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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X@[)jWs  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j+_pF<$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, 1;4 ] HNI  
RNJUA^{  
j9=QOq  
A?q9(n|A"  
  class filler &!kr &g#]  
  { | Ts0h?"a  
public : r95l.v  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} r9a?Y!(  
} ; j3W)5ZX  
Pkm3&sW  
AV0C9a/td  
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: y'9 bs  
$1CAfSgKw  
UO& p2   
c==` r C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Use`E  
r# }`{C;+5  
3KF[ v{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +;}XWV  
Z]I[?$y  
mkCv  f  
NY5?T0/[  
二. 战前分析 0ang^v;q  
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。 Q &Rj)1!  
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 31n5n  
^XV=(k;~bX  
Di3<fp#w#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Lmy ^/P%  
  /* --------------------------------------------- */ BVx: JiA  
vector < int *> vp( 10 ); ccWz,[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ldJ:A*/M6  
/* --------------------------------------------- */ He4sP` &I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :eK;:pN  
/* --------------------------------------------- */ J^@0Ff;=5^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }ST9&w i~  
  /* --------------------------------------------- */ HR85!S`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }ug|&25D  
/* --------------------------------------------- */ glk_ *x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =H_|007C  
Fejs9'cB  
U$J l5[`F^  
P5+FZzQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: D?u*^?a2  
1._1, _2是什么? ~;Ga65_6_  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 -f.<s!a  
2._1 = 1是在做什么? @`N)`u85[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 N#')Qz:P  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 3_Su5~^  
dkuB{C,  
a*d>WN.;U  
三. 动工 m8F-#?~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /@5X0m  
Aw )='&;^z  
]3_oT^$:  
I=VPw5"E  
template < typename T > |IqQ%;H  
class assignment `z$<1Q T  
  { +Io[o6*  
T value; 8>Hnv]p  
public : zrjqB3R4@O  
assignment( const T & v) : value(v) {} [-cYFdt"V  
template < typename T2 > A]2zK?|s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #/  1  
} ; oB:tio4DE  
|1G/J[E  
zE +)oQ,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RsS?ibozl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =<I90j~)  
6elmLDMni\  
_dY6Ip%  
&ZgB b  
  class holder _e AZ_@  
  { Kw}-<y  
public : 2HBYReQ  
template < typename T > )/h~csy:~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const eN@V?G26K  
  { bZk7)b;1o  
  return assignment < T > (t); -E#!`~&V  
} dOArXp`s  
} ; P ?dE\Po7  
DQ^yqBVgQ  
<;:M:{RZY  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: &Ib8xwb:  
yzt6   
  static holder _1; +5Yc/Qp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MNNPBE  
A/Kw"l>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]Kb  
而不用手动写一个函数对象。 }wrZP}zM>  
Z[ }0K3,5  
jQOY\1SR  
y\b.0-z  
四. 问题分析 !.mMO_4}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >(Jy=m?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 >bWsUG9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k2l(!0o|;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u1O?`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ub%+8 M  
#Yi,EwD  
五. 问题1:一致性 zr%lBHuW  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Q4r)TR,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Asicf{HaX  
(UPkb$Qc  
struct holder {XiBRs e  
  { Ia$&SS)K  
  // g,U~3#   
  template < typename T > HJ]\VP9Zb  
T &   operator ()( const T & r) const 0\O*\w?  
  { @47MJzC  
  return (T & )r; utKtxLX"  
} 0l!%}E  
} ; 7yxZe4~|#  
'n% Ac&kk  
这样的话assignment也必须相应改动: I{AteL  
Ath^UKO"  
template < typename Left, typename Right > Z{7lyEzBg  
class assignment [_Y\TdR  
  { #bgW{&_ y  
Left l; h" cLZM:6  
Right r; ]W3D4Swq  
public : IZY q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r 11:T3  
template < typename T2 > !tBNA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  (-DA%  
} ; o1='Fr  
/`#sp  
同时,holder的operator=也需要改动: V*xT5TljS-  
<n< @ O5  
template < typename T > I^ sWf3'db  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Au &NQ+  
  { K <7#;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6*%3O=*  
} 1XQJ#J1/  
!/, 6+2Ru  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 eYBo*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 eW#U<x%P  
(qT_4b~  
return l(rhs) = r; e|u|b  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 pvM;2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zvB!=  
hM\<1D CKG  
template < typename Tp > BUB#\v#a  
class constant_t jXq~ x"(  
  { x"h0Fe?J  
  const Tp t; j|gv0SI_ w  
public : 6T{Zee  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bG=CIa&@  
template < typename T > dO.?S89L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const '0x`Oh&PK  
  { .CH0P K=l  
  return t; nB2AmS  
} <y1V2Np  
} ; q#wg2  
e\ i K  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7qSlqA<Hs  
下面就可以修改holder的operator=了 -C.x;@!k  
.b>1u3  
template < typename T > e&Z}struE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bf2R15|t5`  
  { `C"Slz::  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |5)~WoV/G  
} ?Z%Ja_}8ma  
']^e,9=Q  
同时也要修改assignment的operator() 1\1a;Q3W%,  
OD<0,r0f,  
template < typename T2 > ! {lcF%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5(bG  
现在代码看起来就很一致了。 @!6eRp>Z  
> kOca  
六. 问题2:链式操作 BX$t |t;!m  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 EJY[M  
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。 v<bq1QG  
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。 mLX1w)=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。 +aRjJ/*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9PhdoREb  
p.i$[6M  
template < typename T > I!lzOg4~  
struct result_1 ;SkC[;`J  
  { B' 6^E#9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Rt~Aud[  
} ; vfzGRr  
~J!a?]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: k9UmTvX  
HRi~TZ?\  
template < typename T > jzV*V<  
struct   ref YXXUYi~!f  
  { */xI#G,O+  
typedef T & reference; AC,$(E  
} ; &5/`6-K  
template < typename T > @]tFRV  
struct   ref < T &> |DfYH~@(  
  { &q1(v3cOO  
typedef T & reference; KL*ZPKG  
} ; $f>Mz|j  
AQ. Y-'\t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: NI=t)[\F  
(Z.K3  
template < typename T > D9e"E1f+"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +^<CJNDL9  
  { iKV;>gF,)v  
  return l(t) = r(t); Eag->mw/~  
} 2i', e  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 fMwJwMT8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JXBW0|8b  
&bh?jW  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 JO5~Vj_"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jnt0,y A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4 *He<2g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QpS0iUG  
最后的布局是: e+bpbyV_#  
                Add -x3QgDno  
              /   \ 0@,,YZ f  
            Divide   5 JoKD6Q1D  
            /   \ sBS\S  
          _1     3 T_6,o[b8  
似乎一切都解决了?不。 &of%;>$>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。 z1f~:AdL  
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。 C5i]n? )S  
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: 9+@_ZI-  
u%5B_<90V  
template < typename Right > T#J]%IDd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "KOLRJ@  
Right & rt) const R[wy{4<y  
  { EU ThH.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =w".B[r  
} h(d<':|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )Be}Ev#)Zx  
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。 IyOujdKa  
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。 ?Z( 6..&  
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。 -}2q-  
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。 CeR4's7  
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? #E5#{bra  
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: Vj0`*nC)/  
$b\Gl=YX^  
template < class Action > S#!PDg  
class picker : public Action j!&g:{ e  
  { +;`Cm.Iu  
public : ub}t3#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^ft_1d[  
  // all the operator overloaded V.'EP  
} ; =4 &9!Z  
$"J+3mO  
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。 fcr\XCG7U  
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: !K'kkn,h  
:b^tu 8E  
template < typename Right > `"I^nD^t>Y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R2x(8k"LPU  
  { NJs )2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~?E x?!\9R  
} jFw?Ky2  
M ,e_=aq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1P3^il7  
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。 W: cOzJ  
zjM+F{P8  
template < typename T >   struct picker_maker O9p8x2  
  { s~]Ri:7~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wjo xfPnf  
} ; m]=|%a6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > vhTte |(  
  { 6T"[M  
typedef picker < T > result; cQu1WgQ G  
} ; ?*tpW75hR[  
/JtKn*?}:>  
下面总的结构就有了: \W( C=e  
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。 hn)mNb!  
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。 a5?Rj~h!<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Pf]6'?kQ  
至此链式操作完美实现。 3VB{Qj  
$eX; 2  
4tCyd5u a8  
七. 问题3 7>wSbAR<  
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。 6Ei>VcN4a  
$?(fiFC  
template < typename T1, typename T2 > ss236&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x76<u:  
  { '2/48j X5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H;G*tje/M  
} 5=., a5  
wB?;3lTS  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 7od!:<v/  
;l &mA1+  
template < typename T1, typename T2 > 9W 5vp:G  
struct result_2 'd|_i6:y&  
  { jv5p_v4%O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u(\b1h n  
} ; #8%Lc3n  
'?v.O}  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 1 ;4TA}'H  
这个差事就留给了holder自己。 D/9&pRsO  
    %S]5wR6;_  
f<!eJO:<'  
template < int Order > zRD{"uqi  
class holder;  z4&|~-m,  
template <> (JL{X`gs#  
class holder < 1 > ;5q=/  
  { 6S2D\Bt,_  
public : * "~^k^_b}  
template < typename T > 31  QT  
  struct result_1 i.)k V B  
  { Jf|J":S  
  typedef T & result;  *9`@  
} ; ]{0 2!  
template < typename T1, typename T2 > F9]GEBLr  
  struct result_2 elJLTG  
  { (Y)$+9  
  typedef T1 & result; lmp0Ye|  
} ; oZmni9*SD  
template < typename T > ORA +>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @L=xY[&{  
  { Zvk O#j  
  return (T & )r; }Rt?p8p  
} =sG  C  
template < typename T1, typename T2 > B7fURL Rqr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z<0M_q9?MO  
  { cIw)ScY  
  return (T1 & )r1; Ih{(d O;  
} |*fGG?}  
} ; V'mQ {[{R  
C^2Tql  
template <> *<i { Mb Q  
class holder < 2 > a^@6hC>sr  
  { MkRRBvk  
public : >IJH#>i  
template < typename T > :,fs' !  
  struct result_1 }<[@)g.h.  
  { @tM1e<  
  typedef T & result; ';^VdR]fk  
} ; dArg'Dc4  
template < typename T1, typename T2 > bf VKf}  
  struct result_2 }~:`9PV)Z%  
  { N*f?A$u/I  
  typedef T2 & result; {<v?Z_!68  
} ; `&LPqb  
template < typename T > l <Tkg9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MQG(n+c  
  { _<+!  
  return (T & )r; ,?3r-bM  
} &j<B22t!  
template < typename T1, typename T2 > mcP]k8?C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YiTiJ9jf  
  { \3"4;fM!i  
  return (T2 & )r2; }:])1!a  
} ;/XWX$G@  
} ; "@ xI  
rFh!&_  
-v/1R1$e1  
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> >。 Ovxs+mQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "iMuA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %d c=Q SL  
C?fd.2#U  
return l(i, j) = r(i, j); [6`8^-}?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^a0{"|Lq  
}u5/  
  return ( int & )i; hbl:~O&a/  
  return ( int & )j; H{x'I@+  
最后执行i = j; % r`hW \4{  
可见,参数被正确的选择了。 IE+{W~y\  
V`fp%7W  
}xk85*V  
|C301ENZ  
8d?r )/~  
八. 中期总结 jdiH9]&U  
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: W4%I%&j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5/F1|N4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @SjISZw_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z\Hg@J&#  
3yX^93  
r5M {*  
}^ +E S^~  
Q bjO*:c4  
w &1_k:Z&  
九. 简化 !nQ_<  
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。 P(a!I{A(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K| %.mc s4  
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: H*51GxK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lD)ZMaaS3  
  +-*/&|^等 : E[\1  
2. 返回引用。 OyH>N/  
  =,各种复合赋值等 mE=%+:o.  
3. 返回固定类型。 NX%"_W/W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  `fMdO  
4. 原样返回。 q4=Gj`\43  
  operator, v7gs $'Q  
5. 返回解引用的类型。 !k@ (}CN_*  
  operator*(单目) tAF#kBa\y_  
6. 返回地址。 kn<IWW_t  
  operator&(单目) "'U+T:S  
7. 下表访问返回类型。 S9RH&/^H  
  operator[] ) rw!. )  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0"}qND  
  operator<<和operator>> `& ufdn\j  
uJ-Q]yQ  
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。 %4'<0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V3D`pt\[x  
[GQn1ZLc  
template < typename Left > D[/h7Ha  
struct value_return )hG4,0hv&  
  { 4N6JKS  
template < typename T > gZq _BY_U  
  struct result_1 +xNV1bM  
  { B 703{k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ui?iMtDr  
} ; <qGxkV  
;P *`v  
template < typename T1, typename T2 > FQTAkkA_!  
  struct result_2 q"(b}3  
  {  )OHGg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -.xiq0  
} ; Mc,3j~i  
} ; *T6*Nxs0k  
+~(SeTY  
KE[!{O^(a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait C&|K7Zp0v  
 jYUN:  
下面我们来剥离functor中的operator() L:j3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d! {]CZ"@  
%(&$CmS@  
return l(t) op r(t) W6gI#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |PtfG2Ty?  
return op l(t) %lq[,6?>5  
return op l(t1, t2) rjK]zD9  
return l(t) op )E|{.K  
return l(t1, t2) op H2lQ(Y+H  
return l(t)[r(t)] ; DXsPpZC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^'\JI  
 T<oDLJA\  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: S-'R84M,F  
单目: return f(l(t), r(t)); mF:Pplf<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5o6X.sC8e  
双目: return f(l(t)); mqtX7rej  
return f(l(t1, t2)); ]f{3_M[  
下面就是f的实现,以operator/为例 HmiG%1+{A  
%@9c'6  
struct meta_divide UpaF>,kM  
  { QUeuN?3X\  
template < typename T1, typename T2 > .af+h<RG4$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r=-b@U.fk>  
  { @r&*Qsf|   
  return t1 / t2; {o SdVRI  
} gLm,;'h%u  
} ; a[Nm< qV05  
iGPrWe@.  
这个工作可以让宏来做: 577#A,O  
9>ajhFyOhX  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nW)?cQ I  
template < typename T1, typename T2 > \ sZI"2[bk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cJerYRjsL  
以后可以直接用 qjObu\r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |LW5dtQ  
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 L{&>,ww  
(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。。。) s"@}^ )*}  
~&?57Sw*m  
$K.DLqDt  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 9a[1s|>w-  
A9lw^.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yAAV,?:o[  
class unary_op : public Rettype wPEK5=\4Ob  
  { _Pno9|  
    Left l; 3-btaG'P  
public : |}L=e.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R?zlZS.~  
0BNH~,0u  
template < typename T > 0C;Js\>3]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const veuX />!  
      { Nyt*mbd5 {  
      return FuncType::execute(l(t)); B{b?j*fHJ  
    } ;vneeW4|  
gg.]\#3g  
    template < typename T1, typename T2 > <THw l/a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 43E)ltR=]  
      { aGBd~y@e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }W@refS  
    } BYu(a  
} ; "b402"&  
tmOy"mq67  
>;XtJJS  
同样还可以申明一个binary_op :-O$rm  
u(FOSmNkN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i6P}MtC1  
class binary_op : public Rettype \?oT.z5VG&  
  { H#7=s{u  
    Left l; 5Q <vS"g  
Right r; +_ /ys!  
public : a_bZT4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OwEV$Q  
epKr6 xq  
template < typename T > t{ yj`Vg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4lR+nmAZ  
      { .71ZeLv*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O:8 u^ TP  
    } h<)ceD<,  
qE3Ud:j  
    template < typename T1, typename T2 > ~"0{<mMcX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .?rs5[th*  
      { b+q'xnA=>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0<:rp]<,  
    } P5h*RV>oS  
} ; ?mM:oQH+>  
X31%T"  
h^_^)P+;  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 hSxK*.W*3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Iila|,cM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GApvRR+Z  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 G~DHNO6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 50dN~(;p  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 IP$eJL[&D"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \BH?GMoP  
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) W!T[ ^+  
下面是修改过的unary_op s-5 #P,Lw  
7FkiT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BJ]L@L%  
class unary_op FX9WX b4w  
  { *J]p/<> {  
Left l; 7XT(n v  
  IJKdVb~   
public : (^W :f{  
P`O`Mw EAf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *1!'ZfT;  
w)* H&8h@  
template < typename T > =BN<)f^*s  
  struct result_1 Z2@e~&L  
  { fd #QCs  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; xjF>AAM_Px  
} ; ~:k r;n2  
)7!,_r  
template < typename T1, typename T2 > !~RK2d  
  struct result_2 o/ 51 RH  
  { @YRy)+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3QKBuo  
} ; V1Ojr~iM  
w8~R=k  
template < typename T1, typename T2 > (=WbLNBS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const olr#3te  
  { N.+A-[7,W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x^_c4,i)  
} <,it<$f#  
>Ik%_:CC`  
template < typename T > _-H,S)kI`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vt \g9-[  
  { =jh^mD&'  
  return OpClass::execute(lt(t)); Mv/ SU">F  
} sr[[xzL  
h?;03>6A&]  
} ; A@?-"=h}  
ns~bz-n  
rQNm2h  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug & ^1 b]f  
好啦,现在才真正完美了。 8dLmsk^  
现在在picker里面就可以这么添加了: !gV{[j?~zr  
:-U& _%#w  
template < typename Right > =bP<cC=3b  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,SIGfd  
  { |:4W5>sfg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }+MA*v[06  
} %-$ :/ N  
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。 nv+miyvvm  
9@lG{9id?  
>EA\KrjW  
tUZfQ  
G9xO>Xp^Al  
十. bind ZwY mR=  
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。 yK9EHJ$  
先来分析一下一段例子 E_$nsM8?  
~ArRD-_t  
a%a0/!U[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >dgq2ok!u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <Piq?&VX[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4_CL1g  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =aQlT*n%3  
我们来写个简单的。 m5] a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hT_Q_1,  
对于函数对象类的版本: e2G;_:  
3?`TEw~'  
template < typename Func > IY[qWs  
struct functor_trait @*L-lx  
  { i"Hc(lg  
typedef typename Func::result_type result_type; A7XA?>~+|  
} ; A.7lo  
对于无参数函数的版本: e2tru_#  
wpC .!T  
template < typename Ret > ki2 `gLK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .X(qs1  
  { p/u  
typedef Ret result_type; ek/zQM@%  
} ; lb*;Z7fx<'  
对于单参数函数的版本: P_mP ^L  
`-cw[@uD  
template < typename Ret, typename V1 > x[)]u8^A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9An \uH)mL  
  { U6wy^!_X9  
typedef Ret result_type; a{}#t}  
} ; ps8tr:T^=  
对于双参数函数的版本: 'r_Fi5[q  
7@e}rh?N-|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;o;ak.dTt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > LfU? 1:Du  
  { xe(7q1   
typedef Ret result_type; g2^{+,/^K  
} ; v@2@9/  
等等。。。 -vc$I=b;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &;r'JIp  
^ T`T?*h  
template < typename Func > ?dv-`)S&  
struct func_return ~ Al3Dv9x  
  { .q:6F*,1M  
template < typename T > ZdY$NpR,  
  struct result_1 :i {; 81V  
  { cD!E.2[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <tsexsw  
} ; i| ,}y`C#  
Z 5P4 H  
template < typename T1, typename T2 > =TzJgx  
  struct result_2 {(asy}a9K  
  { #j+cl'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .!lLj1?p  
} ; ,!,M'<?"  
} ; =oiz@Q@H  
y0?HZ Xq  
(|<+yQ,@>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3m-g-  
{%P 2.:  
template < typename Func, typename aPicker > 9AQ,@xP|  
class binder_1 `m#G'E I  
  { L})*ck  
Func fn; x;} 25A|  
aPicker pk; 31#jLWY'0  
public : 0Y0`$   
j` * bz-  
template < typename T > \UM&|yk:  
  struct result_1 8:*ZuR|~  
  { 7)2Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9H:J&'Xi7  
} ; Zy?!;`c*{  
GNB'.tJ:0Y  
template < typename T1, typename T2 > BNb_i H  
  struct result_2 ;.=0""-IF  
  { jA~omX2A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SdMLO6-  
} ; >\J<`  
1P 'L<z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L*4= b (3  
pEN`6*  
template < typename T > pzQc UG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *} Z  
  { w~pe?j_F$  
  return fn(pk(t)); <HS{A$]  
} =`N 0  
template < typename T1, typename T2 > U#w0E G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 63$`KG3  
  { lZ2g CZ  
  return fn(pk(t1, t2)); ]-a/)8  
} [TqX"@4NS  
} ; u}_x   
C8)s6  
usoyH0t!?  
一目了然不是么? qx*b\6Rt  
最后实现bind [0kZyjCq@  
QG L~??  
<m{#u4FC'  
template < typename Func, typename aPicker > Iue=\qUK^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2,Z@<  
  { K$:btWSm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >){}nlQf  
} v6! `H  
-!M>;M@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r9b(d]  
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。 42,dHYdt  
u%1JdEWZd  
十一. phoenix Yb[)ETf^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pa?AKj]  
87)/dHc  
for_each(v.begin(), v.end(), 'iwTvkf{  
( Z?9G2<i  
do_ \)aFYDq#\  
[ j':<7n/A  
  cout << _1 <<   " , " jJ2{g> P0P  
] {3K ]Q=  
.while_( -- _1), OH]45bd &7  
cout << var( " \n " ) Y<N#{)Q  
) Kg /,  
); IC$"\7 @  
%X%f0J  
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: )7P>Hj  
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 *g:Dg I 2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Gb"kl.j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /Zx"BSu  
[{& OcEf  
"^ dMCS@  
template < typename Cond, typename Actor > ^AZv4H*~  
class do_while P-yVc2YH  
  { C+t|fSJ  
Cond cd; Z3u6m0!  
Actor act; '%TD#!a  
public : dPV<:uO  
template < typename T > 5*90t{#  
  struct result_1 mT|r:Yr:  
  { qkC{IBN92  
  typedef int result_type; Q MX  
} ; #BH]`A J  
X_rv}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} eE\T,u5:  
KMl3`+i  
template < typename T > 9>&p:+D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &=T>($3r94  
  { '*&V7:  
  do =t~]@?]1D  
    {  N PqO b  
  act(t); |GPY bxzc  
  } m|]"e@SF2  
  while (cd(t)); pMAFZfte!x  
  return   0 ; >,)U4 6  
} W+s3rS2  
} ; [3tU0BU"  
3fYfj  
pk;S"cnk  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). GQjU="+  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 m>!o Yy_  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 :r:x|[3.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 C&EA@U5X^  
下面就是产生这个functor的类: N!\1O,  
EVLDP\w{  
*rV{(%\m  
template < typename Actor > v!n|X7  
class do_while_actor 6aWnj*dF  
  { s~5rP:  
Actor act; (Bpn9}F-V.  
public : DD>n-8M@>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .H&XP W  
sYk#XNH  
template < typename Cond > !9V; 8g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VPVg \K{  
} ; 7kMO);pO  
NKVLd_f k  
X@A8~ kj1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0juP"v$C>  
最后,是那个do_ i"4;{C{s  
]\ZmK0q<:  
,,S 2>X*L  
class do_while_invoker D_`~$QB`,  
  { 7o7FW=^  
public : dn_l#$ U  
template < typename Actor > q+?q[:nR-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y%zWaH  
  { I}}>M#  
  return do_while_actor < Actor > (act); }%y5<n*v\  
} 5OAb6k'  
} do_; ezm*9Jc~p  
N6*FlG-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7$R^u7DZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6mxzE3?G  
最后来说说怎么处理break和continue ClPE_Cfw~  
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。 52'6wwv6?  
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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