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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g`(' k5=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 aN\ps g  
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, yW3X<  
X[F<sxw  
XI>|"*-l  
#+X|,0p  
  class filler 2 d%j6D  
  { IIn0w2:i  
public : .Fdqn?c|+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q"2t :  
} ; F.nJX ZnJ  
UD 0v ia  
[#}A]1N  
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: h"b;e2  
.Vy*p")"  
Y ;JP r  
>o\s'i[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fWr6f`de  
AYB =iLa  
J?Y1G<&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0)c9X[sG  
A..,.   
\dIc_6/D1  
!>%U8A  
二. 战前分析 ]6PX4oK_t  
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。 A (:7q4  
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 UIpW#t  
%D::$,;<<  
^iWcuh_n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }8+rrzMUB  
  /* --------------------------------------------- */ ,d^ze=  
vector < int *> vp( 10 ); &3jq'@6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [gZz'q&[)  
/* --------------------------------------------- */ hWzjn5w3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); . kv/db  
/* --------------------------------------------- */ 37 #|X*L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); KK}?x6wV0,  
  /* --------------------------------------------- */ =N _7DT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P|rsq|',  
/* --------------------------------------------- */ @@!Mt~\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h"mG\xi  
41pk )8~pt  
l~f>ve|  
81O\BO.T  
看了之后,我们可以思考一些问题: u!&w"t61Nd  
1._1, _2是什么? OHz>B!`  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 i\4Qv"%  
2._1 = 1是在做什么? 5kX#qT=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ;g-L2(T05;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m\3r<*q6  
M 5mCG  
.GJl@==~1  
三. 动工 R"j6 w[tn  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y:FxX8S$'e  
ER z@o_  
/(`B;?  
/EJwO3MW  
template < typename T > (IAc*V~  
class assignment 0SoU\/kUi  
  { W{0gtT0  
T value; =y5~7&9'  
public : V}leEf2'  
assignment( const T & v) : value(v) {} KNR_upO8  
template < typename T2 > .zm'E<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RVlAWw(  
} ; |FF"vRi8a7  
l7rGz2:?  
&VY(W{\eY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (-V=&F_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment oiG@_YtR  
~:65e 8K  
? J;*  
%s]l^RZ  
  class holder c=S-g 9J  
  { LU#DkuIG  
public : z8#c!h<@;  
template < typename T > $6~ \xe=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R~z@voM*<  
  { o_2mSD!  
  return assignment < T > (t); =xO  q-M  
} /eM_:H5  
} ; p1dqDgF*  
,n')3r   
FZ!KZ!p  
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: #MZ0Sd8]&  
@$5!  
  static holder _1; :+1S+w  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RETq S  
C:$12{I?*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mY+.(N7m  
而不用手动写一个函数对象。 'O#,;n  
 eRlJ  
n&?]GyQ  
Z19d Ted33  
四. 问题分析 UOWOOdWS B  
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。 $N7:;X"l  
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。 @ 2mJh^cj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 zTFfft<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -0KQR{LI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $ Cr? }'a  
)~hsd+ 0t  
五. 问题1:一致性 uUAib<wdPL  
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?| QOG S` fh  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B3 mD0   
P7IxN)b7  
struct holder 97H2hYw9l  
  { # ;,b4O7@  
  // _IAvFJI  
  template < typename T > S9sFC!s1g  
T &   operator ()( const T & r) const +vxU~WIV&  
  {  b;!oPT  
  return (T & )r; _8Si8+j  
} dXKv"*7l  
} ; Dh*>361y-  
GHQa{@m2V  
这样的话assignment也必须相应改动: nwd 02tu  
:K!@zT=o  
template < typename Left, typename Right > J~Gq#C^e  
class assignment Ji7%=_@'-#  
  { .Gq)@{o>  
Left l; =rj5 q  
Right r; "RuH"~o  
public : tS2P|fl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]xf lfZ  
template < typename T2 > 7y",%WYSD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Qtmsk:qm  
} ; ~%Y*2i f  
)t G`a ;  
同时,holder的operator=也需要改动: =,D3e+P'  
jWb;Xk4  
template < typename T > q9- =>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )Cuc ]>SC  
  { j)Z3m @Ii5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); YoD1\a|  
} (r cH\   
Ez^U1KKOE7  
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。 /*Z ,i&eC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xbex6i"ZE  
)j6VROt  
return l(rhs) = r; DUg  
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。 ]R^?Pa1Te4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =G*rfV@__V  
`0+zF-  
template < typename Tp > ?i*kwEj=  
class constant_t A7.$soI\  
  { \NbMSC&H  
  const Tp t; 6Lw34R  
public : WU-.lg'c'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M%f96XUM  
template < typename T > i(q%EMf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const H*_:IfI!  
  { #uNQ+US0  
  return t; zBWn*A[4  
} ^ N]u  
} ; oDp!^G2A"  
iARIvhfdi  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 pg69mKZ$  
下面就可以修改holder的operator=了 Qcu1&t\C  
P@ '<OI  
template < typename T > RE]u2R6Y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,.u7([SGm  
  { s OD>mc#%Y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _yT Gv-  
} ' }rUbJo  
8D eRs#  
同时也要修改assignment的operator() z65|NO6JW.  
ysA~Nq@  
template < typename T2 > xW*L^97 ;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } QK -_~9V  
现在代码看起来就很一致了。 XGZ1a/x;s  
,u|vpN  
六. 问题2:链式操作 U/E M(y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sHO6y0P  
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。 > TG:}H(J  
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。 HT/zcd)}#  
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。 0_Tr>hz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct f.0~HnNg1  
<5MnF  
template < typename T > +)Tt\Q%7  
struct result_1 Hep]jxp+  
  { tWVbD%u^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [E_6n$w  
} ; XA} !  
']1j M n  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: )'(7E$d  
gQf'|%)AJ  
template < typename T > hA6!F#1  
struct   ref KumbG>O  
  { F+R4nFA  
typedef T & reference; zzi%r=%r&  
} ; ]ERPWW;^  
template < typename T > Ia:n<sZU  
struct   ref < T &> 1]#qxjZ~  
  { [;II2[5 ,  
typedef T & reference; ),5^bl/  
} ; <R>qOX8  
9RwD_`D(MN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %..{c#V  
H27_T]\  
template < typename T > R[5*]$(b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A:F*Y%ZW  
  { # )-Kf  
  return l(t) = r(t); $-Q,@Bztq  
}  q%,q"WU  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 v-2O{^n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,g%2-#L%  
{E!ie{~  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 8C4DOz|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: QbqEe/*$_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FQ>KbZh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qczGv2%!  
最后的布局是: 'E+Ty(ED5  
                Add \;&9h1?Mn  
              /   \ A1x?_S"a  
            Divide   5 <*0^X%Vf\  
            /   \ 0XFJ/  
          _1     3 O=8:K'  
似乎一切都解决了?不。 :P<} bGN  
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。 m&jh7)V  
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。 Y~(#_K  
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: U'@eUY(Ov$  
k$?zh$  
template < typename Right > 8r(S=dA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i]gF 6:&  
Right & rt) const L=ZKY  
  { ~{'.9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4F EOV,n  
} cf?*6q?n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %M^X>S\%  
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。 {tMpI\>S  
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。 w+ gA3Dg  
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。 Am&/K\O  
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。 Zp]{e6J  
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? +{N LziO  
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: =< j8)2  
=8[4gM+  
template < class Action > L,V\g^4$K  
class picker : public Action <Hl.MS  
  { j_c0oclSz  
public : ,  A?o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '0D2e  
  // all the operator overloaded }Wjb0V  
} ; % \Nfj) 9  
2,?4'0Z@R  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 j#r|t+{"C  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 74hGkf^S  
0TK+R43_  
template < typename Right > 2[: *0 DV#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const / 2>\Z(  
  { _]H$rf,Rc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IM),cOp=  
} p*E_Po  
) D:M_T2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S83wAr9T  
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。 ;g$s`l/ 4  
thcj_BZ8  
template < typename T >   struct picker_maker `J \1t K{  
  { 0\# uxzdhJ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [xq"[*Evv  
} ; /H&:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )MqF~[k<-  
  { B]~#+rMK  
typedef picker < T > result; ?kvkkycI   
} ; #R v&b@K  
+[M5x[[$  
下面总的结构就有了: ;|&Ak_I2G  
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。 YFgQ!\&59  
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。 *.4;7#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R}7>*&S:  
至此链式操作完美实现。 289teU  
n.P$7%G`2  
{t`UV,  
七. 问题3 (cJb/|?3  
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。 GY 4?}T^s  
Kg^L 4Q  
template < typename T1, typename T2 > q@1!v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZOvMA]Rf  
  { F M:ax{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^;4nHH7z-,  
} Ex^|[iV  
6U)Lhf\'o  
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: "MZj}}l  
;Q>(%"z};  
template < typename T1, typename T2 > m:A 7*r[  
struct result_2 !~PLW]Z4  
  { 1^rODfY0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .PBma/w W  
} ;  pv1J6  
f@lRa>Z(Fm  
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? //*>p  
这个差事就留给了holder自己。 _D7MJT  
    ~jMdM~}  
wZN<Og+;  
template < int Order > 2ijw g~_@  
class holder; !/O c)Yk  
template <> Ym6zNb8 bQ  
class holder < 1 > c-8Pc ]+g  
  { !m(5N4:vV  
public : z 17  
template < typename T > | W:JI  
  struct result_1  so_  
  { +o})Cs`|=A  
  typedef T & result; g(m3 &  
} ; %toxZ}OP  
template < typename T1, typename T2 > v&oE!s#  
  struct result_2 C'3/B)u}l  
  { tAH,3Sz( /  
  typedef T1 & result; j&)"a,f  
} ; 6KP"F[8I  
template < typename T > 6-C9[[g<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4h wUH  
  { n| =k9z<y8  
  return (T & )r; &qqS'G*  
} Uv'.]#H<  
template < typename T1, typename T2 > Rg~ ~[6G>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *l:5FT p  
  { sI p q  
  return (T1 & )r1; \AV6;;}&  
} k6-.XW  
} ; Z=`\U?,  
}wzU<(Rx  
template <> Z{nJ\`  
class holder < 2 > ~L j[xP  
  { A7@5lHMF  
public : c`I`@Bed  
template < typename T > <EKDP>,~  
  struct result_1 >!:uVS  
  { .hW_P62\#  
  typedef T & result; A|p O  
} ; diN5*CF'~  
template < typename T1, typename T2 > _ h\wH;  
  struct result_2 %9hzz5#  
  { J2VhheL`J  
  typedef T2 & result; PK^{WF}L;  
} ; ^Z]1Z  
template < typename T > dE9xan  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z'iXuI49  
  { WF#eqU*&  
  return (T & )r; ka3Jqy4[  
} sS#Lnj^`%  
template < typename T1, typename T2 > ;\yY*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `h+ia/  
  { wlr/zquAE9  
  return (T2 & )r2; e -vL!&;2  
} En%PIkxeR  
} ; @Q~Oc_z  
F/;uN5{o  
xJ H]>#XJ  
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> >。 ><9E^ k0.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {iiHeSD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D hy  
3gZ|^h6 +  
return l(i, j) = r(i, j); |4NH}XVYJ>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d7Lna^  
O}\$E{-  
  return ( int & )i; n]G!@-z  
  return ( int & )j; =w='qjh  
最后执行i = j; L/,#:J  
可见,参数被正确的选择了。 bp Q/#\Z  
V~p/P  
ZnDI J&S  
hhQLld4  
Sgp$B:  
八. 中期总结 lN"%~n?  
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:   )z#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qTFktJZw  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G/T oiUY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ??Zh$^No:  
Z>1\|j  
m~a'  
g2;!AI5f  
#`R`!4  
v:0.  
九. 简化 ~_^#/BnAl  
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。 k fS44NV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0 =#)-n  
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: /Zs;dam  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1s5F jD?M  
  +-*/&|^等 lJHV c"*/  
2. 返回引用。 ^b)8l  
  =,各种复合赋值等 hd*bPj ;  
3. 返回固定类型。 Cisv**9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $oKT-G  
4. 原样返回。 <RzGxhT  
  operator, eZ+pZq  
5. 返回解引用的类型。 `BA wef  
  operator*(单目) K cI'P(  
6. 返回地址。 Eshc"U  
  operator&(单目) T0Lh"_X3  
7. 下表访问返回类型。 JD1IL` ta;  
  operator[] 9AQMB1D*v4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 LlAMtw"  
  operator<<和operator>> }!{9tc$<b  
] ;X[xs  
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。 F!m/n!YR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0c*y~hUVZ  
R zG7Xr=t  
template < typename Left > Z9rmlVU6!  
struct value_return \%Wu`SlDp9  
  { 5&V0(LT]C  
template < typename T > R7YL I1ov  
  struct result_1 (3kz(6S  
  { o'nju.'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _ZUtQ49  
} ; Y] Q=kI  
NYopt?Xg  
template < typename T1, typename T2 > {.=4;   
  struct result_2 !Cse,6/Z  
  { UzZzt$Kw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; VB x,q3.  
} ; ]7SX _:'*  
} ; HPM ggRs  
y" 4Nw]kU  
;Y<Hi\2oy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^id9_RU   
Ak(_![Q:q\  
下面我们来剥离functor中的operator() >jI( ^8?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \va'>?#o1  
(' yBIb\ue  
return l(t) op r(t) MVe:[=VOT|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) aH6{_eY  
return op l(t) ]ADj 9  
return op l(t1, t2) Y![m'q}K  
return l(t) op d8l T+MS=  
return l(t1, t2) op r)S tp`p  
return l(t)[r(t)] #NU;$ &  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WDznhMo  
b[}f]pB@n  
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: 'n1-?T)  
单目: return f(l(t), r(t)); QkMK\Up  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c@p4,G  
双目: return f(l(t)); Y`$dtg {  
return f(l(t1, t2)); A UCk]  
下面就是f的实现,以operator/为例 ')]K&  
2flgfB}2k  
struct meta_divide 1eiV[z$?  
  { 3Yu1ZuIR  
template < typename T1, typename T2 > A6D.bJ)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _^{!`*S  
  { p6=L}L  
  return t1 / t2; =3KK/[2M  
} 1;O%8sp&  
} ; /W4F(3oM  
&OpGcbf1  
这个工作可以让宏来做: Ur^~fW1 o  
6 <&jY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t^N 92$|  
template < typename T1, typename T2 > \ a>w@9   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *=+m;%]_  
以后可以直接用 C)w11$.YQ9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Cso!VdCX  
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 <A%}  
(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。。。) (;1rM}B;1  
`U-i{i  
3aMfZa<=  
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 j+B+>r ^  
g.3 . C?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xc|pl!ns  
class unary_op : public Rettype \_H-TbU8  
  { ,:RHhg  
    Left l; vAeh#V~#  
public : ]#)1(ZE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} RPH]@  
*Ru@F:  
template < typename T > IP)?dnwG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^;on  
      { ?|Q[QP  
      return FuncType::execute(l(t)); _oOE MQb  
    } 9wR-0E )  
E: EXp7  
    template < typename T1, typename T2 > 6Xu^ cbD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <>!Y[Xr^  
      { 8&q|*/2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2|J>e(&akY  
    } &hciv\YT2W  
} ; j2oHwt6"  
3Zy$NsY3  
m53XN  
同样还可以申明一个binary_op HH_w!_f  
P F#X8+&J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (``EBEn  
class binary_op : public Rettype -N'xQ(#n3q  
  { bf~gWzA  
    Left l; o;.6Y `-fJ  
Right r; x6=Yt{  
public : ;QMRm<CLV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Gp}:U>V)  
#;4afj:2g  
template < typename T > 8|:bis~wm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )(&Z&2~A  
      { gY)NPi}!`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qU ESN!  
    } a' sa{>  
Oy U[(  
    template < typename T1, typename T2 > BU\P5uB!V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %by8i1HR  
      { mFL"h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {Ac5(li_  
    } {Q/XV=  
} ; H.sYy-_]F  
:o!bz>T  
 C~C}b  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 d%IM`S;fh  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VBHDI{HzRv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v%mAU3M  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ze%kP#c6!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `RRC8]l  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 #LP38 wE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KY1(yni&8[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 3*N-@;[>b  
下面是修改过的unary_op {J`]6ba  
Y[oNg>Rz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {9yv3[f3  
class unary_op T]&% KQ  
  { zF+NS]XK  
Left l; Fpz)@0K;  
  zli@XZ#  
public : u}zCcWP|L  
W(5et5DN,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `# N j8  
Z/y&;N4  
template < typename T > jacp':T  
  struct result_1 Dgb@`oo  
  { *aE/\b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b4l=Bg"  
} ; RyI(6TZl  
Gp0B^^H$  
template < typename T1, typename T2 > zQ;jaS3 hf  
  struct result_2 AKKp-I5  
  { jm|x=s3}h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^jY'Hj.Bs  
} ; RnvPqNs  
oCl $ 0x  
template < typename T1, typename T2 > QkEIV<T&)l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FXpI-?#E<  
  { ]n8 5.DF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r2KfZ>tWg"  
} -vRZCIj!  
r&^xg`i[z>  
template < typename T > h .A@o#x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RW4}n< 88  
  { \Lp|S:u  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3LxhQVx2  
}  >mk}  
Ts+S>$  
} ; Z6.0X{6nA  
.?16w`Y  
X:aLed_{f  
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 {_ &*"bK  
好啦,现在才真正完美了。 m|:O:<  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;WF3w  
qDMVZb-(#  
template < typename Right > PrA?e{B5m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lT`y=qR|  
  { 0E6>P E;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S;!l"1[;  
} : h"Bf@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。 {8!\aYI  
W@X/Z8.(  
v;S_7#  
9 n(.v}  
k<bA\5K  
十. bind ?3f-" K_r  
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。 L7\ rx w  
先来分析一下一段例子 'U9l  
fyRSg B00$  
Yy,i,c`r  
int foo( int x, int y) { return x - y;} PRR]DEz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'Y6x!i2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 EWI2qaSnO  
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。 my.%zF  
我们来写个简单的。 ^Po^Co  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: q+KGQ*   
对于函数对象类的版本: 2H h5gD|>  
oS2L"#  
template < typename Func > j %3wD2 l  
struct functor_trait s{"}!y=]  
  { td}%reH  
typedef typename Func::result_type result_type; LSX;|#AI  
} ; GmjTxNU@  
对于无参数函数的版本: ws^ 7J/8  
!>n^ ;u  
template < typename Ret > i!|OFU6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E46+B2_~zk  
  { JO|%Vpco  
typedef Ret result_type; EFd9n  
} ; m2i'$^a#  
对于单参数函数的版本: iSiez'  
_4Ciai2Ql  
template < typename Ret, typename V1 > c.<bz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l r16*2.  
  { G_5uO58  
typedef Ret result_type; ^lI>&I&1  
} ; &l&B[s6[  
对于双参数函数的版本: R#K,/b%SV  
C0 RnBu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `$fKS24u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WbIf)\  
  { ^]{)gk8P~2  
typedef Ret result_type; []\=(Uc;  
} ; dKG2f  
等等。。。 lRy^Wp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2r =8&~9z  
\$Jz26 -n  
template < typename Func > ./Y5Vk#Rp\  
struct func_return P+9%(S)L3  
  { i]8+JG6  
template < typename T > y3^>a5z!x  
  struct result_1 acPX2B[jJ  
  { v` G[6Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ees^j4  
} ; w~}*MsB  
y)Y0SY1\j  
template < typename T1, typename T2 > 8<2 [ F  
  struct result_2 B %L dH  
  { Ub"6OT1tl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UP+4xG  
} ; 4^OPzg6Z%p  
} ; bvR0?xn q  
!_a@autj  
RTXl3 jq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 dXBXV>rbB  
t>Ot)d  
template < typename Func, typename aPicker > 4:50dj  
class binder_1 n/zTS3<  
  { UHaY|I${U  
Func fn; <,X?+hr  
aPicker pk; +~ZFao qf  
public : oiKY2.yW  
n[`KhRN  
template < typename T > #_U[ T  
  struct result_1 5nQxVwY  
  { %]KOxaf_z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u/,ng&!  
} ; gf]k@-)  
2B !Bogs  
template < typename T1, typename T2 >  4u.v7r  
  struct result_2 ;d#`wSF`G  
  { i*3*)ly  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +{7/+Zz  
} ; W["c3c  
IW~q,X+`V  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} UpoTXA D}k  
a6/$}lCq  
template < typename T > v"~0 3-SX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =Felo8+   
  { B=,j$uH  
  return fn(pk(t)); .!><qV g  
} |s}7<A  
template < typename T1, typename T2 > `%5~>vPS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /W @k:  
  { o4l=oY:'  
  return fn(pk(t1, t2)); |PY*"Ul  
} BQ /0z^A  
} ; Y \oz9tf8  
PDQ\ND  
920 o]Dh=t  
一目了然不是么? {i!@C(M3  
最后实现bind %aHQIoxg  
xUw)mUn@N  
-Y:^<C^^&8  
template < typename Func, typename aPicker > VW%eB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Zf [#~4  
  { V9SkB3-'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ndB [f  
} 6.0/asN}  
!=t.AgmL  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kH9fK80  
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。 T=- $ok`G  
V]fsjpvlmr  
十一. phoenix )RZ:\:c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {YT@$K]w,  
!92zC._  
for_each(v.begin(), v.end(), c1CUG1i  
( +o*&JoC  
do_ ~a RK=i$F  
[ &nXa /XIZ_  
  cout << _1 <<   " , " CEMe2~  
] Ga9^+.j  
.while_( -- _1), LNU#NJ^Axt  
cout << var( " \n " ) u&7c2|Q  
) JPt0k  
); OqW (C  
d7)EzW|I;  
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: PRpW*#"EI  
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 "^3pP(8;~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qEW3k),  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :~gG]|F  
E5EAk6  
q n2X._`  
template < typename Cond, typename Actor > 8`? vWJS  
class do_while `~S ; UG   
  { ~,: FZ1wh  
Cond cd; %Q2<bj]  
Actor act; iAWd 9x  
public : __Tg1A  
template < typename T > 3ug-cq  
  struct result_1 ~ v21b?   
  { =Kh1 HU.F  
  typedef int result_type; ' 6#en9{L  
} ; UrhSX!g/A>  
<6(&w9WY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }.$5'VGO  
 E qc,/  
template < typename T > kd3vlp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P!*G"^0<  
  { A@I( &Z  
  do C2/B1ba  
    { }vGW lNd#g  
  act(t); PE7D)!d T  
  } fZ6"DJZ  
  while (cd(t)); 1p%75VW  
  return   0 ; Vr1yj  
} c&rS7%  
} ; VBe.&b8  
&|8R4l C|  
)?zlhsu}1;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <Jwx|  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 >I^_kBa  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 [fjP.kw;J  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ( ;(DI^Un8  
下面就是产生这个functor的类: dRXEF6G  
x_K8Gr#Z0  
'9R.$,N  
template < typename Actor > +uD4$Wt_F  
class do_while_actor p+pBk$4  
  { ivb?B,Lz0  
Actor act; K>a+-QWK3  
public : "{igrl8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I\FBf&~  
0qPbmLMK  
template < typename Cond > :Q@qR((&o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zZ11J0UI  
} ; ^zs]cFN#%  
u}:p@j}Zv  
F CbU> 1R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dQkp &.  
最后,是那个do_ Q Jnji  
dhAkD-Lh  
c<c"n'  
class do_while_invoker HT: p'Yyi  
  { *sPG,6>  
public : + yF._Ie=  
template < typename Actor > 'q:t48&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ff3HR+%M  
  { 0:SR29(p1  
  return do_while_actor < Actor > (act); (> {CwtH][  
} MkCq$MA  
} do_;  erW[q  
mTsl"A>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {@7{!I|eD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s,*kWy"jp  
最后来说说怎么处理break和continue 6L)]nE0^  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 Q-qM"8I  
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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