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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mt]^d;E  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b+CJRB1  
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, EeR}34  
=<%[P9y  
}a%1$>sj  
GO)5R,  
  class filler $Jo4n>/  
  { ph$ vP;}  
public : &/n*>%2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1Ror1%Q"?  
} ;  i}_"  
L|L;<  
Sh2BU3  
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: akF T 0@9  
7^7Jh&b)/  
#U(kK(uO  
`&9iC 4P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E&N~ h|CL  
9:P\)'y?  
dmWCNeja.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 T#<Q[h=  
(6Ciqf8  
I^Dm 3yz  
N8iLI`  
二. 战前分析 "~mY4WVG  
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。 a4[t3U  
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 Q5b9q$L$  
e%lxRN"b  
=4$ErwI_dm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %P7 qA  
  /* --------------------------------------------- */ |\W53,n9  
vector < int *> vp( 10 ); |R2p^!m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /9=r.Vxh  
/* --------------------------------------------- */ oY+p;&H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N% ?R(  
/* --------------------------------------------- */ _X|prIOb=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2EO x],(|  
  /* --------------------------------------------- */ s"XwO8yhM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); fy$?~Ji &  
/* --------------------------------------------- */ ?N(<w?Gat  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^ L]e]<h(  
84!Hd.H  
d%UzQ*s  
Bf.iRh0Q5  
看了之后,我们可以思考一些问题: "BVp37 m;?  
1._1, _2是什么? ve+bR   
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。 zW\s{  
2._1 = 1是在做什么? fTso[r:F.  
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。 mPhu#oK'f  
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。 K9-9 c"cz  
Cv@)tb  
:..WL;gC  
三. 动工 5DDSo0E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: SK#&%Yk  
\%7fm#z6  
v[2&0&!K#  
qX*xQA|ak,  
template < typename T > wTD}c1J(  
class assignment RRXp9{x`  
  { Q:|W/RD~  
T value; L9<\vJ  
public : lm 96:S  
assignment( const T & v) : value(v) {} .$H"j>  
template < typename T2 > araXE~Ac  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x+j@YWDpG"  
} ; "V(P)_  
cFt&Efj  
e MHz/;I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EG`6T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?].MnwYo  
^~.AV]t|  
) $_1U!z  
u5Vgi0}A  
  class holder *g,ls(r\[  
  { Y+ UJV6  
public : n."n?C'{  
template < typename T > $L 8>Ha}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y^,QM[&  
  { '.1P\>x!]  
  return assignment < T > (t); QM#Vl19>j(  
} ~f(5l.  
} ; DtFHh/X  
L7Hv)  
v@soS1V!  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: o0]YDX@T  
nj'5iiV`]  
  static holder _1; 5XUm}D$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Xg96I: r'p  
:Y\ ~[Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); **L&I5Hhm  
而不用手动写一个函数对象。 p X{wEc6}  
jwT` Z  
gDVsi  
.@E5dw5  
四. 问题分析 DPjs? M<  
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。 Lo%vG{yTr  
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。 -dixiJ=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s`_EkFw>Gl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h/t;ZLUAZP  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Rey+3*zUb  
`z\hQ%1!F  
五. 问题1:一致性 .s9E +1  
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?| A{ ~D_q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -n&&d8G^s  
0#9H;j<Op  
struct holder wKLYyetM!  
  { e{@RBYX@+c  
  // J`U]Ux/L  
  template < typename T > !:!(=(4$P  
T &   operator ()( const T & r) const | J3'#7  
  { 7h}gIm7e"  
  return (T & )r; >) u;X  
} D{6 y^@/  
} ; `P;r[j"  
}bv+^#  
这样的话assignment也必须相应改动: PPB/-F]rr  
(s,&,I=@  
template < typename Left, typename Right > KU,SAcfR7  
class assignment (vO3vCYeQ  
  { ]]PNYa  
Left l; 7b[s W|{  
Right r; SG)Fk *1  
public : C '( Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zsXgpnlHT  
template < typename T2 > K9#kdo1 2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Nn[*ox#i  
} ; |O_ JUl  
]ub"OsXC  
同时,holder的operator=也需要改动: k~8-E u1  
PaI\y! f  
template < typename T > TRGpE9i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const H54RA6$>  
  { x#EE_i/W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); KSPa2>lz?  
} gB'ajX=OA/  
y''~j<'  
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。 a yA;6Qt  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w 0_P9g:  
V1]GOmXz  
return l(rhs) = r; <R7{W"QTA)  
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。 o}v<~v(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >[;W ~*  
-wXeue},>  
template < typename Tp > Mp`$1Ksn  
class constant_t &u2;S?7m  
  { ,p d -hu  
  const Tp t; A3a//e  
public : qLmzA@Cv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uvbVb"\"Yk  
template < typename T > P\j\p =  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /*qRbN  
  { Mk}T  
  return t; 2t\0vV2)/O  
} [Arf!W-QG  
} ; &>zH.6%$  
]@#9B>v=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cW:y^(Xii  
下面就可以修改holder的operator=了 `j>5W<5q\  
^cYB.oeu  
template < typename T > ,m=G9QcN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const EB[T 5{  
  { )q=F_:$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); k_7m[o  
} 9r?Z'~,Za  
bTum|GWf  
同时也要修改assignment的operator() #dZs[R7h  
qdix@ @  
template < typename T2 > Te-p0x?G.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4-yK!LR  
现在代码看起来就很一致了。 CVfV    
x(Bt[=,K3  
六. 问题2:链式操作 ZM.'W}J{ *  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z=]SAK`  
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。 zKd@Ab  
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。 XDY]LAV  
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。 U!(.i1^n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Hh% !4_AMw  
/pj[c;aO  
template < typename T > J~2SGXH)^?  
struct result_1 9hA`I tS  
  { hp~q!Q1=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; = QBvU)Ki  
} ; !/}3/iU  
pa!BJ]~  
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\)1  
z5jw\jBD  
template < typename T > TPN+jK  
struct   ref jKq*@o~}  
  { [|Qzx w9  
typedef T & reference; ).71gp@&  
} ; iww/s  
template < typename T > 'S_i6K  
struct   ref < T &> %hVR|K|J  
  { h!w::cV  
typedef T & reference; 8}0wSVsxV$  
} ; <O1R*CaP  
$r!CQ 2S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~7 i{~<?  
JIySe:p3  
template < typename T > ^ }7O|Y7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A8m06  
  { 1$&@wG  
  return l(t) = r(t); L_Ok?9$  
} D>7a0p784  
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。 "/'3I/}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (7R?T}  
y#GHmHeh  
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 Cy;UyZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q}LDFsU  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  lbHgxZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dbby.%  
最后的布局是:  QHNyH  
                Add ~[%CUc"  
              /   \ b > D  
            Divide   5 Bv<gVt  
            /   \ kOydh(yE  
          _1     3 r07u6OA  
似乎一切都解决了?不。 DB|1Sqjsn  
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。 ^ptybVo  
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。 PeJ#9hI~rQ  
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: nj s:  
dxX`\{E  
template < typename Right > ]h S:0QE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ! 6(3Y  
Right & rt) const qZd*'ki<  
  { `Z;Z^c  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aKj|gwo!  
} u9"=t  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7P<VtS  
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。 h&'|^;FM  
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。 l'"nU6B&  
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。 >Z!!`0{  
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。 P73GH  
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? qX@e+&4P0  
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: 99=~vNn  
NH/A`Wm  
template < class Action > Tx.N#,T|  
class picker : public Action }t^wa\   
  { u$d[&|`>_  
public : 6}6Q:V|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *)E${\1'<  
  // all the operator overloaded d"FB+$  
} ; G0 )[(s  
V ?Jy  
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。 $S#Z>d*1!  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 4A2}3$c9  
\ptO4E  
template < typename Right > YmC}q20;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const CP7Fe{P  
  { 8B G Z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <U3X4)r  
} @vl$[Z|  
!8G)` '  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &Gt{9#  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 5&n:i,  
uRb48Qy2  
template < typename T >   struct picker_maker ]yPK}u  
  { :BPgDLL,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kPX+n+$  
} ; a&%aads  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `H! (hMMV  
  { ?, pwYT0g  
typedef picker < T > result; q=X<QhK  
} ; "KIY+7@S}  
hju^x8 ,=m  
下面总的结构就有了:  Fe!MA  
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。 8$}<4 `39  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 NVM_.vL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 % G= cKM  
至此链式操作完美实现。 pbx*Y`v  
63 oe0T&  
PLz{EQ[cV  
七. 问题3 k?fz @H8D(  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 j#//U2VdN  
TQ(q [:>  
template < typename T1, typename T2 > %tVU Rj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FDl/7P`b(  
  { C'I&<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \ *t\=4  
} DSLX/u o1  
XY'=_5t  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: fJ*^4  
O<$w-(  
template < typename T1, typename T2 > d ~ M;  
struct result_2 0T`Qoo>u  
  { E>_Rsw *  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4~ }NB%,  
} ; ZD&F ,2v  
$V87=_}  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 6u"wgX]H  
这个差事就留给了holder自己。  :tZsSK  
    dUv@u !}B  
toY_1  
template < int Order > s&E,$|80  
class holder; ZjxF@`H  
template <> je mb/ :E  
class holder < 1 > N*A*\B%{x'  
  { Iy_5k8 ]  
public : :<aGZ\R5  
template < typename T > !}6'vq  
  struct result_1 gfggL&t(  
  { V(TtOuv  
  typedef T & result; I">">  
} ; xo@1((|z  
template < typename T1, typename T2 > hF-QbO  
  struct result_2 KiXfR\S~C  
  { @{@b^tk  
  typedef T1 & result; h{)m}"n<R  
} ; e`0C0GaP  
template < typename T > 7g*!6-W[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q?LOtN? o  
  { *<^C0:i(  
  return (T & )r; b]u=I za  
} x@Gg fH<l  
template < typename T1, typename T2 > M5 VW1Ns  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^KbR@Ah  
  { --]blP7  
  return (T1 & )r1; 9Z -2MF  
} 5J`w8[;  
} ; %X_A#9  
' wl})  
template <> "w"a0nv  
class holder < 2 > a~yiLq  
  {  GAfc9  
public : h?TIxo:6/  
template < typename T > f hK<P_}  
  struct result_1 K["rr/  
  { UwW@}cy,L  
  typedef T & result; uT]$R  
} ; l=xG<)Okb  
template < typename T1, typename T2 > ZW?h\0Hh  
  struct result_2 vL_yM  
  { |4DN2P  
  typedef T2 & result; :NLY;B`  
} ; {EZR}N  
template < typename T > \L>XF'o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UG.:D';3,  
  { iU+SXsXLR4  
  return (T & )r; |gV~U~A]  
} ^X_ ;ZLg.  
template < typename T1, typename T2 > uyEk1)HC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q2#Ebw %]  
  { JA{kifu0+  
  return (T2 & )r2; "L5w]6C4  
} 1o5kP,)  
} ; [ DpOI  
:[l}Bb,  
y a$yRsd`  
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> >。 vgc~%k62c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]+G\1SN~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: * 0K]/tn<  
~98q1HgS]D  
return l(i, j) = r(i, j); Rm3W&hQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )T '?"guh`  
]pNM~,  
  return ( int & )i; MZV bOcSAd  
  return ( int & )j; ;|T|*0vY[  
最后执行i = j; .\H-?6R^  
可见,参数被正确的选择了。 ,ng/T**@G  
`Zp*?  
bZSt<cH3  
dw#pObH|`  
no\G >#  
八. 中期总结 tM@%EO  
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: n{|j#j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?b d&Av  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gT[]"ZT7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 860y9wzU  
Q$Qr)mcC  
`?&C5*P  
;t N@  
hRKJKQ@7  
11S{XbU  
九. 简化 ^Gbcs l~Gj  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ixy:S1 pI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b7'A5]X  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;|=5)KE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Lz9|"F"V  
  +-*/&|^等 fZs}u<3Q)  
2. 返回引用。 3-y2i/4}$  
  =,各种复合赋值等 'D+njxCk.A  
3. 返回固定类型。 (eT9N_W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aEUEy:.  
4. 原样返回。 v*y,PY1*  
  operator, abVEi[nP  
5. 返回解引用的类型。 4,`t9f^:  
  operator*(单目) N#OO{`":Z`  
6. 返回地址。 $W;r S7b  
  operator&(单目) NHdNCHhA>-  
7. 下表访问返回类型。  (=%0x"'  
  operator[] BN`tiPNEp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Nc EPPl 0I  
  operator<<和operator>> zcV~)go6  
*wdNZ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 EwfL.z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M%13b$i~f  
J"eE9FLM  
template < typename Left > RXO}mu]Iu  
struct value_return M&(0n?R"R  
  { !{r@ H+Kf  
template < typename T > 'cN3Vv k  
  struct result_1 9$sx+=(  
  { [2!?pVI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 06af{FXsGb  
} ; G`v(4`tA  
uMFV^&ZF  
template < typename T1, typename T2 > BC%V<6JBu(  
  struct result_2 2Zq_zvKUt  
  { ;k1VY Ie}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #%CB`l  
} ; \!)1n[N  
} ; ^x >R #.R  
RLh%Y>w  
#FGj)pu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait MR":a T  
[r1\FF@v,  
下面我们来剥离functor中的operator() 30cb+)h(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "f!H[F1~  
zM%2h:*+{  
return l(t) op r(t) E zU=q E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r*Z p-}  
return op l(t) pr \OjpvD  
return op l(t1, t2) 78'3&,+si  
return l(t) op  N,ihQB5  
return l(t1, t2) op f2P2wt.$  
return l(t)[r(t)] k _Bz@^J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \S#![NC  
(ap,3$ hS  
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: K{G\=yJ((  
单目: return f(l(t), r(t)); CDFX>>N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y $>U[^G[  
双目: return f(l(t)); ;`Wh^Qgi  
return f(l(t1, t2)); [@/x  
下面就是f的实现,以operator/为例 %c&< {D}r  
/kFw(l_.  
struct meta_divide yMe;  
  { ?Hf8<C}3  
template < typename T1, typename T2 > )O6_9f_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) JW=P} h  
  { JN<u4\e{-&  
  return t1 / t2; N9AM% H$7  
} d+6-ten  
} ; 3Yf!H-(\uB  
vy5SBiK  
这个工作可以让宏来做: ?wj1t!83  
7,D6RP(b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,uhOf! |  
template < typename T1, typename T2 > \ ,a@jg&Mb]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UV)!zgP  
以后可以直接用 w;DRC5V>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }Lb[`H,}A  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ~i9'9PHX@  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `^CIOCK%  
N ._&\fHY  
,=t}|!jx  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {edjvPlk  
kiR+ Dsl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aL0,=g%  
class unary_op : public Rettype <.c#l':  
  { 8s<t* pI2  
    Left l; Xp_G9I,+  
public : %D<>F&h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {wVJv1*l  
&/]g@^h9  
template < typename T > )p+6yH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \m3ca-Y  
      { 0r'<aA`=I  
      return FuncType::execute(l(t)); 4X:S#z  
    } KIHr%  
^@AIXBe  
    template < typename T1, typename T2 > ]c$)0O\O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;{K/W.R  
      { A@#D_[~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); YhFd0A?]  
    } 0%GQXiy  
} ; f-l(H="e  
}*M>gvPo  
Yuqt=\? #  
同样还可以申明一个binary_op 1usLCG>w{  
9/I|oh_ G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w4\g]\  
class binary_op : public Rettype /4#A|;d_  
  { z(_#C s  
    Left l; 0fQMOTpOp  
Right r; J^<}fRw  
public : dG*2-v^G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =?gDM[t^  
B|6_4ry0U  
template < typename T > QwgP+ M+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "1%YtV5R{  
      { EnnE@BJ"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); N3QDPQ  
    } *Bm _  
w>Y!5RnO  
    template < typename T1, typename T2 > &Uu8wFbIJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :7jDgqn^|i  
      { `oGL==  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I<^&~==  
    } %cFqD &6  
} ; O7D61~G]  
;dE'# Kb  
;ax%H @o  
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 z)U/bjf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Sk|DVV $  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) UbSAyf  
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。 "$rmy>d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <WRrB `nO  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 5Cjh%rj(jl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >7I"_#x1:  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Cp.qL  
下面是修改过的unary_op pLea 4  
wwD?i.3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P\2UIAPa\b  
class unary_op IIIP<nyc  
  { =E10j.r  
Left l; :B"Y3~I  
  9L9+zs3 k  
public : .sR=Mf7T  
Tkf JC|6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EQ> ]~  
eY#_!{*Wn  
template < typename T > X6<%SJC  
  struct result_1 (,!G$~Sy  
  { vv5 uU8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OX[pK_:`l  
} ; $~FnBD%|{  
"-a CF  
template < typename T1, typename T2 > C)xM>M_CB  
  struct result_2 ( !=^(Nd  
  { z}&JapJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $PE{}`#g  
} ; 5svM3  #  
Ir :y#  
template < typename T1, typename T2 > .P5OUK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T?Y/0znB*  
  { ;>Q.r{P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8-cCWo c  
} ZI/Ia$O  
0\2#(^  
template < typename T > ~|5B   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #<EMG|&(  
  { >0Gdxj]\  
  return OpClass::execute(lt(t)); =!{ E!3>*D  
} ;'~GuZ#I  
9E-]S'Z  
} ; 1sN >U<  
bIP%xl Vp  
$:D-dUr1  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug rI.CCPY~s  
好啦,现在才真正完美了。 HyKv5S$  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6< O|,7=_  
0JS#{EDh+  
template < typename Right > O{w'i|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const gyf9D]W  
  { T\b-<Xle  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lbUUf}   
} nOj0"c  
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。 # )]L3H<  
yON";|*\m  
T>qI,BEY  
+o[- ED  
Bq4^nDK  
十. bind g886RhCe  
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。 I("lGY  
先来分析一下一段例子 g ;To}0H  
j'M=+  
(>a8h~Na  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !bg2(2z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |fhYft  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }{S f*  
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。 yirQ  
我们来写个简单的。 9w:9XziT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bj$VYS"kY  
对于函数对象类的版本: 1Q>D^yPI[  
ll8Zo+-[  
template < typename Func >  L$Yg*]\  
struct functor_trait CS|al(?~  
  { %|\Af>o4d  
typedef typename Func::result_type result_type; |p\vH#6y+  
} ; O\&-3#e  
对于无参数函数的版本: ' zz ^ !@  
%Z]c[V.  
template < typename Ret > b"7L ;J5|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > PRQEk.C  
  { 6#za\[  
typedef Ret result_type; yHNx,ra   
} ; )g ; !IL  
对于单参数函数的版本: q-|j =  
=s5g9n+7  
template < typename Ret, typename V1 > ;VW->i a6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .bloaeu-  
  { :Cdqj0O3u  
typedef Ret result_type; S<nf"oy_K  
} ; UZJ<|[  
对于双参数函数的版本: +pG[ [}/  
v_L2>Pa.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > & @rXt!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > J_eu(d[9  
  { On*pI37(\  
typedef Ret result_type; kX)QHNzP  
} ; .mwB'Ll  
等等。。。 +]dh`8*8>1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H&_drxUq;L  
G%FLt[  
template < typename Func > poU1Q#+4p*  
struct func_return V''?kVJ  
  { DqN<bu2  
template < typename T > " .<>(bE  
  struct result_1 s=[T,:Z  
  { ^sqTgrG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u}Q cyG^  
} ; }|u>b!7_.  
vp|'Yy(9z  
template < typename T1, typename T2 >  up==g  
  struct result_2 Xt9vTCox  
  { d$qi. %<kh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7,7-E&d  
} ; Or3GrZ!H  
} ; tQWjNP~  
tB{HH%cV  
)kk10AZV-E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #w6ty<b;  
Hzc5BC  
template < typename Func, typename aPicker > 6tZ ak1=V  
class binder_1 64LAZE QX  
  { `W9~u: F  
Func fn; f[fH1cu&`  
aPicker pk; Kv ~'*A)d  
public : Ls6C*<8  
;>*Pwz`~jT  
template < typename T > t/B4?A@C  
  struct result_1 U~I y),5  
  { Rv)*Wo!L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; nI7v:h4  
} ; A~M.v0  
x^~@`]TV^  
template < typename T1, typename T2 > F!7\Za,  
  struct result_2 ?A]/ M~3B  
  { $w+()iI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k3CHv=U{  
} ; M.3ULt8  
JA2oy09G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7KJ%-&L^  
^@HWw@GA  
template < typename T > ~i UG24v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VOGx  
  { vw w>]Z}  
  return fn(pk(t)); Zdy{e|-Zn  
}  WJTc/  
template < typename T1, typename T2 > BT^HlW<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y&L Lx[8 ^  
  { Fk`|?pQm  
  return fn(pk(t1, t2)); Nh[H[1"J  
} C Ef*:kr  
} ; g#lMT%  
kca#ssN  
/*e6('9s  
一目了然不是么? ~?z u5,vb  
最后实现bind YVLK X}$)(  
&fe67#0r)  
>XPR)&t  
template < typename Func, typename aPicker > 9_x rw:4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) oS^g "hQ`\  
  { GJIZu&C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F/u i(4  
} . L9n  
&$yDnSt\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N{#9gr3zi  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 yA~1$sA1  
d]vom@iI  
十一. phoenix y<kg;-& 8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: s1bb2R  
uaqV)H  
for_each(v.begin(), v.end(), cJ#n<Rsz  
( _0o65?F  
do_ [L=M=;{4  
[ @k9n0Qe|F  
  cout << _1 <<   " , " z:oi @q  
] n{(,r'  
.while_( -- _1), #'4Psz  
cout << var( " \n " ) !.{"Ttn;s  
) 7Qd boEa  
); _'Rg7zHTp-  
-ND1+`yD  
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: !@>q^_Gez  
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 nCDG PzJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A "/|h].  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /h 4rW>8D2  
B&AF(e (  
MIY`"h0*  
template < typename Cond, typename Actor > -oi@1g @  
class do_while ,z~"Mst  
  { NAX`y2z  
Cond cd; (Rsf;VPO  
Actor act; {wD:!\5  
public : e"|ZTg+U  
template < typename T > i,2eoM)FB  
  struct result_1 xy-Vw"I[bh  
  { q;.LK8M  
  typedef int result_type; 45H9pY w  
} ; Y/T-2)D  
@<koL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vr4{|5M  
CYYo+5x  
template < typename T > O-ppR7edh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oG\lejO  
  { <B!DwMk;.  
  do NH4T*R)Vz  
    { U6#9W}CE  
  act(t); %WPy c%I  
  } ;Kh?iq n^  
  while (cd(t)); qfqL"G  
  return   0 ; 8x-(7[#e<g  
} j!"5, ~  
} ; ~9#'s'  
[8&+4 <  
Y*sw;2Z;a  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u7  
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。 :Sn4Pg `Q  
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。 OVGB7CB]S  
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。 .:O($9^Ho  
下面就是产生这个functor的类: :r7!HG _  
SPm2I(at7  
<j1r6.E)  
template < typename Actor > P1R[M|Fx  
class do_while_actor yp)D"w4@  
  { h)^|VM   
Actor act; zU'7x U-  
public : Y]!&, e,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +Jm[IN  
pTT00`R  
template < typename Cond > N~P1^x~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :q~5Xw/  
} ; :i|Bz6Ht4  
v8zOY#?  
^%0^DN  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 VO~%O.>  
最后,是那个do_ *y', eB  
$,0EV9+af  
$xis4/2  
class do_while_invoker E=91k.  
  { \Nk578+AA  
public : sQ+s3x1y  
template < typename Actor > 0"Zxbgu)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,y@WFRsx  
  { R ^ZOcONd-  
  return do_while_actor < Actor > (act); DB}v..  
} *BvdL:t  
} do_; ^$]iUb{\  
#Jt1AV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /x<uv_"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 WJk3*$=  
最后来说说怎么处理break和continue WJ,?5#  
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。 m'M5O@?  
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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