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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda scwlW b<N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 IWnW(>V  
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, 4yy yXj  
:\We =oX  
iAhRlQ{Qu  
YP97D n  
  class filler ]HT>-Ba;{h  
  { .gg0:  
public : dU n#'<g5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ( h,F{7  
} ; @},k\Is  
#2,L)E\G8e  
;yrcH+I$_  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: R_DQtLI  
NPabM(<`  
PmTd+Gj$  
-W vAmi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hUc |Xm  
?"Q6;np*  
5OE?;PJ(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :7*\|2zA  
r${a S@F  
<!$Cvx\U  
wt,N<L  
二. 战前分析 rMloj8O*  
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。 m!if_Iq  
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 K?WqAVK  
.<hv &t  
l>q.BG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V^5 t~)#46  
  /* --------------------------------------------- */ Cvy;O~)  
vector < int *> vp( 10 ); ] UTP~2N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /m:}rD  
/* --------------------------------------------- */ 8yl /!O,v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tJ3s#q6  
/* --------------------------------------------- */ EB,>k1IJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !{\c`Z<#  
  /* --------------------------------------------- */ Xu0*sQK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #y%Ao\~kG  
/* --------------------------------------------- */ =B2=UF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vS<e/e+  
ST.W{:X   
qxh\umm+2  
RzRLrfV  
看了之后,我们可以思考一些问题: ' 'N@ <|  
1._1, _2是什么? S?$T=[yY)  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 )I_I?e  
2._1 = 1是在做什么? Kz;VAH  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 c8MNo'h  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 *x!5I$~J  
 UI'eD)WR  
B$j,:^  
三. 动工 =r8(9:F!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c:5BQr '  
G<DUy^$i  
7ac3N  
g?wogCs5  
template < typename T > 9G9lSj5>  
class assignment A 78{b^0*  
  { zvWQ&?&o2  
T value; =?hlgQ  
public : #'oKkrl  
assignment( const T & v) : value(v) {} NeP1 #  
template < typename T2 > 7)#/I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u@Lu.t!],  
} ; @hv] [(<  
- Zh+5;8g  
f5v|}gMAX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *']RYu?X  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @P>@;S  
C+j+q648>  
`{":*V   
To+{9"$,  
  class holder 8*ysuL#  
  { Lb/_ULo6-V  
public : h&{pMmS3,  
template < typename T > ebchHnOd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,58[WZG  
  { ^C{a'  
  return assignment < T > (t); ~qF9*{~!  
} {iv=KF_S_  
} ; {3>^nMv@e  
+Xk!)Ge5E*  
n:+M Nr  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: _ev^5`>p/  
I/l]Yv!  
  static holder _1; as8<c4:v  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 '*:YC  
1/HZY0em  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &nYmVwi?"Q  
而不用手动写一个函数对象。 |(N4x(xl  
JkmL'Zk>:  
5`J. ic  
 E=E  
四. 问题分析 FP$]D~DMo  
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。 8b/yT4f  
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。 Y!H"LI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >jcNo3S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wJ}8y4O!N  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s`{O-  
1JM~Ls%Z  
五. 问题1:一致性 bm^ou#]|  
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?| 8LL);"$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wR KGJ  
+W}f0@#)<  
struct holder l\eq/yg_  
  { lUrchLoDt  
  // rRMC< .=  
  template < typename T > ~I'h iV^-  
T &   operator ()( const T & r) const ~_q\?pw<$L  
  { `is6\RH  
  return (T & )r; !tVV +vT#  
} i^8Zp;O"f  
} ; 4-o$OI>  
rpd3Rp  
这样的话assignment也必须相应改动: 22GtTENd1h  
gaJS6*P#  
template < typename Left, typename Right > "371`!%  
class assignment =3@^TW(j  
  { sU>*S$X8  
Left l; </eh^<_~  
Right r; e2;"> tp6?  
public : (\G~S 4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vi'K|[!?  
template < typename T2 > 3 . @W.GG8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A;kB"Tx  
} ; mU*GcWbc+  
? in&/ZrB  
同时,holder的operator=也需要改动: e= '3gzz  
a*=e 3nS  
template < typename T > ,}NG@JID  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #2pgh?  
  { sbRg=k&Ns  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `jJb) z3D  
} :Qf^@TS}O  
P<bA~%<7"[  
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。 l|DOsI'r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cu Nwv(P  
GovGh? X#x  
return l(rhs) = r; *e^ ZH  
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。 j*P@]&e7d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sh0O~%]g  
a+Q)~13  
template < typename Tp > Y }0-&  
class constant_t /%.K`BMN  
  { {MIs%w.G  
  const Tp t; N @k:kI  
public : U-k6ZV3&8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '+`CwB2  
template < typename T > ( \]_/ W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3T_-_5[c  
  { <-$4?}  
  return t; > vgqf>)kk  
} HG Pbx$!  
} ; f1JvP\I0Q  
R^D~ic N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !OiP<8 ,H  
下面就可以修改holder的operator=了 1[!Idl?m  
HzW ZQ6o  
template < typename T > sR5dC_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /6>2,S8Ar  
  { pPh$Jvo]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); oI^iL\\2h  
} thS#fO4]d  
p t<84CP  
同时也要修改assignment的operator() g|W~0A@D  
r8@:Ko= a  
template < typename T2 > hj-M #a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,]o32@   
现在代码看起来就很一致了。 }O_6wi  
ZV&=B%J bs  
六. 问题2:链式操作 @~zhAU!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }UX>O  
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。 JBuorc  
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。 1,4kw~tA  
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。 gbo{Zgf<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !j\  yt  
?vvjwys@  
template < typename T > z. 7 UfLV9  
struct result_1 _c`Gxt%  
  { z]tvy).  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K2NnA  
} ; IUwY/R9Q  
7n %QP  
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: ~aBALD0D;  
<>p\9rVp*^  
template < typename T > $.v5G>- )3  
struct   ref YckexfL  
  { d!,V"*S  
typedef T & reference; 8^+Q n/b_%  
} ; t:W`=^  
template < typename T > cD7q;|+  
struct   ref < T &> U%2pbGU  
  { ^M8\ 3G  
typedef T & reference; >:8GU f*  
} ; ^8B#-9Ph b  
?9/%K45  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0^zu T  
VYvHpsI  
template < typename T > QRx'BY$5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I/fERnHM/+  
  { W)o-aX!P  
  return l(t) = r(t); OfIml.  
} %$S.4#G2  
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。  _8t{4C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .,-t}5(VSq  
p-M QI }  
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 RKRk,jRL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }[? X%=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  gryC#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ) 3Eax_?Z  
最后的布局是: ~G ,n>  
                Add pM.>u/=X  
              /   \ pl'n 0L<l  
            Divide   5 izOtt^#DZt  
            /   \ h2K1|PUKl[  
          _1     3 gy,B+~p  
似乎一切都解决了?不。 qJUu9[3'm  
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。 lfb]xu]O  
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。 'lg6<M%#[  
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: 9tqX77UK  
fk;39$[  
template < typename Right > @>&UoH}2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const a'W-&j  
Right & rt) const -g_PJ.Hk  
  { HSq&'V  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #*XuU8q?  
} Lw1~$rZg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3/P2&m  
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。 B!yAam#^  
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。 NkA|T1w7  
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。 n*hHqZl  
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。 ?tg(X[h{S  
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? 7l%O:M(\  
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: (?;Fnq  
`+{|k)2B  
template < class Action > ,accw}G  
class picker : public Action tBp dKJn##  
  { |'Z6M];8t  
public : FNtcI7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} cea%M3  
  // all the operator overloaded 8?J\  
} ; yIOoVi\m  
G"3D"7f a  
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。 QzCu$ [  
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: zH eqV  
Z<;am  
template < typename Right > BbnY9"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~;9B\fE`  
  { < Pg4>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #'_i6  
} R=_ fk  
oX8e}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o&-q.;MY  
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。 lL/|{A|-j  
P0Z1cN}  
template < typename T >   struct picker_maker [2WJ>2r}6  
  { M\ B A+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :?O+EE  
} ; 2aNCcZw0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]9pK^<  
  { $2~I-[  
typedef picker < T > result; f4@>7K]9TA  
} ; 0V }knR.l  
/n"Ib )M  
下面总的结构就有了: b<u   
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 VK5|w:  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 MDM/~Qpj_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :U$<h  
至此链式操作完美实现。 Lp`q[Z*  
n3SCiSr  
%ZDo;l+<F6  
七. 问题3 F]:@?}8R  
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。 *VmJydd  
j,?>Q4G  
template < typename T1, typename T2 > \=P+]9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]k-<[Z;I,  
  { Yg3Vj=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $DuX1T  
} 4 Z.G  
tF}Vs}  
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: c!{v/zOz  
EZ15  
template < typename T1, typename T2 > ]2`PS<a2  
struct result_2 X~(%Y#6  
  { 60ccQ7=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #T &z`  
} ; qv>?xKSm  
<x e=G]v  
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? 6nRXRO  
这个差事就留给了holder自己。 j-e/nZR@  
    K; ,2ag  
:FcYjw  
template < int Order > t2Q40' `  
class holder; sN]O]qYXJ  
template <> >AX&PMb`  
class holder < 1 > ?nZQTO7  
  { I<PKwT/?  
public : PQ9.aJdw@-  
template < typename T > p~1!O]qLt  
  struct result_1 + KGZk?%  
  { cOkjeHs 5  
  typedef T & result; %eW[`uyV  
} ; 2Z!%Q}Do  
template < typename T1, typename T2 > ,1J+3ugp&  
  struct result_2 V4@ HIM  
  { wH&[Tg  
  typedef T1 & result; ,Wtod|vx\U  
} ; n%yMf!M .:  
template < typename T > )L fXb9}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %%5K%z,R#  
  { +o^b ,!  
  return (T & )r; A2.[P==  
} g).k+  
template < typename T1, typename T2 > Lx6C fR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !|}(tqt  
  { A14}  
  return (T1 & )r1; Hyx%FN=  
} Pp.qDkT  
} ; R-CFF  
Ry2rQM`  
template <> #!!Ea'3Iq  
class holder < 2 > jLRUWg  
  { |O =Fz3)  
public : O {u^&V]  
template < typename T > vl+vzAd  
  struct result_1 'Pyeb`AXE9  
  { X-[_g!pV  
  typedef T & result; U,q ]  
} ; 0kEz i  
template < typename T1, typename T2 > I`"B<=zi  
  struct result_2 ANgfG8>  
  {  (o`"s~)  
  typedef T2 & result; vd+yU9  
} ; ?+EN.P[;3  
template < typename T > eTVI.B@p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G4DuqN~2m  
  { sY,q*}SLD  
  return (T & )r; $$QbcnOf$  
} 2\ 3}y(  
template < typename T1, typename T2 > (NPDgR/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qC<!!473?  
  { gQHE2$i>  
  return (T2 & )r2; H3< `  
} *p )1c_  
} ; bj)dYj f  
tS!|#h-J  
RDX".'`(=  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。  O+D"7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: PW a!7n#A  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `72 uf<YQ  
v}w=I}<x  
return l(i, j) = r(i, j); m#y?k1GY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7/^`y')  
5@_c<   
  return ( int & )i; 5<1,`Bq@  
  return ( int & )j; zSs5F_  
最后执行i = j; #IH7WaN  
可见,参数被正确的选择了。 ;yh}$)^9  
PP{2{  
~xz3- a/  
O}VI8OB(&  
5G-)>  
八. 中期总结 F^Q[P4>m\  
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: \VJ7ahg[\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f?xc-lX5R  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9AJMm1 _  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X[pk9mha  
qSj$0Hq5XI  
p_z_d6?  
ZUE?19GA  
^'"sFEV7RN  
GUUVE@Z  
九. 简化 :m|%=@]`  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 7vBB <\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \gd.Bl  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: _Se~bkw?v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -t28"jyj  
  +-*/&|^等 etbB;!6  
2. 返回引用。 ~c8Z9[QW  
  =,各种复合赋值等 ]F&<{\:_}  
3. 返回固定类型。 ~4p@m>>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ba_T:;';0  
4. 原样返回。 ep]tio_  
  operator, )2c[]d /a4  
5. 返回解引用的类型。 WgBV,{ C  
  operator*(单目) **jD&h7$s-  
6. 返回地址。 K%TlBK V  
  operator&(单目) Yjo$^q  
7. 下表访问返回类型。 MguH)r` uT  
  operator[] +f)Nf) \q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rw*#ta O  
  operator<<和operator>> ;dq AmBG{8  
&^-quzlZ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 K>H_q@-?f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \qPgQsy4  
Umwd <o  
template < typename Left > 3e)3t`  
struct value_return lW F=bz0  
  { gHS;RF9  
template < typename T > I<Vh Eo,  
  struct result_1 -QaS/WO_  
  { y@!kp*0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0q_Ol]<V  
} ; HRF4 Ro  
#^IEQZgH  
template < typename T1, typename T2 > 9HI9([Cs  
  struct result_2 wA`A+Z2*?  
  { ,^JP0Vc*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; BS}uv3  
} ; <L+D  
} ; x Hw$  
#vN\]e  
oL'  :07_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gd9ZlHo'Id  
pH&Q]u; O  
下面我们来剥离functor中的operator() pf.T{/%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'ad|@Bh  
h%kB>E~  
return l(t) op r(t) G7lC'~}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dO Y+| P\  
return op l(t) h[d|y_)f  
return op l(t1, t2) IQK__)  
return l(t) op D_E^%Ea&`  
return l(t1, t2) op K%h83tm+  
return l(t)[r(t)] 7Kx3G{5ja  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GiBq1U-Q  
JnX@eBNV  
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: \IQP` JR  
单目: return f(l(t), r(t)); rnxO2   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7`3he8@ze  
双目: return f(l(t)); QsYc 9]:  
return f(l(t1, t2)); ;F@dN,Y  
下面就是f的实现,以operator/为例 8xUmg&  
;8sEE?C$g  
struct meta_divide o?P(Fuf  
  { hB:R8Y^?H  
template < typename T1, typename T2 > Fs:l"5~>1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Jrlc%,pZ  
  { BY: cSqAW  
  return t1 / t2; whP>'9t.w  
} (E)/' sEb  
} ; %j=E}J<H5*  
c Xcn}gKV  
这个工作可以让宏来做: 8}p5MG  
yS/ovd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T8YqCT"EA<  
template < typename T1, typename T2 > \ ,)+O.Lf7&.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j#%*@]>Tg  
以后可以直接用 g#=^U`y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R{.wAH(  
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 aisX56Lc  
(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。。。) 57+^T}/>  
?,|_<'$4T  
6X5m1+ Oi^  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 r2QC$V:0  
<u44YvLBm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C78d29  
class unary_op : public Rettype ^sH1YE}0  
  { =1n>vUW+J  
    Left l; (JFa  
public : kYs2AzS{d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hmkcW r`  
<2y~7h:  
template < typename T > FQi"OZHq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RCNqHYR  
      { V&KH{j/P  
      return FuncType::execute(l(t)); *cTN5 S>  
    } n2-R[W^  
=}7wpTc,  
    template < typename T1, typename T2 > @N.W#<IG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zE.4e&m%Z?  
      { fx.FHhVu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); UeE& 8{=d  
    } l) VMF44  
} ; ]@ETQ8QN  
~PuPY:"  
4E3HYZ  
同样还可以申明一个binary_op 1`_Mc ]  
f%*-PW^*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aI|)m8 >)X  
class binary_op : public Rettype A@'):V8_%C  
  { ika{>hbH  
    Left l; >~J_9'gX6  
Right r; 4)9X) Qx  
public : SVXey?A;CJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Re<X~j5]  
V6wYJ$]  
template < typename T > $K<jmEC@<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $yaE!.Kc  
      { $.kIB+K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T:cSv @G  
    } 9L:v$4{LU  
f{ S)wE>;  
    template < typename T1, typename T2 > 1t!Mg{&e[x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0; V{yh  
      { BY,%+>bc)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1[3"|  
    } vR1%&(f{  
} ; zZ-e2)1v  
-lSm:O@'  
9'//_ A,  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ZWf{!L,@Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .(9IAAwKn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4KybN  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 f<|8NQ2y.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! drtQEc>qT  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 H3OH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Kt}dTpVFr  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) pJ_Z[}d)c  
下面是修改过的unary_op FG#E?G  
5+%BZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zCvR/  
class unary_op m/Yi;>I(  
  { 'U}i<^,c  
Left l; E C7f  
  3)0*hq&83  
public : aeUm,'Y$  
{!oO>t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y]8l]l 1  
@gX@mT"  
template < typename T > P!bm$h*3?  
  struct result_1 :sT<<LtI-  
  { z eIBB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; UQW;!8J#R(  
} ; >y]YF3?  
:X`J1E]Rjd  
template < typename T1, typename T2 > sFS_CyN!7  
  struct result_2 y ImriCT  
  { 4\s S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j1d#\  
} ; XTW/3pB  
5QmF0z)wR  
template < typename T1, typename T2 > /.WD '*H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +}9%Duim  
  { E?08=$^5%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :syR4A WM  
} >{GC@Cw  
lBh {8a|2W  
template < typename T > eW >k'ez  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dwx1 EdJ{  
  { 9,,v 0tE  
  return OpClass::execute(lt(t)); TvdmgVNP  
} .Uih|h  
>656if O  
} ; o_G.J4 V  
T,?^J-h^  
T 86}^=-5  
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 G0*$&G0nb  
好啦,现在才真正完美了。 ,sLV6DM  
现在在picker里面就可以这么添加了: VJr?` eY4  
A0[flIl  
template < typename Right > &aHj;Z(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const HmX (= Y  
  { ;UPw;'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _&w!JzpXT  
} 1uy+'2[Z-D  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 <<;j=Yy({`  
Jge;/f!i  
HVu_@[SYR3  
)0d3sJ8  
QL\'pW5  
十. bind }){hQt7  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  ;\iQZ~   
先来分析一下一段例子 lXz<jt@5  
cIgFSwQ 4  
jJ?3z ,h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n7{c0;)$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +JQN=nTA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $fh?(J  
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。 ,[ Ytl  
我们来写个简单的。 _wHqfj)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Vx#xq#wK  
对于函数对象类的版本: iWtWT1n8n  
E|^a7-}|  
template < typename Func > 9'4cqR  
struct functor_trait ~sA}.7  
  { ~KX!i 8+X  
typedef typename Func::result_type result_type; C(gH}N4  
} ; U\b,W&%P  
对于无参数函数的版本: WnIh( 0  
iezz[;t  
template < typename Ret > ="I]D I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bo@1c0  
  { (,<?Pg7v:f  
typedef Ret result_type; %OzxR9  
} ; x&?35B i  
对于单参数函数的版本: Ii,L6c  
ZsV'-gu  
template < typename Ret, typename V1 > *~-~kv4-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > E&"bgwav{(  
  { xwz2N5  
typedef Ret result_type; 3[Z?`X  
} ; (sPZ1Fr\o  
对于双参数函数的版本: %F{@DN`  
f:BW{Cij;y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2#py>rF(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vwT?Bp  
  { rN>f"/J |  
typedef Ret result_type; L;v#9^Fq  
} ; sa*hoL18  
等等。。。 9vVYZ}HC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @h$7C<  
US Q{o  
template < typename Func > k-w._E <  
struct func_return fM8 :Nt$  
  { q|Ga   
template < typename T > K@?S0KMK  
  struct result_1 Z/2#h<zj  
  { 6t@3 a?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XfY]qQP  
} ; E7 7Au;TL  
G2em>W_n  
template < typename T1, typename T2 > Ejn19{  
  struct result_2 *VL-b8'A<  
  { T T29 LC@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %3~jg  
} ; N b+zP[C  
} ; 1s1$J2LX  
t/nu/yz5E  
n!f @JHL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .Z9Bbab:  
%40|7 O  
template < typename Func, typename aPicker > `XI1,&Wp7  
class binder_1 0] 5QX/I  
  { Z}XA (;ck  
Func fn; 38JvJR yK}  
aPicker pk; FVHEb\Z  
public : HPu nNsA  
k2O==IG]6  
template < typename T > sdrE4-zd  
  struct result_1 QhN5t/Hr  
  { Knn$<!>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $ABW|r  
} ; z i<C 5E`  
XFH7jHnL+U  
template < typename T1, typename T2 > ,Y}HP3  
  struct result_2 .,feRK>3  
  { &Tl3\T0D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;B!&( 50e  
} ; [{'` |  
 X&(1DE  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %m{h1UQQ +  
~|+   
template < typename T > X(N!y"z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pq !\6s@  
  { ALPZc:  
  return fn(pk(t)); k`xPf\^tf  
} Dy0RZF4_  
template < typename T1, typename T2 > *\-6p0~A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const joYj`K  
  { 7)<&,BWc  
  return fn(pk(t1, t2)); CSIW|R@   
} 1[mX_ }K  
} ; v-g2k_ o|  
`Y8 F}%i[  
q,kdr)-  
一目了然不是么? /2 WGo-  
最后实现bind ,uK }$l  
b m`x  
X8y&|uH  
template < typename Func, typename aPicker > 7oK!!Qd^w  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?3"lI,!0  
  { rVkRU5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sF f@>  
} l g~Gkd6  
,n^{!^JW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "}(*Km5Po  
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。 eY;XF.mF  
:[,-wZiT~6  
十一. phoenix D8G5,s-.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;MR8E9  
3hGYNlQ^  
for_each(v.begin(), v.end(), (jtrQob  
( ;",W&HQbE  
do_ !w{4FE74  
[ t#=W'HyW8  
  cout << _1 <<   " , " 1F{c5  
] SwXVa/9a"  
.while_( -- _1), 4ba[*R2  
cout << var( " \n " ) EWrIDZi  
) xN'$ Yh  
);  l|j  
f;x0Ho5C2  
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: Jx!#y A;  
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 YZMSiDv[e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xG/B$DLn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :Ugf3%sQ  
kZ>_m &g  
X@RS /  
template < typename Cond, typename Actor > kc-=5l  
class do_while ,K 8R%B  
  { h'jc4mu0  
Cond cd; kNR -eG  
Actor act; F2QFQX(j  
public : g]vo."}5E  
template < typename T > _Dr9 w&;<  
  struct result_1 8BE] A_X  
  { nm Y_)s  
  typedef int result_type; .o8Sy2PaV  
} ; uGOED-@  
3:C)1q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g[';1}/B4  
1-0tG+  
template < typename T > /W9(}Id6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r2yJ{j&s  
  { ti'B}bH>'  
  do Bs)'Gk`1  
    { 0Un?[O  
  act(t); 0$ JH5RC  
  } ^F,sV*  
  while (cd(t)); 2. '` mGu  
  return   0 ; 0xVw{k}1U  
} =HMa<"-8  
} ; M#n lKj<  
*,& 2?E8  
J/LsL k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R!f<6l8#W  
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。 t xE=AOY5  
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。 t.y-b`v  
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。 ~-R%m  
下面就是产生这个functor的类: mC2K &'[  
~(nc<M[  
76H>ST@G|  
template < typename Actor > >Q $ph=  
class do_while_actor |;:g7eb  
  { V56WgOBxz  
Actor act; ls7eypKR  
public : JTIt!E}P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V6Mt;e)C  
@`$'sU  
template < typename Cond > J0V`sK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k/P.[5  
} ; *4/FN TC  
3xg9D.A  
m8@&-,T   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !iO2yp  
最后,是那个do_ $Nd,6w*`  
<O5WY37"q  
sSd/\Ap  
class do_while_invoker w4(L@1  
  { FA%_jM  
public : 27k(`{K  
template < typename Actor > _j+!Fd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ve2{;`t  
  { Jsl2RdI  
  return do_while_actor < Actor > (act); KL3Z(  
} ? D _kQl  
} do_; w A\5-C7 j  
z/u^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8N%nG( 0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |BbzRis  
最后来说说怎么处理break和continue dvZH~mF  
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。 (:aU"5M  
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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