7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F\ GNLi  
  { QAMcI:5  
typedef Ret result_type; 1_]%,  
} ; TJ>1?W\Z  
对于单参数函数的版本: vA[7i*D{w  
,7DyTeMpN  
template < typename Ret, typename V1 > 94]i|2qj*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?Iij[CbU  
  { XW\ 3ttx  
typedef Ret result_type; 4Ssy (gt  
} ; Fey^hx w =  
对于双参数函数的版本: YfMs~}h,  
ue4 {h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #?eMEws  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > dWe%6s;   
  { k,; (`L  
typedef Ret result_type; *J >6i2M,u  
} ; yF_/.mI  
等等。。。 _34%St!lg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @v!#_%J  
{x[C\vZsi]  
template < typename Func > f^F"e'1  
struct func_return \:'6_K  
  { 52,'8` ]  
template < typename T > 6D`.v@  
  struct result_1 Y=O-^fL  
  { 1CM 8P3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )q\6pO@  
} ; + Okw+v  
#`l&HV   
template < typename T1, typename T2 > Dkh=(+> <  
  struct result_2 x9 n(3Oa  
  { - DYH>!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vQy<%[QO  
} ; }w2Et  
} ; D0MW~Y6{  
3H4T*&9;n  
>IA1 \?(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @+)T"5_Y[  
]1|7V|N6  
template < typename Func, typename aPicker > yS[HYq  
class binder_1 Ij XxH]2  
  { ,_D@ggL-  
Func fn; )7Qp9Fxo  
aPicker pk; /11CC \  
public : q|IU+r:! 3  
(?lT @RY/  
template < typename T > yJlRW!@&:  
  struct result_1 R yM2 9uD  
  { IjQgmS~G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; FL&Y/5  
} ; =^l`c$G<  
hhI*2|i"L  
template < typename T1, typename T2 > Gl6:2  
  struct result_2 ]"YXa~b  
  { w{;~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |lu@rN  
} ; =}u?1~V  
i .eMrzJ|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kGakdLl  
8493O x4 O  
template < typename T > i=pfjC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wAzaxeV=  
  { f.E{s*z>  
  return fn(pk(t)); qzLD  
} xgM\6e  
template < typename T1, typename T2 > QA)"3g   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nrXKS&6  
  { "GJ.`Hj  
  return fn(pk(t1, t2)); YB^m!A),I[  
} HzuG- V  
} ; m`Z.xIA7;  
ycvgF6Me<  
BGOS(  
一目了然不是么? :Dtm+EQ  
最后实现bind &NbSG+t  
jYBiC DD  
!|9k&o  
template < typename Func, typename aPicker > 5Fq+^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jMX|1b  
  { P=y1qqC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O0bOv S  
} $YJi]:3&  
wsc=6/#u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 AUfcf *  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 [;'$y:L=g  
!ZCxi  
十一. phoenix bX5/xf$q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /len8FRf  
beV+3HqB8  
for_each(v.begin(), v.end(), DiZv sc  
( #!_ViG )2^  
do_ ="Az g8W  
[ <A`SC;k\u  
  cout << _1 <<   " , " km`";gUp>  
] Pi,86?  
.while_( -- _1), ^% Ln@!P  
cout << var( " \n " ) ~(`MP<  
) F< dhG>E9  
); O@:R\MwFOZ  
)]E?~$,  
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: rg]z  
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 !.4q{YWcYk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J@IKXhb7_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4Yt'I#*  
}?O>.W,/  
W*n|T{n  
template < typename Cond, typename Actor > /R6\_oM  
class do_while ygK,t*T20  
  { 55,2eg#{O  
Cond cd; &0d5".|s  
Actor act; T)e Uo  
public : aqQ  U7  
template < typename T > 0j}@lOt(  
  struct result_1 (#qQ;ch  
  { 4CS$%Cu\?w  
  typedef int result_type; 0fV}n:4Pq  
} ; ?f!&M  
e. E$Ej]w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} zcio\P=^|B  
3J3wKw!`  
template < typename T > 5B3sRF}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^.*zBrFx  
  { 8hSw4S "$  
  do 7x*C` Et<x  
    { p`!<yq2_  
  act(t); z$(`{ o%a  
  } J$`5KbT3  
  while (cd(t)); F& lSRL+v  
  return   0 ; 5F]2.<i  
} _b * gg  
} ; L/5th}m  
Vp1Nk#H  
>yLdrf  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y~VLa  
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。 [EQTrr( D  
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。 rV*Ri~Vx  
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。 `?d` #) Ck  
下面就是产生这个functor的类: ?-<>he  
SF"r</c[  
R#rfnP >  
template < typename Actor > 5E}]U,$  
class do_while_actor bJynUZ  
  {  DD[<J:6  
Actor act; \"Qa)1 |  
public : w.+G+ r=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~{{7y]3M-  
`84,R!  
template < typename Cond > V%`\x\Xat  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $j4/ohwTDY  
} ; &,\my-4c>  
wzY{ii  
1>umf~%Wa  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [LV>z  
最后,是那个do_ Su+[Q6oC@  
L_M(Lj  
)d{fDwrx1  
class do_while_invoker [<jU$93E  
  { .B!  Z0  
public : {CX06BP  
template < typename Actor > e=_Ng j)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const pTH5-l_f ]  
  { :g+ wv}z  
  return do_while_actor < Actor > (act); s;[WN.  
} CWb*bw0  
} do_; DIkf#}  
fW=eB'Sl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7IrH(~Fo  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :edy(vC<  
最后来说说怎么处理break和continue s+h}O}RV  
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。 Q+O./1x*,  
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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