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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [ dpd-s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >9'G>~P~I=  
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, ,A[40SZA  
(C={/waJ  
.]6_  
CkE@ Ll3Z  
  class filler 9$c0<~B\  
  { P%z\^\p"5  
public : T^B&GgW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }QU9+<Z[r  
} ; }L^Yoq]  
IsxPm9P2<  
(cAv :EKpo  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: odMjxWY  
j#S>8: G  
,UopGlA ,  
a,b ;H(em  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); i[`nu#n/  
Q^$IlzG7i  
R"Nvnpm  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S5*wUd*p#  
.^>[@w3  
0AP wk }  
nud,ag  
二. 战前分析 PwU}<Hrl]  
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。 zNofI$U  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Z#BwJHh  
H=?v$! i  
0 60<wjX6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l~!Tnp\M  
  /* --------------------------------------------- */ &Y%Kr`.h  
vector < int *> vp( 10 ); "%dWBvuO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \j !JRD+j  
/* --------------------------------------------- */ %Rj:r!XB:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SL" ;\[uI  
/* --------------------------------------------- */ -|B?pR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); gRIRc4p  
  /* --------------------------------------------- */ t uo'4%]i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lBqu}88q0  
/* --------------------------------------------- */ \~UyfVPRT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2hdi)C,7Y  
O Ul+es  
M,"4r^%k  
9a9<I  
看了之后,我们可以思考一些问题: EKZ40z`  
1._1, _2是什么? ?v PwI  
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。 EgM.wQHR]  
2._1 = 1是在做什么? D{'x7!5r  
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。 FiMP_ y*S  
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。 "2;$?*hO#  
osyY+)G'sV  
5|f[evQj<S  
三. 动工 7r 07N'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3.U5Each-  
zB/$*Hd  
sJg-FVe2  
} R!-*Wk  
template < typename T > 8fFURk  
class assignment #qWa[kB  
  {  /s.sW l  
T value; ?1?D[7$  
public : y;<^[  
assignment( const T & v) : value(v) {} XmXp0b7  
template < typename T2 > ,u^i0uOg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !31v@v:)  
} ; H>AQlO+J  
CT+pkNC  
hu%rp{m^,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cG1-.,r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment oNY;z-QK  
mj=$[ y(  
|UZPn>F~  
9Xo'U;J  
  class holder g#ubxC7t<  
  { ^eQK.B(  
public : Z2~;u[0a[  
template < typename T > ,pE{N&p9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ar7vEa81  
  { L^3~gZ  
  return assignment < T > (t); ,u7: l  
} "^VKs_U8o  
} ; %myg67u  
sCU<1=   
z1wy@1o'  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: EL$l . v  
=Y#)c]`  
  static holder _1; +:pjQ1LsJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~f0Bu:A)  
NF&R}7L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'qwFVP  
而不用手动写一个函数对象。 >M[wh>  
m-S4"!bl  
eE5U|y)_  
}eb}oK  
四. 问题分析 $HT {}^B  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 e8 4[B.  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [}q6bXM*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;W,XP#{W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^+tAgK2   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s9svuFb  
~K]5`(KV  
五. 问题1:一致性 CM?dB$AwX  
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?| J[2c[|[-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6,*hzyy}Qu  
n,}\;Bp  
struct holder Fl<|/DCg  
  { )w_0lm'v{r  
  // q|BR-0yi  
  template < typename T > C-' n4AY^  
T &   operator ()( const T & r) const @N,dA#  
  { pYIm43r H  
  return (T & )r; Q$Qs$  
} 'D(|NYY  
} ; H+y(W5|2/X  
2Sbo7e  
这样的话assignment也必须相应改动: kaf4GME]  
xU+c?OLi  
template < typename Left, typename Right > <|9s {z  
class assignment `6;%HbP$W+  
  { >utm\!Gac  
Left l; INqD(EG   
Right r; ZZk6 @C  
public : BS*IrH H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [F{q.mZj  
template < typename T2 > ee}&~%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } E uxD,(  
} ; s"*ZQ0OaD  
dlkxA^  
同时,holder的operator=也需要改动: },G6IuH%  
]`39E"zY  
template < typename T > W,dqk=n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const de{@u<Y Zb  
  { F,}wQ N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'oSs5lW  
} k/bY>FY2r  
@)=\q`vV  
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。 $?RxmWsP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &6 .r=,BO  
w6 0I;.hy  
return l(rhs) = r; jx 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。 ?EQ]f34  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E wDFUK  
 V9\g?w  
template < typename Tp > Z9TmX A@  
class constant_t NT+%u-  
  { |35"V3bs  
  const Tp t; a oj6/  
public : w/+e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1}nrVn[B9  
template < typename T > Ca}T)]//  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $j=c;+W  
  { KqC8ozup  
  return t; 9>,$q"M}?  
} Y&M}3H>E  
} ; uFPJ}m[>5  
yneIY-g(p  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 40,u(4.m*  
下面就可以修改holder的operator=了 k\(LBZ"vR  
2;X{ZLo  
template < typename T > b.HfxYt(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const trD-qi  
  { D >ax<t1K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Hw[(v[v  
} 1N8gH&oF  
TY,5]*86I&  
同时也要修改assignment的operator() /4x3dwXW@  
> Q[L, I  
template < typename T2 > V*]cF=W[A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9w\ yWxl  
现在代码看起来就很一致了。 2P)*Y5`KBH  
j$v2_q  
六. 问题2:链式操作 $&D$Uc`U>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vX|i5P0)8  
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。 0'&N?rS  
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。 NQb!?w  
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。 ^f][;>c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct kB~KC-&O  
'u"r^o?  
template < typename T > e<F>u#d  
struct result_1 MP"Pqt  
  { hH Kd+QpI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,au-g)IFZ  
} ; 7nr+X Os  
iIrH&}2  
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: 6,Aj5jG  
:)7{$OR&  
template < typename T > up`.#GWm  
struct   ref mx\b6w7  
  { jm~(OLg  
typedef T & reference; dC&{zNG  
} ; -<e8\Z`  
template < typename T > TNgf96) y  
struct   ref < T &> "h.-qQGU%  
  { B,rpc\_  
typedef T & reference; "p,TYjT?R  
} ; `*?8<Vm  
Wp5w}8g  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +%Y`>1I^#  
yxv]G6  
template < typename T > %A 4F?/E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +-8u09-F  
  { xOfZ9@VU  
  return l(t) = r(t); H_3-"m&3  
} ?[Gj?D.Wc  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ruqx #]-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Um4$. BKD  
 -w7g}  
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 +[W_J z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f+A!w8E  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c:;m BS>~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 vpTYfE  
最后的布局是: 4(2iR0N  
                Add a-nf5w>&q  
              /   \ ur*a!U  
            Divide   5 |n9q 4*dN  
            /   \ i;+]Y   
          _1     3 PWErlA:58  
似乎一切都解决了?不。 _4!SO5T  
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。 \TchRSe  
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。 >|Xy'ZR  
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: v-^7oai  
Gvo|uB#  
template < typename Right > <|qh5Scp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;;6e t/8  
Right & rt) const i,k.#Vx[m  
  { L H>oG$a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &RSUB;y mL  
} ' pnkm0=`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Glz yFj  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 MSef2|"P#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 .Ioj]r  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 +Ndo$|XCy]  
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。 ;{@jj0h;  
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? FPg5!O%  
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: :Ng4? +@r  
,ypD0Q   
template < class Action > 4 VPJv>^  
class picker : public Action 4JOw@/nE  
  { ZW+[f$X  
public : x{=@~c%eh  
picker( const Action & act) : Action(act) {} hu=b ,  
  // all the operator overloaded \a\J0&Z  
} ; B Q) 1)8r  
y7&8P8R  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 R9dC$Y]\M  
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: g 0=Q>TzY  
Q#wl1P  
template < typename Right > S`N_},  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2!UNFv#=$  
  { 0zscOE{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?/EyfTex  
} Ds}ctL{6"  
T[$! ^WT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > CO+[iJ,4C+  
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。  P5&mpl1  
ss8de9T"'  
template < typename T >   struct picker_maker hvc%6A\nm  
  { n aQ0TN,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]7#@lL;'0  
} ; \QpH~&QIS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > iJIDx9 )Z  
  { Hh|a(Zq,  
typedef picker < T > result; O&ur |&v  
} ; ue YBD]3'  
p-KMELB  
下面总的结构就有了: AdCi*="m  
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。 t&GjW6]W  
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。 ch^tq",1>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;,z[|"y  
至此链式操作完美实现。 Glt%%TJb   
$d@_R^]X  
'Fe1]B"Y  
七. 问题3 Ax'jNol  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 8ec6J*b  
i/Nd  
template < typename T1, typename T2 > W ix/Az  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n$z}DE5 #  
  { y)5U*\b  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f,e7;u z%  
} {nl]F  
X={n9*Sd8  
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: c5jd q[0  
d|nJp-%V  
template < typename T1, typename T2 > ?O]iX;2vM  
struct result_2 _t9@ vVQ  
  { Sk'S`vH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )v4?+$g  
} ; 4V$DV!dPQ}  
=z=$S]qN  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Hl@)j   
这个差事就留给了holder自己。 U ?%1:-#F  
    Z(' iZ'55F  
8Z^9r/%*Z  
template < int Order > 6b-j  
class holder; )$h<9e  
template <> A;pVi;7  
class holder < 1 >  P[l?  
  { 6$d3Ap@Gl  
public : ]A;{D~X^w  
template < typename T > ("UzMr,  
  struct result_1 > @Ux8#  
  { -ZmccT"8  
  typedef T & result; O{sb{kk  
} ; G!y~Y]e  
template < typename T1, typename T2 > kQr\ktN\  
  struct result_2 K):MT[/"  
  { @0XqUcV  
  typedef T1 & result; k"J [mT$b  
} ; Tug}P K   
template < typename T > =bVaB<!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N*k`'T  
  { z[7j`J|Kk  
  return (T & )r; ;:w?&4  
} (sngq{*%%z  
template < typename T1, typename T2 > F<KUVe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qk Cj33v  
  { XT n`$}nz  
  return (T1 & )r1; :d&^//9  
} ,ZVC@P,L  
} ; -I#]#i@gX  
LD'eq\vO  
template <> {x $h K98  
class holder < 2 > Dm,*G`Js  
  { }d,iA FG  
public : ^,Paih 2  
template < typename T > Y#'?3  
  struct result_1 l P4A?J+Q  
  { sCX 8  
  typedef T & result; rA/jNX@S  
} ; |@}Yady@C  
template < typename T1, typename T2 > Ha U6`IP  
  struct result_2 ur'a{BI2R  
  { '>GZB  
  typedef T2 & result; L_>j SP  
} ; Z3ucJH/)V  
template < typename T > EF7Y4lp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t@a2@dX|  
  { C?UV3  
  return (T & )r; ZDmBuf q  
} 0;*1g47\  
template < typename T1, typename T2 > h\ZnUn_J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1:3I G=  
  { <f l-P  
  return (T2 & )r2; DPrFBy  
} |<,!K;@  
} ; MKad 5gD*<  
-ejH%CT  
B2QC#R  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 @O;gKFx  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {X=gjQ9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T.1*32cX  
gFJ. p  
return l(i, j) = r(i, j); =Q % F~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *c\:ogd  
D[.;-4"_  
  return ( int & )i; {Z>OAR#   
  return ( int & )j; X8TwMt  
最后执行i = j; 8vhg{L..  
可见,参数被正确的选择了。 ";jj`  
&dqC =oK]  
82w='~y  
J|DID+M  
3y}0J @  
八. 中期总结 k<mfBNvuo  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: N# Ru `;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 80X #V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 a$ f$CjQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Kh)SgJ3B@  
<NV[8B#k]  
[B}$U|V0  
1^G*)Qn5Df  
Ax D&_GT  
kPN:m ow  
九. 简化 uG1)cm B}  
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。 YlI/~J  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 YT)jBS~&  
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: B~/:["zTh&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @M[t|  
  +-*/&|^等 :iWW2fY  
2. 返回引用。 %3L4&W _T  
  =,各种复合赋值等 %P!6cyQS  
3. 返回固定类型。 |hsg= LX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [.M<h^xrB  
4. 原样返回。 ?a ~59!u  
  operator, efj[7K.h  
5. 返回解引用的类型。 ZzU3j^  
  operator*(单目) d!+8  
6. 返回地址。 [P5+}@t  
  operator&(单目) c/fU0cA@  
7. 下表访问返回类型。 9,7IsT8  
  operator[] 5PY,}1`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w8!S;~xKI  
  operator<<和operator>> MP5 vc5[  
Hw 7   
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。 ),9^hJ1+@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9#K,@X5 j  
w +QXSa_D  
template < typename Left > i:9f#  
struct value_return fi5x0El  
  { Z=VAjJ;i[  
template < typename T > Igowz7  
  struct result_1 Z`L-UQJ .  
  { UY@^KT]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9i hB;m'C)  
} ; H_*;7/&  
q*`1<9{H  
template < typename T1, typename T2 > 7(RtPL pZ  
  struct result_2 `Sh#> Jp  
  { Gqe?CM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 11%<bmJ]Q3  
} ; g_<^kg"  
} ; vM_UF{a$=  
LxWnPi ^  
$a^YJY^_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -6wjc rTD  
&L&6 y()G  
下面我们来剥离functor中的operator() J$' Q3k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <m;idfn  
)tB:g.2k  
return l(t) op r(t) V`F]L^m=L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~RlsgtX"  
return op l(t) 4/6?wX  
return op l(t1, t2) HYd&.*41rE  
return l(t) op 6Fp}U  
return l(t1, t2) op 1C,=1bY  
return l(t)[r(t)] 05]y*I  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j<H5i}  
T(Q(7  
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: X rBe41  
单目: return f(l(t), r(t)); M4MO)MYJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8ZmU(m  
双目: return f(l(t)); T8nOb9Nrj  
return f(l(t1, t2)); ZbmBwW_ 7  
下面就是f的实现,以operator/为例 !Ee#jCXS  
uBdS}U  
struct meta_divide _gAU`aO^  
  { " 3ryp A  
template < typename T1, typename T2 > uVnbOqR<X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  y5"b(nb  
  { 1y\ -Iz^  
  return t1 / t2; *>m,7} L  
} TR@*tfS  
} ; ;ps 0wswX  
p6UPP|-S  
这个工作可以让宏来做: qnFi./  
7x 6q:4Ep\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $~$NQe!/  
template < typename T1, typename T2 > \ ]/G~ L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x~!gGfP  
以后可以直接用 0A]+9@W;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =6PTT$,  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 _J|cJ %F>%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) {KH!PAh  
^oykimYI-  
~353x%e'  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 adi^*7Q] )  
eSAB :L,K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A6ar@$MZ  
class unary_op : public Rettype &bh%>[  
  { <=1nr@L  
    Left l; H1!u1k1nl  
public : ;nzzt~aCC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PWavq?SR  
s{QS2G$5  
template < typename T > S,Y\ox-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \J]qd4tF  
      { itH` s<E  
      return FuncType::execute(l(t)); 17hFwo`  
    } ';HNQe?vT  
k15fy"+Ut  
    template < typename T1, typename T2 > hv]}b'M$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const orT%lHwjL  
      { V_1'` F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !(%^Tg=  
    } nnw5 !q_  
} ; pn5A6 #  
Mg7nv\6  
F. N4Q'2Z  
同样还可以申明一个binary_op ZvQ~K(3  
8y9`xRy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Cob<N'.  
class binary_op : public Rettype #b^x!lR  
  { e!eUgD  
    Left l; d]fo>[%Xr  
Right r; ")gd)_FOS  
public : GjHV|)^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ap 5D6y+  
.}xF2'~E/  
template < typename T > E%+aqA)f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oU\Q|mN(  
      { y2_^lW%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (] Zyk, [  
    } do-mkvk  
oBBL7/L  
    template < typename T1, typename T2 > f@G3,u!]i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <'Ppu  
      { :J 7p=sX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?PpGBm2f*  
    } <Z0N)0|  
} ; $qvk9 B0E  
CrTGC%w{=  
1u%e7  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 TB oN8cB}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~|FKl%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  Uk2U:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 *5Mg^}ZC5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J)148/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 JGLjx"Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 JA")L0a_  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) #z( JYw,  
下面是修改过的unary_op x)^/3  
u U|fCwQt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z'u:Em  
class unary_op )P)Zds@F  
  { | e&v;48  
Left l; =Wgz\uGJ  
  2 c%*u {=:  
public : #iZ%CY\  
^Z6N&s#6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ! u4'1jd[d  
C>A*L4c]F  
template < typename T > JQ[~N-  
  struct result_1 mbZS J  
  { RD$"ft]Vc  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !awsQ!e|  
} ; !yfQ^a_ O  
c)7i%RF'  
template < typename T1, typename T2 > 7aV(tMzd  
  struct result_2 9rd7l6$R"  
  { D>HX1LV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qi ;X_\v  
} ; vvsQf%  
a4B#?p  
template < typename T1, typename T2 > L,KK{o|Eq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =9LeFrz  
  { Ah|,`0dw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8/tvS8I#y  
} _NkVi_UX  
9=-d/y?  
template < typename T > 2X= pu. ;F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SccaX P  
  { xM#+jI  
  return OpClass::execute(lt(t)); *j`{ K  
} @~Uu]1  
qMHI-h_A  
} ; z. 6-D  
A.D@21py  
gGtl*9a=  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ]V`L\  
好啦,现在才真正完美了。 2$Fy?08q  
现在在picker里面就可以这么添加了: <c X\|dM  
RKt#2%FFO  
template < typename Right > 3T<aGW1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const RV&=B%w+  
  { $_u9Y!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5Az4<  
} 7I_1Lnnf  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 q@"0(Oj  
IKm_YQ$XOy  
"IvFkS=*Q  
p>O>^R  
| M|5Nc>W  
十. bind rEM#J"wF  
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。 $;1TP|  
先来分析一下一段例子 WZ3GI l  
A<+veqb4  
}H>}v/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} h VQj$TA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \?|FB~.Ry  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 E\X:VQ9  
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。 1&wI*4  
我们来写个简单的。 >7fNxQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~0^d-,ZD5  
对于函数对象类的版本: h"/y$  
0fpxr`  
template < typename Func > {e1akg.  
struct functor_trait :M |<c9I  
  { qZcRK9l]F1  
typedef typename Func::result_type result_type; mfI>1W(  
} ; [ITtg?]F  
对于无参数函数的版本: R)<PCe`vf  
+@ j@#~=K  
template < typename Ret > q#mw#Uw-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )[c@5zy~*  
  { ^e 1Ux  
typedef Ret result_type; w<0F-0:8  
} ; :B(vk3;U!  
对于单参数函数的版本: \'BA}v &/  
"SV#e4C.  
template < typename Ret, typename V1 > 0+vt LDq@P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _tJm0z!  
  { -k+}w_<Q  
typedef Ret result_type; Ul/Uk n$  
} ; a@ub%laL Z  
对于双参数函数的版本: E76#xsyhF  
-D4"uoN.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;ye5HlH}.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [s"e?Qee  
  { 9?IvSv}z  
typedef Ret result_type; |_Tp:][mf  
} ; sgc pH  
等等。。。 E;m-^dxc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ow@ }6&1  
/jtU<uX  
template < typename Func > v{T%`WuPRf  
struct func_return rZK;=\Ot  
  { 4|]0%H~n6  
template < typename T > [|&V$  
  struct result_1 9c}mAg4  
  { a9"1a'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KcK,%!>B  
} ; k|Syw ATr  
~kJ}Z<e  
template < typename T1, typename T2 > Q, `:RF3  
  struct result_2 |BC/ERms  
  { A0@E^bG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (:spA5  
} ; G%RL8HU  
} ; ,8Yc@P_O  
&Se!AcvKF  
?4^8C4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^tFbg+.  
KbcmK( `_  
template < typename Func, typename aPicker > c=52*&  
class binder_1 ma%PVz`I;9  
  { W{v{sQg  
Func fn; s[}4Q|s%  
aPicker pk; lQ]8PR t8  
public : K!\$MBI  
V?0Yzg$sy  
template < typename T > ]nM 2J}7  
  struct result_1 NY,ZTl_  
  { #AN]mH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; B}&9+2M  
} ; v"K #  
q5UD!& W  
template < typename T1, typename T2 > n$03##pf  
  struct result_2 A'=,q  
  { h,(f3Ik0O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^s;xLGl]  
} ; *2(W`m  
,2R7AHk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *\M$pUS{  
Ul`~d !3zH  
template < typename T > l[P VWM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %^?yI  
  { u |EECjJn  
  return fn(pk(t)); a(a 2xa  
} !SxZN dv  
template < typename T1, typename T2 > W7 .Y`u[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \H -,^[G3  
  { q"uP%TN  
  return fn(pk(t1, t2)); O.HaEg/-  
} 6bacU#0o  
} ; g:yUZ;U  
5x} XiMM  
))<1"7D^^  
一目了然不是么? E;>Bc Pt5  
最后实现bind O9_S"\8]@  
7F;dLd'  
~*-%tFSv  
template < typename Func, typename aPicker > VGPBD-6)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {$ (X,E  
  { @8;0p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ug1[pONk  
} \(.])I>)eh  
@8jc|X<A  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2=[deQs  
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。 D#pZN,'  
5e|2b] f$  
十一. phoenix waYH_)Zx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dPtQ Sa  
1;Q>B>6  
for_each(v.begin(), v.end(), AvxP0@.`  
( :-.K.Ch|:  
do_ +kXj+2  
[ (X(296<;  
  cout << _1 <<   " , " nG+L'SmI  
] wRATe 0'  
.while_( -- _1), $zR[2{bg  
cout << var( " \n " ) &AS<2hB  
) ER)<Twj  
); P_Bhec|#fT  
[&B}{6wry  
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: @=0O' XM  
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 ?u)[xEx6}+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MUeS8:q-N  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  -l ?J  
H)Kt!v8  
':[:12y[  
template < typename Cond, typename Actor > $d +n},[C{  
class do_while ,O;+fhUJ(  
  { ^UJ#YRzi  
Cond cd; `"#0\Wh  
Actor act; zq?Iwyo  
public : ;Bs^+R7  
template < typename T > 3H'+7[~qH  
  struct result_1 5YQq*$|'+  
  { 9tt0_*UX  
  typedef int result_type; HJh9 <I  
} ; 5V($|3PI  
FV1!IE-}-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [HV9KAoA  
q7VpKfA:M  
template < typename T >  Du*O|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LM~,`#3 Ru  
  { pH'1be{K  
  do G.}Ex!8R7_  
    { _s&sA2r<  
  act(t); sXmZ0Dv  
  } "?yu^  
  while (cd(t)); 2Y2J)5,  
  return   0 ; GkutS.2G#  
} 2Y+8!4^L a  
} ; N)0I+>, ^  
yU"'h[^  
pR VL}^Rk  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >UQ`@GdafR  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 KioD/  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ZYBK'&J4m  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 h>l  
下面就是产生这个functor的类: d:x=g i!  
}&o*ZY-1  
LhM{d  
template < typename Actor > 6Ee UiLd  
class do_while_actor 9m:qQ1[\  
  { 3}}#'5D  
Actor act;  9kkYD  
public : GsG9;6c+u  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R^i8AbFW  
?b&~(,A{  
template < typename Cond > OSvv\3=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g[W`4  
} ; vT7ei"~&u  
wkp|V{k  
m9Z3q ;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =}12S:Qhj  
最后,是那个do_ ,B,2t u2  
tvC7LLNP<  
@Lj28&4:<  
class do_while_invoker (S@H'G"  
  { r}gp{Pf7e  
public : +bj[.  
template < typename Actor > ` _+j+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lIN`1vX(  
  { zqq$PaH*  
  return do_while_actor < Actor > (act); xV h-Mx+M  
} [}/\W`C  
} do_; -6+&?f  
nsq7,%5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y?|JBf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ={a8=E!;  
最后来说说怎么处理break和continue @'K+   
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。 e:BKdZGW  
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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