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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M]:B: ;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L1w4WFWO  
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, y&|{x "  
5UD;Z V%  
 [ ^ \)  
nQ*oOxe|X  
  class filler Iz=E8R g  
  { B'~i Z65  
public : :z5I bas:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =:}DD0o*  
} ; 97 X60<  
6B P%&RL  
~bQ:gArk  
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: 8k}CR)3@C  
\A"a>e  
9jFDBy+  
|"&4"nwa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Olrw>YbW  
?fwr:aP~  
t-{OP?cE1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jS)-COk  
)n61IqrW  
c^UM(bW  
Tfs9< k>G#  
二. 战前分析 j[ YTg]  
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。 9_^V1+   
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 C 5!6k1TcE  
3]82gZG G  
,=yIfbFQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <1K: G/!  
  /* --------------------------------------------- */ ol>=tk 8}  
vector < int *> vp( 10 ); 6EGEwx  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3Jit2W4  
/* --------------------------------------------- */ Xq$0% WjG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); eh=bClk  
/* --------------------------------------------- */ nr%^:u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,$*klod  
  /* --------------------------------------------- */ o{,(`o.1O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 438> )=  
/* --------------------------------------------- */ _e^V\O>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); C'"6@-~  
5{=MUU=  
gU$3Y#R  
Z.19v>-c  
看了之后,我们可以思考一些问题: :njUaMFoMA  
1._1, _2是什么? %[;KO&Ga  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 T3 /LUm  
2._1 = 1是在做什么? G4]``  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ?["ZEa  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Tdp$laPO'  
Q 7?4GxMj  
0;`PHNBq  
三. 动工 RozsRt;i  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !T1i_  
$ :P~21,  
cA^7}}?e  
p`ZGV97  
template < typename T > t)ry)[Dxv  
class assignment *gKr1}M  
  { pEP.^[  
T value; }jXUd=.Nu  
public : l0,O4k2'  
assignment( const T & v) : value(v) {} nP /$uj  
template < typename T2 > "@Fxfd+Ot  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vdM\scO:  
} ; N{@ eV][Q  
DA\O,^49h  
2^+"GCo  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >l[N]CQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rGO 3  
d":{a6D*d  
'f!Jh<i  
;bbEd'  
  class holder  ,1kV9_x  
  { !pXz-hxKT  
public : ;W"[,#2TM  
template < typename T > r +fzmb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3s Nq3I  
  { D~,R @7  
  return assignment < T > (t); T9.gs}B0  
} n*uZ=M_/Q  
} ; Melc -[  
suSIz 7:  
!Hg#c!eOg  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: j_g9RmZT  
F3'G9Xf8Q=  
  static holder _1; (x!bZ,fu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {,X(fJ  
sa ?;D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %stktVDAP  
而不用手动写一个函数对象。 b /ySt<  
4j{ }{  
AEJm/8,T  
cPYQ<Y=  
四. 问题分析 lUz@Em  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 bvKi0-  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 YWdvL3Bgk,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _X/`4 G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z@j&vW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }8e %s;C  
lX7^LB  
五. 问题1:一致性 <k1gc,*  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 4 n( f/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  0]HI c  
pQi -  
struct holder ZG|T-r;~  
  { c9'b `#'  
  // Ws@s(5r  
  template < typename T > 9p<l}h7g  
T &   operator ()( const T & r) const ??;[`_h{bz  
  { IU}`5+:m  
  return (T & )r; P{ o/F  
} +aap/sYp  
} ; 5kz`_\ &  
6]*qx5m`<l  
这样的话assignment也必须相应改动: (@9-"W  
,`b9c=6;  
template < typename Left, typename Right > #c_ZU\" h"  
class assignment ,\b5M`<c  
  { .#}R$}e+  
Left l; )1ciO+_  
Right r; 7y&`H  
public : %,BJkNV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t/ w>t! q  
template < typename T2 > :#vrNg(M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;8UHPDnst  
} ; jw)t"S/E  
4{ &   
同时,holder的operator=也需要改动: UWp(3FQ  
K[H$qJmPX  
template < typename T > Hl51R"8o  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  R !HL+  
  { `7`iCYiTy  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 191)JWfa  
} .'M]cN~  
a>6p])Wh  
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。 \uH;ng|m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Rh|&{Tf  
e"Z~%,^A  
return l(rhs) = r; T^ -RP  
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。 x.I-z@\E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $= gv  
"A7tb39*  
template < typename Tp > qdhD6#r  
class constant_t Z3Y%VHB_F(  
  { QQcJUOxT9  
  const Tp t; wS GUNP9  
public : Zx6BK=4G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tfO _b5g  
template < typename T > 9ZwhC s O  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ru/3>n  
  { [&$z[/4:8c  
  return t; q%l<Hw6{z  
} b1+Nm  
} ; />$kDe  
q-H ]Hxv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G|V ^C_:  
下面就可以修改holder的operator=了 e>/PW&Z8Z  
wp$=lU{B  
template < typename T > G7u85cie  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]M.ufbguq  
  { '(?@R5a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ] GJskBm  
} MEE]6nU  
Mppb34y  
同时也要修改assignment的operator() y3vOb, 4  
SRMy#j-  
template < typename T2 > B; ~T|exu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z[B7k%}  
现在代码看起来就很一致了。 fE >FT9c  
&A>J>b  
六. 问题2:链式操作 -1[ri8t;nV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `ainJs:B  
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。 i^yQ; 2 -  
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。 w] VvH"?  
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。 =6>mlI>i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gxF3gM  
'n\ZmG{  
template < typename T > l ^{]pD  
struct result_1  u >x2  
  { R]dc(D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U7O2.y+  
} ; A\:M}D-(  
l#Iof)@#  
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: F$.M2*9  
I3$v-OiL  
template < typename T > 7l?-2I'c  
struct   ref `*! .B  
  { nRvV+F0#  
typedef T & reference; +:D0tYk2B  
} ; 9K)2OX;$w  
template < typename T > MYu-[Hg  
struct   ref < T &> % L]xar  
  { Rzz*[H  
typedef T & reference; Da.vyp  
} ; uu HWN|  
tP`,Egf"g  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: P )`-cfg  
qRNGe8  
template < typename T > <w[)T`4N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "w N DjWv  
  { !r$/-8b  
  return l(t) = r(t); nfd^'}$]  
} Hc}(+wQN%  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 h.PY$W<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _T H'v:C  
{jbOcx$t  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 gq/q]Fm\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O -@7n0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Hh,\>= ':  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ee6Zm+.B  
最后的布局是: jQc$>M<"o  
                Add S-My6'ar  
              /   \ /|Zk$q.\  
            Divide   5 H`kfI"u8  
            /   \ M>-x\[n+  
          _1     3 ;vuok]@  
似乎一切都解决了?不。 I6\ l 6o  
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。 6*CvRb&  
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。 w<>B4m\  
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: Xq9%{'9  
fy7]I?vm@  
template < typename Right > od$Cm5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Rzw}W7zg[  
Right & rt) const ~|riFp=J  
  { 0&zp9(G5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZjbMk 3Y  
} -GQ`n01  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y'58.8hl  
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。 wTqgH@rGtR  
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。 x]w%?BlS  
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。 (|<}q-wO  
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。 G3m+E;o1  
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? zGA#7W2?0  
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: 1Z|q0-Dw0  
h ~v8Q_6  
template < class Action > L -<!,CASW  
class picker : public Action ZxY%x/K  
  { Ee^2stc-  
public : [WuN?H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -:Yx1Y3 [  
  // all the operator overloaded y3 kXfSe  
} ; |G } qY5_  
5Q =o.wf  
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。 |}=xA%)  
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: uK1DC i  
6ID@0  
template < typename Right > l.El3+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (6!W8x7  
  { /GqW1tcO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +uLl3(ml  
} p{NVJ^! +  
sBt,y _LW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -6@#Nq_iWU  
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。 Xnpw'<~X  
d=yuuS /  
template < typename T >   struct picker_maker 22(7rUkI  
  { =HH}E/9z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; OjFB_ N  
} ; ch!/k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "`s{fy~mV  
  { f }P6P>0T  
typedef picker < T > result; PVLLuv  
} ; c7Jfo x V  
8k vG<&D  
下面总的结构就有了: IZn|1X?}\s  
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。 IN~Q(A]Z%  
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。 E:(DidSE@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )lwxF P;  
至此链式操作完美实现。 bW-9YXj%  
Ia %> c  
"w7wd5h  
七. 问题3 C/_Z9LL?F  
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。 QZw`+KR  
rv ouE:  
template < typename T1, typename T2 > Y,n&g45m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E9<oA.  
  { [3o^06V8j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g:8k,1y5  
} 0w<vc}{t  
&P'd&B1   
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: 6 b-'Hui+  
?g+uJf  
template < typename T1, typename T2 > z>}H[0[#  
struct result_2 ';'gKX!9V  
  { }6b" JoC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j2^Vz{  
} ; 1L3 +KD~  
>sGIpER7  
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? oR[-F+__  
这个差事就留给了holder自己。 |q!O~<H@  
    QN)EPS:y  
xU9T8Lw  
template < int Order > C)hS^D:  
class holder; m9Xauk$(  
template <> = Zi'L48  
class holder < 1 > 1#}}:  
  { &65I 6  
public : ]?c9;U  
template < typename T > 1{1 5#W  
  struct result_1 E/OfkL*\  
  { U'*~Ju  
  typedef T & result; 7G':h0i8  
} ; %^pm~ck!  
template < typename T1, typename T2 >  |pgrR7G'  
  struct result_2 GBSuTu8  
  { tqk^)c4FF(  
  typedef T1 & result; vLI'Z)\  
} ; tw k  
template < typename T > grVPu! B;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const erlg\-H   
  { YUjKOPN  
  return (T & )r; yd|ao\'=  
} ;r?s7b/>  
template < typename T1, typename T2 > wNvq['P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JIatRc?g  
  { me@k~!e"z  
  return (T1 & )r1; ?'I-_9u  
} BK]5g[   
} ; FQ_a= v  
<P@ "VwUX  
template <> Kt3T~k  
class holder < 2 > {Ri6975  
  { 2=IZD `{!  
public : s.$:.*k  
template < typename T > 1$_|h@  
  struct result_1 =C#22xqQ.  
  { 5Sz&j  
  typedef T & result; Lrjp  
} ; z"\<GmvB  
template < typename T1, typename T2 > k 5gvo  
  struct result_2 p54 e'Zb  
  { Lo*vt42{4  
  typedef T2 & result; &iO53I^r/  
} ; 7<0oK|~c#  
template < typename T > AB+HyZ*//  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \ lW*.<  
  { T-F8[dd^/  
  return (T & )r; :d1Kq _\K  
} lk4U/:  
template < typename T1, typename T2 > W4#E&8g%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^V0I!&7lx  
  { Ju-#F@38  
  return (T2 & )r2; 'i:S=E F  
} f]NaQ!. 7  
} ; xey?.2K1A  
* `3+x  
Owz>g4l 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> >。 ZFC&&[%-sG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B-p ].  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: M~U>" kX  
RPw1i*  
return l(i, j) = r(i, j); ("s!t?!&YS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h'B0rVQia>  
Pd+Wb3  
  return ( int & )i; Ow 0(q^H<  
  return ( int & )j; ^tL]QE?|  
最后执行i = j; MjW{JR)I  
可见,参数被正确的选择了。 0`4Fa^o]h  
R^6]v`j;  
\SooIEl@  
PG{"GiZz=  
)uO 3v  
八. 中期总结 E?h'OR@_ L  
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: k $E{'Dv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :DJLkMP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2m,t<Y;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uCjbb  
Ssd7]G+n:  
>P}6/L  
Wb#ON|.2  
Yb348kRF  
/Py`a1  
九. 简化 :M$8<03>F  
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。 2OwO|n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0Wb3M"#9<  
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: wKE}BO >  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :0% $u>;O:  
  +-*/&|^等 )U+&XjK  
2. 返回引用。 MtG~ O;?8  
  =,各种复合赋值等 rT'<6]`  
3. 返回固定类型。 Ubv_ a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \|7Y"WEQ  
4. 原样返回。 pnGDM)H7  
  operator, Y'?{yx{  
5. 返回解引用的类型。 D26A%[^O  
  operator*(单目) LIh71Vg/cc  
6. 返回地址。 Q[ .d  
  operator&(单目) K 5AArI  
7. 下表访问返回类型。 Ym wb2]M  
  operator[] "b0!h6$!H  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  s x)x7  
  operator<<和operator>> tC&jzN"  
|DUOyQ  
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。 Es&'c1$^s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  WYW@%t  
9R N ge;*  
template < typename Left > KV|ywcGhT  
struct value_return d[&Ah~,  
  { i>PKE.  
template < typename T > }-PV%MNud  
  struct result_1 $ItPUYi";  
  { oN[# C>#(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y*j8OA.S  
} ; 78O5$?b;#  
\l?.VE D  
template < typename T1, typename T2 > T2}ccnDi  
  struct result_2 S %(R9N|  
  { <xAlp;8m5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; trg&^{D<  
} ; CW@G(R  
} ; &\Yd)#B/  
8Og)(BC  
PF] Vt  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait EK}QjY[i  
4(p,@e31  
下面我们来剥离functor中的operator() 'p4b8:X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }>m3V2>[  
N4wMAT:h  
return l(t) op r(t) &$.x1$%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y5:al7*P  
return op l(t) MJ~)CiKgN  
return op l(t1, t2) 6EkD(w  
return l(t) op 7.(vog"I)  
return l(t1, t2) op MKr:a]-'f~  
return l(t)[r(t)]  DZ&AwF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] nXxSv~r  
>}B~~C;  
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: l( ?Yx  
单目: return f(l(t), r(t)); EhHW`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); } bEu+bZ  
双目: return f(l(t)); 1a;&&!X  
return f(l(t1, t2)); zNQ|G1o  
下面就是f的实现,以operator/为例 >Av%[G5=h#  
J9`[Qy\  
struct meta_divide .E0*lem'hE  
  { c$]NXKcA  
template < typename T1, typename T2 > <=&7*8u0+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) G+l9QaFv  
  { -I{J]L$S #  
  return t1 / t2; U4,hEnJBT  
} C 6wlRvWn  
} ; -~imxPmZ  
nwAx47>{  
这个工作可以让宏来做: XrQS?D `  
8Zvh"Z?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f>C|qDmT  
template < typename T1, typename T2 > \ Jul xFjC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1@A*Jj[R%  
以后可以直接用 Ab f=b<bu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) a3oSSkT  
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 m&Lc."  
(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。。。) U-3uT&m*9.  
Is !DiB  
xn)r6  
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 &_y+hV{  
QTjOLK$e$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !;YQQ<D  
class unary_op : public Rettype 2\=cv  
  { T+|V;nP.  
    Left l; n)rF!a  
public : Y4dTv<=K@i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?4}EhXR(  
r.;(Kx/M  
template < typename T > @OPyT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )SYZ*=ezl.  
      { 6'N!)b^-  
      return FuncType::execute(l(t)); )04lf*ti  
    } :cK;|{f  
R0*+GIRA(  
    template < typename T1, typename T2 > O[fgn;@|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]]Da/^K=Z  
      { e/h7x\Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^6 sT$set  
    } _[W`!#"  
} ; Epm=&6zf  
3fJwj}wL  
E5 0$y:  
同样还可以申明一个binary_op X*'-^WM6  
~ ]q^Akq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'E,Bl]8C5  
class binary_op : public Rettype `N"fsEma  
  {  <XxFR  
    Left l; lYu1m  
Right r; ;DKwv}  
public : !&Q3>8l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $zBG19 [%  
"@I"0OA  
template < typename T > cuP5cL/Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S:"t]gbF =  
      { %.R_[.W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ngN_,x 7yc  
    } eMvb*X6  
Z qg(\  
    template < typename T1, typename T2 > {q:o}<-L+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HH|&$C|64  
      { a".uS4x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1XO*yZF  
    } QPfS3%p`  
} ; |8"~ou:.  
-$4%@Z  
WLWE%bDP  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ?WX&,ew~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  G?]E6R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) EhybaRy;C  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?fEX&t,'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2eu`X2IBcT  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3HA$k[%7P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [#td  
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) 05MtQB   
下面是修改过的unary_op V|.aud=7z  
va8V{q@t'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zY|]bP[NEH  
class unary_op y=\jQ6Fc  
  { ^[CD-#  
Left l; %f&(U/  
  morI'6N  
public : | pp  @  
?8(`tS(_?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S~F:%@,*  
zux+ooU  
template < typename T > 8y!fqXm%)  
  struct result_1 GD'C^\E aZ  
  { .VmI4V?}h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZjEO$ ts=@  
} ; 5 ^iU1\(L  
G6eC.vU]j  
template < typename T1, typename T2 > xM;gF2  
  struct result_2 asW1GZO  
  { FV$= l %  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S_:(I^  
} ; @6$r| :]G-  
$#@4i4TN-  
template < typename T1, typename T2 > 9MLvHrB;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;?2vW8{p<  
  { AEnS_Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }]zmp/;a  
} GGF;T&DWad  
{zUc*9  
template < typename T > "\BP+AF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Whd4-pR8  
  { }C7tlA8,7  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^l^_K)tw*  
} #s#z@F  
G-3.-  
} ; cJ8F#t  
e|Sg?ocR  
B0z.s+.  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug .3|9 ~]  
好啦,现在才真正完美了。 TKLy38  
现在在picker里面就可以这么添加了: 31>k3IP&  
G>mgoN  
template < typename Right >  A ]U]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;$&-c/]F#  
  { sD{b0mZT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L''0`a. +S  
} `6mHt6"h  
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。 f aO8 &  
P>@`hZ9 o  
D?\K~U* >  
F41!Dj7  
;mi0Q.  
十. bind _;B!6cRLps  
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。 6>=>Yj  
先来分析一下一段例子 )1fQhdO}x  
@L<[38  
~#a1]w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @IiT8B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HnP;1Gi  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 oLr"8R\d>t  
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。 !W%HAlUAG[  
我们来写个简单的。 4(aesZ8h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7-o=E=  
对于函数对象类的版本: \aZ(@eF@@Q  
0='DDy  
template < typename Func > : l>Ue&  
struct functor_trait CY>NU  
  { rIb[gm)Rk  
typedef typename Func::result_type result_type; (FjgnsW  
} ; u\e#_*>  
对于无参数函数的版本: ==XP}w)m  
9)l_(*F  
template < typename Ret > y9*H  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !7xp<=  
  { q6Q=Zo@  
typedef Ret result_type; |Lhz^5/  
} ; oyr2lfz*  
对于单参数函数的版本: |~HlNUPR  
R NA03  
template < typename Ret, typename V1 > amBz75N{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :x{Q  
  { 68HX,t  
typedef Ret result_type; {-Y_8@&  
} ; b(SV_.4,'  
对于双参数函数的版本: #`p>VXBj!  
GVl u4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r0 X2cc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /M3D[aR<d  
  { z'qVEHc)  
typedef Ret result_type; 7%E1F)%  
} ; GcU/   
等等。。。 i `>X5Da5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h+74W0 $  
<y.D0^68  
template < typename Func > "q`%d_  
struct func_return EkL\~^  
  { nUd\4;J#  
template < typename T > 6 gKOpa  
  struct result_1 z$Nk\9wm  
  { kH&ZPAI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fjWh}w8  
} ; gNqV>p  
2 YN` :"  
template < typename T1, typename T2 > FvJSJ.;E,  
  struct result_2 GBphab|  
  { {;4PP463  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Qi[D&47XO  
} ; t<|s &  
} ; .u*].As=  
'u3+k.  
? w?k-v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `{wku@  
;yZ N "r  
template < typename Func, typename aPicker > +E [bLz^  
class binder_1 *(`.h\+  
  { %f-<ol  
Func fn; &!a 2%%1#N  
aPicker pk; lBn*G&(P  
public : iTt=aQjd  
>1~`tP  
template < typename T > .]e6TFsrO  
  struct result_1 btF%}<o)  
  { _Y|kX2l S@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cik@QN<[0  
} ; GiZ'IDV  
if}]8  
template < typename T1, typename T2 > rl^LS z  
  struct result_2 -7O/ed+  
  { ^ <VE5OM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z`5I 1#PVA  
} ; Ozv.;}SE  
vs@:L)GW\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7:L~n(QpP  
2SJh6U  
template < typename T > N 9&@,3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gx!RaZ1  
  { N ACY;XQ%  
  return fn(pk(t)); 5dp#\J@  
} "J5Pwvs-  
template < typename T1, typename T2 > Rdg0WT*;j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M0zD)@  
  { W`'|&7~  
  return fn(pk(t1, t2)); V 3]p3  
} WHZng QmY  
} ; tKeO+6l  
a1`cI5n  
.:ZXtU  
一目了然不是么? &iOtw0E  
最后实现bind Hm* vKFhz  
L||yQH7n  
ZY!pw6R1>*  
template < typename Func, typename aPicker > $cOD6Xr)d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1:!rw,Jzl`  
  { R$fIb}PDr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T+nC>}*jgJ  
} 0o|,& K  
_A|\.(t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W>s'4C`  
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。 C9H11g7{  
7=.VqC^  
十一. phoenix e-cb?.WU?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gwaC?tf[  
/mwr1GU  
for_each(v.begin(), v.end(), un^IQMIh  
( _O;~ }N4u  
do_ ,*Z[P%<9  
[ WJU NJN  
  cout << _1 <<   " , " OPY/XKyY,  
] 'HWgvmw(  
.while_( -- _1), bus=LAJt=  
cout << var( " \n " ) _ 1{5~  
) |J Q:.h  
); ;v +uv f  
`O=;E`ep  
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: !en F8a  
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 TJ[jZuT:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0*;9CH=BE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :5K ~/=6x  
3d'ikkXK  
y [9}[NMZ  
template < typename Cond, typename Actor > A%*DQ1N  
class do_while R, w54},  
  { }Q=se[((  
Cond cd; Zc3:9   
Actor act; 5652'p  
public : Z^`=!n-V  
template < typename T > g} ~<!VpX  
  struct result_1 3:8nwt  
  { :iQ^1S` pH  
  typedef int result_type; fI d)  
} ; ,c7u  
khN:+V|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} KvJP(!{  
@ U8}sH^  
template < typename T > ~:}XVt0%8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qv*uM0G6i  
  { 4fu\3A&  
  do ~sHZh  
    { ckjVa\  
  act(t); %M)oHX1p  
  } Cb%.C;q  
  while (cd(t)); ({_:^$E\  
  return   0 ; )Kk(P/s  
} {8Jk=)(md  
} ; <#p|z`N  
-KwL9J4u  
8 1K G1i)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &iND&>?  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Xq^y<[  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^z%o];  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 >,"D9!  
下面就是产生这个functor的类: !!+/Wgd:6  
[mB(GL  
rxgVT4  
template < typename Actor > tY$ty0y-e  
class do_while_actor ]k`Fl,"  
  { 4'{hI;&a&  
Actor act; jRdhLs,M9  
public : f0mH|tI`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +ptF-  
;+ C o!L  
template < typename Cond > ^0-e,d 9h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sPE)m_u  
} ; emkMR{MY  
w-'D*dOi  
_5U%'\5s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'e<HPNi)  
最后,是那个do_ D#/%*|  
Wq{d8|)1  
{80oRD2=Q  
class do_while_invoker 5<)gCHa  
  { 43u PH1 )  
public : -l40)^ E}  
template < typename Actor > dp UdFuU"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const LA;V}%y ?  
  { ~^%0V<*-}  
  return do_while_actor < Actor > (act); K?FX<PT  
} [aWDD[#j~  
} do_; 5&-j{J0iV  
T[4[/n> i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q/3tg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  *_ {l  
最后来说说怎么处理break和continue !rsa4t@ t  
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。 |?2 hml  
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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