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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,p9i%i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M1%Dg'}G  
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, J=dJs k   
/QEiMrz@6  
1* ]Ev  
:F?x)"WoQ+  
  class filler kZ=s'QRgL  
  { 8j4z{+'TQ  
public : 1c@} C+F+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >g;kJe  
} ; aIXdV2QS  
)$Z=t-q  
wWXD\{Hk  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 8#D:H/`'  
`4 y]Z)  
8#&q$kE  
$v b,P(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); W@2vjz  
e9E\% p  
Ea( ,aVlj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &k8vWXMGk%  
w ;e(Gb%9  
uZi.HG{<)  
&,.Y9; b  
二. 战前分析 Ei2%DMN7)  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 O,.!2wVrN  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 I_q~*/<h  
')N{wSM9Ft  
>\!4Mk8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bu]t*$  
  /* --------------------------------------------- */ LA[g(i 7  
vector < int *> vp( 10 ); jp+_@S>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); d HJhFw  
/* --------------------------------------------- */ 9*:gr#(5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); wIf {6z{  
/* --------------------------------------------- */ ,]5Ic.};p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _xLHrT!y  
  /* --------------------------------------------- */ &Sp -w?kM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nP UqMn'  
/* --------------------------------------------- */ wJlX4cT4YV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #pHs@uvO  
:L 3&FA   
pZZf[p^s|  
a83g\c5   
看了之后,我们可以思考一些问题: 9GdB#k6W`  
1._1, _2是什么? |*mL1#bB  
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。 Y $-3v.  
2._1 = 1是在做什么? -xD*tf*  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 `O6:t\d@  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 -]:G L>b  
/b;K  
BN,>&1I  
三. 动工 Z"s|]K "  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A*tKF&U5  
S. |FL%;  
8Q)@  
 oK 9'  
template < typename T > Yct5V,X^  
class assignment 0qFH s  
  { MEiRj]t  
T value; j 6ut}Uq  
public : B%\gkl  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4Tct  
template < typename T2 > V|MY!uV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ZlKw_Sq:  
} ; W9zE{)Sc~  
iK_c.b  
MK}-<&v  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NV r0M?`4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +{53a_q  
"gW7<ilw  
 8%RI7Mg  
V^il$'  
  class holder -p-0;Hy  
  { ->lu#; A5  
public : W0cgI9=9  
template < typename T > %}>dqUyQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /Y^8SO4  
  { Wd(86idnc  
  return assignment < T > (t); }vt%R.u  
} efz&@|KR  
} ; G&f7+e  
D';eTy Y  
#:ns64|  
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: G"y.Z2$  
;\%sEcpT  
  static holder _1; RD<75]**{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @oe\"vz  
Z"I/ NGiU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MQcr^Y_  
而不用手动写一个函数对象。 Z%gx%$  
>P. 'CU  
f0Hq8qAF;^  
?HHzQ4w%{  
四. 问题分析 99 wc  
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。 Ps R>V)L  
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。 Cef:tdk7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 V7t!?xOL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 gd6Dm4q(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +1;'B4  
dX )W0  
五. 问题1:一致性 /2NSZO  
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?| '7I g.K&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }{],GHCjQ  
>E"9*:.^a  
struct holder d @rs3Q1z  
  { 'qv;sB.  
  // #%S0PL"x U  
  template < typename T > $;D* n'8Fx  
T &   operator ()( const T & r) const .gYt0raSY  
  { '5H4z7)  
  return (T & )r; K3p@$3hQ  
} #2%([w  
} ; M2T|"Q"=  
Lu>H`B7Q"  
这样的话assignment也必须相应改动: nwM)K  
0-2"FdeQU  
template < typename Left, typename Right > hRTMFgO  
class assignment B/eaqJ  
  { _|,{ ^m|d  
Left l; qSiWnN8D t  
Right r; /r.6XZs6  
public : AZZRa69=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PJ 9%/Nrh  
template < typename T2 > E20 :uZ7\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %AR^+*Nu  
} ; %%g-GyP 1  
{K7YTLWY  
同时,holder的operator=也需要改动: ^b53}f8H  
xFsmf<Vm  
template < typename T > $3\yf?m}q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [!?wyv3  
  { T{S4|G1R6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); VO`"<  
} bsO@2NP'  
8sw,k   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ^,7=X8Su  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *_)E6Y?9  
d\Jji 6W  
return l(rhs) = r; lfS;?~W0k  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !dv-8C$U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Hq xK\m%,.  
LV.&>@*  
template < typename Tp > [b`6v`x  
class constant_t ')nnWlK  
  { (K!4Kp^m  
  const Tp t; ndOfbu;mf  
public :  Tb#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w:Q|?30  
template < typename T > c#\-%h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const a c6*v49  
  { ~Fx&)kegTo  
  return t; iVeQ]k(u  
} 4r*Pa(;y  
} ; 6ojo##j  
W/v|8-gcK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `s}BXKIv}  
下面就可以修改holder的operator=了 k|#Zy,  
#?m{YT{P  
template < typename T > -2lRia  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wD=am  
  { R{<Y4C2~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); BLW]|p|1:  
} %c1FwAC  
z~.9@[LG]  
同时也要修改assignment的operator() F aWl,}]  
37K U~9-A  
template < typename T2 > T}2:.Hk:N  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7!- \L7<  
现在代码看起来就很一致了。 $- w5o`e  
$,P\)</ VR  
六. 问题2:链式操作 =>YvA>izE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /c^e& D  
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。 T~:_}J  
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。 GYqJ!,  
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。 cQ,9Rnfl,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;o >WXw  
Ej|A ; &E  
template < typename T > m0Z7N5v)  
struct result_1 1NGyaI  
  { c * 1S}us  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #PH#2/[  
} ; ]BfR.,,  
B"[{]GP BY  
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: bm6hZA|  
<_f`$z  
template < typename T > v Xf:~G]  
struct   ref (txt8q  
  { i+RD]QL  
typedef T & reference; ZvyjMLf  
} ; ;o%:7 &  
template < typename T > %1Jd ^[W  
struct   ref < T &> #Gp M22d'(  
  { TF)8qHy! u  
typedef T & reference; LJ l1v  
} ; =~$U^IsWA  
2+&R" #I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5m 3'Gt4  
.xnQd^qoac  
template < typename T > Q;@X2 JSp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \6LcVik  
  { {9'hOi50  
  return l(t) = r(t); [,nfAY  
} J=V yyUB  
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。 2 mq%|VG'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 kDg{ >mf  
IrUi E q  
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 x cnt?%%M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,W8au"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d v[\.T`LY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 H-m`Dh5{  
最后的布局是: .f+9 A>  
                Add RSFJu\0}N  
              /   \ jDJ.  
            Divide   5 Hz5;Ruw'  
            /   \ aulaX/'-_  
          _1     3 [[&)cbv  
似乎一切都解决了?不。 WRY~fM  
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。 ny~W]1  
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. vY(s  
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: G ;jF9i  
rBS2>?  
template < typename Right > ] 'E}   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9yDFHz w  
Right & rt) const ,NDxFy;d  
  { !rz)bd3$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GP Ix@k  
} tgK x4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +RdI;QmM  
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。 -t%L#1k  
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。 CR.bMF}  
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。 `M,Nd'5&|  
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。 xV?*!m$V%R  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? z6Fun  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ]|;7R^o3|  
u8xk]:%  
template < class Action > o\:$V   
class picker : public Action FE>3 D1\  
  { v'K % %z  
public : XEa~)i{O  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2[XltjO  
  // all the operator overloaded 0&f\7z  
} ; BZ2nDW*%  
l~CZW*/  
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。 I>d I[U  
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: |z]aa  
AmgWj/>  
template < typename Right > >@z d\}@W  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j,Pwket  
  { m\1VF\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !W 0P `i<  
} !+5C{Hs2  
4Fh&V{`W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8g-P_[>  
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。 dG" K/|  
VPdwSW[eM  
template < typename T >   struct picker_maker uSH> $;a  
  { F [r|Y-c]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5FZ47m ~{Z  
} ; i1tVdbC]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bx;yHIRb  
  { (y%%6#bd  
typedef picker < T > result; `:V}1ioX5  
} ; 0T1HQ  
E`Q;DlXv>  
下面总的结构就有了: 7&=-a|k~  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 sbs[=LW4  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 o?;F.W_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <g] ou YHZ  
至此链式操作完美实现。 +}kO ;\  
4 0p3Rv  
%3ou^mcj  
七. 问题3 7s0)3HR}  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 0S%tsXt+  
{qJHL;mP:8  
template < typename T1, typename T2 > mJSK; @w<O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ULV)0SB  
  { G`9cd\^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \I'f3  
} ]d[Rf$>vu0  
^).WW  
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: |if~i;VKL  
w:ORmR .p  
template < typename T1, typename T2 > bl$+8 !~  
struct result_2 N[#iT&@T}/  
  { jB5>y&+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W^5<XX,ON  
} ; X\o/i\ C}  
R5m`;hF  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? NG!>7$@RV  
这个差事就留给了holder自己。 14mXx}O  
    N>Vacc_[  
P'-JbPXU  
template < int Order > ){+.8KI  
class holder; zJz82jMm  
template <> A4~D#V  
class holder < 1 > V"w`!  
  { -iY9GN89c  
public : aQ32p4C  
template < typename T > -3C* P  
  struct result_1 XRClBTKF  
  { x>U1t!'  
  typedef T & result; EC^Ev|PB\u  
} ; b24NL'jm  
template < typename T1, typename T2 > .jvSAV5B  
  struct result_2 3'?h;`v\Lo  
  { omXBnzT  
  typedef T1 & result; NvQY7C  
} ; |WD,\=J2  
template < typename T > #citwMW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l,imT$u  
  { (eC F>Wh^m  
  return (T & )r; 9 Q0#We*  
} ,[Dh2fPM,  
template < typename T1, typename T2 > %GVEY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +^/Nil  
  { R88(dEK  
  return (T1 & )r1; :5TXA  
} 0C lX  
} ; #)W8.  
?)Tz'9l  
template <> ?l)}E  
class holder < 2 > ^Nd|+}  
  { FBR$,j;Y  
public : 1<XiD 3H;  
template < typename T > kA7~Yu5|  
  struct result_1 c%q}"Y0oh  
  { )ZS:gD  
  typedef T & result; K*([9VZ  
} ; _7-"Vo X  
template < typename T1, typename T2 > QV nO  
  struct result_2 XD_P\z  
  { &4mfzpK  
  typedef T2 & result; .Ws iOJU  
} ; 1TK #eU  
template < typename T > Ma`   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aHBByH  
  { mp&Le YYn  
  return (T & )r; K $Mx}m7l  
} 3Eb nZb  
template < typename T1, typename T2 > [(D}%+2   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NZfo`iHAN  
  { 3Ew"[FUs  
  return (T2 & )r2; OhSt6&+  
} |%M{k A-  
} ; sYAG,r>h  
bqZ?uvc3  
O4 +SD  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 yDCooX0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H3 A]m~=3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: C$N4   
[oQ`HX1g  
return l(i, j) = r(i, j); /7UovKKbz  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) q;1VF;<"vH  
oiTMP`Y  
  return ( int & )i; )z ?&" I  
  return ( int & )j; -(4E  
最后执行i = j; |x _ -I#H  
可见,参数被正确的选择了。 _|^&eT-u  
d&[M8(  
J[<D/WIH  
;55tf l  
?L<UOv7;t  
八. 中期总结 S7Iu?R_I  
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: C:tSCNH[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tj"v0u?zW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H#1*'e>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ux%\Y.PPI  
^'C,WZt  
1cHSgpoJ  
%S(#cf!HP  
$>S}acuC  
C*W.9  
九. 简化 I:uQB!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 }\PE {  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'gk81@|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: zJy 89ib'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h+zkVRyA  
  +-*/&|^等 UtW"U0A  
2. 返回引用。 c{]r{FAx9o  
  =,各种复合赋值等 p5twL  
3. 返回固定类型。 _Cv[`e.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *uI hxMX  
4. 原样返回。 \Age9iz&  
  operator, :o.x=c B  
5. 返回解引用的类型。 <6}f2^  
  operator*(单目) c]g<XVI  
6. 返回地址。 >'2w\Uk~:  
  operator&(单目) j &0fC!k  
7. 下表访问返回类型。 y:hCBgc;`c  
  operator[] 7{kpx$:_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QigoRB!z#9  
  operator<<和operator>> Ads<-.R  
ZVL- o<6  
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。 0w'y#U)&8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xu_XX#9?b  
U'h[ {ek  
template < typename Left > )L(d$N=Bd  
struct value_return vs'L1$L'c  
  { SSL%$:l@  
template < typename T > {P<BJ52=  
  struct result_1 Vav+$l|j@  
  { #T$'.M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %_j?<h&  
} ; -NflaV~  
>DL-Q\U  
template < typename T1, typename T2 > R>e3@DQ~  
  struct result_2 |`94Wj<  
  { .Kh(F 6 s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ok\/5oz  
} ; ?;.1fJU>  
} ; sjkKaid  
'^-4{Y^2E  
RBK>Lws6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3"^)bGe  
`!Ge"JB6   
下面我们来剥离functor中的operator() LDi ez i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o+X'(!Trw  
>QZt)<[  
return l(t) op r(t) OB*Xb*HN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iRj x];:Vu  
return op l(t) 0oi5]f6g?8  
return op l(t1, t2) \@PUljU]  
return l(t) op 7QOC]:r  
return l(t1, t2) op |bG[TOa  
return l(t)[r(t)] Y;> p)'z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xo)?XFM2  
6(<~1{ X%  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Og;$P 'U  
单目: return f(l(t), r(t)); ev;5 ?9\E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); sw qky5_K  
双目: return f(l(t)); E/L?D  
return f(l(t1, t2)); P=SxiXsr$  
下面就是f的实现,以operator/为例 9a~BAH,j  
6ImV5^l  
struct meta_divide &;@b&p+  
  { Vm1c-,)3  
template < typename T1, typename T2 > )ejXeg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &PQ{e8w  
  { e/HX,sf_g  
  return t1 / t2; ZAo)_za&mH  
} Y%?!AmER  
} ; vu.S>2Wv  
s!o<Pd yJK  
这个工作可以让宏来做: X$9D0;L  
R SWB!-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ aIt 0;D  
template < typename T1, typename T2 > \ Am=PUQF$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P #2TM  
以后可以直接用 $OFFH[_z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XUqE5[O%  
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 s<r.+zqW  
(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。。。) _KkVI7a  
RJ@e5A6_  
|_xiG~  
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 "w|k\1D  
Ppb2"Ik  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /wxxcq  
class unary_op : public Rettype .IAHy)li"  
  { LWb}) #E  
    Left l; CQuvbAo  
public : milK3+N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |z7Crz  
TaHi+  
template < typename T > ,tR'0&=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1'U%7#;E  
      { 98%tws`  
      return FuncType::execute(l(t)); wgR@M[]o;  
    } CL}I:/zRB  
,cO)Sxj  
    template < typename T1, typename T2 > 'm!1 1Phe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K{w=qJBM  
      { j&G~;(DY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wsGq>F~  
    } (_n8$3T75  
} ; oJp_c  
"KT nX#<0  
xo_k"'f+  
同样还可以申明一个binary_op 53&xTcv}x  
a3 _0F@I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xie dgy  
class binary_op : public Rettype  { e  
  { [ MXXY  
    Left l; n]{}C.C=  
Right r; yExyx?j.  
public : 0JRB Nh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} , G/X"t ~  
| v'5*n9  
template < typename T > r|F,\fF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8}0y)aJ  
      { x w83K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |Gs-9+'y  
    } HY|SLk/E  
EkAqFcKLq  
    template < typename T1, typename T2 > yrYaKh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,v5>sL  
      { &+{xR79+&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0|Ft0y`+  
    } R]s jG <  
} ; m1; <T@  
k 5r*?Os  
v;qL? _:=c  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 vHe.+XY  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F"#*8P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O xaua  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 4wD^?S!p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q)X\VQcgj  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 &J@ZF<Ib  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yWk:u 5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) C)^\?DH  
下面是修改过的unary_op vCo}-b-j  
VzM@DM]=~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vgZPDf|  
class unary_op ghQsS|)p.  
  { M6Z`Pwv];  
Left l; acZ|H  
  95&sFT C  
public : J 2~B<=V  
l+X^x%EA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Sh6 NgO  
ct/THq  
template < typename T > Z$K%@q,10+  
  struct result_1 "Ksd9,J\b  
  { ! m5\w>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Cu<ojN- $  
} ; .z7f_KX^  
pnb$lpxt  
template < typename T1, typename T2 > FsZEB/c  
  struct result_2 F qyJ*W\1  
  { F+-MafN7Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2p.+C35c=j  
} ; 8>+eGz|  
dM.Ow!j  
template < typename T1, typename T2 > $4) g uG)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m,fr?d/;  
  { Qnc S&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); au~gJW-  
} >(Ddw N9l  
jXva ?_  
template < typename T > gz:c_HJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )p](*Z^  
  { GDe$p;#"9g  
  return OpClass::execute(lt(t)); hrxASAfg6  
} Du4?n8 o  
ViONG]F  
} ; ;yoq/  
r2`?Ta  
|EU08b]P29  
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 wC@ U/?  
好啦,现在才真正完美了。 aa3YtNpP  
现在在picker里面就可以这么添加了: F&Z>B};  
N.J:Qn`(  
template < typename Right > EE{%hGb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sA j$U^Gp  
  { ~$ Yuxo  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  F<1'M#bl  
} tjL#?j  
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。 PkO(Y!  
6n4S$a  
\EqO;A%<  
,peFNpi  
h<jIg$rA  
十. bind <m\TZQBD  
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。 v2SsfhT  
先来分析一下一段例子 S+ x [1#r  
hD=D5LYAZ  
8 F 1ga15  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !"">'}E1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4^A'A.0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !b Km}1T  
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。 <Z wEdq  
我们来写个简单的。  yw^, @'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v7RDoO]I  
对于函数对象类的版本: TR;-xst@  
<]J5AdJ  
template < typename Func > [:Y^0[2  
struct functor_trait {rr\hl-$  
  { ?/g(Y  
typedef typename Func::result_type result_type; R2gax;  
} ; m{" zFD/  
对于无参数函数的版本: fe,CY5B{  
H$HhB8z3  
template < typename Ret > !ym5' h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0_)\e  
  { NIGFu{S  
typedef Ret result_type; Q0A1N[  
} ; 7hQl,v< 5  
对于单参数函数的版本: awtzt?VtLh  
6&cU*Io@  
template < typename Ret, typename V1 > \^D`Hvg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o qTh )  
  { q2Dg~et  
typedef Ret result_type; GH!#"Sl8Z  
} ; -. G0k*[d  
对于双参数函数的版本: (["u"m%  
?z.`rD$}(n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > nfU}ECun4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _t7A'`Dh]  
  { g.qp _O  
typedef Ret result_type; hHQt4 r'd  
} ; #=c%:{O{4R  
等等。。。 \qPrY.-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \(s ";@  
0Oq1ay^  
template < typename Func > mNzZ/*n:  
struct func_return e78}  
  { 6I<`N  
template < typename T > ^  +G> N  
  struct result_1 ud1E@4;qf  
  { ?6gI8K6X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6{ Eh={:b  
} ; 1U!CD-%(  
5,3h'\ "!  
template < typename T1, typename T2 > h&P[9:LH  
  struct result_2 N~_gT Jr~P  
  { mv_-|N~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ex{]<6UAu  
} ; K,Vl.-4?  
} ; m;|I}{r  
J=Z"sU=  
=>Efrma  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 92R{V%)G  
7UiU3SUcg  
template < typename Func, typename aPicker > K} @q+  
class binder_1 {1 mD(+pJ{  
  { v2^CBKZ+  
Func fn; TOs|f8ay  
aPicker pk; ~EymD *  
public : ofV{SeD67  
^B7Aam  
template < typename T > )deuB5kz  
  struct result_1 (uE_mEIsv  
  { 4?cg6WJ'6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f sMF46  
} ; wrWWXOZ 4  
BRT2=}A  
template < typename T1, typename T2 > (pl OV)  
  struct result_2 V3S`8VI  
  { tBt\&{=|D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Gvwel!6  
} ; H'0S;A+Y6  
!nVuvsbv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }j QwP3eY  
QH eUpJ/^  
template < typename T > u<[Y6m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pAYuOk9n  
  { &7cy9Z~m  
  return fn(pk(t)); &j$k58mX  
} o{/D:B  
template < typename T1, typename T2 > EJZ2V>\_-0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ec|#i  
  { S; >_9  
  return fn(pk(t1, t2)); IcN|e4t^J+  
} X#fI$9a  
} ; Cs<d\"+  
$K hc?v  
5u8 YHv  
一目了然不是么? hhpH)Bi=  
最后实现bind eG<32$I  
i4l?q#X  
6w' ^,V  
template < typename Func, typename aPicker > D0~mu{;c$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  I2b[  
  { MQ01!Y[q_7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4GJsVA(d|  
} +'l@t bP  
#qzozQ4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +g*Ko@]m>  
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。 ey:3F%  
\;~>AL*  
十一. phoenix -LF^u;s8&S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Tg[+K+b  
qzXch["So  
for_each(v.begin(), v.end(), F"_SCA?9?  
( -Y YQnN  
do_ z5?xmffB  
[ U_+>4zdm  
  cout << _1 <<   " , " XWk^$"  
] Xln'~5~)  
.while_( -- _1), \ /o`CV{O  
cout << var( " \n " ) ie5"  
) (%".=x-  
); =2< >dM#`  
lUDzf J}3  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 0h* AtZv_  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor <~]s+"oVc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {epsiHK@tK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1L3L!@  
mwBOhEefNJ  
`.@N9+Aj  
template < typename Cond, typename Actor > Y?Xs Z  
class do_while X\_ku?]v  
  { Av{1~%hU  
Cond cd; Rv }e+5F  
Actor act; HyB!8M|  
public : &uC7W.|  
template < typename T > mN, Od?q[  
  struct result_1 f>dWl$/_s  
  { M Su_*&j9T  
  typedef int result_type; z@dHXj )  
} ; hC,EO&  
i0hF9M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xGN&RjPk\  
X ZfT;!wF&  
template < typename T > zUWu5JI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \ qKh9  
  { /K1YDq<=  
  do v. !L:1@I.  
    { Y*0mC"n}  
  act(t);  ,_HVPE  
  } -B'<*Y  
  while (cd(t)); sdrALl;w|  
  return   0 ; &W*9'vSm.  
} 7aS`S F  
} ; yqZKn=1:  
 RCKb5p9  
n"* A.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bNi\+=v<Ys  
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。 ?FJU>+{">  
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。 K.B!-<  
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。 =5isT  
下面就是产生这个functor的类: 3x=T &X+  
!gu# #MrJ9  
}<m9w\pA  
template < typename Actor > !A qSG-  
class do_while_actor R]H/Jv\'  
  { }9=VhC%J  
Actor act; Bg {"{poy  
public : dL!PpLR$2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,5.ve)/dE  
T|[zk.8=E  
template < typename Cond > X)P9f N~7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [5yLg  
} ; ly9.2<oz}L  
}N dknut,  
[_q3 02  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]y:2OP  
最后,是那个do_ ?U$H`[VF}  
VG'M=O{)3  
DAa??/,x7  
class do_while_invoker ,t2Mur  
  { D<% /:M  
public : 8cI<~|4_  
template < typename Actor > 2[zFKK  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "k&QS@l  
  { _P,3~ ;  
  return do_while_actor < Actor > (act); [TRHcz n  
} O7vJ`K(!  
} do_; G*`Y~SJp  
 $I}7EI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6_}& WjU'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xO3-I@  
最后来说说怎么处理break和continue {{N*/ E^  
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。 (@X].oM^y  
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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