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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda OV<'v%_&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^0oOiZs  
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, CK4C:`YG  
TmI~P+5w  
\F`%vZrKR  
}HdibCAOf  
  class filler } a#RX$d&  
  { "u#,#z_  
public : p0c*)_a*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )fPN6x/e  
} ; /2 V  
y5>X0tT  
{O24:'K&  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: nPlg5&E  
Mn`);[  
TVy\%FP^L  
f]c{,LFvZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1 Hw%DJ  
[2h 4%{R&  
| ]#PF*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 IIj :\?r  
6"@`iY  
y Skz5K+|g  
GYp}V0  
二. 战前分析 "d1~(0=6<m  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Cp!bsasj  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 e`]x?t<U4/  
k*xMe-  
d v8q&_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2'>  
  /* --------------------------------------------- */ JDbRv'F:(  
vector < int *> vp( 10 ); {|!> {  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2%!yV~Z  
/* --------------------------------------------- */ r.WQ6h/eZ5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &k\`!T1  
/* --------------------------------------------- */ Y)V)g9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w|t}.u  
  /* --------------------------------------------- */ MS7rD%(,'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t4Q&^AC  
/* --------------------------------------------- */ &YiUhK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); SM? rss.=  
_+B{n^ {  
_!qi`A  
:v$][jZ2  
看了之后,我们可以思考一些问题: nF"NXYa  
1._1, _2是什么? qcVmt1"  
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。 ;RR\ Hwix  
2._1 = 1是在做什么? $p(  
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。 K9\r2w'T'  
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。 >`E (K X  
$kAal26z  
3Gk\3iU!  
三. 动工 zG^|W8um_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b8FSVV 7@  
J?R\qEq%  
lf`" (:./  
obzdH:S  
template < typename T > @ zs.M-F  
class assignment IjaFNZZC!  
  { Iu V7~w  
T value; NCX`-SLv  
public : >f\$~cp  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3*8m!gq7s  
template < typename T2 > 7T69tQZ<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } xj< K6  
} ; d?6\  
 Iz_#wO  
&x"hM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zg}#X6\G<_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v#^_|  
'QOV!D  
Z [Q jl*  
y8.3tp  
  class holder k-jlYHsA  
  { 9z'(4U  
public : )\PPIY>iP  
template < typename T > qk}Mb_*C)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z*ly`-!  
  { D~Rv"Hh  
  return assignment < T > (t); Tebu?bj  
} ]39])ul  
} ; <^n@q f}  
wn Q% 'Eo  
<lN=<9  
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: ]K-B#D{P  
tBjMm8lgb  
  static holder _1; WupONrH1e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $ ?*XPzZ  
Q$^)z_jai  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 49!(Sa_]j  
而不用手动写一个函数对象。 P0c6?K6 j  
Wr6y w#  
kNg{  
eW\C@>Ke  
四. 问题分析 AMe_D  
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。 HO}eu  
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。 v"x'rx#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Bk;/>gD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 H tx)MEZ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3gQ2wP*K  
#,S0uA  
五. 问题1:一致性 =`EVg>+^  
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?| &BOG&ot  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0f;`Zj0l8  
YgLHp/  
struct holder GswV/V+u  
  { p?,T%G+gqO  
  // N"Cd{3  
  template < typename T > WqRaD=R->;  
T &   operator ()( const T & r) const 5E!Wp[^  
  { [P3 Z"&  
  return (T & )r; WNp-V02l  
} i Qa=4'9;  
} ; ;mauA#vd  
c :u2a/Q?  
这样的话assignment也必须相应改动: g{e@I;F  
HV[*=Qi  
template < typename Left, typename Right > czcsXBl[  
class assignment f)#nXTXeC  
  { -~TgA*_5]  
Left l; |>v8yS5  
Right r; oTb4T=  
public : f-5}`)`.+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K!O7q~s[D  
template < typename T2 > -&0HAtc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } js[H $  
} ; 9RQw6rL  
w9,w?%F  
同时,holder的operator=也需要改动: JL=s=9N;3  
8z`Ne(h;  
template < typename T > A)HV#T`N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;@/vKA3l.  
  { Lw<%?F (  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iX6'3\Q3A  
} #vPf$y6jCI  
8C4v  
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。 m%.7l8vT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zuYz"-(L  
x}7`Q:k=  
return l(rhs) = r; - -ZSl  
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。 %&&;06GU}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  MuP&m{  
ZJ'FZ8Sx  
template < typename Tp > _8s1Wh G  
class constant_t 8?[#\KgH1  
  { 6B&ERdoX  
  const Tp t; G0Wv=tX|  
public :  c.Do b?5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K)nn;j=  
template < typename T > I`[s(C>3@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F(;95TB  
  { x0ICpt{;  
  return t; Qg5-I$0  
} oF=UjA  
} ; m:C|R-IL  
vx4Jk]h+=L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 GU]_Z!3  
下面就可以修改holder的operator=了 !A#(bC  
ct@i]}"`  
template < typename T > ,_U3p ,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ir$:e*E>  
  { o(3`-ucD`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y R_x:,|g  
} 95^-ptO{1`  
>-4kO7.V  
同时也要修改assignment的operator() F:cenIaBF  
q|xic>.  
template < typename T2 > )kt,E}609  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `dm}|$X|  
现在代码看起来就很一致了。 iNEE2BPp  
@WO>F G3  
六. 问题2:链式操作 :'K%&e?7s  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A9C  
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。 Z)dE#A_X  
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。 hgI;^ia  
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。 |C3~Q{A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _?~)B\@~0  
RtScv  
template < typename T > BV512+M  
struct result_1 b(?A^ a  
  { gs9VCaIa  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @1tv/W  
} ; A"no!AN  
JTfG^Nv>K  
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: <"}WpT  
3`> nQ4zC  
template < typename T > )+v' @]r  
struct   ref .h@HAnmE  
  { G&v. cF#Y'  
typedef T & reference; <:Z-zQp)?  
} ; (g#,AX  
template < typename T > $S{]` +  
struct   ref < T &> jLgx(bMn  
  { e2*Fe9:  
typedef T & reference; X0Z r?$q  
} ; WJ m:?,  
hwB>@r2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: M$+2f.(>k)  
Wz-7oP%;I  
template < typename T > B4ky%gF4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -40OS=wpA  
  { -8D$[@y(  
  return l(t) = r(t); z!/ MBM  
} @Yy']!Ju  
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/BU2sa  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 dT4e[4l  
=~F.7wq*^  
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 DTp|he  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .qG*$W2f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )1 =|\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 # vBS7ba  
最后的布局是: UJ1Ecob  
                Add 3FpSo+  
              /   \ q+}Er*r  
            Divide   5 BHEZ<K[U   
            /   \ o7WK"E!pF'  
          _1     3 k=r)kkO)  
似乎一切都解决了?不。 Fmux#}Z  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 g xf|L>=  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 !>gu#Q{\-  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 4KCJ(<p|  
Ceco^Mw  
template < typename Right > (b4;c=<[{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @gHWU>k,A  
Right & rt) const - |j4u#z  
  { TWk1`1|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kG70j{gf  
} [t}$W*hY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [Csv/  
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。 %9P)Okq  
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。 268H!'!\  
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。 sPUn"7  
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。 cri.kr9Y  
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? s u)AIvF{  
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: }ikJ a  
hY-;Vh0J  
template < class Action > SFRQpQ06  
class picker : public Action pu9ub.  
  { Bh*7uNM  
public : y&8kORz;?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (XJ0?;js=  
  // all the operator overloaded [!CIBK99  
} ; ZJeTx.Gi6  
0'O*Y ]h+  
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。 .P>-Fh,_p  
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: K%/:V  
6fr@y=s2:  
template < typename Right > 'AjDB:Mt$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const UM QsYD)  
  { 56Gc[<nR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ("$ ,FRTQ:  
} mFu0$N6]H  
iQnIk| 8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M4m90C;dq  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 U*7Yi-"/*  
K oF4e:2>  
template < typename T >   struct picker_maker m6D]   
  { +~ L26T\8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 69>N xr~k  
} ; KsMC+:`F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8wQ|Ep\  
  { pHkhs{/X  
typedef picker < T > result; 39zwPoN>  
} ; Hjtn*^fo^  
!YCus;B~  
下面总的结构就有了: @3@oaa/v  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 [J71aH  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 95%, 8t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 aE'nW@YL.  
至此链式操作完美实现。 #0wH.\79  
%Yi^{ZrM  
pg;y\}  
七. 问题3 2|C(|fD4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 "/MA.zEl0,  
j/<z[qr  
template < typename T1, typename T2 > PWw2;3`-6w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /5Zt4&r  
  { MU/3**zoW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _RcFV  
} CYCG5)<9  
bn8`$FA^  
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: '&#YaD=""  
[esR!})  
template < typename T1, typename T2 > }co*%F{1  
struct result_2 RN0=jo!58  
  { Z<,$Xv L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OKH4n/pq  
} ; MPg"n-g*  
ao(lj  
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? |{G GATni  
这个差事就留给了holder自己。 YrWC\HR_  
    mm,be.  
It .`  
template < int Order > ;[~:Y[N  
class holder; ZLRAiL  
template <> g)@d(EYY  
class holder < 1 > 6]*~!al?  
  { ueM[&:g&MU  
public : e<;^P(g`E  
template < typename T > |d B`URP  
  struct result_1 _CDl9pP36#  
  { @Pt,N qj:  
  typedef T & result; =oPc\VYW  
} ; bim 82<F  
template < typename T1, typename T2 > jbU=D:|  
  struct result_2 >P/Nb]C  
  { (p FPuV  
  typedef T1 & result; ."#M X!  
} ; ie f~*:5  
template < typename T > X/D^?BKC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]U8VU  
  { b+g(=z+  
  return (T & )r; }>|M6.n "  
} K3Wh F  
template < typename T1, typename T2 > }9qbF+b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?pAO?5Z:}  
  { Vif0z*\e{  
  return (T1 & )r1; ;GgW&*|  
} =QiVcw,G#  
} ; )t-Jc+*A>  
wf= s-C  
template <> ^^-uq)A  
class holder < 2 > y ;$8C  
  { WjrUns  
public : CfWtCA  
template < typename T > ~baVS-v  
  struct result_1 mimJ_=]DC  
  { 0xe!tA  
  typedef T & result; tL;!!vg#V  
} ; 79?%g=#=  
template < typename T1, typename T2 > EMV<PshW=  
  struct result_2 w!=Fi  
  { 2K Um(B.I  
  typedef T2 & result; @DYxDap{  
} ; EPZ^I)  
template < typename T > FccT@ ,.F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .[ E"Kb}=  
  { &s|a\!>l  
  return (T & )r; |"Rl_+d7D  
} jBTXs5q  
template < typename T1, typename T2 > J9kmIMq-C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FHu -';  
  { c~1X/,biA  
  return (T2 & )r2; nS53mLU)  
} *,UD&N_)*6  
} ; Y~</vz+H  
y$]gmg  
4a&*?=GG  
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> >。 TaZw_)4c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XYOPX>$T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qJQ!e  
BDeX5/`U#  
return l(i, j) = r(i, j);  fn1G^a=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `o.DuvQ E  
\1AtB c&  
  return ( int & )i; epWO}@ b a  
  return ( int & )j; x*EzX4$x  
最后执行i = j; sUfYEVjr  
可见,参数被正确的选择了。 >|"mhNF  
_m  *8f\  
Zj*kHjn"  
L+c7.l.yT  
&!y7PWHJ  
八. 中期总结 ~1NK@=7T  
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: 2 f" =f^rf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }w#Ek=,s#o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 p;GT[Ds^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d"1DE  
4@qKML  
.)7r /1o  
?9_RI(a.}  
># q2KXh  
6evW O!  
九. 简化 R3G+tE/Y  
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。 Q}a,+*N.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @wy&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: -7^A_!.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :%!}%fkxH  
  +-*/&|^等 jAa{;p"jU  
2. 返回引用。 q*Hf%I"  
  =,各种复合赋值等 \,w*K'B_Y  
3. 返回固定类型。 U%Kv}s/(F{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D*>EWlZ   
4. 原样返回。 O:=%{/6&D  
  operator, ]kN<N0;\d  
5. 返回解引用的类型。 =1JS6~CTLN  
  operator*(单目) t Z_ni}  
6. 返回地址。 Gj~1eS  
  operator&(单目) B]`!L/  
7. 下表访问返回类型。 n>)'!   
  operator[] 0g-bApxz*&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %~V+wqu  
  operator<<和operator>> V-y"@0%1  
9(9+h]h+3  
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。 .%.kEJh`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JJ50(h)U  
]%{.zl!  
template < typename Left > GwOn&EpY!  
struct value_return BEQ$p) h  
  { 8sDbvVh1F  
template < typename T > 23lLoyN  
  struct result_1 x}g5  
  { B@:c 8}2.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +0w~Skd,  
} ; a?zn>tx  
14[+PoF^A  
template < typename T1, typename T2 > `]Uu`b  
  struct result_2 69 PTo  
  { 'f#i@$|]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +<G |Ru-  
} ; z/JoU je  
} ; KuU]enC3  
%:v59:i}  
hPC t-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E&\dr;{7  
>@NH Al  
下面我们来剥离functor中的operator() BFU6?\r  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g> lJZD@  
hi{#HXa  
return l(t) op r(t) c)d*[OI8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v^Eg ,&(  
return op l(t) jRswGMx  
return op l(t1, t2) m])!'Pa( =  
return l(t) op CQf<En|1  
return l(t1, t2) op 9`"o,wGX3  
return l(t)[r(t)] tQSj[Yl  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Qy)+YhE  
Xq3n7d.  
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: LvWl*:z  
单目: return f(l(t), r(t)); thoAEG80  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ")/TbT Vu  
双目: return f(l(t)); hX-([o  
return f(l(t1, t2)); vv2N;/;I  
下面就是f的实现,以operator/为例 +GgJFBl  
AL%gqt]  
struct meta_divide E8TJ*ZU  
  { U Hej5-B  
template < typename T1, typename T2 > )KZ1Z$<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i6"/GSA  
  { IETdL{`~  
  return t1 / t2; [}7j0&  
} \2?p  
} ; 6^W6As0  
qf/1a CQiP  
这个工作可以让宏来做: +Za ew679  
~R;9a"nr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AML8.wJ  
template < typename T1, typename T2 > \ 16iymiLz&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !Gv*iWg  
以后可以直接用 _(CuuP$`I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /jR]sC)xs  
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 i[:S *`@S  
(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。。。) 2v!ucd}  
N30w^W&  
%+WIv+ <  
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 'Zq$ W]i  
j3Ng] @N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u N%RB$G  
class unary_op : public Rettype _eB?G  
  { f@ &?K<  
    Left l; 64Ot`=A"  
public : lpW|GFG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} h)%}O.ueB  
Wvhg:vup  
template < typename T > .g CC$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x^UE4$oo  
      { E$$pO.\  
      return FuncType::execute(l(t)); 4T*RJ3Fz!  
    } y-UutI&  
r ]XXN2[jO  
    template < typename T1, typename T2 > -29 Sw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o8 A]vaa  
      { / 38b:,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mhp&; Q9  
    } -rU~  
} ; sZ,MNF8i  
_n.2'  
_1z|QC  
同样还可以申明一个binary_op V}1D1.@  
=F!DwaZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u3!aKXnv<  
class binary_op : public Rettype ^y.e Fz  
  { &&iZ?JteZ  
    Left l; F&{RP>  
Right r; S ("Zzq`  
public : Vb|;@*=R&Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} | v? pS  
DRldRm/  
template < typename T > j8@ Eqh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l@+WGh  
      { p_!;N^y.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O<3i6   
    } PZ/gD  
$9 GRAM.  
    template < typename T1, typename T2 > ^!]Hm&.a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +ahr-v^R<  
      { MC.,n$O}6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $}d| ~q\  
    } Onr#p4UT  
} ; Luxo,Ve  
U D9&k^  
NO4V{}?a  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 xl%!7?G|$>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 lYlU8l5>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) stnyJ9  
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。 lO/<xSjNd  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! By=/DVm)=  
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。。。 ?^z!yD\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o E+s8Q  
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) 2 }QD>  
下面是修改过的unary_op P)fv:a  
b\zRwp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >uN`q1?l'  
class unary_op &a?&G'?  
  { &"dT/5}6  
Left l; KKm0@Y   
  %0]vW;Q5  
public : W)"PYC4  
^(ks^<}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VjU;[  
$9znRTFEj  
template < typename T > )!1; =   
  struct result_1 J@ x%TA  
  { Sd;/yC8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3F,$} r#  
} ; e&dE>m  
QN[-XQ>Xt  
template < typename T1, typename T2 > }?,Gn]]  
  struct result_2 I At;?4  
  { ?^i$} .%W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g-=)RIwm  
} ; :$&%Pxm  
$tyF(RybG  
template < typename T1, typename T2 > ?iH`-SY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,jWMJ0X/N=  
  { i/rdPbq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); I xT[1$e  
} ; Xy\7tx  
73/kyu-0%  
template < typename T > Q)\7(n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EG5'kYw2  
  { $'3`$   
  return OpClass::execute(lt(t)); 4!Ez#\  
} wiWpzJz  
s8| =1{  
} ; so|5HR|  
F_ ~L&jHP  
=z'w-ARy  
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 DSY:aD!  
好啦,现在才真正完美了。 U^4 /rbQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: SCl$+9E  
./@!k[  
template < typename Right > #n^P[Zw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -bHQy:  
  { YmM+x=G:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); VOBzB]  
} u7>b}+ak&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 q/xMM `{  
D%v4B`4ua'  
!dB {E  
:8}QKp  
*D ld?Q  
十. bind f[3DKA  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;aBK4<-vl  
先来分析一下一段例子 Y:C7S~  
OKfJ  
8~?3: IZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} yc5C`r+6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  "Mgx5d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :mLcb. E  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 C=ni5R  
我们来写个简单的。 ua1ov7w$]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: BP2-LG&\  
对于函数对象类的版本: <va3Ly)c&  
I0 a,mO;m  
template < typename Func > >N>WOLbb7(  
struct functor_trait 9l2,:EQ*  
  { Ev;HV}G  
typedef typename Func::result_type result_type; }f)$+mi  
} ; hoI?,[@F  
对于无参数函数的版本: $X_JUzb  
JqTkNKi/s  
template < typename Ret > &P&LjHFK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > V6"<lK8"  
  { #|fa/kb~  
typedef Ret result_type; }}XYV eI  
} ; e Ll+F%@  
对于单参数函数的版本: |ofegO}W7  
-x2/y:q`  
template < typename Ret, typename V1 >  5k.NZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > eRQ}`DjTk  
  { FX7=81**4  
typedef Ret result_type; z]ZhvH7-  
} ; vlth\ [  
对于双参数函数的版本: x\r7q  
2?ac\c6"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]Mi ~vG q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > iph>"b$D  
  { _f$8{&`k  
typedef Ret result_type; 5Jq~EB{"  
} ; i rMZLc6  
等等。。。 w#eD5y~'oo  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tVd\r"0k  
D8N}*4S  
template < typename Func > 5Z}]d@  
struct func_return 2<wuzP|  
  { -}0S%|#m  
template < typename T > ?ix--?jl  
  struct result_1 -frmvNJ F  
  { ARAC'F0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FR9qW$B  
} ;  5<bc>A-  
AEx I!  
template < typename T1, typename T2 > S?nk9 T+  
  struct result_2 %o9@[o .]  
  { `E>HpRcxD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w\k|^  
} ; C J S  
} ; )ALPMmlRs  
M>dP 1  
8*3o 9$Pj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pDb5t>  
'gk.J  
template < typename Func, typename aPicker > E%OY7zf`%  
class binder_1 "Wr5:T-;  
  { RvKP&  
Func fn; D_ xPa  
aPicker pk; M3@Wb@  
public : Hrq1{3~  
*JE%bQ2Q  
template < typename T > Twyx(~'&R  
  struct result_1 1o)@{x/pd  
  { k@U8K(:x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w@Uw8b  
} ; LnIln[g:  
D"0:n.  
template < typename T1, typename T2 > W)3?T& `  
  struct result_2 [2#5;')  
  { )z-)S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zvV<0 Z  
} ; CI"7* z_  
"OF4#a17  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !s pp*Q)#\  
Ig75bZz   
template < typename T > occ^bq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z+I'N4*^  
  { [G2@[Ct Y1  
  return fn(pk(t)); }&D~P>1  
} OJiW@Z_\  
template < typename T1, typename T2 > qp_lMz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .gTla  
  { Hs/ aU_  
  return fn(pk(t1, t2)); lo*OmAF  
} \7PPFKS  
} ; Q\Dx/?g!vx  
r!SMF ]?SJ  
^Gt&c_gH  
一目了然不是么? 2g~qVT,  
最后实现bind KBJw7rra  
XWN ra  
%jz]s4u$5j  
template < typename Func, typename aPicker > ,Oa-AF/p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) stuj,8  
  { >QO^h<.>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )3 #gpM  
} Fw5|_@&k  
_+PiaJ&'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T<(1)N1H`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 #\s*>Z  
.[&0FHnJ5  
十一. phoenix ap=m5h27  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~_opU(;f  
aX`"V/  
for_each(v.begin(), v.end(), +v.uP [H  
( {<&i4;  
do_ @_s`@ ,=  
[ Ie{98  
  cout << _1 <<   " , " Qt`hUyL  
] #HFB* >  
.while_( -- _1), p=%Vo@*]  
cout << var( " \n " ) s}Phw2`1U  
) Py*( %  
); M)S(:Il6Xx  
8G$ %DZ $  
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:  m(CW3:|  
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 j1{|3#5V  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  gGF]Dq  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p3>(ZWPNV  
-]""Jl^  
Zjis0a]v~k  
template < typename Cond, typename Actor > (:9yeP1  
class do_while Fp'qn'){:#  
  { ^X-3YhJ4U  
Cond cd; <xpOi&l  
Actor act; R_9&V!fl  
public : rEz-\jLD~  
template < typename T > xz2U?)m;x  
  struct result_1 9V&} %  
  { PdiP5S }/  
  typedef int result_type; U\aP  
} ; <Sds5 d  
+B(x:hzY9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZK:dhwer  
W0e+yIaR  
template < typename T > $VEG1]/svp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _|<kKfd?  
  { l{b<rUh5W  
  do s18o,Zs'  
    { lGrp^  
  act(t); @1+C*  
  } 8VG6~>ux'>  
  while (cd(t)); ^n8ioL\*i  
  return   0 ; AI KLJvte  
} -& Qm"-?:  
} ; 5)h#NkA\J  
&L7u//  
C]S~DK1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B ~u9"SR.  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 7AwV4r*:  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 [5[}2 B_t  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 F`!B!uY  
下面就是产生这个functor的类: J|*Z*m  
/$NDH]a  
t][U`1>i  
template < typename Actor > zED#+-7  
class do_while_actor e^v5ai  
  { UN ;9h9  
Actor act; &O|!w&  
public : -CV_yySc  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hxG=g6:G  
s|er+-'  
template < typename Cond > d)@Hx8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; EY3x o-H  
} ; _#[~?g`  
SCwAAE9s]  
RF3?q6j ,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 LDg" s0n#  
最后,是那个do_ .'`7JU#{  
RLnsy,  
fZQL!j4  
class do_while_invoker q/T(s  
  { ` =ocr8c  
public : v[$-)vs*ag  
template < typename Actor > .<xzf4C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &[u>^VO8  
  { nP]tc  
  return do_while_actor < Actor > (act); Q?"o.T';  
} Za,MzKd=  
} do_; @8keLrp  
g%C!)UbT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JA]TO (x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0!4;."S  
最后来说说怎么处理break和continue G.j  R  
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。 S8=Am7D]1  
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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