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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #^; s<YZ`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @#CF".fuN>  
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, \CwtX(6.  
C2 .W[T  
jMqx   
F,.Q|.nN  
  class filler *I/A,#4r  
  { gPp(e j7  
public : /.)2d8,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )-)pYRlO  
} ; u#!GMZJN  
H9:%6sds  
8>d q=0:  
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: qxSs ~Qc  
OaNc9c"  
<vLdBfw&N  
i :EO(`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c _p[yS  
o oDdV >  
A`Q >h{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }bCK  
;YM]K R;  
ex=)H%_|  
QA!#s\  
二. 战前分析 ~}9Bn)@  
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。 c-`37. J  
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 r8F{A6iN  
h-,?a_  
*@~`d*d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0QMaM  
  /* --------------------------------------------- */ <H-tZDh5  
vector < int *> vp( 10 ); _r[r8M B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sU0Stg8&b  
/* --------------------------------------------- */ hw|t8 ShW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cp|:8 [  
/* --------------------------------------------- */ n{z8Ao%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iA&oLu[y3  
  /* --------------------------------------------- */ S_j1=6 #^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); IY0 3"  
/* --------------------------------------------- */ 9D%qXU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q$|0)}  
L1rA T  
Pwg/Vhfh  
:+<t2^)rD  
看了之后,我们可以思考一些问题: EZ*t$3.T  
1._1, _2是什么? Dl&PL  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 x g{VP7  
2._1 = 1是在做什么? f~U#z7  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 G~`'E&/  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 U-1VnX9m  
% kJh6J  
nZ541o@t9  
三. 动工 prqT(1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u*U_7Uw$  
A%P 8c  
\4/:^T}*  
gu^_iU  
template < typename T > k+f1sV[4}  
class assignment t[/\KG8  
  { y~x#pC*w  
T value; |1lf(\T_  
public : 87+.pM|t%  
assignment( const T & v) : value(v) {} F:M/z#:~  
template < typename T2 > n$IWoIdbGN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *&h6*zP?  
} ; HE@-uh  
$]nVr(OZ_  
avmcGyL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]&' jP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ZMP?'0h=  
3Hy%SN(  
L,E-z_<p  
;,mBT[_ZO  
  class holder @>+^W&  
  { AL(n *,  
public : =jsx (3V   
template < typename T > r^fxyN2V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l&\t f`~  
  { !NIL pimi  
  return assignment < T > (t); .mC~Ry+t  
} CQj/e+eE4  
} ; x`Vy<h 33  
4u@yJ?U  
(6e!09P&  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9qnuR'BDu  
Tavtr9L0XY  
  static holder _1; TlM'g6SQS  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &"sX^6t  
r(PJ~8)(=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *Ro8W-+  
而不用手动写一个函数对象。 qw9e) `3$  
9)ACgz&(  
aIQrb  
!&'# a  
四. 问题分析 N9`y,Cos0  
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。 #"=%b e3  
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。  =|^X$H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q2[+-B)m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 BT&rp%NO6l  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 czXI?]gg,  
<+ -V5O^  
五. 问题1:一致性 7^n,Ti g  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &*X3c h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (PRaiE  
s4!|v`+$M  
struct holder nrxjN(9V%+  
  { cZPbD;e:  
  // cjCE3V9X  
  template < typename T > zG& WWc`K  
T &   operator ()( const T & r) const [6Uudiw  
  { QWU5-p9e8  
  return (T & )r; _K 4eD.  
} $ijx#a&O  
} ; /&~nM  
71K\.[ =-  
这样的话assignment也必须相应改动: Na~g*)uT$  
+J\L4ri k  
template < typename Left, typename Right > p*A^0DN'Fn  
class assignment e}{8a9J<%_  
  { .t"n]X i  
Left l; >l7eoj  
Right r; SIKk|I)  
public : \DG( 8l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Yt\E/*%  
template < typename T2 > YR$tPe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .d<~a1k  
} ; P58\+9d_  
jrDz7AfA  
同时,holder的operator=也需要改动: rU/-Wq`B  
4v rm&k  
template < typename T > #R~">g:w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g_3rEvf"4  
  { O JZ!|J8?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pkrl@ jv >  
} e_fg s>o`(  
},?-$eyX  
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。 7H8GkuO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 44Seq  
Y!K^-Y}  
return l(rhs) = r; ;g;,%jdCS  
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。 4<=eK7;XR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: eukX#0/^  
z6GL,wo#  
template < typename Tp > cP}5}+  
class constant_t C=xo&I7  
  { A"P\4  
  const Tp t; 842Mydom  
public : E9~&f^f  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {Sd@u$&  
template < typename T > mSVX4XW<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `<]P"G  
  { DzX6U[=  
  return t; v.~Nv@+kR  
} jgZX ~D  
} ; I1eb31<  
hr/xpQW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mI _ 6f~  
下面就可以修改holder的operator=了 ;ph+ZV  
DYy@t^sC  
template < typename T > FvtM~[Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const HQ-N!pf9  
  { ];YglHH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]ly)z[is"]  
} $=;bccIob  
"9MX,}X*  
同时也要修改assignment的operator() 7;$L&X  
bUipp\[aV  
template < typename T2 > HbJadOK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8yJk81 gY  
现在代码看起来就很一致了。 ;n:H6cp  
|r<.R>  
六. 问题2:链式操作 $w2[5|^S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 juve9HaW  
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。 Aw_R $  
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。 AR[M8RA  
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。 YV2pERl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l:kE^=6  
J\Oc]gi\L  
template < typename T > L@^ !(  
struct result_1 ]9~#;M%1  
  { <+mO$0h"r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5jj5 7j"  
} ; %oSfL;W7  
j3V"d3)  
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: R[ +]d|L  
MOH,'@&6^  
template < typename T > do :RPZ!  
struct   ref EP% M8  
  { Bt`r6v;\  
typedef T & reference; /ab K/8ZQ  
} ; E`sapk  
template < typename T > e2VL/>y`  
struct   ref < T &> ;Kq<',u~  
  { n=#[Mi $Y  
typedef T & reference; <iY 9cV|}3  
} ; @/ovdf{  
QKL]O*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QtO[g  
M\$<g  
template < typename T > }!J/ 9WKgU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |~T+f&   
  { w-q=.RSTn=  
  return l(t) = r(t); CsQ}P)  
} _#\5]D~""  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 M#22Zfxq   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @?($j)9}  
)Lv6vnT>  
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 }~0{1&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [;kj,j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !UPAEA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 aV0;WH_3  
最后的布局是: v2dSC(hRZ  
                Add H603L|4  
              /   \ -^SD6l$  
            Divide   5 )I0g&e^Tzy  
            /   \ b "AHw?5F  
          _1     3 v*T@ <]f3j  
似乎一切都解决了?不。 ;tIIEc  
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。 h^3Vd K,  
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。 E '6 z7m.  
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: &<; nl^  
h hNFp  
template < typename Right > >+W?!9[p:2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q=i,'.nS  
Right & rt) const h11bK'TIv  
  { f<x t3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @o-evH;G  
} A5 J#x6@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /(}l[jf  
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。 kQ:>j.^e  
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。 E<.{ v\  
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。 JjL0/&  
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。 61 HqBa  
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? =F; ^^VX  
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: 7[VCCI g  
(l,YI"TzT  
template < class Action > ^gVbVz[17  
class picker : public Action Zp P6Q  
  { lVK F^-i  
public : {gq:sj>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Z{>Y':\?<  
  // all the operator overloaded z8MpE  
} ; -ZMl[;OM  
<H(AS'  
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。 # v/aI*Rl  
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: b9!J}hto,  
#p^pvdvh3  
template < typename Right > U*#E aL  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A 5\"e^>  
  { gcY~_'&u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ), x3tTR  
} S&g -  
< oG\)!O  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n ;fTx  
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。 .M#>@~XR  
&qj&WfrB,  
template < typename T >   struct picker_maker E!]rh,mYK  
  { :j!_XMyT:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wz2)seZY  
} ; Lzb [%?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DL/*t.)"et  
  { >!WBl Sy  
typedef picker < T > result; \~m%4kzG8J  
} ; LHGK!zI  
Xwqf Wd_  
下面总的结构就有了:  7qdl,z  
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。 "gVH;<&]  
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。 QrRCsy70  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (inwKRH  
至此链式操作完美实现。 v6(l#,  
gl4 f9Ff  
)e$-B]>7z  
七. 问题3 ~<Qxw>S#  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 EwJn1Mvq  
; yC`5  
template < typename T1, typename T2 > aIyY%QT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MhXm-<4  
  { c;fyUi  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (3HgI  
} K0bmU(Xxp  
~V)VGGOL$v  
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: mCP +7q7  
+(hwe jyC  
template < typename T1, typename T2 > sjbC~Te--  
struct result_2 eT \Q  
  { olW`.3f  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _p^ "!  
} ; %y~]3XWik  
h.0&)t\q"  
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? 0hr)tYW,G  
这个差事就留给了holder自己。 *`/@[S2,cu  
    g{.@|;d <p  
D+nj[8y  
template < int Order > 8c' -eT"  
class holder; U\plt%2m>  
template <> s.Ic3ITd,  
class holder < 1 > 15yV4wHr  
  { F973U  
public : <qZ+U4@I)  
template < typename T > "U~@o4u;  
  struct result_1 <cd%n-  
  { c35vjYQx0  
  typedef T & result; o%s}jBo}  
} ; >Qu^{o  
template < typename T1, typename T2 > R-0Ohj  
  struct result_2 J;9QDrl`  
  { QRix_2+  
  typedef T1 & result; [_B&7#3>7  
} ; ]fmfX  
template < typename T > Nv#, s_hG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o*S $j Cf?  
  { X Ow^"=Oa[  
  return (T & )r; MPw7!G(qj  
} zb*4Nsda:  
template < typename T1, typename T2 > FO3*[O   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n]g,)m  
  { i2c<q0u  
  return (T1 & )r1; 8 ?R_O}U  
} \r&@3a.>  
} ; nFn`>kQ  
g#&##f  
template <> {N`<e>A]{  
class holder < 2 > +=xRr?F  
  { s:.XF|e{  
public : |1 6v4 R  
template < typename T > pNsLoNZ3w  
  struct result_1 (M?Q9\X  
  { _ q1|\E%`h  
  typedef T & result; +F6_P  
} ; ,3[<C)'[  
template < typename T1, typename T2 > 2fA9L _:0  
  struct result_2 `)P_X4e]`  
  { TniKH( w/  
  typedef T2 & result; `cRB!w=KHV  
} ; PA[Rhoit,  
template < typename T > s&hP^tKT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `h]f(  
  { JQ4>S<ttJ  
  return (T & )r; f@g  
} n#,l&Bx  
template < typename T1, typename T2 > cC]1D*Bn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LxDhthZi_  
  { -JQg{A  
  return (T2 & )r2; +Enff0 =+  
} Bbp9Q,4  
} ; bS"M*  
{NDe9V5  
~;s)0M  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 00TdX|V`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6S&YL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |`/uS;O  
^%^0x'"  
return l(i, j) = r(i, j); 9jO+ew  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U$Z}<8  
xb;m m9H  
  return ( int & )i; f ebh1rUX  
  return ( int & )j; fe/6JV  
最后执行i = j; e8v=n@0  
可见,参数被正确的选择了。 p$ <qT^]&  
3S?+G)qKo  
hdb4E|'A  
?^Ux+mVE  
U0T N8O}Z  
八. 中期总结 R:p,Hav<q  
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: A4x3TW?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )UUe5H6Hd0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 r/f;\w7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z$b!J$A1  
CxV%/ChJ#  
B.jYU  
5w9<_W0d  
'h=2_%l@Y  
R MXj)~4.  
九. 简化 b5R*]  
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。 Y6a|\K|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 YJ$ =`lIM  
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: kRPg^Fw"Vw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >AJ|F)  
  +-*/&|^等 [l:.Q?? )|  
2. 返回引用。 Mr(3]EfgO  
  =,各种复合赋值等 e:<> Yq+  
3. 返回固定类型。 uU s>/+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .EwK>ro4  
4. 原样返回。 H'>  
  operator, W aU_Z/{0  
5. 返回解引用的类型。 _{%H*PxTn=  
  operator*(单目) 8E{>czF"  
6. 返回地址。 PMcyQ2R->  
  operator&(单目) !C?z$5g  
7. 下表访问返回类型。 \9^@,kfP  
  operator[] "N_?yA#(j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9~yuyv4$  
  operator<<和operator>> r MlNp?{_  
K%;yFEZ  
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。 ~O6=dR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Is[0ri   
":ycyN@g  
template < typename Left > 79_MP  
struct value_return f -5ZXpWs'  
  { 9m{rQ P/  
template < typename T > *Q?HaG|S  
  struct result_1 dGe  
  { CS49M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; yk/XfwQ5  
} ; rB]/N,R   
u.6%n. g  
template < typename T1, typename T2 > F ReK  
  struct result_2 T*m_rDDt  
  { 9`AQsZ2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U^D7T|P$V  
} ; Pl4d(2 7  
} ; ;nE}%lT  
; ]!  
_NFJm(X.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Pif1sL6'  
+8M{y D9#  
下面我们来剥离functor中的operator() ~4 ab\hq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :|Cf$2k7  
9tO_hhEQ@  
return l(t) op r(t) Ai;Pht9qi  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _1ins;c52  
return op l(t) ^E^:=Q?'_  
return op l(t1, t2) $ }53f'QjW  
return l(t) op al/~  
return l(t1, t2) op c@`P{ 6  
return l(t)[r(t)] ff0,K#-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x& S>Mr  
;<\*(rUe  
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: @Klj!2cv$  
单目: return f(l(t), r(t)); mwxJ#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m\yO/9{h1  
双目: return f(l(t)); rGs> {-T3  
return f(l(t1, t2)); 7+"X ^$  
下面就是f的实现,以operator/为例 U N/.T   
Ad`IgZ  
struct meta_divide X9R-GT  
  {  ~$B ,K]  
template < typename T1, typename T2 > Iu8=[F>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) P1<;:!8'  
  { b~}}{fm&f  
  return t1 / t2; s6I]H  
} <OUAppH  
} ; c1i7Rc{q  
tyh%s"  
这个工作可以让宏来做: pyKMi /)bL  
j^gF~ Wz^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ LHp s2,  
template < typename T1, typename T2 > \ F3q5!1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l< Y x  
以后可以直接用 ~$`b{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &N EzKf  
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 JsV#:  
(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。。。) yAOC<d9 E  
[ LCi,  
m<E7cY3mX  
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 kHO\#fF<  
<FP -]R)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xp' KQ1w)  
class unary_op : public Rettype {RK#W~h  
  { ^P[*yf  
    Left l; UxW~yk  
public : 7 ?Fl [FW$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;.Kzc3yz}  
v[x`I;  
template < typename T > NoMC* ",b>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hRP0Djc  
      { ,#crtX  
      return FuncType::execute(l(t)); A)xI. Q6  
    } .+y#7-#6  
zMa`olTZ  
    template < typename T1, typename T2 > k@w&$M{tPF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E^g6,Y:i9  
      { #\}hN~@F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); X_h+\ 7N>  
    } YXvKDw'95  
} ; t/3veDh@  
"783F:mPh  
C oaqi`v4T  
同样还可以申明一个binary_op 2dC)%]aLme  
|k8;[+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?mV[TM{p  
class binary_op : public Rettype |A2.W8`o  
  { vjHbg#0%  
    Left l; pH4i6B*5  
Right r; q+K`+& @\  
public : r )T`?y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t*COzE  
[\VzI\vb  
template < typename T > 0xC!d-VIJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rJAY7/u  
      { "PX~Yc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |PWLFiT(>  
    } Qwb@3{  
IcA]<}0!"v  
    template < typename T1, typename T2 > r@_;L>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4EOu)#  
      { k2xjcrg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 69_c,(M0  
    } (vQShe\  
} ; C. Sb4i*  
4F'@yi^Gt  
>6@UjGj54  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 b&LhydaJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =/zQJzN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R)#"Ab Z'  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 _8bqk\m+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P?bdjU#_n`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 `aCcTs7~]p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Q[}mH: w  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) =14pEe  
下面是修改过的unary_op =~R 0U  
oL<^m?-u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V482V#BP  
class unary_op jildiT[s  
  { [9w8oNg0  
Left l; 2hquE_1S[w  
  @.%ll n  
public : WhkE&7Gk  
F.JE$)B2EX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nF7Ozxm#  
^f4qs  
template < typename T > ]+J]}C]\d  
  struct result_1 ?A]:`l_"  
  {  6CCM7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r1,RloyZS  
} ; ,#s}nJ4  
9D&ocV3QV  
template < typename T1, typename T2 > grv 3aa@  
  struct result_2 xNT[((  
  { : G<1   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _v_ak4m>  
} ; +|^rz#X  
P}cGWfj  
template < typename T1, typename T2 > d~qDQ6!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m,-:(82  
  { vh((HS-)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K !`tEW[  
} :[,n`0lH  
0'a.Ypf  
template < typename T > {AJs pLcG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L> cTI2NB.  
  { x H\5T!  
  return OpClass::execute(lt(t)); !)ee{CwNc  
} d6wsT\S  
[0  3Aej  
} ; 1XwbsKQ}  
|',MgA  
yY8q{\G  
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 ~Q5L)}8N  
好啦,现在才真正完美了。 ao Y "uT+  
现在在picker里面就可以这么添加了: SeKU ?\  
!5pnl0DK*  
template < typename Right > !MoGdI-<r[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CmM K\R.  
  { IEHAPt'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u PjJ>v  
} ![ Fb~Egc  
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。 vWwp'q  
wQDKv'zU1  
?PLf+S  
@"];\E$sI  
<!R~G-D#_T  
十. bind 6!O~:\`DJ  
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。 /qEoiL###  
先来分析一下一段例子 zaa>]~g.  
Y@F@k(lOo  
BG/M3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Fd9ypZs  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |I6\_K.=L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Js ~_8  
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。 )mS Aog<  
我们来写个简单的。 d A[I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?x=;?7  
对于函数对象类的版本: 7vubkj&  
0DV .1  
template < typename Func > `~F=  
struct functor_trait iO~3rWQ  
  { L W 8LD|@  
typedef typename Func::result_type result_type; Q!iM7C!8  
} ; l`4hWs\I  
对于无参数函数的版本: = a$7OV.  
Gk g)\ 3  
template < typename Ret > ?I6!m~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tI~.3+F  
  { q ^Un,h64t  
typedef Ret result_type; bk44 qL;8  
} ; xy5&}_Y  
对于单参数函数的版本: }4b 4<Sm_h  
O4dJ> O  
template < typename Ret, typename V1 > #`?B:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > g4EC[>5!r  
  { * G!C 'w\$  
typedef Ret result_type; ^}fc]ovV  
} ; b"DaLwKkz  
对于双参数函数的版本: FL*qV"r^n  
dj>zy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  Wa7-N4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |WwC@3)  
  { =bgzl=A`  
typedef Ret result_type; jfF   
} ; w+($= n~  
等等。。。 f9ux+XQk9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yq]=+X>(  
@K .{o'  
template < typename Func > (d mLEt  
struct func_return '-c *S]:r  
  { 2t 7':X  
template < typename T > a|S6r-_;s  
  struct result_1 p?rh+0wgX  
  { ?i'N 9 /(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d^h`gu~3  
} ; 2[} O:  
c[VVCN8dA  
template < typename T1, typename T2 > *WMI<w~_  
  struct result_2 mk.1jx ?l  
  { 3ScOJo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k6eh$*!  
} ; # `L?24%  
} ; Z:eB9R#2y  
t?1 b(oJ  
+q*WY*gX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 f[1 s4Dp3-  
9!} ?}`'_  
template < typename Func, typename aPicker > YOOcHo.F  
class binder_1 (:er~Y}  
  { lC.Q61J@  
Func fn; dbga >j  
aPicker pk; "t0l)P*C}  
public : 2nra@  
VN3 [B eH  
template < typename T > ^5E:hW [*  
  struct result_1 ~t+T5`K  
  { aFw \ w>*^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2P, %}Ms  
} ; 2`dKnaF|  
C*X=nezq  
template < typename T1, typename T2 > ibP IT!5c  
  struct result_2 3ch<a0  
  { >:J7u*>$'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?kM2/a"{G  
} ; 5nV IC3N+1  
M:M"7>:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &c[ISc>N{  
Uv)B  
template < typename T > Kj53"eW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w`YN#G  
  { (zr2b  
  return fn(pk(t)); =0t<:-?.-  
} :%[mc-6.  
template < typename T1, typename T2 > /6 y9 u}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [_HY6gr  
  { t 7-6A  
  return fn(pk(t1, t2)); F5y0(=$T  
} @#r6->%W  
} ; J5!-<oJ/  
rSa=NpFxLu  
FW"n+7T  
一目了然不是么? Nn#;Kjul.  
最后实现bind <EKTFHJ!  
U3**x5F_  
4^Ke? ;v  
template < typename Func, typename aPicker > C;3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mWUkkR(/  
  { A('o &H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g@zhhBtQ  
} 9ls*L!Jw  
D wfw|h  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v#|yr<  
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。 ?WP*At0  
K+\2cf?bU  
十一. phoenix dL]wu! wE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: CzDV^Iv;Q{  
;&dMtYb  
for_each(v.begin(), v.end(), ~_SRcM{  
( i@`qam   
do_ %(1Jt "9|  
[ f"z;'  
  cout << _1 <<   " , " T' =6_?7K4  
] mY[*(a  
.while_( -- _1), B3 |G&Kg  
cout << var( " \n " ) Xhs*nt%l  
) ,!O]c8PcU  
); 4V&(w, zl  
SM8f"H28  
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: >fi_:o  
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 <v6W l\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $[g#P^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Te%V+l  
k4PXH  
a>Wr2gPko  
template < typename Cond, typename Actor > *X5<]{7c  
class do_while Kzx` E>,z'  
  { ;i?rd f  
Cond cd; G<-<>)zO!  
Actor act; Hqtv`3g  
public : )(9[>_+40  
template < typename T > Ft^X[5G4L  
  struct result_1 "TI>_~  
  { %'uei4   
  typedef int result_type; /|8rVYSs  
} ; IczMf%  
xO^lE@a o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }_BNi;H  
nAC>']K4$  
template < typename T > mp)+wZAN&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `mH]QjAO  
  { v\@pZw=x  
  do Jj/}GVNc7  
    { y=0)vi{]  
  act(t); d}y")q|F  
  } nYR#Q|  
  while (cd(t)); G8zbb  
  return   0 ; 7p- RPC  
} -'F27])  
} ; xI_0`@do  
0NK|3]p  
~Ajst!Y7=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $h}5cl  
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。 CZE!@1"<{  
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。 on;>iKta9  
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。 ==UYjbuU  
下面就是产生这个functor的类: p~NHf\  
][KlEE>W2  
(_]!}N  
template < typename Actor > ;b (ww{&  
class do_while_actor (*b<IGi;  
  { +|x{?%.O  
Actor act; G`;\"9t5h  
public : m[z $y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (I`lv=R"j  
`v-O 4Pk  
template < typename Cond > *\@RBJGF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5$$# d_Gj  
} ; CG95ScrX  
E0x\h<6W~  
=XtQ\$Pax  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^i r)z@P?V  
最后,是那个do_ D2GF4%|  
bT6VxbNS  
u0]u"T&N!  
class do_while_invoker 3IJ0 P.x!o  
  { @lq)L  
public : A;^ iy]"  
template < typename Actor > cU-A1W  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const NMQG[py!f  
  { r \[|'hA  
  return do_while_actor < Actor > (act); jABFdNjri  
} SME9hS$4  
} do_; AusjN-IL  
N:CQ$7T{ j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j0j!oj)7I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [?hvx}  
最后来说说怎么处理break和continue [Y~~C J  
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。 PxQQfI>  
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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