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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )C5<puh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +u#;k!B/>  
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, Kgbgp mW  
~C6d5\  
V~tq _  
fHCLsI  
  class filler 8 sZ~3  
  { .i>; ?(GH  
public : vcy}ZqWBO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} TYGUB%A  
} ; E% t_17,=j  
!Low%rP  
"G-} wt+P  
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:  iUJqAi1o  
H'Bor\;[>  
<[ />M  
{O9CYP:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ml<X92Y  
N@lTn}U  
n#[-1 (P  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G.OAzA13!t  
@,F8gv*  
I&?(=i)N  
,f8<s-y4Sg  
二. 战前分析 ~F[}*%iR  
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。 5@ecZ2`)+h  
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 \Y&*sfQ  
k #y4pF_  
l2QO\O I9m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WeNx9+2=Z  
  /* --------------------------------------------- */ y! he<4  
vector < int *> vp( 10 ); v!n\A}^:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p%toD{$  
/* --------------------------------------------- */ PXqLK3AE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T+ey>[  
/* --------------------------------------------- */ -.-j e"E  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0g}+%5]yg  
  /* --------------------------------------------- */ c Q:.V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \]ouQR.t@\  
/* --------------------------------------------- */ 4A6D>ChB'E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .|[ZEXq  
v-M3/*  
NSH20$A<  
WBD e`  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2c`m8EaJ  
1._1, _2是什么? 8 #fzL7  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Rj 2N+59rg  
2._1 = 1是在做什么? :+,>0%  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 /z:pid,_0  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 D-\WS^#  
,_;+H*H>"  
\?uaHX`1  
三. 动工 n!=%MgF'*p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rI34K~ P  
V\Oe] w  
?&$??r^i  
$ZX^JWq  
template < typename T > Q WVH4rg  
class assignment V ;Kzh$^rk  
  { q>:>f+4  
T value; B;xw @:H  
public : k$ k /U  
assignment( const T & v) : value(v) {} bl@0+NiM  
template < typename T2 > P'f0KZL;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qjcy{@ j  
} ; 0sq?;~U  
_=W ^#z  
#?%akQ+w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C"l_78  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &"GHD{ix  
.Rt_j  
`k y>M-  
f1GV6/| m  
  class holder YT!QY@qw  
  { o('W2Bs-o  
public : XQCu\\>;  
template < typename T > ,Q|[Yr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )o!y7MTl  
  { w?_y;&sbR  
  return assignment < T > (t); 6<0-GD}M  
} 7oY}=281  
} ; yNp l0 d  
=Gsn4>~%n  
Z}bUvr XP  
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: YrAaL"20  
_nw=^zS  
  static holder _1; BM bT:)%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Dw}8ci'  
(ov=D7>t0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A:Y]<jt  
而不用手动写一个函数对象。 0Yz &aH  
uv*OiB"  
& sbA:xZBA  
y[7*^9J  
四. 问题分析 ;{b 1'  
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。 ow:}NI  
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。 B ;Zsp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *O') {(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :UjHP}s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p)}iUU2N  
I!bzvPJ]xc  
五. 问题1:一致性 0:-i  
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?| 51.! S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0ZQ|W%tS  
>o{(f  
struct holder q 4_&C&7  
  { =x "N0p  
  // <d$kGCz  
  template < typename T > [~$Ji&Dd  
T &   operator ()( const T & r) const Zf;1U98oC  
  { Alh"G6  
  return (T & )r; $^R[t;  
} F?2(U\k#  
} ; PN0l#[{EN  
7NG^X"N{Ul  
这样的话assignment也必须相应改动: ` c~:3^?9d  
k>#,1GbNZy  
template < typename Left, typename Right > r.M8#YL  
class assignment oD_'8G}  
  { 0 6 1@N=p8  
Left l; ,ZjbbBZ  
Right r; yI\  
public : ;;BQuG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mj :8ZZ  
template < typename T2 > kK!An!9C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @ =x=dL(  
} ; 7SYU^GD  
Gad! }dz  
同时,holder的operator=也需要改动: Y}(#kqh>  
cT^,[ 3i:c  
template < typename T > OIB~ W  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0hcrQ^BB!b  
  { *{:FPmDU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5o\yhYS:  
} <x DD*u  
`9b/Q  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 )ARfI)<1b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R^P~iAO  
[r_,BH\nu  
return l(rhs) = r; c:"*MM RC  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "_jcz r$*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l epR}  
uy{mSx?td  
template < typename Tp > Sai_rNRWB  
class constant_t 'wz*GMGWC  
  { F>&Q5Kl R  
  const Tp t; > taT;[Oa  
public : f33'2PYl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )K>XLaG)  
template < typename T > <QT u"i  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Jis{k$4  
  { L <]j&  
  return t; #B:J7&@fn  
} ?rXh x{vD  
} ; MGX %U6  
NS6Bi3~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K$(&Qx}  
下面就可以修改holder的operator=了 eSoOJ[&$  
9I=J#Hi|+  
template < typename T > Qpiv,n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~}w(YQy=y  
  { wA) NB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @^} % o-:  
} MX6*waQ-<  
B`<(qPD  
同时也要修改assignment的operator() O[y.3>l[s  
PTIC2  
template < typename T2 > g}|a-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $4'I 3{$  
现在代码看起来就很一致了。 qfvd( w  
]ms#*IZ  
六. 问题2:链式操作 Q[scmP^$^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ST)l0c+Y>  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 o1MI&}r  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 j{>E.F2.  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 FyJI@PZdI-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wKe^5|Rr  
<|k!wfHL  
template < typename T > e<YC=67n)  
struct result_1 Y1+4ppZ  
  { ^i&/k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .\X/o!xC  
} ; l!Z>QE`.S  
uf\Hh -+p  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: JM -Tp!C>  
=t<!W  
template < typename T > f[.RAHjk  
struct   ref "w= p@/C  
  { +che Lc  
typedef T & reference; I/jMe'Kp  
} ; *:\-:*  
template < typename T > 1sYwFr5  
struct   ref < T &> FoWE<  
  { MA.1t  
typedef T & reference; F0o7XUt  
} ; Dd<gYPC  
8\!0yM#yK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n7 4?W  
3ypB~bNw  
template < typename T > Y<:%_]]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y1c Aw   
  { :IV4]`  
  return l(t) = r(t); l6Ze6X I  
} x% k4Lm  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Zg5@l3w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]x:>~0/L  
.^I,C!O#  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 PDREwBX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?'P8H^K6u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0?BT*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .=3Sm%  
最后的布局是: ] ?#f=/  
                Add ]n${j/x  
              /   \ '1~mnmiP  
            Divide   5 gmLGK1  
            /   \ uKo)iB6D  
          _1     3  DC]FY|ff  
似乎一切都解决了?不。 .(VxeF(v_k  
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。 S-gL]r3G8  
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。 $V]D7kDph*  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:  h#^IT  
']u w,b  
template < typename Right >  v#IW;Rj8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )6PZ.s/F6p  
Right & rt) const L'J$jB5cP  
  { szF[LRb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c;Hf+n  
} f6PXcV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (nbqL+  
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。 `8xmM A_l  
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。 8~ .r/!wfy  
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。 =9i:R!,W  
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。 {K*l,U  
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? ;s3"j~5m)  
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: Axk p  
)$P!7$C-  
template < class Action > 2Q|Vg*x\U  
class picker : public Action g 4=}].  
  { )U>q><  
public : j{7_p$JM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} o83HR[  
  // all the operator overloaded r}WV"/]p  
} ; wS%I.  
|m"2B]"@  
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。 "}\z7^.W>  
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: 2"'0OQN0\  
A_{QY&%m  
template < typename Right > RA+Y./*h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cwz %LKh  
  { %HL@O]ftS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A>%fE 6FY  
} y 8];MTl  
udqGa)&0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &Km?(%?  
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。 er+m:XuV  
s+yBxgQ/  
template < typename T >   struct picker_maker ?qHW"0Tjn  
  { ah"2^x  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w]"Y1J(i  
} ; w I #_r_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *.Y! ZaK  
  { [uc;M6o}?  
typedef picker < T > result; `2J6Dz"W  
} ; VMad ]bEf  
 _"%d9B  
下面总的结构就有了: X~P0Q  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 T d4/3k  
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。 h[C!cX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  +;Q &  
至此链式操作完美实现。 m3F.-KPO  
n6O1\}YB  
C(}9  
七. 问题3 OrPIvP<w@  
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。 l"IBt:  
J0d +q!  
template < typename T1, typename T2 > 'RQZU*8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BG-uKJ ^  
  { D4Uz@2_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,{%/$7)  
} gSZ NsiH  
}!Qo wG   
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: @@uKOFA?  
(`'(`x#  
template < typename T1, typename T2 > ]"q9~  
struct result_2 &"l Sq2  
  { S@4p.NMU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ? $$Xg3w_#  
} ; <Fo~|Nh|  
!1m7^3l7j  
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? fbg:rH\_  
这个差事就留给了holder自己。 d%,@,>>)  
    ly9tI-E  
#|j8vmfn$e  
template < int Order > -sqd?L.p  
class holder; pG&#xRk  
template <> 7H])2:)  
class holder < 1 > I_k/lwBD  
  { eL" +_lW  
public : tn 38T%  
template < typename T > mE"(d*fe'  
  struct result_1 @6"+x  
  { vC^Ul  
  typedef T & result; b9R0"w!ml  
} ; do[w&`jw8  
template < typename T1, typename T2 > zFi)R }Ot  
  struct result_2 =|LB,REN  
  { J.(mg D  
  typedef T1 & result; 9y}/ G  
} ; 7TtDI=f  
template < typename T > U6?3 z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H#H[8#  
  { Egt !N  
  return (T & )r; )vD:  
} {ui{Yc  
template < typename T1, typename T2 > " M3S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qm/#kPlM  
  { ~KYA{^`*  
  return (T1 & )r1; 3~%M4(  
} oH(a*i  
} ; SuA  @S  
Q_6v3no1  
template <>  G){A&F  
class holder < 2 > &3Ry0?RET  
  { V'FKgzd  
public : =F% <W7  
template < typename T > B{K_?ae!  
  struct result_1 o'_eLp  
  { Tmk'rOg5  
  typedef T & result; SveP:uJA[  
} ; #y8Esik  
template < typename T1, typename T2 > 0 s@>e  
  struct result_2 pS "A{k)i  
  { XnKf<|j6k  
  typedef T2 & result; *JOp)e0b  
} ; 0HI0/Tvu$<  
template < typename T > )TcD-Jr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yu jv^2/  
  { =)%~QK {Y  
  return (T & )r; Lh-+i  
} ikb;,Js  
template < typename T1, typename T2 > !jg< S>S5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RgD:"zeM  
  { ] u\-_PP  
  return (T2 & )r2; F6ZL{2$k@  
} 8w ]'U  
} ; S" PJ@E}^E  
{>d\  
),@m 3wQ  
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> >。 CpU y~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ybcCq]cgt  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fM3ZoH/  
!]MGIh#u  
return l(i, j) = r(i, j); @`nU=kY/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )%q )!x  
km,@yU  
  return ( int & )i; +hIMfhF  
  return ( int & )j; gb26Y!7%  
最后执行i = j; ?:7.3{|Aq  
可见,参数被正确的选择了。 X CHN'l'  
A/OGF>  
>Ft:&N9L{  
W"g@*B'|  
v"sN K  
八. 中期总结 )5x,-m@  
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: [a k[ZXC,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {qFAX<{D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3JZ9 G79H  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \O\veB8  
fRt&-z('  
-V52?Hq  
xKXD`-|W  
N lB%Qu  
Y~ Nt9L  
九. 简化 *KPNWY9!W  
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。 eSSv8 [u  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gP=@u.  
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: +|Mi lwr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E>rWm_G  
  +-*/&|^等 &Fl* ,  
2. 返回引用。 \)BDl  
  =,各种复合赋值等 T]?QCf  
3. 返回固定类型。 s ]Db<f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Jek)`D  
4. 原样返回。 bdr !|WZ  
  operator, 6M@m`c  
5. 返回解引用的类型。 ,8@U-7f,  
  operator*(单目) 1{bsh?zd  
6. 返回地址。 vLh,dzuo  
  operator&(单目) |79n 1;+\?  
7. 下表访问返回类型。 g/x\#W  
  operator[] G8F43!<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l}mzCIw%  
  operator<<和operator>> <{Ir',;  
Z sbE  
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。 =]F15:%Z q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: c>e~$b8  
W\<p`xHk  
template < typename Left > 2~SjRIpUw  
struct value_return x0x/2re  
  { &B>YiA  
template < typename T > ,a?$F1Z-  
  struct result_1 .+hM1OF`x  
  { @@Vf"o+S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U/bQ(,3}  
} ; "6 fTZ<  
-4'yC_8t  
template < typename T1, typename T2 > EcW$'>^  
  struct result_2 =o+))R4  
  { x'wT%/hp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b<mxf\b  
} ; 8k`rj;  
} ; B0}f,J\  
:$>TeCm  
&GH ,is  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0`dMT>&I  
T'nQj<dBt:  
下面我们来剥离functor中的operator() ');QmN%J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -wjvD8fL  
~wsD g[  
return l(t) op r(t) TGe{NUO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?4i:$.A Y  
return op l(t) s8]9OG3g  
return op l(t1, t2) *PjW,   
return l(t) op ;Y>cegG\  
return l(t1, t2) op `+/xA\X]  
return l(t)[r(t)] uZ(j"y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Z;#Ei.7p|  
E)dV;1t  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Ll !J!{  
单目: return f(l(t), r(t)); ?E?dg#yk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -S"$S16D  
双目: return f(l(t)); EK6fd#J?1  
return f(l(t1, t2)); &k+'TcWm  
下面就是f的实现,以operator/为例 duKR;5:  
zp2IpYQ,3  
struct meta_divide FaNH+LPe  
  { `%x6;Ha  
template < typename T1, typename T2 > Ex ?)FL$4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pGy(JvMw"  
  { {1y-*@yU(  
  return t1 / t2; 4#z@B1Jx  
} q.OkZI0n   
} ; dw60m,m  
Jk)^6  
这个工作可以让宏来做: .1.Bf26}d  
y#3mc#)k  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~$N%UQn?b#  
template < typename T1, typename T2 > \ k@eU #c5c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1CiK&fQ'  
以后可以直接用 c%aY6dQG&%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .ya^8gM  
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 !TRJsL8  
(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。。。) {iqH 27\E  
r`|/qP:T[  
.pgTp X   
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 f!~gfnn  
Y" s1z<?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k=<,A'y-/  
class unary_op : public Rettype \k1psqw^O  
  { 8Hf!@p6R+  
    Left l; xD;5z`A3  
public : l K%pxqx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f~u]fpkz  
;f7(d\=y  
template < typename T > &UUIiQm~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1pC!F ;9Oo  
      { Vt:]D?\3  
      return FuncType::execute(l(t)); VpJ/M(UD-  
    } :luVsQ  
pq6}q($Rk  
    template < typename T1, typename T2 > 5tg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @eN x:}  
      { 0hXI1@8]`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \iAkF`OC  
    } /i$ mIj`  
} ; nsqs*$  
mvI[=e*  
z!5^UD8"W  
同样还可以申明一个binary_op bR@ e6.<i  
P=eVp(/x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a3 <D1"  
class binary_op : public Rettype SIjdwr!+ZZ  
  { Crmxsw.W^Y  
    Left l; zCT Wi  
Right r; T9\wkb.  
public : ~]DGf(   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l [?o du4  
|jV>  
template < typename T > q4<3 O"c1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v`MCV29!}  
      { z%;b-PpS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); SsfnBCVR  
    } S1&mY'c  
(,`ypD+3q  
    template < typename T1, typename T2 > kt.z,<w5O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y"~I(,nx!  
      { m5SJB]a/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Mo|[Muj8b  
    } TU{^/-l  
} ; [f}YXQ0N)  
kD S  
[s$vY~_  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ,qV8(`y_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *z;4. OX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :l8n)O3  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 WY#A9i5Ge  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j2SJ4tB /  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Y;d$x}dh  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _eM\ /(v[  
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) tM]~^U  
下面是修改过的unary_op ]7n+|@3x  
LO<R<zz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z=B*s!G  
class unary_op s~$ZTzV  
  { fOCLN$x^  
Left l; -hw^3Af  
  !`L%wS  
public : wgxr8;8`q  
ED&>~~k)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -jdS8n4  
VV O C-:  
template < typename T > ms8de>A|H  
  struct result_1 j'FSd*5m  
  { Aq%TZ_m  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; GZ,`?  
} ; u8L%R[#o  
^JZ]?iny  
template < typename T1, typename T2 > nI.K|hU:P  
  struct result_2 FIhq>L.q4  
  { WzZ<ZCHm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :["iBrFp  
} ; Bee`Pp2  
/MYl:>e>  
template < typename T1, typename T2 > p A7&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;"46H'>!  
  { #'[4k:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3*x_S"h  
} =]jc{Y%o  
#&<>|m  
template < typename T > N Q~keN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  #v+ 2W  
  { !m8MyZ}%  
  return OpClass::execute(lt(t)); &{E1w<uv  
} y(/"DUx  
XE8>& & X  
} ; mh&wvT<:{  
:b t;DJ@  
VbX+`CwH  
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 shlMJa?  
好啦,现在才真正完美了。 f_v@.vnn.  
现在在picker里面就可以这么添加了: r Q)?Bhf  
L~9Q7 6w  
template < typename Right > E;m]RtvH  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]e`&py E  
  { <% #Dwo}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I!sh+e  
} e=uElp'%  
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。 Lv;% z  
CVUA7eG+  
ws}cMX]*  
n}0n!Pr^  
I_h u s  
十. bind })#VO-J  
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。 ].ZfTrM]  
先来分析一下一段例子 <46> v<  
:\hcl&W:  
_A]8l52pt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} X=C*PWa7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \vg(@)$q   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1f}YKT  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ky4 ;7RK  
我们来写个简单的。 *Wbs{>&No  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }+mIP:T  
对于函数对象类的版本: 8M6 Xd]{%  
#3VOC#.  
template < typename Func > sF. oZ>  
struct functor_trait -d-vzri  
  { da[=d*I.  
typedef typename Func::result_type result_type; 5:R$xgc  
} ; L i g7Ac,  
对于无参数函数的版本: g2 RrBK,  
1s-dqHz"s  
template < typename Ret > "FD`1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ow" e3]}Mt  
  { UY5wef2sF  
typedef Ret result_type; ,r5'nDV=d  
} ; 8n&Gn%DvX  
对于单参数函数的版本: we("#s1=  
~`Y!_'(x  
template < typename Ret, typename V1 > 7y?aw`Sw:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9ZJn 8ki  
  { uqotVil,  
typedef Ret result_type; B3^F $6=  
} ; q"@>rU4  
对于双参数函数的版本: .#q]{j@Ot  
|l-~,eRvi5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G-6k[-@-v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N%f% U  
  { v:F_! Q  
typedef Ret result_type; ikd1KF+I  
} ; P.y06^ X}A  
等等。。。 8P?p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;!hwcOkX  
[%c5MQ?H  
template < typename Func > ^j!2I&h1  
struct func_return ;;|o+4Ob;  
  { sRI0;  
template < typename T > eKUP,y;[I  
  struct result_1 x%'5 rnm|  
  { n \i ~H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `nCVO;B  
} ; r!<)CT}D  
F~$ay@g  
template < typename T1, typename T2 > 6}cN7wnm j  
  struct result_2 ["_+~*  
  { cx ~XG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^)E# c  
} ; } *jmW P  
} ; ~H c5M5m  
O?`_RN4l  
:w<Ga8\tZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 fm0]nT   
]7{ e~U  
template < typename Func, typename aPicker > $DlO<  
class binder_1 /,,IM/(6^  
  { Q*N{3G!  
Func fn; _+9o'<#u(  
aPicker pk; 'Rb tcFb   
public : K|Xr~\=  
r+!29  
template < typename T > x }@P  
  struct result_1 ZY|$[>X!  
  { 050V-S>s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \4KV9wm  
} ; TT oW>RP#  
KPAvNM  
template < typename T1, typename T2 > {kghZur  
  struct result_2 f~R+Q/Gtz`  
  { twox.@"U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s o7.$]aV  
} ; q?qH7={,eu  
*\Lr]6k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _fccZf(yC.  
Ig<# {V  
template < typename T > z%1& t4$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q8!]x-5$6j  
  { k;Fxr%  
  return fn(pk(t)); @*E=O|  
} ~RH)iI  
template < typename T1, typename T2 > I+,CiJ|4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pL . 0_  
  { B3<sSe8L0  
  return fn(pk(t1, t2)); Vg(M ^2L  
} qLPuKIF  
} ; DYoGtks(  
g;Zy3   
tAPf#7{|   
一目了然不是么? dvM%" k  
最后实现bind w"37sv  
 Fe#  1  
>f|||H}Snw  
template < typename Func, typename aPicker > |T<_5Ik  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )Oq|amvC  
  { 2Sle#nw3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /,BD#|  
} h8x MI  
6, ^>mNm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 R6 y#S&]x  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 C>ICu*PW  
%@<8<6&q  
十一. phoenix @#l `iK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2% MC Yn  
[xK3F+  
for_each(v.begin(), v.end(), ,bZL C  
( *2ZjE!A  
do_ B*eC3ok3z  
[ kS%Ydy#:'  
  cout << _1 <<   " , " Ka'=o?'B5  
] ^gN6/>]qrY  
.while_( -- _1), HNb/-e ,"  
cout << var( " \n " ) ISzqEi  
) kPKB|kP\  
); ]N/=Dd+|  
YP 6` L  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: f0!))/rSD  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor j*d yp  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 SQ@y;|(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _ "E$v&_  
ag;Q F  
a,Sw4yJ!Q  
template < typename Cond, typename Actor > 9X[kEl  
class do_while vjLJi nJ/  
  { XFg 9P}"  
Cond cd; oL-]3TY~  
Actor act; "7U4'Y:E  
public : w?3p';C  
template < typename T > Y2|#V#  
  struct result_1 j 7fL7:,T  
  { IO wj>t  
  typedef int result_type; +00b)TF  
} ; Fiv3 {.  
3^IpE];+:u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _> f`!PlB|  
Mo y <@+  
template < typename T > vGvf<ra;H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #r$cyV!k  
  { j_/>A=OD  
  do ()2I#  
    { q6@Lp^f  
  act(t); ?:pP8/y  
  } d+<G1w&z  
  while (cd(t)); au N6prGe  
  return   0 ; u$h 4lIl  
} C](f>)Dz /  
} ; t\?ik6  
63^O|y\W8  
1=r#d-\tR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &[_g6OL  
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。 wHzEMwY_  
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。 ;"KJ7p  
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%" d~5Y  
下面就是产生这个functor的类: eds o2  
cq5jPZ}  
<x@}01 ~  
template < typename Actor > E08 klC0  
class do_while_actor pyH:#5  
  { wZG\>9~  
Actor act; &?W0mW(  
public : * ;-*x6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J{'>uD.@  
8R2QZXJb-  
template < typename Cond > 'ZT^PV \  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~F7 -HaQJ  
} ; R_(tjkT  
BD68$y  
,kF1T,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c(J!~7  
最后,是那个do_ : imW\@u  
x%}^hiO<q  
#J@[Wd  
class do_while_invoker 4F)-"ck  
  { 7/!8e.M\  
public : LyZ.l*h%=m  
template < typename Actor > 34z"Pm  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R,gR;Aarw  
  { |h-QP#]/  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~s% Md  
} H+1-]'g`  
} do_; >go,K{cK6  
%Qc La//  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j!_;1++q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E7NV ^4h  
最后来说说怎么处理break和continue p rYs $j  
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。 3wOZ4<B  
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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