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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l=<F1Lz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kfG65aa>_  
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, N23+1h  
B[2h   
I=3B 5u  
".Q!8j"@f  
  class filler 'IqK M  
  { .j]OO/,  
public : D{3 x}5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z n"TG/:  
} ; 2*3B~"  
2!"\;/  
,AFC1t[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: ~ L i%  
: Oz7R:  
Sj=69>m]5  
;^*+:e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <LOx.}fv  
d%[`=fs]|m  
AU${0#WV_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /oix tO)  
e P,XH{s  
LbmB([p  
wb}N-8x  
二. 战前分析 6vp8LNSW  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 WP#_qqO  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ""U?#<}GD  
WEY97_@  
p7ns(g@9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W@uH!n>k  
  /* --------------------------------------------- */ 3Wtv+L7Br  
vector < int *> vp( 10 ); `!>dbR&1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Jr*S2 z<*  
/* --------------------------------------------- */ U{:(j5m  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Z2pN<S{5  
/* --------------------------------------------- */ ^|hRu{Q W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); KTAe~y  
  /* --------------------------------------------- */ | 9\7xT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ZE3ysLk m  
/* --------------------------------------------- */ yADN_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (w@MlMk  
eL$U M  
Osvz 3UMY3  
(^s&#_w03  
看了之后,我们可以思考一些问题: PU/Br;2A  
1._1, _2是什么? E[htB><  
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。 %?9r(&  
2._1 = 1是在做什么? R4rm>zisVX  
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。 O|7{%5h  
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。 r{N{! "G  
& 4Iqm(  
6^z \;,p  
三. 动工 i[BR(D&l_p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i4n%EDQ  
?M{ 6U[?  
BC0c c[x  
6/WK((Fd  
template < typename T > la"A$Tbu~  
class assignment G*w W&R)  
  { re 1k]  
T value; $rQFM[  
public : QGCdeE$K  
assignment( const T & v) : value(v) {} r)@&2b"q  
template < typename T2 > cTIwA:)D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } CTrs\G  
} ; BQJ`vIa  
+K?N:w  
&#my #u^O;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U"Ob@$ROFy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ';CuJ XAj  
,5+X%~'  
j'Q-*-3  
{'Qk>G s  
  class holder "i<3}6/*  
  { MHT,rqG  
public : w5/  X {  
template < typename T > `zOAltfd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <B{VL8IA>  
  { Wv*BwiQ  
  return assignment < T > (t); ,m'#>d&zO  
} /B?SaKh  
} ; Jc#)T;# 6  
*Wo$ $T  
t~W4o8<w  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?m r@B  
"M#`y!__  
  static holder _1; W;}u 2GH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  |ukdn2Q  
bz@=zLBt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'GdlqbX(%  
而不用手动写一个函数对象。 J ]^gF|  
A%8`zR  
l|tp0[  
&*:)5F5  
四. 问题分析 7LZb*+>  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ].T;x|  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 5!Mp#lO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C`T5d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h/bYtE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f<U m2YGW  
|iJZC  
五. 问题1:一致性 }/}`onRZ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -/7=\kao%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h+u|MdOY\  
ez:o9)N4  
struct holder IV#My9}e  
  { j%y+W{Q[  
  // l )V43  
  template < typename T > KXbYv62  
T &   operator ()( const T & r) const adr^6n6 v  
  { F$yFR  
  return (T & )r; h \cK  
} 0BP~ 0z  
} ; ao5yW;^y  
^V,/4u  
这样的话assignment也必须相应改动: E6-(q!"A  
N$a-i  
template < typename Left, typename Right > Bv]wHPun  
class assignment Y},GZ^zqy  
  { G`lhvpifG  
Left l; Z q>.;>  
Right r; _$_CR\$  
public : FT<*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z>g& ?vo2  
template < typename T2 > Ywk[VD+.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5*za]   
} ; c(g^*8Pb  
@O0 vh$3t0  
同时,holder的operator=也需要改动: dQ~"b=  
]Tw6Fg1o>  
template < typename T > QN a3S*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @z JZoJL]J  
  { #_sVB~sn@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "EkO>M/fr  
}  jy|xDQ  
ssbyvzQ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 'n.9qxY;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @gGuV$Mw  
^M5uLm-_s  
return l(rhs) = r; "8TMAF|i4  
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。 a2_IF,p*?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \~j(ui|  
]_xGVwem  
template < typename Tp > *G|]5  
class constant_t l8lR5<  
  { .Tqvy)'  
  const Tp t; wTbIS~!gF  
public : qc"/T16M]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yVv3S[J  
template < typename T > !)3Su=*R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "$;:dfrU  
  { PH &ms  
  return t; $^ dk>Hj>4  
} / hdl  
} ; rX}==`#\  
(uz!:dkvx  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 CPM6T$_qE  
下面就可以修改holder的operator=了 Q</HFpE  
kakWXGeR  
template < typename T > 3H %WB|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const IH:Cm5MV  
  { $ {eh52)`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bdhgHjz  
} . L%@/(r  
z{WqICnb  
同时也要修改assignment的operator() ToM*tXj  
yvwcXNXR@  
template < typename T2 > o[6"XJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } XYTcG;_z  
现在代码看起来就很一致了。 HhH'\-[t  
=B%e0M  
六. 问题2:链式操作 FEswNB(]*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y^BM*CI  
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。 ub&29Qte  
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。 >G7U7R}R  
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。 >maz t=,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gcF><i6  
BEx^IQ2  
template < typename T > - & r{%7  
struct result_1 9DE)5/c`v  
  { l6Bd<tSH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Bn:sN_N  
} ; pz=Wq4 l  
xWV7#Z7  
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: G<1mj!{Vp  
>(a_9l;q  
template < typename T > 9oz)E>K4f  
struct   ref K#m o+n5-;  
  { V#KM~3e  
typedef T & reference; 8#B;nyGD1I  
} ; 2@rc&Tx  
template < typename T > ~h+3WuOv  
struct   ref < T &> IDZn ,^  
  { (E[hl  
typedef T & reference; xc3Q7u!|  
} ; X[6 z  
biK.HL\V  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &|*|  
U++UG5c  
template < typename T > 8 EH3zm4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bc-}Qn  
  { z8MYgn 7  
  return l(t) = r(t); _?<Fc8F  
} an~Kc!Oki  
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。 r6G)R+#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~=*_I4,+r  
IQ8AsV&'C  
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  /9Xf[<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !I&Sy]G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YgDasKFm'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z"`?<A&u  
最后的布局是: yRDLg c  
                Add R5zV= N  
              /   \ 1tc9STYR}  
            Divide   5 |JQ05nb  
            /   \ cKAl 0_[f"  
          _1     3 na)ceN2h  
似乎一切都解决了?不。 T94$}- 5/)  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。  1qF.0  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 XwMC/]lK<  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: d?.x./1[qi  
R\?!r4  
template < typename Right > ysPW<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 24fWj?A|^  
Right & rt) const { q<l]jn9  
  { v>R.ou(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TmiQq'm[b  
} [XK"$C]jHJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &5<lQ1  
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。 mH"`46  
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。 Q<qIlNE  
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。 @hPbD?)M  
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。 Ja1*a,],L  
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? mHy]$Z  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 2BY:qz%:  
lhU#/}Z  
template < class Action > jL<.?HE  
class picker : public Action X(9Ff=0.~  
  { KNhH4K2iP8  
public : DGnswN%n1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lLv0lf  
  // all the operator overloaded xB#E&}Ho  
} ; cAS5&T<  
HS7!O  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 8:bNFgJD  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: +FR"Gt$g  
MRc^lYj{  
template < typename Right > 19_F\32  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const sh 1fz 6g  
  { j06DP _9M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?}.(k/  
} qsp,Usu/  
E7D DMU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -~g3?!+Hb  
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。 ;DTNw=  
<Jx{Uv  
template < typename T >   struct picker_maker 2S tpcAlU}  
  { n_Z8%|h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c=gUY~Rl  
} ; EMo6$(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "M tQj}  
  { kH'Cx^=c6h  
typedef picker < T > result; '%,Re-8O  
} ; E:ytdaiT  
7blZAA?-  
下面总的结构就有了: ='FEC-f95  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 <~3 a aO  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Cnolka"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ZI1RB fR  
至此链式操作完美实现。 h;6@-\6  
BI s!  
:Z)s'd.  
七. 问题3  T-\,r  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 gM8eO-d  
c8u0\X,  
template < typename T1, typename T2 > >,v~,<3 i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1NTe@r!y  
  {  <KpQu%2(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y.Py>GJJ1S  
} C{D2mSS  
?/\;K1c p  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: C"}x=cK  
xl3U  
template < typename T1, typename T2 > !l~hO  
struct result_2 ra3WLK  
  { 8Xr3q eh+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K;95M^C\O*  
} ; ;u%hwlo  
#%5>}$  
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? sM-*[Q=_  
这个差事就留给了holder自己。 v#6.VUAw  
    M3''xrpC  
|lv4X }H  
template < int Order > >@X=E3  
class holder; cA*%K[9  
template <> {MS&t09Wh  
class holder < 1 > P+/L, u  
  { k}/: xN"  
public : P/_XDP./U  
template < typename T > kU /?#s  
  struct result_1 xqr`T0!&  
  { UaBR;v-.B3  
  typedef T & result; kBT uM"  
} ; b7n~z1$  
template < typename T1, typename T2 > `XnFc*L 1  
  struct result_2 Bw$-*FYE  
  { ns3k{l#  
  typedef T1 & result; oTL "]3`'  
} ; ,uw &)A  
template < typename T > y|aWUX/a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yDKX,  
  { L=$P  
  return (T & )r; fkYQ3d,`  
} OV[-m;h|  
template < typename T1, typename T2 > |!|`Je3 K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0K!9MDT}*  
  { yP-Dj ,  
  return (T1 & )r1; I}:/v$btM  
} |LQmdgVr$  
} ; 9. R _=  
`>*P(yIN  
template <> M_e! s}F  
class holder < 2 > pxN'E;P-  
  { P$Dr6;  
public : qHj4`&  
template < typename T > U t%ie=c  
  struct result_1 WRgz]=W3w  
  { _w26iCnB{  
  typedef T & result; _k}b  
} ; ("aYjK k  
template < typename T1, typename T2 > * n[6H  
  struct result_2 =:b/z1-v  
  { #: F)A_Y  
  typedef T2 & result; 3lJK[V{'#'  
} ; aV ^2  
template < typename T > 6QV/8IX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #8`G&S*  
  { #<JrSl62(K  
  return (T & )r; QK72 F  
} R =jK3yfw  
template < typename T1, typename T2 > AkF1Hj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %8ul}}d9  
  { |`|b&Rhu  
  return (T2 & )r2; ; R67a V,  
} 0QPipuP  
} ; ed{9UJWh  
XH. _Z  
HqbTJ!a  
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> >。 LP87X-qkjW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9=/8d`r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: B!<I[fvK  
>8,BC  
return l(i, j) = r(i, j); <ZocMv9gM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \C L`j  
r8 xH A  
  return ( int & )i; !b 7H  
  return ( int & )j; ^a(q7ZfY  
最后执行i = j; 5pDxFs=v  
可见,参数被正确的选择了。 W=DQ6.   
MDlC U  
>):b AfI  
R38 w!6{  
l})uYae/  
八. 中期总结 \!%3giD5!  
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: /eE P^)h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 QCjmg5bf'7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0t9G $23  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Fm@GU  
LR^b?.#>  
IuTTMAt  
LvR=uD  
55AG>j&41  
[fb-G5x  
九. 简化 |[qI2-el?  
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。 aw,8'N)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 B1GSZUd^?0  
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: )~J/,\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &K7g8x"x.  
  +-*/&|^等 Lt*H|9  
2. 返回引用。 Ah"Rx A  
  =,各种复合赋值等 !ine|NM  
3. 返回固定类型。 )S`A+M K]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M_PL{  
4. 原样返回。 d BJM?/  
  operator, b w cPY  
5. 返回解引用的类型。 /r)d4=1E  
  operator*(单目) /qz( ra  
6. 返回地址。 M- -6oR7  
  operator&(单目) 3~ qgvAr  
7. 下表访问返回类型。 'Hq}h)`  
  operator[] gK PV*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4b (iGLrt0  
  operator<<和operator>> H<qR^a  
RpreW7B_Q*  
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。 ]\GGC]:\@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]s u\[?l  
^awl-CG  
template < typename Left > f5O*Njl  
struct value_return 0!^{V:DtQ  
  { 20J:_+=]  
template < typename T > "\B Li C  
  struct result_1 -j(/5.a  
  { co;2s-X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; h;B'#$_  
} ; DZ EA*E>  
;mMn-+3<  
template < typename T1, typename T2 > C|>#|5XaF  
  struct result_2 u!F3Rh8D  
  { wwF20  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FNZnz7  
} ; Yu8WmX,[  
} ; "BTA"  
6I>W(_T  
 u2DsjaL  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M F& +4$q  
M+ H$Jjcs  
下面我们来剥离functor中的operator() Z{e5 OJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'SuYNA)  
1sgoT f%  
return l(t) op r(t) ,C CIg9Pt  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) M#:Mwa$  
return op l(t) 3fGy  
return op l(t1, t2) ?.4u'Dkn=  
return l(t) op O /GD[9$i  
return l(t1, t2) op ^+}<Q#y-  
return l(t)[r(t)] yJr'\(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =EIsqk^*  
s(zG.7*3n  
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: Yc9 M6=E^  
单目: return f(l(t), r(t)); te:@F]A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y<5s)OehG  
双目: return f(l(t)); uD+;5S]us  
return f(l(t1, t2)); V57^0^Zp`  
下面就是f的实现,以operator/为例 MRiETd"  
ysSEgC3  
struct meta_divide Q:%gJ6pa  
  { Zaq:l[%  
template < typename T1, typename T2 > @ws3X\`<C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Haturg  
  { &<L+;k~P%  
  return t1 / t2; ~ Iv[  
} u[cbRn,W  
} ; a1s=t_wT  
ne;,TJ\  
这个工作可以让宏来做: &oAuh?kTq  
jtd{=[STU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \n/_ Px  
template < typename T1, typename T2 > \ 8 2_3|T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PI }A')Nq.  
以后可以直接用 $o-s?";  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 73P(oVj<  
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 YRB,jwne  
(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。。。) SA}]ZK P  
MF=@PE][  
$rf5\_G,96  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ==c\* o  
l'$AmuGj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^gNAGQYA  
class unary_op : public Rettype |JrG?:n  
  { Z>o20uA  
    Left l; TlM ]d;9G  
public : u YJ6 "j  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dGZVWEaPfx  
'os-+m@  
template < typename T > _sw,Y!x%dF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \ <V{6#Q=  
      { u TOL  
      return FuncType::execute(l(t)); .\i9}ye  
    } y|c]r!A  
_e/v w:  
    template < typename T1, typename T2 > m,Os$>{Ok  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z!tt(y\  
      { rjfQ\W;}U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  x@Q}sW92  
    } qc@CV:  
} ; sgFpZk  
E@t^IGD r  
+\Rp N  
同样还可以申明一个binary_op 27gK Y Zf;  
+|\dVe.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1)M3*h3  
class binary_op : public Rettype L{osh0  
  { sexnO^s  
    Left l; Av7bp[OD  
Right r; e>Is$+[`7  
public : }9{6{TD  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,sXa{U  
<+C]^*j  
template < typename T > k4s >sd3 5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NaLec|6<t  
      { o9>r -  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T*O!r`.Ak  
    } BpRQG]L  
389T6sP]  
    template < typename T1, typename T2 > &yWl8O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5,;{<\c  
      { ll73}v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @yqy$I   
    } 6Kg lp\2  
} ; N!aV~\E  
F5:4 B]ZF  
iC$~v#2  
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 hG; NJx-=R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F< Qjoaz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wvsTP32]  
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。 %<:?{<~wH9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Z=4Krfn  
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。。。 ,.G6c=pZ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `dMl5b  
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) 1z0&+C3z  
下面是修改过的unary_op YtE V8w_$  
M'Q{2%:>a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QV7K~qi  
class unary_op I3p ~pt2  
  { .}%$l.#a  
Left l; lD. PNwM  
  @\b*a]CV  
public : On d"Eq=r  
R2Lq,(@-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5fSDdaO  
yUqvF6+26  
template < typename T > >J|I  
  struct result_1 ':kBHCR7  
  { q^>$YY>F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |s[m;Qm[ku  
} ; p~DlZk"  
-9\O$I-3  
template < typename T1, typename T2 > ;F"W6G  
  struct result_2 'P39^rb  
  { tbl!{Qwx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6t<~. 2'  
} ; Ilsh Jo  
,bKA]#(2  
template < typename T1, typename T2 > :$j!e#?=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %t`a-m  
  { hQ#'_%:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k-Le)8+b  
} {.DI[@.g  
&X9#{:l=  
template < typename T > [P`Q_L,+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #c./<<P5}  
  { _T<ney}Y<  
  return OpClass::execute(lt(t)); WOz dYeeG  
} SG$/v  
kT[]^Jtc  
} ; &7XB $  
yI h>j.P  
MuO7_*q'n  
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 (<=qW_iW  
好啦,现在才真正完美了。 lD _  u  
现在在picker里面就可以这么添加了: gU0}.b  
{M$mrmG  
template < typename Right > LdDkd(k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DbH{; Fb  
  { t> -cTQm  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HRC5z<k%  
} gXE'3  
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。 --dGN.*xb4  
dPPe_% Ilr  
2u~0B +)K/  
mv)M9c,`  
N|WnUlf]:  
十. bind x{&0:|bCs6  
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。 P)tXU  
先来分析一下一段例子 U"<Z^)  
Bz }Kdyur  
\b1I<4(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;yx+BaG~?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cJGA5m/{I  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 AuX&  
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。 tQF7{F-}  
我们来写个简单的。 f)vD2_E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jCtl ]  
对于函数对象类的版本: r9yUye}  
q;}^Jpb;  
template < typename Func > t&ztY] qh  
struct functor_trait x EOR\(Z^  
  { 6Bo~7gnc  
typedef typename Func::result_type result_type; DOw< XlvC  
} ; _2<|0lvh  
对于无参数函数的版本: f]0kG  
9c}LG5  
template < typename Ret > );@@>~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > LyS139P$  
  { f>;5ZE4Zu  
typedef Ret result_type; tI{pu}/"#  
} ; #z6RzZu  
对于单参数函数的版本: nv2Y6e}dG  
mO?G[?*\  
template < typename Ret, typename V1 > |0b$60m$!t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > GQ$0`?lp  
  { aGr(djD  
typedef Ret result_type; (t&P. N/  
} ; T=ox;r  
对于双参数函数的版本: +7|Oy3s  
BO#fzq%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fp:j~a>E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '_4u, \SG  
  { !,V8?3.aJn  
typedef Ret result_type; `i9WnPRt  
} ; 2Qc&6-;`  
等等。。。 s^AQJ{X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tPDV"Md#m<  
ePrb G4xv  
template < typename Func > Bb}JyT  
struct func_return  i/y+kL  
  { a^)7&|$ E  
template < typename T > L&Qdb xn  
  struct result_1 \$yI'q  
  { 7: J6 F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "Y7RvL!U  
} ; oYup*@t  
$ *MjNj2  
template < typename T1, typename T2 > Y=vA ;BE]R  
  struct result_2 n 'ZlIh  
  { c5mv4 MC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (=)+as"u9*  
} ; >M[rOu (d  
} ; Oa$ ew'  
IgLP=mqcWK  
gA`/t e  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A:cc @ku  
z }R-J/xr2  
template < typename Func, typename aPicker > IgptiZ7~!  
class binder_1 cJ&l86/l1  
  { *[.+|v;A  
Func fn; ceH7Rq:4W  
aPicker pk; +S<2d.&~  
public : H-1@z$p  
s%H5Qa+Uh  
template < typename T > *NFy%ktu  
  struct result_1 vJtQ&,zG  
  { Y xGIv8O]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !MTm4Ls  
} ; AZI%KM[  
G"O %u|7  
template < typename T1, typename T2 > $QNfy.6Tn  
  struct result_2 .^,fw=T|1  
  { f|m.v +7k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Jn' q'+  
} ; XFG]%y=/6  
\%mR*J+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8W[QV  
:1hp_XfJb  
template < typename T > @ns2$(wkm@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r\'3q '7p  
  { 7EI(7:gOn  
  return fn(pk(t)); QI0ARdS  
} z]gxkol\  
template < typename T1, typename T2 > R+]Fh4t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P-7!\[];te  
  { wAF>C[<\  
  return fn(pk(t1, t2)); 96}/;e]@  
} j<"0ym)A  
} ; ( J\D"4q  
b ?B"u^b!  
vTh-I&}:  
一目了然不是么? ~Xh(JK]  
最后实现bind TG{=~2  
p%xo@v(  
{|%5}\%  
template < typename Func, typename aPicker > [|ky~sRr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NO`LSF  
  { tN3Xn]   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); iBV*GW  
} [9'5+RXw3  
Dr7,>Yx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;Zw!  
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。 !yoj ZG MB  
%nFZA)B[  
十一. phoenix gS4K](KH |  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :M1+[FT  
y{!`4CxF  
for_each(v.begin(), v.end(), &{Uaa  
( ^q%~K{'`-  
do_ bxrByu~|1  
[ 4JU#3  
  cout << _1 <<   " , " RNl%n}   
] 43,- t_jV  
.while_( -- _1), K*7*`6iU  
cout << var( " \n " ) riFE.;  
) rouD"cy  
); nFw&vR/q  
e%wbUr]c2  
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: [EB2o.E sO  
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 o'>jO.|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <2}"Y(zwKl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &X}9D)\UJ  
] A<\ d  
14s+ &  
template < typename Cond, typename Actor > B,e@v2jO|  
class do_while j(va# f#  
  { z<: 9,wtbP  
Cond cd; je_77G(F  
Actor act; o"7,CQye  
public : |+suGqo  
template < typename T > B 8C3LP}?  
  struct result_1 {7Dc(gNS  
  { i T 4H@  
  typedef int result_type; + #S]uC  
} ; Kqhj=B  
d!Y,i!l!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C\$7C5/  
IB(IiF5  
template < typename T > 9#O"^.Z !  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "%,zB_ng\<  
  { J\m7U  
  do m[ifcDZ(e  
    { ;,Lq*x2s  
  act(t); h8pc<t\6  
  } hCW8(Zt  
  while (cd(t)); @ mt v2P`  
  return   0 ; 2=["jP!B  
} KhXW5hS1  
} ; &NHIX(b6  
D2>=^WP6+  
"84.qgYaG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). w`F}3zm  
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。 top3o{ 4  
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。 8Ln:y'K  
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。 MbY a6jrF  
下面就是产生这个functor的类: {P1W{|  
5OpK~f5  
&EA4`p  
template < typename Actor > )o AK)e  
class do_while_actor pf] sL/g  
  { FjkE^o>  
Actor act; >"zSW?  
public : 1ub03$pL;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h=d&@k\g  
pBK[j ([  
template < typename Cond > f{* G%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]E[Mv} =  
} ; # ?}WQP!  
3o"~_l$z  
R%7k<1d'`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5x=tOR/h  
最后,是那个do_ &S''fxGL  
r IS \#j  
~y B[}BPf  
class do_while_invoker pZjyzH{~  
  { }KS[(Q  
public : 0DS<(  
template < typename Actor > 1xT^ ,e6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Rqvm%sAi  
  { +c\fDVv  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?%oPWmj}  
} W?XvVPB  
} do_; 5-=mtvA:  
7Py8!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ) ae/+Q8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 R6{%o:{  
最后来说说怎么处理break和continue ]9;WM.  
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。 N9,n/t  
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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