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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z# +{ksU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xHA6  
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, ; W/K7}  
(-RZ|VdYg  
4oY<O  
@E(_H$|E  
  class filler ,9(=Iu-?1  
  { w3,1ImrXp  
public : {Z529Ns  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }mz6z<pJ_  
} ; r[>=iim  
/EN3>25"#  
ZB+N[VJs)  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: v4?qI >/  
k/"^W.B aj  
's.cwB: #  
&a'H vQV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B,@<60u  
v<*ga7'S  
(QO8_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L(p{>Ykcc  
j89C~xP6  
 H %Cb  
`^rN"\  
二. 战前分析 e|`QW|9 .  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %gF; A*  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 E>/kNl  
2wHvHH!  
S,K'y?6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YLr<^G-v  
  /* --------------------------------------------- */ iIOA54!o  
vector < int *> vp( 10 ); RXMzwk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E]^wsS>=  
/* --------------------------------------------- */ g]'RwI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?2Q9z-$  
/* --------------------------------------------- */ PT9,R^2T!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O!0YlIvWv  
  /* --------------------------------------------- */ mA ^[S.!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ; TaR1e0  
/* --------------------------------------------- */ z9@Tg= #i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %i7bkdcwk  
C%s+o0b  
-&PiD  
CM}1:o<<N  
看了之后,我们可以思考一些问题: n:hHm,  
1._1, _2是什么? `+IB;G1  
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。 ohK_~  
2._1 = 1是在做什么? 0KW@j>=jK  
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。  E*[dc  
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。 2OXcP!\Y  
/~w!7n<7  
W/(D"[:l%  
三. 动工 ()< E?D=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'cs!(z-{x  
XIM!]  
^CIO,I  
]0`*gKA  
template < typename T > (1~d/u?2\  
class assignment kz|2PP  
  { 7H$0NMP  
T value; OH`| c  
public : o,| LO$~  
assignment( const T & v) : value(v) {} T#;W5<"  
template < typename T2 > /S32)=(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _[zZm*  
} ; uSZCJ#'G  
fj2pD Cic  
 %2 A-u  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a;=)`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment z/IA @  
CqMm'6;$a}  
r)ni;aP  
pGQP9r%  
  class holder :}QBrd  
  { ==zt)s.G(+  
public : d~i WV6Va  
template < typename T > +D[|Mi  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S6k R o^2  
  { K gN=b  
  return assignment < T > (t); ~7!=<MW  
} @J`o pR  
} ; {M`yYeo  
1&zvf4  
$]V,H"  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: lSMv9 :N  
s}2TJa  
  static holder _1; @ |bN[XL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 vNMndo!  
9q +I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2nNBX2 o&_  
而不用手动写一个函数对象。  HaJs)j  
MQs!+Z"m>  
ChvSUaCS  
4LG[i}u.N  
四. 问题分析 [NG~FwpRf  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ?]*WVjskE  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /_WA F90R?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &cZQ,o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9v\x&h  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~lBb%M  
1M1|Wp  
五. 问题1:一致性 noSkKqP  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| #Hn<4g"AjM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Rz sgPk  
L/ L#[  
struct holder s$%t*T2J>  
  { {Ad4H[]|]  
  // KT5amct  
  template < typename T > 6tx5{Xl-o  
T &   operator ()( const T & r) const U yb-feG  
  { *5|;eN  
  return (T & )r; .uh>S!X, ]  
} /M,C%.-  
} ; <{ER#}b:O  
_i3?;Fds  
这样的话assignment也必须相应改动: tPp9=e2[s  
l|kGp~  
template < typename Left, typename Right > N8[ &1  
class assignment ?\Bm>p% +  
  { A#o ~nC<  
Left l; o+],L_Ab  
Right r; <<FBT`Y[  
public : w@![rH6~F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +YJpVxYmZ  
template < typename T2 > g=gM}`X%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z|M+ FHl$  
} ;  JT,[;  
T1-.+&<  
同时,holder的operator=也需要改动: }'KHF0   
`i `F$;  
template < typename T > qWdob>u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 67tB8X  
  { 7&hhKEA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `o4%UkBpM  
} LJgGX,Kp  
6"oG bte  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 p!o?2Lbiw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;RW0Dn)Q  
qNuBK6E#4  
return l(rhs) = r; 8{- *Q(=/  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 6M#}&Gv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TpGnSD  
9 df GV!Z  
template < typename Tp > u|+Dqe`  
class constant_t Yn_v'Os2  
  { oWLv-{08  
  const Tp t; MqAN~<l [  
public : [*K.9}+G_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >^~W'etX|  
template < typename T > 8x`E UJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  rY CIU  
  { -NPX;e$<  
  return t; +C36OcmT~  
} &?H`MCv t  
} ; p f`vH`r  
WB.w3w [f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _[pbf ua  
下面就可以修改holder的operator=了 B!x7oD9  
3rj7]:Vr  
template < typename T > veAdk9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,Ma%"cWVC  
  { Ez+8B|0P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0i>>CvAl}  
} em9nuXG  
pS~=T}o  
同时也要修改assignment的operator() $}JWJ\-]  
2Ah B)8bG  
template < typename T2 > HE:]zH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MmQk@~  
现在代码看起来就很一致了。 6Zx)L|B  
f<;eNN  
六. 问题2:链式操作 /[I#3|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E/hO0Ox6  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 4vi [hiV   
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 gLwrYG7@  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 eyuQ}R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,0@QBr5P  
eWr2UXv$  
template < typename T > +W"DN5UV  
struct result_1 {n{-5Y  
  { M Al4g+es  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `h~-  
} ; ub]s>aqy   
y=2nV  
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: z:;yx  
hm0MO,i"  
template < typename T > |`'WEe2  
struct   ref <q`|,mc  
  { ZU;nXqjc  
typedef T & reference; M9.FtQhK/  
} ; jt0f*e YE8  
template < typename T > 0lU pil  
struct   ref < T &> SNC)cq+{  
  { L0qL\>#ejr  
typedef T & reference; yeLd,M/I  
} ; mM'uRhO+  
i)(-Ad_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 13A~."b  
GHQm$|3I  
template < typename T > C[CNJ66  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hVNT  
  { ^fP5@T*f  
  return l(t) = r(t); ;P^}2i[q>[  
} l4 YTR4D  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 P"|-)d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 h>A~yDT[  
T2TWb  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 fs2y$HN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cvC 7#i[G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =3=8oFx8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4!A(7 s4t  
最后的布局是: 7 b{y  
                Add 7 iQa)8,  
              /   \ s14 ot80)  
            Divide   5 _$yS4=.  
            /   \ (8(P12l  
          _1     3 Ej<`HbJ 'Q  
似乎一切都解决了?不。 FAq9G-\B  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 |<#yXSi  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 \q"vC1,9  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ' /3\bvZ  
w$aejz`[  
template < typename Right > rnC<(f22  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Wf =hFc1_@  
Right & rt) const 2>)::9e4  
  { $PMD$c  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {(Ba  
} K<v:RbU|[1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B3p79 j  
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。 of>H&G)@  
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。 x5k6"S"1,  
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。 _xM3c&VeG  
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。 SKo*8r   
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? Ci?RuZ"  
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: {*X|)nr  
-ug -rdXV  
template < class Action > '\P+Bu]6&  
class picker : public Action !3\( d{  
  { G%T<wKD<  
public : {"_V,HmEF+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1$ENNq#0  
  // all the operator overloaded *rC%nmJwk!  
} ; CIQ9dx7>  
ew,g'$drD  
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。 %V92q0XW  
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: (]$&.gE.F  
3m"9q  
template < typename Right > 33NzQb  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9Yji34eDZ  
  { v"dl6%D"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MpJ]1  
} /p)y!5e  
MX7$f (Hy  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > E :UJ"6  
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。 pZ 7KWk4  
z=TuUl@  
template < typename T >   struct picker_maker \n-.gG  
  { R".*dC,0'B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C+0BV~7J<<  
} ; Q.SqOHeJ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > vZIx>  
  { o3.b='HAm  
typedef picker < T > result; BWzo|isv  
} ; {mA#'75a#  
=64Ju Wvo  
下面总的结构就有了: *!,k`=.([#  
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。 FwDEYG  
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。 l(~NpT{=V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +`TwBN,kp-  
至此链式操作完美实现。 i7`/"5I  
$ 3R5p  
$~T|v7Y%  
七. 问题3 6W)#F O`  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 G4"[ynlWV  
'L2[^iF9  
template < typename T1, typename T2 > 8%;]]{(B  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const / 16 r_l  
  { d4LH`@SUZ-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Rc~63![O.  
} 2~@Cj@P]  
J!iK W  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: jC'Diu4|Q  
B`|H }KU  
template < typename T1, typename T2 > m!:sDQn{3  
struct result_2 La si)e=$<  
  { ?DC;Hk<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P,7beHjf  
} ; :BUr8%l  
/?:q9Wy  
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? OZno 3Hn  
这个差事就留给了holder自己。 <#e!kWGR?  
    *YWk.  
CoM?cS S  
template < int Order > *"j3x} U<  
class holder; D__*?frWpW  
template <> BtKbX)R$J  
class holder < 1 > _8OSDW*D5t  
  { Bmi9U   
public : Wp//SV  
template < typename T > kDWvjT  
  struct result_1 #mc6;TRZO  
  { 9TV1[+JWe  
  typedef T & result; Ai5D[ykX  
} ; t<znz6  
template < typename T1, typename T2 > CDWchY  
  struct result_2 ;h7O_|<%  
  { {_X&{dZLX  
  typedef T1 & result; "@ @Z{  
} ; 7R>Pk9J  
template < typename T > F vHd `  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q#.+P1"U  
  { CR`}{?2H  
  return (T & )r; 3 ~\S]  
} ]f3R;d  
template < typename T1, typename T2 > ;Y`k-R:E6A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PA>su)N$  
  { Y>PC>  
  return (T1 & )r1; [HQ Bx`3TS  
} q%k _C0  
} ; R5MY\^H/A  
5w@Q %'o`I  
template <> w-?Cg8bq<  
class holder < 2 > GsC4ty  
  { >A1;!kGE#  
public : G:{\-R'  
template < typename T > *\F,?yU  
  struct result_1 #[NNb?`F  
  { VseeU;q  
  typedef T & result; "6o5x&H  
} ; F[==vte|  
template < typename T1, typename T2 > JbEQ35r  
  struct result_2 Y,s@FGI2  
  { F(;C \[Ep  
  typedef T2 & result; g(F? qP_K  
} ; pN7 v7rs  
template < typename T > 'Mm=<Bh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]$?\,`  
  { =E' .T0v  
  return (T & )r; +@5*_n\e`  
} j-wz7B  
template < typename T1, typename T2 > ,{u'7p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wT-@v,$  
  { Com`4>0>I  
  return (T2 & )r2; dLy-J1h\  
} nV&v@g4Tt  
} ; hDHIi\%  
$(eqZ<y  
#[ch?K  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 lF.yQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f/RDo4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }?XNA.Wz  
,7|Wf %X  
return l(i, j) = r(i, j); B5fF\N^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) WHvU|rJ  
7H5t!yk|9  
  return ( int & )i; 1rQKHC:|  
  return ( int & )j; m kHcGB!~  
最后执行i = j; ,?zOJ,wl  
可见,参数被正确的选择了。 RTRi{p  
%H'*7u2  
<P4*7:jX  
g?d*cwtU  
bjYaJtn  
八. 中期总结 >*cg K}!@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: [W2GLd]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 UAq%Y8KA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J{bNx8.&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor auT'ATW7i  
7JHS8C<]  
|8YP8o  
t?:Q  
"ZLujpZcG  
Z-B b,8  
九. 简化 zm('\KvT  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 '4}c1F1T_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I~.d/!>Z  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: K:g:GEDgf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @"E{gM@B  
  +-*/&|^等 :[ AP^  
2. 返回引用。 Zc9j_.?*  
  =,各种复合赋值等 ,dO$R.h  
3. 返回固定类型。 n%YG)5;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) --9Z  
4. 原样返回。 SJdi*>  
  operator, 2>bV+[@B  
5. 返回解引用的类型。 -d8||X[  
  operator*(单目) $ZOKB9QccC  
6. 返回地址。 +\O[)\  
  operator&(单目) Y!tjaL 9D  
7. 下表访问返回类型。 /NDuAjp[@  
  operator[] \1p5$0z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ft)Z'&L   
  operator<<和operator>> 6b8@6;&LI  
@~l?hf  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 r\-25F<e5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fx783  
GqrOj++>  
template < typename Left > 23;e/Qr  
struct value_return WZ<kk T  
  { 2%DleR'i  
template < typename T > j_r7oARL  
  struct result_1 <XHS@|  
  { G2,r %|7ta  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {vJ)!'Eh  
} ; gAY%VFBP0  
@-ma_0cZQ  
template < typename T1, typename T2 > dWI.t1`i  
  struct result_2 weOzs]uc  
  { [?$|   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `>q|_w \e  
} ; v0dFP0.;&  
} ; =!#iC?I  
^!*?vHx:  
Vd{h|=J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait '1}rQqZ  
B9 Dh^9?L  
下面我们来剥离functor中的operator() /Jc?;@{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $J |oVVct  
a* pZcv<  
return l(t) op r(t) |-zwl8E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jj)9jU z  
return op l(t) sJlX ]\RLQ  
return op l(t1, t2) ,qRSB>5c  
return l(t) op LaZF=<w(  
return l(t1, t2) op %;0w2W  
return l(t)[r(t)] a.5s5g)8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }eX_p6bBw  
?;,Al`/^  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: |<.b:e\4  
单目: return f(l(t), r(t)); v`hv5wQ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *x| <\_+  
双目: return f(l(t)); ^gFjm~2I  
return f(l(t1, t2)); a{h(BI^~  
下面就是f的实现,以operator/为例 lxK_+fj q  
ED/-,>[f  
struct meta_divide T^a {#B  
  { t.pg;#  
template < typename T1, typename T2 > Q ;P~'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D^PsV  
  { 9ok|]d P  
  return t1 / t2; =tcPYYD  
} Xh]\q)  
} ; H/V%D O  
z1+rz%  
这个工作可以让宏来做: LM'` U-/e$  
+^+wS`Y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A!k}  
template < typename T1, typename T2 > \ ud:?~?j&w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <nsl`C~6g0  
以后可以直接用 (?\ZN+V)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z s"AYxr  
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 f 5i`B*/  
(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。。。) %FFw!eVi  
LO61J_J<  
QBsDO].J<  
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 o33{tUp'  
t=\V&,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;oFaDTX]  
class unary_op : public Rettype ga^<_;5<  
  { )+t5G>yKK  
    Left l; xdo{4XY^*W  
public : <Awx:lw.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N2&aU?`e  
L)nVNY@Mc  
template < typename T > 4_.k Q"'DH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const paBGJ~{=  
      { h/TPd]  
      return FuncType::execute(l(t)); 'fA D Dh}  
    } >qF KXzI  
`4EOy:a  
    template < typename T1, typename T2 > x#8=drh.:C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MZjiJZaO:L  
      { hTG d Uw]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _SP u`=~K  
    } UiZ61lw  
} ; pn $50c  
|16 :Zoq  
1UM]$$:i  
同样还可以申明一个binary_op ygf qP  
{hg$?4IyQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *>'R R<  
class binary_op : public Rettype "tj#P  
  { ^p7(  
    Left l; qBNiuV;*  
Right r; ,xh9,EpBk  
public : 2@&|hd=-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KncoIw  
-KNJCcBJ  
template < typename T > blN1Q%m6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gj ^bz'2  
      { Np-D:G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :> q?s  
    } ibuI/VDF  
}1W$9\%  
    template < typename T1, typename T2 > r#Fu<so,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `P5"5N\h  
      { xqtjtH9X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); kxmS   
    } YQ)m?=+J  
} ; %xfy\of+Nk  
$K KaA{0-  
+i>q;=~  
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 $ B9=v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 tQ~B!j]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bvx:R ~E$  
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。 I7~|!d6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9>#|~P&FE  
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。。。 'oHR4O*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "P{&UwMmh  
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) 4r. W:}4:  
下面是修改过的unary_op uf^:3{1  
bevT`D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1 ~7_!  
class unary_op *02( J  
  { RrHnDO'  
Left l; cBI )?  
  =eqI]rVj^  
public : '/H(,TM  
[KH?5 C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vs. uq  
cWc)sb  
template < typename T > <yS"c5D6  
  struct result_1 V</T$V$  
  { pNlisS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; pD#"8h  
} ; ElXe=5L\#  
uB1!*S1f  
template < typename T1, typename T2 > k^pu1g=6I  
  struct result_2 hzLGmWN2j8  
  { nEm7&Gb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  W6O.E  
} ; @WHd(ka!  
-YV4  O  
template < typename T1, typename T2 >  ^qqHq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i8Y gG0[)  
  { zt2-w/[Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WdqK/s<jM  
} qm=F6*@}  
t4_K>Mj+d  
template < typename T > 6\Vu#r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1ckw[0d  
  { G=cH61  
  return OpClass::execute(lt(t)); k6L373e#Q  
} iwJ-<v_:h  
%_MR.J+m2  
} ; X&s\_jQ  
`_U0>Bfg;  
|/^aL j^u  
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 Zfv(\SI  
好啦,现在才真正完美了。 !otq X-  
现在在picker里面就可以这么添加了: m=\eL~ h  
S1juAV=  
template < typename Right > |D`b7h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4VJzs$  
  { }r~l7 2 `  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {2k< k(,  
} (l8r>V  
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。 Zmbz-##HQ  
qb> r\bc  
BMWeD  
E'S;4B5?  
a/<pf\O  
十. bind wu!_BCIy  
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。 :.[5('  
先来分析一下一段例子 Gx_`|I{P  
O;BMwg_7  
<<On*#80w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /W$y"!^)J1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v#%>uLl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *_/eAi/WG  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 8pL>wL &C  
我们来写个简单的。 Na 9l#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: VWA-?%r  
对于函数对象类的版本: f+TBs_  
yCkW2p]s,K  
template < typename Func > )-?uX.E{  
struct functor_trait fo\J \  
  { }RN=9J  
typedef typename Func::result_type result_type; S5E,f?l  
} ; XJlDiBs9=Q  
对于无参数函数的版本: qe6C|W~n  
N7$DRG/<b  
template < typename Ret > 18p3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v`+n`DT  
  { ~?`9i>3W~  
typedef Ret result_type; Kjn&  
} ; oY2?W  
对于单参数函数的版本: H&yFSz}6a  
:S99}pgY  
template < typename Ret, typename V1 > 4&]To@>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > AYPf)K;%  
  { 'tV"^KQHI  
typedef Ret result_type; $-fjrQ  
} ; ^=izqh5S  
对于双参数函数的版本: [Z5}2gB&  
3h[:0W!C]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Xs%R]KOwt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > cEdz;kbUM  
  { LN~N Fjs  
typedef Ret result_type; Bgk~R.l  
} ; }W@#S_-e8  
等等。。。 #zSi/r/=1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K.#,O+-Kg`  
`hK>bHj  
template < typename Func > {? K|(C  
struct func_return CFkW@\]  
  { K.V!@bPlw9  
template < typename T > , Y g5X  
  struct result_1 hk"9D<&i>b  
  { l?@MUsg+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `b^#quz  
} ; gc,J2B]61  
eHR&N.2  
template < typename T1, typename T2 > OXIu>jF  
  struct result_2 $/<"Si&(  
  { A"\P&kqMV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tyn?o  
} ; 9*-pden l  
} ; xJ=ZQ)&]  
F= _uNq  
as\<nPT{Fj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Xc8= 2n  
[D<RV3x9  
template < typename Func, typename aPicker > KlVi4.]  
class binder_1 ( E"&UC[  
  { Gs_*/E7,  
Func fn; pIZLGsu[  
aPicker pk; u_}`y1Xu#  
public : 3r~>~ueZ  
gtaV6sD  
template < typename T > ;PfeP ;z  
  struct result_1 pIID= 8RJ.  
  { |dl0B26x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ||{T5E-.F  
} ; Gsds!z$  
c W81  
template < typename T1, typename T2 > G8 ^0 ^@o  
  struct result_2 *<`7|BH3  
  { _Hz~HoNU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iX8h2l  
} ; G*P[z'K=  
N `,7FI}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 936Ff*%(l  
]k[ Q]:q  
template < typename T > I!|y;mh:it  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V;>9&'Z3  
  { wFK:Dp_^  
  return fn(pk(t)); CTh1+&Pa  
} & cM u/}  
template < typename T1, typename T2 > /#-,R,Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K)<Wm,tON  
  { 2x-'>i_|g  
  return fn(pk(t1, t2)); Gkdm7SV  
} gIV3n#-{L  
} ; g8%MOhg  
!7A"vTs  
6@"Vqm|HD  
一目了然不是么? (\Rwf}gyR  
最后实现bind 8ku? W  
I#i?**  
+90u!r^v  
template < typename Func, typename aPicker > <T(s\N5B=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .yZK.[x4  
  { o `b`*Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Iv'RLM  
} B1|?RfCe  
xL9:4'I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X}3P1.n:  
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。 ]O6KKz  
?RZq =5Um&  
十一. phoenix [yO=S0 e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zl0;84:H  
TcR=GR*cJ  
for_each(v.begin(), v.end(), dVvZu% DFp  
( o^6jyb!j  
do_ Z+Kv+GmqH  
[ WLE%d]'%M  
  cout << _1 <<   " , " _GE=kw;:  
] 2>\b:  
.while_( -- _1), \BLp-B1s  
cout << var( " \n " ) -<8B,  
) YKc>6)j  
); %_>Tcm=  
- o4@#p>>  
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: DP|TIt,Rl  
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 )X7e$<SU*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 OWqrD@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cZ^wQ5=  
P=c?QYF  
k}X[u8A  
template < typename Cond, typename Actor > *U M! (  
class do_while f(!E!\&n^  
  { FH4u$ g+  
Cond cd; {W-5:~?"  
Actor act; Sc$gnUYD{  
public : Dzo{PstM%  
template < typename T > 'c#IMlv  
  struct result_1 dl:-k  r8  
  { Jth=.9mrM  
  typedef int result_type; 3u*82s\8T  
} ; Ky *DfQA  
;xhOj<:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [ne" T  
'm[6v}  
template < typename T > L1rwIOgq^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U{"f.Z:Ydo  
  {  '6O|H  
  do ,6DD=w0r  
    { b"Zq0M0 l  
  act(t); *_ PPrx5  
  } )AJ=an||5  
  while (cd(t)); !5&%\NSv  
  return   0 ; ~> PgJ ^G  
} ]dq5hkjpU  
} ; IJ0#iA. T  
\2j|=S6  
\04mLIJr9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). t}VwVf<K  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 JIMWMk;ot  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 +ZclGchw  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 b_|u<  
下面就是产生这个functor的类: BMpF02Y|4  
~\ [?wN  
9s(i`RTM  
template < typename Actor > Fom>'g*  
class do_while_actor q4k.f_{  
  { PS$k >_=t  
Actor act; nS.2C>A  
public : 5/ * >v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /=T H08  
IM=+3W;ak  
template < typename Cond > HxZ.OZbR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; E?cZ bn*>`  
} ; :Jk33 N4y0  
) "[HZ/  
g_vm&~U/'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p,;mYms  
最后,是那个do_ bK4&=#Zh  
6{.J:S9n   
U(*yL-  
class do_while_invoker %'0&ElQ  
  { ybE[B}pOeZ  
public : @\jQoaLT$_  
template < typename Actor > hVM2/j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const SO3cY#i z"  
  { ,Kw5Ro`I:  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8_a3'o%5  
} |` "?  
} do_; Za%LAyT_s  
7Cy<mS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }Eh*xOta  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 EnJ!mr  
最后来说说怎么处理break和continue =|,A%ZGF$  
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。 PS@*qTin  
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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