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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda u"*DI=pwb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pC>h"Hy  
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, VDbbA\  
N\ !  
n*=#jL  
jxkjPf?  
  class filler ~~h#2SX  
  { [%N?D#;  
public : Gw$5<%sB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XgHJ Oqt  
} ; Coe/4! $M  
Tgr,1) T  
+)"Rv%.  
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: ufL<L;Z\;  
C$1W+(  
tj[E!  
4A!]kj 5T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); % (y{Sca  
;x/eb g  
?e<2'\5v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ' 1gfXC  
=oq8SL?bJ*  
% ERcFI]G  
6D`n^uoP  
二. 战前分析 3>aEP5  
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。 UgC65O2  
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 i9DD)Y<  
L!If~6oD(  
.PUp3X-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T+F]hv'  
  /* --------------------------------------------- */ <Kv$3y  
vector < int *> vp( 10 ); rQVX^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wwB3m&  
/* --------------------------------------------- */ Mz(Vf1pi%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rTIu'  
/* --------------------------------------------- */ L>h8>JvQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d}[cX9U/  
  /* --------------------------------------------- */ GBbnR:hM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `.W2t5 Y  
/* --------------------------------------------- */ #_wq#rF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 20|`jxp  
5*pzL0,Y  
4VwF \  
V*uE83x 1  
看了之后,我们可以思考一些问题: |1~n<=`Z  
1._1, _2是什么? lD/9:@q\V  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0D s3wNz  
2._1 = 1是在做什么? 20;9XJmjl  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 `r`8N6NQ&]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :}lqu24K  
D0r viO  
147QB+cE  
三. 动工 CI'RuR3y]Z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: iAwEnQ3h  
^a4z*#IOr  
T }}2J/sj  
F)LbH& Kn  
template < typename T > 5`QcPDp{z  
class assignment t;e&[eg  
  { M6)  G_-  
T value; lM6pYYEq=  
public : Gmz^vpQ]t  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0@ Y#P|QF  
template < typename T2 > AG N/kx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i+*!" /De  
} ; P=QxfX0B  
9r!8BjA  
%=`JWLLG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kJWg},-\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7>JTQ CJ  
d~LoHp  
')y2W1  
2?JV "O=  
  class holder Lgg,K//g  
  { xh;V4zK@`  
public : FZr/trP~  
template < typename T > Ax;[Em?I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H3A$YkK [  
  { > N~8#C  
  return assignment < T > (t); g4IF~\QRVi  
} h.jJAVPi  
} ; 3 jZMXEG)  
qs5>`skX  
)kpEcMlR  
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: j/O~8o&  
vrnvv?HPrR  
  static holder _1; B/twak\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `H+"7SO  
$%y q[$^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v"USD<   
而不用手动写一个函数对象。 M.W X&;>  
3U[O :  
b6D;98p  
VW-qQe  
四. 问题分析 BI1M(d#1L"  
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。 `Ij@;=(  
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。 17LhgZs&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?:(y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |7qt/z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Q_5 l.M/9]  
,"v&r(  
五. 问题1:一致性 DB'v7 Ij0  
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?| 8Q'Emw |  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Br1R++]  
-ss= c#  
struct holder V=O52?8  
  { Pvxb6\G&d  
  // )(iv#;ByL  
  template < typename T > 'p@f5[t  
T &   operator ()( const T & r) const @@65t'3S  
  { d:=' Xs  
  return (T & )r; As:O|!F  
} Q:}]-lJg  
} ; 70'OS:J=\  
Z)?$ZI@  
这样的话assignment也必须相应改动: YpZB-9Krf  
b^o4Q[  
template < typename Left, typename Right > b8mH.g&l  
class assignment PDNl]?  
  { VYk:c`E  
Left l; J9^NHU  
Right r; ]Q^)9uE\D  
public : Cf% qap#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \J'}CX*aQ  
template < typename T2 > &g`&#IRz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } + G@N  
} ; o) )` "^  
vFPY|Vzh  
同时,holder的operator=也需要改动: 9YzV48su#  
C6!F6Stn]g  
template < typename T > %OQdUH4x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .-gJS-.c  
  { !_fDL6a-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7d.H 8C2  
} d1#lC*.Sg  
2XyyU}.$  
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。 9=}#.W3.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !QdX+y<re  
T ^eD  
return l(rhs) = r; =,*/Ph&  
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。 *As"U99(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V+y|C[A F  
4%}iKoT   
template < typename Tp > BT(eU*m-  
class constant_t j 7);N  
  { \=RV?mI3?  
  const Tp t; ,^CG\);  
public : dgQ<>+9]6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9k93:#{WE  
template < typename T > i*l =xW;bM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jKcl{',  
  { k_1;YO BF  
  return t; KD\%B5Jy  
} fvta<  
} ; F'wG%  
"WY5Pzsi:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w[vccARQ  
下面就可以修改holder的operator=了 e2%mD.I  
Md9y:)P@Y  
template < typename T > L8E4|F}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q+qF;7dN@  
  { Wt5pK[JV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 18~jUYMV  
} g9Dynm5  
q(EN]W],  
同时也要修改assignment的operator() Ta3* G  
Y x66Xy  
template < typename T2 > o=![+g  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #3>jgluM'  
现在代码看起来就很一致了。  ^0{t  
Kl?C[  
六. 问题2:链式操作 WOgkv(5KN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Nj?Q{ztS  
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。 E i2M~/  
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。 #$ka.Pj  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 HOPl0fY$L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6%9 kc+ 9  
Rc93Fb-Zp  
template < typename T > u>] )q7s  
struct result_1 oG hMO  
  { s,mt%^x[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,9KnC=_y  
} ; B}zBbB  
hBz>E 4mEv  
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: .i;?8?  
DgRn^gL{Q  
template < typename T > L;Ynq<x  
struct   ref @}r s6 G  
  { Nw ,|4S  
typedef T & reference; p")"t`k7  
} ; qs8^qn0A  
template < typename T > KAVkYL0  
struct   ref < T &> ~4#D G^5  
  { M`iE'x  
typedef T & reference; [\0>@j}Z  
} ; -:!Wds  
r|z B?9Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G ` eU   
Om;` "5  
template < typename T > W}k/>V_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @I&k|\  
  { gLFSZ  
  return l(t) = r(t); mU[  
} `PLax@]2  
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。 %LqT>HXJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 WK0IagYw  
F *U.cJ%  
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 =pj3G?F#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: zII^Ny8D  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rNm_w>bq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L6jwJwD  
最后的布局是: Ai:, cY5%  
                Add -U7,~z  
              /   \ |rgPHRX^Hn  
            Divide   5 ".pQM.T  
            /   \ 1(i%nX<U  
          _1     3 _K!)0p  
似乎一切都解决了?不。 1'\s7P  
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。 0a!|*Z  
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。 W8-vF++R  
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: t3v_o4`&  
s`yg?CR`,  
template < typename Right > N]ebKe  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WXf[W  
Right & rt) const LF{8hC[  
  { m}beT~FT_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^mut-@ N9  
} !F Zg' 9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C0^r]^$Z  
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。 $EdL^Q2KAy  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 fU.z_ T[@  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 " w /Odd  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 y\:Ma7V  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? X #$l7I9H  
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: bq8h?Q  
QM~~b=P,\  
template < class Action > ssH[\i  
class picker : public Action IO2@^jup  
  { oe=1[9T"  
public : o>]z~^c  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m*lcIa  
  // all the operator overloaded yI-EF)A@;  
} ; oykb8~u}}  
5CfD/}{:#I  
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。 U{@2kg-  
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: (*T$:/zI S  
UQP>yuSx  
template < typename Right > fL-$wK<p<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l&Y'5k_R  
  { vr6YE;Rs  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /z}b1m+  
} \IqCC h  
q(2ZJn13f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~g@}A  
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。 Q^xk]~G$(  
AW!A +?F6  
template < typename T >   struct picker_maker *dC&*6Rx  
  { v5{2hCdt  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ef@Et(f_mQ  
} ; Uaj_,qb(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .F$cR^i5u  
  { bFH`wL W  
typedef picker < T > result; (Y^tky$9  
} ; Y%}N@ ,lT  
bV"t;R9  
下面总的结构就有了: Pj!f^MN  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 P%!=Rj^2m  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Cm"S=gV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /cvMp#<]  
至此链式操作完美实现。 V:+z3)qF  
80o'=E}"  
VZ 7(6?W  
七. 问题3  5IF$M2j  
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。 Krl9O]H/[  
7 Z? Hyv  
template < typename T1, typename T2 > uZI7,t-7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cHOC>|  
  { *=T(ncR['  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NnU`u.$D  
} vWa\8yf  
h 'Hnq m  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: % w  
Fw}|c  
template < typename T1, typename T2 > <zAYq=IU  
struct result_2 ip1gCH/?_+  
  { N8J(RR9O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S a}P |qI  
} ; cz|?j  
@*|T(068&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 3od16{YH  
这个差事就留给了holder自己。 NBLjBa%eL  
    -YrMVoZl  
!E)|[:$XT  
template < int Order > f=S2O_Ee  
class holder; H4sc7-  
template <> VC% .u.< F  
class holder < 1 > K5jeazasp  
  { 64>CfU(  
public : !?+q7U  
template < typename T > IcGX~zWr  
  struct result_1 E\p"%  
  {  =+q\Jh  
  typedef T & result; j5]ul!ji  
} ; G!h75G20  
template < typename T1, typename T2 > l/\D0\x2  
  struct result_2 AD@ {7  
  { Z a S29}  
  typedef T1 & result; K CH`=lX  
} ; f/iMI)J  
template < typename T > ibG>|hV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w~Vqg:'\$  
  { )8SWU)/  
  return (T & )r; <$WS~tTz  
} dep"$pys>  
template < typename T1, typename T2 > j0(jXAc;UB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J(w FJg\/  
  { m - hZ5 i  
  return (T1 & )r1; 8%xBSob{j  
} 1-&L-c.  
} ; fc[_~I'  
8B5WbS fL^  
template <> A5%$<  
class holder < 2 > ,H^!G\  
  { brlbJFZ19  
public : ED>a'y$f  
template < typename T > hhFO,  
  struct result_1 7T t!h f  
  { ]]3rSXs2}J  
  typedef T & result; j]vEo~Bbh  
} ; Nd{U|k3pL  
template < typename T1, typename T2 > Zj1bG{G=i  
  struct result_2 mVh;=>8K  
  { _mwt{D2r}  
  typedef T2 & result; N]6t)Zv  
} ; %qTIT?6'  
template < typename T > 6<R[hIWpZ}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .aVtd [  
  { 3d olrW  
  return (T & )r; Re %dNxJ=  
} jIVDi~Ld  
template < typename T1, typename T2 > 2A:h&t/|C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \xv(&94U  
  { G.v(2~QFd  
  return (T2 & )r2; {8`$~c  
} UT9u?  
} ; aql8Or1[  
a(ITv roM/  
sf# px|~9  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 RVLVY:h|F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: AQT_s9"0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  X)+6>\  
t8rFn  
return l(i, j) = r(i, j); {<Gp5j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X J)Y-7c  
F *r)  
  return ( int & )i; 5,g +OY=\  
  return ( int & )j; v\@RwtP  
最后执行i = j; PLMC<4$s  
可见,参数被正确的选择了。 Ki7t?4YE  
,sL%Ykr  
!2Z"Lm  
85;bJfY  
SgehOu  
八. 中期总结 )|^8`f  
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: 0K26\1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H:~u(N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (V]3w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P)J-'2{  
't0M+_J  
fwV2b<[  
Y?3tf0t/  
hpPacN  
y$SUYG'v  
九. 简化 |5O>7~Tp  
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。 $~W5! m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &} `a"tYr  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: =!xX{o?64  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 x\8|A  
  +-*/&|^等 3}F>t{FDk  
2. 返回引用。 El;"7Qn  
  =,各种复合赋值等 <r$h =hM  
3. 返回固定类型。 g=Vu'p 3u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $Th)z}A}EA  
4. 原样返回。 $T^q>v2u  
  operator, &ah%^Z4um  
5. 返回解引用的类型。 oW 6Hufu+o  
  operator*(单目) =DD KGy.g  
6. 返回地址。 nReld :#T  
  operator&(单目) vZ"gCf3#?3  
7. 下表访问返回类型。 m m`#v g,  
  operator[] \AKP ea=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j-W$)c3X  
  operator<<和operator>> `Hlf.>b1  
emK*g<]  
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。 .hR <{P  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4n7Kz_!SVf  
._^ne=Lx  
template < typename Left > L-C^7[48=  
struct value_return 9Ffam#  
  { zIjfx K  
template < typename T > tm^joK[{|J  
  struct result_1 ZL\^J8PRK  
  { ,6X;YY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; h-?yed*?  
} ; jqc}mI\#  
_lwKa, }  
template < typename T1, typename T2 > a*U[;(  
  struct result_2 xd ^Pkf  
  { W/>a 1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K4<"XF1A:  
} ; $DIy?kZ  
} ; aSX4~UYB=  
i#t-p\Tcz  
)Ak#1w&q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?{J1Uw<  
3zD#V3 =  
下面我们来剥离functor中的operator() GyN|beou  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >Wt@O\k  
9$ ;5J  
return l(t) op r(t) -oyA5Y x0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) sIg TSdk  
return op l(t) ]B=*p0~j^n  
return op l(t1, t2) T :X*  
return l(t) op YYYF a  
return l(t1, t2) op uH%b rbrU  
return l(t)[r(t)] e,_Sj(R8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;WX.D]>{W  
@Xl(A]w%!  
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: ofQs /  
单目: return f(l(t), r(t)); j;]I -M[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `D~oY=  
双目: return f(l(t));  t8EI"|  
return f(l(t1, t2)); N wk  
下面就是f的实现,以operator/为例 t,|Apl]  
@i>)x*I#AI  
struct meta_divide LMoZI0)x  
  { )&O2l  
template < typename T1, typename T2 > =8 @DYz'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0C :8X   
  { 6m?<"y8]  
  return t1 / t2; ys=} V|  
} KUU {X~w  
} ; c0Ih$z  
U_IGL  
这个工作可以让宏来做: fPD.np}  
H14Q-2U1xa  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ PoaCnoNS  
template < typename T1, typename T2 > \ KE,.Evyu=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TQck$&  
以后可以直接用 CqEbQ>?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }T$BU>z33N  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Q*<KX2O  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) LujLC&S  
3H!]X M  
c #{|sR5  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 mQ`atFz:Z  
ZX&e,X~V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^|Z'}p|&  
class unary_op : public Rettype _<f%== I'  
  { IoOOS5a  
    Left l; Pi"?l[T0  
public : K@=u F 1?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2 %fcDEG/  
@}6<,;|DQ  
template < typename T > "=DQ {(L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3\RD %[}  
      { ykbfK$j z  
      return FuncType::execute(l(t)); ?<4pYEP  
    } ;N.dzH2yA  
&Y1h=,KR9  
    template < typename T1, typename T2 > ?J2A.x5` a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6 9$R.  
      { 90uXJyW;d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); EoutB Vm  
    } EXeV @kg  
} ; T\Xf0|y  
 kVZs:  
"Ai\NC  
同样还可以申明一个binary_op 0.+Eo.AX4M  
;Egl8Vhr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wM[Z 0*K  
class binary_op : public Rettype 82 |^o  
  { ?`Z:vqp>Z  
    Left l; v(Kj6'  
Right r; f%n ;Z}=  
public : !L;_f'\)6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #*9 | \  
;yqHt!N  
template < typename T > Xk!{UxQKQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #\N8E-d  
      { whe%o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); bHm/ZZx  
    } !oi {8X@  
wKdWE`|y  
    template < typename T1, typename T2 > z2Wblh"_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o1\N)%  
      { vK/`or3U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m["e7>9G  
    } Ar~<l2,{r  
} ; &b,A-1`w_  
fup?Mg-  
}LS.bQKqi,  
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 cV1E<CM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 q;QasAQS`p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ze9n}oN  
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`|ob]9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I AUc.VH  
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。。。 4gEw }WiP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4W2.K0Ca  
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) F@ |(  
下面是修改过的unary_op @\gE{;a8  
mHW%^R=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 90F.9rh  
class unary_op <2 kv/  
  { dtV*CX.D.7  
Left l; !"/"Mqs3$  
  !Q_Kil.9  
public : oPBKPGD  
t:oq't  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z*b|N45O  
+3AX1o%p,#  
template < typename T > B k\K G  
  struct result_1 "g"%7jK  
  { W:j9KhvT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "p+oi@  
} ; 5i{J0/'Xu)  
ettBque  
template < typename T1, typename T2 > 9' H\-  
  struct result_2 ;InMgo,  
  { Iq19IbR8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *yZta:(w-W  
} ; \%}]wf}  
(}T},ygQ  
template < typename T1, typename T2 > &{wRBl#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `z/ p,. u  
  { #jxPh!%9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h?ijZHG $  
} is%ef  
i 8cmT+}>  
template < typename T > Kn?h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .A/xH x  
  { &0ymAf5R  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6&LmR75C  
} /-^{$$eu  
#{k+^7aQ  
} ; j g EYlZ  
n#?y;Y\  
6>&(OV   
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 A3q#,%  
好啦,现在才真正完美了。 V=>]&95-f  
现在在picker里面就可以这么添加了: UpQda`rb  
. Wd0}?}  
template < typename Right > eAQ-r\h'2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3F6A.Ny  
  { W^;4t3eQf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ZRr.kN+F  
} NP!LBB)=Y  
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。 I~ mu'T  
@,G\` ;Ma  
J-klpr#  
v}!^RW 'X  
* +6Z^ 7  
十. bind HYJEz2RF  
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。 lEQj62zIQ  
先来分析一下一段例子 (2 hI  
-" r4  
;D(6Gy9~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z% `$id  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 PyQ\O*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QPFv]^s(  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 @aB7dtM  
我们来写个简单的。 ;<F^&/a|yQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `lbRy($L  
对于函数对象类的版本: kexvE 3  
e!k4Ij-]  
template < typename Func > u@Z6)r'  
struct functor_trait B" ]a8}u  
  { =|c7#GaiF  
typedef typename Func::result_type result_type; ]% G#x  
} ; k$Ug;`v#  
对于无参数函数的版本: <)L[V  
|*8X80<  
template < typename Ret > ( ~JtKSq%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P|;v>  
  { J0t_wM Ja  
typedef Ret result_type; oy=ej+:  
} ; #~r+Z[(,p  
对于单参数函数的版本: 6>'>BamX  
}Os7[4 RW  
template < typename Ret, typename V1 > ?'tFTh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > NR^3 1&}It  
  { Q[T)jo,j%  
typedef Ret result_type; A`I1G9s  
} ; lI9|"^n7F  
对于双参数函数的版本: 4Le{|B  
R0GD9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [XP\WG>s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |g<l|lqz|  
  { sv!6z Js  
typedef Ret result_type; h;OHpvk  
} ; +N|t:8qaf  
等等。。。 PaDm"+H@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _akpW  
~KxK+ 6[ :  
template < typename Func > ABq#I'H#@2  
struct func_return wZj`V_3  
  { ,jy9\n*<t9  
template < typename T > q9Lq+4\  
  struct result_1 bhW&,"$Z  
  { <II>io ;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l% {<+N  
} ; TO/SiOd  
t+Qx-sW  
template < typename T1, typename T2 > PD^Cj?wm  
  struct result_2 ?{OU%usQwE  
  { c$;Cpt@-j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U@LIw6B!KL  
} ; [QwqP=-6  
} ; :SN/fY  
y*-D  
WG&WPV/p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8HWEObRY  
ca'c5*Fs  
template < typename Func, typename aPicker > 6 _#CvQ  
class binder_1 YG#{/;^nm)  
  { @CA{uP;  
Func fn; $KsB'BZy  
aPicker pk; Bdib)t[  
public : fs, >X!l+  
F^!_!V B  
template < typename T > ;4*mUD6  
  struct result_1 0E^S!A 7  
  { 9#\oGzDN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7fW$jiw  
} ; fLuOxYQbf  
;Hu`BFXyD  
template < typename T1, typename T2 > ^B(:Hv}G(:  
  struct result_2 Ol X otp8  
  { stq%Eg?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jjg[v""3|  
} ; 9gETWz(3I  
;@<e]Ft  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Jwbb>mB!  
xsx0ZovhY  
template < typename T > 8q|T`ac+N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]KQBek#DD  
  { vk3C&!M<a  
  return fn(pk(t)); >8gb/?z  
} G@,XUP  
template < typename T1, typename T2 > f}Uf* Bp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f<Y g_TG  
  { `q7X(x  
  return fn(pk(t1, t2)); @E?o~jO(e  
} 4R9y~~+  
} ; 1m<8M[6u  
P u,JR  
ZP"Xn/L  
一目了然不是么? J|DY /v  
最后实现bind u X+ YH  
}} zY]A  
X 3(*bj>P  
template < typename Func, typename aPicker > 0W]vK$\F*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^8 cq qu  
  { VB}^&{t)!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Dn+hI_"# _  
} H ~lvUHN  
.c\iKc#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 MD[;Ha  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Eb9n6Fg  
nc.:Wm6Mj  
十一. phoenix F??gVa aj  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?~tx@k$;Es  
`':G92}#  
for_each(v.begin(), v.end(), PgYIQpV  
( }hS$F  
do_ ~SYW@o  
[ h.5KzC S  
  cout << _1 <<   " , " =s,}@iqNO4  
] SL?YU(a  
.while_( -- _1), ricL.[v9S  
cout << var( " \n " ) =&WH9IKz  
) u4DrZ-v  
); lec3rv0)  
ln_[@K[oX  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: __`6 W1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Xx ou1l!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 o~26<Lk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -v$ q8_$m"  
Mt&n|']`8  
"&@{f:+  
template < typename Cond, typename Actor > zE i\#Zg$  
class do_while [I}xR(a@n  
  { ?b\oM v5y  
Cond cd; 6dhzx; A  
Actor act; I6PReVIb  
public : iKG,"  
template < typename T > 3e)$<e  
  struct result_1 ~%@1-  
  { +QeA*L$~  
  typedef int result_type; 5. +_'bF|  
} ; |g1Pr9{wy  
^ LVKXr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  huvn_  
Cm9#FA  
template < typename T > ywA7hm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #dQFs]:F  
  { Wu'9ouw!  
  do e'.CIspN  
    { */4hFD {  
  act(t); ?*'0;K13  
  } pRA%07?W  
  while (cd(t)); ZP ]Ok  
  return   0 ; aI 1tG  
} F:8@ ]tA&  
} ; 3!`_Q%  
IUz`\BO4  
}yw>d\] f  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -K/c~'%'*  
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。 K9 +\Z  
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。 g!^mewtd  
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。 p$cb&NNh*H  
下面就是产生这个functor的类: zF(abQ0  
4K*st8+bl-  
G+<id1  
template < typename Actor > Q=Liy@/+!  
class do_while_actor eOx8D|^W  
  { 1C0' Gf)3  
Actor act; ,P=.x%  
public : jwSPLq%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Pk=0pHH8q  
= BbG2k  
template < typename Cond > Y(gai?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $i1:--~2\  
} ; &"7+k5O  
\i\>$'f*z  
#/H Z[Vw  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a)I>Ns)  
最后,是那个do_ KNR7Igw?}  
ppGWh  
=sF4H_B  
class do_while_invoker 8,(--A  
  { 4*HBCzr7[  
public : ~y"OyOi&  
template < typename Actor > u"m TS&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >< VUly  
  { u?F.%j-  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7lJ8<EP9 u  
} M19 5[]  
} do_; PJe \PGh  
>yqEXx5{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? MrOtsX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D62'bFB^  
最后来说说怎么处理break和continue eecIF0hp  
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。 )=aq j@v  
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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