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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda iT;~0XU7F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qC;1ND  
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, `5$B"p&i  
*RpBKm&^7  
C>bd HB7  
tn@MOOP l  
  class filler eq<giHJM  
  { P}dhpU  
public : vsDR@Y}k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pD )$O}  
} ; XC NM  
]z{f)`;I  
ImnN&[Cu  
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: {y0`p1  
s1/:Ts[3i  
t^Hte^#S  
|}YeQl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2wKW17wj,  
b7nER]R  
&F xw19[G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E,fG<X{  
iR`c/  
e.<y-b?  
d 6$,N|  
二. 战前分析 4Z"JC9As  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 vi :IO  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 V< ]l=JOd  
_0uFe7sIZ  
CG -^}xE:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ={GYJ. *Ah  
  /* --------------------------------------------- */ ejID5NqG  
vector < int *> vp( 10 ); nWd]P\a'V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ry+Ax4#+(y  
/* --------------------------------------------- */ Ie14`'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >^!qx b-  
/* --------------------------------------------- */ K/OE;;<IA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P{{pp<tX*&  
  /* --------------------------------------------- */ 8T2iqqG/1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F N)vFQ#J  
/* --------------------------------------------- */ kq m$a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); k'hJ@ 6eKS  
k OycS  
9sR?aW^$,/  
mV58&SZT  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9)Jc'd|  
1._1, _2是什么? AzwG_XgM)  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ML|O2e  
2._1 = 1是在做什么? [kjmEMF9i  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 SW^/\cJ^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 .@(+.G  
@\_l%/z{  
GdxMHnn=  
三. 动工 .^Z^L F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .gPXW=r  
v;r!rZX  
mnwYv..ePz  
6N^sUc0s  
template < typename T > >>'t7 U##  
class assignment Lh"!Z  
  { HalkNR-eEm  
T value; ?[|T"bE5[  
public : +/L "A  
assignment( const T & v) : value(v) {} qq)Dh'5*e,  
template < typename T2 > j |N8"8"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l_Ffbs_6t  
} ; qBkI9H  
JDIQpO"Qji  
cc"L> XoK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J#pl7q)^w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "gR W91 T  
~BSE8M+r  
w=r3QKm#K  
)kq3q5*_  
  class holder )7H s  
  { ;g0p`wV  
public : g7-=kmr|V  
template < typename T > mM&*_#( 6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x9c/;Q &m  
  { : Y{aa1  
  return assignment < T > (t); D~< 3  
} d_0r  
} ; :tv:46+s=  
G O=&  
L;n2,b  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: J:{$\m'  
D`t }V  
  static holder _1; 2!Mwui;%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /Ww_fY  
|kUxTe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _-vf<QO]  
而不用手动写一个函数对象。 E27N1J+1  
;U +;NsCH  
yWs_Z6b  
~"Pu6-\VT  
四. 问题分析 e@-"B9~   
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。 ~B NLzt3%O  
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。 ?Q~6\xA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Pmj]"7Vd[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Mbt}G|;8H7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I1H} 5 bf3  
>UP{= `  
五. 问题1:一致性 X>n\@rTo  
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?| B"-gK20vY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :uAW  
GS%i<HQ3  
struct holder ,@_$acm  
  { L=. 4x=%%  
  // n.[0#Ur&}  
  template < typename T > {L!w/IeX  
T &   operator ()( const T & r) const Bh9O<|E  
  { !Cm<K*c"&E  
  return (T & )r; %'}L.OvG  
} _L6WbRu|  
} ; MNE{mV(  
q/o|uAq  
这样的话assignment也必须相应改动: GP %83T  
nt/+?Sj  
template < typename Left, typename Right >  Yfk){1  
class assignment 5$r`e+Nf'  
  { I[~EQ {Iz  
Left l; 6AZJ,Q\E@  
Right r; +DWmutL  
public : B%v2)+?@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?G5JAG`  
template < typename T2 > .b4_O CGg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xZ51iD $  
} ; [e2sUO0~r  
\iQD\=o  
同时,holder的operator=也需要改动: ~ caKzq  
@#T*OH  
template < typename T > dQ=mg#(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FuOP+r!H  
  { f6 zT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6]i"lqb  
} D t~Jx\\  
gI&& LwT4  
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。 &%~2Wm  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {iP^51fy  
Lm kv .XF  
return l(rhs) = r; RVFQ!0 C  
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。 `laaT5G\y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <a-I-~  
or_x0Q  
template < typename Tp > XE_|H1&j  
class constant_t tHSe>*eC  
  { {x $H# <Y  
  const Tp t; ^X6fgsjz  
public : ta>:iQ a  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DWB.dP *8  
template < typename T > (C#9/WO?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {:&t;5qz^  
  { DiK@>$v  
  return t; _y}]j;e8>{  
} Azx4+`!-  
} ; XEF|B--,  
vUGEzCM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XqVhC):  
下面就可以修改holder的operator=了 6i/x"vl>  
\(t.|  
template < typename T > QE&rpF7l{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const PaF`dnJ  
  { )%q]?@kB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j2T Z`Z?a^  
} mie<jha  
RVv@x5  
同时也要修改assignment的operator() TIg 3'au  
od{b]HvgS  
template < typename T2 > LL5n{#)N  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I_mnXd;n  
现在代码看起来就很一致了。 %eCbH`  
/TTmMx*  
六. 问题2:链式操作 M,Q(7z?#5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 d `LBFH,  
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。 ]KfjZ!Qh  
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。  ?[Od.  
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。 $m`?x5rL8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O/^7TBTn<r  
sQrP,:=r#  
template < typename T > D 8^wR{-;J  
struct result_1 G>{Bij44  
  { WJ$D]7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; * B!uYP  
} ; {J2*6_  
j  )6A  
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: +E7s[9/r  
-QL_a8NL  
template < typename T > dzMlfJp  
struct   ref  4l+"J:,  
  { V6Kw71'9  
typedef T & reference; G(F }o]  
} ; q/,>UtRr  
template < typename T > 53d8AJ_@X  
struct   ref < T &> Jrd:6Z  
  { y^:!]-+  
typedef T & reference; 12;"=9e!  
} ; ec/1Z8}p  
=$6z1] ;3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \Tf845  
smQ<lwA  
template < typename T > =Jfo=`da  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e&zZr]vs]l  
  { 4QODuyl2H  
  return l(t) = r(t); !Mp.jE  
} ; F% 3b47  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 62~8>71;'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W'x/Kg,w-  
6p%;:mDB  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 p`lv$ @q'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5y;texsj[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -@{5 u d  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !E<y:$eH:  
最后的布局是: aMQfg51W:  
                Add Su99A.w  
              /   \ T)J=lw  
            Divide   5 !L4Vz7 C  
            /   \ [F4] pR(  
          _1     3 P!@b:.$  
似乎一切都解决了?不。 Q@gmtAp  
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。 3B#qQ#  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Q[EpE,  
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: c8!q_H~  
T:&  
template < typename Right > Eb66GXF[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const o.IJ4'}aN  
Right & rt) const e E:J  
  { 4SRX@/ #8*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R&Y+x;({  
} rnW(<t"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rM/Ona2x  
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。 -0rc4<};h  
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。 +~b@W{  
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。 qScc~i Oq  
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。 9<BC6M_/  
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? X}*\/(fzl  
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: c \cPmj@  
o NX-vN-  
template < class Action > 2fIHFo\8  
class picker : public Action ~R-P%l P  
  { j4h6p(w{  
public : o ?z A'5q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ayR=GqZ1  
  // all the operator overloaded S- {=4b'  
} ; RV^ N4q4  
57 (bd0@8  
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。 wq$+m (  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: _p0@1 s(U  
j4pxu/2  
template < typename Right > ,*_=w^;Rr  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6 axe  
  { MYyV{W*T>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A=8%2U wI  
} o~<ith$A*  
FI|jsO 3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cQM_kV??!  
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。 E6+c{41B  
wD+4#=/j  
template < typename T >   struct picker_maker L\;n[,.  
  { k# -u!G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ndW]S7  
} ; )LOV)z|}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t!^ j0q  
  { "u29| OY  
typedef picker < T > result; pjG/`  
} ; (%p@G5GU  
f_\,H|zco)  
下面总的结构就有了: w)xiiO[  
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。 L>xecep  
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。 FFC"rG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~)ut"4  
至此链式操作完美实现。 >~_oSC)E  
{\:"OcP #  
|.]sL0; 4Z  
七. 问题3 GnTCq_\  
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。 Owd{;  
D1G9^7:^E  
template < typename T1, typename T2 > wz[Xay9jW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rnNB!T   
  { :{7gZ+*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?rauhTVnJ  
} @J~hi\&`  
e'nhP  
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: dV/ ^@[  
a ][t#`  
template < typename T1, typename T2 > \tCxz(vKz  
struct result_2 Lp1\vfU<+  
  { dMw7UJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; * I)F5M  
} ; GpwoS1#)0|  
<rQ+ErDA  
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? o paRk.p  
这个差事就留给了holder自己。 7 &O 0  
    5`>%{ o  
@O]v.<8  
template < int Order > )#%v1rR  
class holder; CpGy'Ia  
template <> X}f u $2  
class holder < 1 > %p; 'l  
  { /TEE<\"  
public : j'IZetT  
template < typename T > @1c[<3xJ T  
  struct result_1 g.,_E4L  
  { q0t}  
  typedef T & result; eVRPjVzQ'Q  
} ; 9_Ws8nE  
template < typename T1, typename T2 > ov$S   
  struct result_2 wk9qyv<  
  { ]K0G!TR<  
  typedef T1 & result; j 3t,Cx  
} ; _48@o^{  
template < typename T > Y[~Dj@Q<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zm~sq_=^  
  { %mFZ!(  
  return (T & )r; <>71;%e;'  
} +eUWf{(_  
template < typename T1, typename T2 > Bx" eX>A8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BbC aIt  
  { +{b3A@f|F  
  return (T1 & )r1; T8t_+| ( G  
} )&px[Dbx  
} ; 3'jH,17lWV  
dTTC6?yPXf  
template <> !5^&?plC@  
class holder < 2 > qK-\`m  
  { -hU1wX%U  
public : N+nv#]{  
template < typename T > %=*nJvYS  
  struct result_1 8M6wc394  
  { o=)["V  
  typedef T & result; <FofRFaS  
} ; uXuA4o$t-  
template < typename T1, typename T2 > N~! G AaD  
  struct result_2 sZh| <2  
  { lHI?GiB@  
  typedef T2 & result; !;%+1j?d  
} ; #+ai G52+  
template < typename T > /RBIZ_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +@mgb4_  
  { *|*6 q/  
  return (T & )r; aH'=k?Of;  
} 8#h~J>u.  
template < typename T1, typename T2 > HceZTe@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iF^    
  { |T+YC[T#v  
  return (T2 & )r2; CFW#+U#U  
} ~{00moN"m  
} ; d`sIgll&n  
kE[Hq-J=N  
\N a  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 S2PPwCU  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  %G>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :zK\t5  
LUKt!I0l  
return l(i, j) = r(i, j); N /Fa^[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) cM Z-  
aS/MlMf  
  return ( int & )i; 8S#TOeQ  
  return ( int & )j; S%IhpTSe6  
最后执行i = j; DP6>fzsl  
可见,参数被正确的选择了。 s$ZKd  
shuoEeoo  
r"$~Gg.%(  
kJNu2S  
VK[`e[.C  
八. 中期总结 ,cFBLj(@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:  YF$nL(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h { M=V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W8N__  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :Oh*Q(>  
#McX  
'9tV-whw  
XJ6=Hg4_O  
N?l  
5c 69M5  
九. 简化 YDjjhe+  
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。 XF i!=|F  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #4Ltw ,b^  
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: H$!sK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /L; c -^  
  +-*/&|^等 'q7&MM'oS^  
2. 返回引用。 58[.]f~0  
  =,各种复合赋值等 zOn% \  
3. 返回固定类型。 d 6=Z=4w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Gq =i-I  
4. 原样返回。 Noi+mL  
  operator, V7)<MY  
5. 返回解引用的类型。 60X))MyN  
  operator*(单目) ;R*tT%Z,  
6. 返回地址。 4YyVh.x  
  operator&(单目) K-Fro~U  
7. 下表访问返回类型。 tE"IE$$1  
  operator[] TFI$>Oz|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 RCY}JH>}  
  operator<<和operator>> fK10{>E1  
O)D+u@RhH  
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。 @,;VMO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: KvNw'3Ua  
gV;9lpZ2  
template < typename Left > H|s,;1#  
struct value_return +P|Z1a -jB  
  { 7CSd}@71\  
template < typename T > ( P\oLr9  
  struct result_1 &w{: qBa  
  { wvPS0]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^-g-]?q  
} ; LDY k\[81  
x.ucsb  
template < typename T1, typename T2 > I9hZ&ed16  
  struct result_2 m98w0D@Ee  
  { Z3N^)j8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yv2wQ_({  
} ; Lem:zXj  
} ; @!,W]?{  
_\u?]YTv  
d#u*NwY}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]^v*2!_(  
=S<E[D{V`  
下面我们来剥离functor中的operator() ;3 /*Z5p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w3 K>IDWI7  
+OfHa\Nz  
return l(t) op r(t) #OVS]Asn}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) YjzGF=g#  
return op l(t) [KNA5(Y0  
return op l(t1, t2) SxW.dT8{  
return l(t) op ;, ^AR{+x  
return l(t1, t2) op IZ&FNOSZ+4  
return l(t)[r(t)] p{w:^l(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] E#(dri*#t  
U@"f(YL+"  
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: r(p@{L185  
单目: return f(l(t), r(t)); I0v4TjHH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); UY/qI%#L#,  
双目: return f(l(t)); _&K>fy3t&  
return f(l(t1, t2)); !H4C5wDu  
下面就是f的实现,以operator/为例 [=& tN)_  
r@ v&~pL  
struct meta_divide ;C~:C^Q\H  
  { MOIMW+n  
template < typename T1, typename T2 > _)-y&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3?uah' D5  
  { W7?f_E\>W  
  return t1 / t2; I2e@_[ 1  
} jI45X22j  
} ; .aD=d\  
6&[rA TU+  
这个工作可以让宏来做: rk< 3QXv  
p$}1V2h;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #KwK``XC 4  
template < typename T1, typename T2 > \ :za:gs0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W ,|JocDq  
以后可以直接用 e)2w&2i`(F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -b'a-?  
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 B;^YHWJ6i  
(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。。。) d/l>~%bR  
D:fLQ8a  
ebIRXUF}>  
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 C$7dmGjZ  
(x/xqDpmBS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -(l/.yE{X  
class unary_op : public Rettype 2M*84oh8P  
  { 7"s8G 7  
    Left l; [Q:mLc  
public : vl:V?-sY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E2( {[J  
C~8;2/F7  
template < typename T > f<Xi/ (  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ue!~|:  
      { #Y<(7  
      return FuncType::execute(l(t)); TRku(w1f  
    } N\W4LO6  
DH'0#  
    template < typename T1, typename T2 >  9t_N 9@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zi= gOm  
      { @%4tWE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ztj~Q9mu  
    } M}qrF~   
} ; d D;r35h=  
:y3e-lr  
ILMXWw  
同样还可以申明一个binary_op 7N}==T89[  
faPgp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IT0 [;eqR  
class binary_op : public Rettype \4"01:u'  
  { mH5[(?   
    Left l; +w9X$<?_  
Right r; %tT=q^%5  
public : mFW/xZwR,5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?b3({P  
QRAw#  
template < typename T > >SaT?k1E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %G/j+Pf  
      { Vc?=cQ'c  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); al{}p  
    } B| .8+Q  
=`KV),\  
    template < typename T1, typename T2 > G_)(?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $\vTiS'  
      { ^eY% T5K   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;/)u/[KAv  
    } MT(G=r8  
} ; )sG/H8  
@;g|styh^  
3FhkK/@  
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 0mYKzJi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jR@J1IR<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) iYBp"+#2  
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。 CT#u+]T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KXbD7N.  
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。。。 VY_<c98v  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 82A[[^`  
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) RZ GD5`n  
下面是修改过的unary_op XpoEZ|0  
;.#l[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^UiSezc I  
class unary_op oV=~ Q#v  
  { xe9V'wICp(  
Left l; y-k]Tr  
  1zlBkK   
public : P h/!a6y  
U[WR?J4~LX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3v@Y"I3;  
H*VZ&{\7  
template < typename T > >TB Rp,;r  
  struct result_1 <OA[u-ph%S  
  { e'L$g-;>4b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; C .{`-RO  
} ; $R_RKyXzo  
s7G!4en  
template < typename T1, typename T2 > 5.X`[/]<r  
  struct result_2 4Up \_  
  { !Ng~;2GoA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HYWKx><   
} ;  v+qHH8  
+?R !  
template < typename T1, typename T2 > bZ_vb? n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  SE D_^  
  { D?6ah=:&R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V{+5Fas^l  
} iIO_d4Z  
&HIG776  
template < typename T > )9? ^;HS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C Ch38qBp  
  { 8zWKKcf7t  
  return OpClass::execute(lt(t)); GjGt' m*  
} 6gN>P%n  
i.Jk(%c  
} ; `vj"HhC  
z3 Ro*yJU  
[ r;hF  
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 J sc`^a%`'  
好啦,现在才真正完美了。 -]e@FNL  
现在在picker里面就可以这么添加了: [lbe_G;  
8@Hl0{q  
template < typename Right > Q]"u?Q]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h Lv_ER?  
  { Gp5[H}8K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A@qwD300Vo  
} 4E~!$Ustx  
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。 04wO9L;  
BkcA_a:W  
vivU4:uH3  
;"j>k>tg  
_7qGo7bpN  
十. bind DP<[Uz&  
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。 h:l4:{A64  
先来分析一下一段例子 TOvpv@?-  
3,4m|Z2)  
fx `oe  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B jsF5~+\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jpI=B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 wrmbOT  
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。 $(JB"%S8c  
我们来写个简单的。 9m:G8j'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T3#KuiwU9  
对于函数对象类的版本: "{Jq6):mp  
 ZXL  
template < typename Func > pR*)\@ma  
struct functor_trait g?=|kp  
  { %}x$YD O  
typedef typename Func::result_type result_type; =V(|3?N  
} ; Wp0L!X=0  
对于无参数函数的版本: !w #x@6yq  
\]gUX-  
template < typename Ret > wjnQK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *&A/0]w  
  { mw,\try  
typedef Ret result_type; ,oS<9kC68  
} ; 2\, h "W(  
对于单参数函数的版本: "FfIq;  
=p29 }^@@t  
template < typename Ret, typename V1 > l S m7i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ((T0zQ7=  
  { )Fw{|7@N  
typedef Ret result_type; xKW`m  
} ; [>y0Xf9^  
对于双参数函数的版本: 4~YPLu  
rbD}fUg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +M %zOX/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^g eC?m  
  { }:f \!b  
typedef Ret result_type; ;S_\- ]m&g  
} ; rW<sQ0   
等等。。。 $b=4_UroS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s`E^1jC  
u^NZsuak  
template < typename Func > dOfEEqPI  
struct func_return &Y/Myh[P  
  { k~+(X|!5w  
template < typename T > }'.k  
  struct result_1 pcl '!8&7  
  { dX8N7{"[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]pi8%.d  
} ; r|W 2I,P  
5o P 3 1  
template < typename T1, typename T2 > V(A p|I:G  
  struct result_2 d|?'yX  
  { k ICZc{} `  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u{SJ#3C5  
} ; !W3bHy:C"  
} ; @cz\'v6E  
a$K.Or}  
5C&]YT3 )  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A0>u9Bn"Qw  
aO'lk  
template < typename Func, typename aPicker > JE$aYs<(TF  
class binder_1 9=wt9` ?  
  { %/r}_V(UN  
Func fn; fZ)M Dq  
aPicker pk; se:lKZZ]  
public : =|_{J"sv  
*#n?6KqZ  
template < typename T > 4gRt^T-?  
  struct result_1 RO10$1IW.2  
  { u_~*)w+mS@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; PIxd'B*MF  
} ; A,4|UA?-  
{vL4:K  
template < typename T1, typename T2 > Ka$YKY,  
  struct result_2 o;D[ F  
  { tnCGa%M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k25:H[   
} ; =eNh))]  
3TS(il9A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "\]NOA*  
y>DvD)  
template < typename T > lNw8eT~2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gj%cU@2  
  { .7"]/9oB  
  return fn(pk(t)); `J(im  
} #'<s/7;~  
template < typename T1, typename T2 > $<[Q8V-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n M?mdb  
  { x\r[Zp|  
  return fn(pk(t1, t2)); A_mVe\(*M  
} $aFCe}3b<  
} ; >#Obhs|S{C  
bQ3EBJT{P  
b?~%u+'3  
一目了然不是么? O DLRzk(  
最后实现bind !N@d51T=N  
0 kM4\E n  
9O.okU  
template < typename Func, typename aPicker > XYM 5'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) S1B^FLe7X  
  { x=%p~$C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e/p2| 4;  
} PDEeb.(.  
o JLpFL  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c9c_7g'q-  
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。 >)&]Ss5J  
TI9]v(  
十一. phoenix Hlr[x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HL^+:`,  
tlnU2TT_f  
for_each(v.begin(), v.end(), ?C[W~m P  
( g{_wMf  
do_ ]&dU%9S  
[ ~rN:4Q]/  
  cout << _1 <<   " , " &`RD5uml  
] Y$%z]i5   
.while_( -- _1), cen[|yCtOH  
cout << var( " \n " ) XmK2Xi;=b  
) bAsoIra  
); YA:7^-Bv  
%ZajM  
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: {-T}"WHg7  
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 C`Oc%~UkC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ds*N1[ *  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R.FC3<TTv  
}KBz8M5  
`}Of'i   
template < typename Cond, typename Actor > jOYa}jm?  
class do_while ^Pq4 n%x  
  { f[AN=M"B"s  
Cond cd; nF Mc'm  
Actor act; d=q&% gqN  
public : M_+"RKp  
template < typename T > w Bi'KS  
  struct result_1 $hn=MOMc  
  { N '8u}WO  
  typedef int result_type; Y M <8>d  
} ; vH^6O:V  
'nrX RDb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0I`)<o-  
5 +Ei! E89  
template < typename T > us ,!U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oV(|51(f  
  { X4c|*U=4  
  do EU@ BNja  
    { RWe$ZZSz!  
  act(t); 8%@![$q<g  
  } ?nLlZpZ2v  
  while (cd(t)); Cw*:`  
  return   0 ; W7_j;7'  
} Em%0C@C  
} ; ZCT\4Llv#  
BkP'b{z|  
nD8 Qeem@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iB]xYfQ&@V  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9ff6Apill  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 e|t@"MxvC  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 X3bPBv  
下面就是产生这个functor的类: U/W<Sa\`  
Hd/|f;  
;V=Y#|o  
template < typename Actor > d'oh-dj %^  
class do_while_actor y&-1SP<  
  { IpJMq^ Z  
Actor act; l8XgzaW  
public : p>g5WebBN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4P406,T]r  
6ka, FjJ\  
template < typename Cond > 4dEfXrMf  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {CO]wqEj  
} ; u["3| `C5  
%`M IGi#  
wNk 0F7Ck  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9_h  V1:  
最后,是那个do_ _V.MmA  
IzuYkl}  
0:CIM  
class do_while_invoker a7]wPXKq  
  { nRE(Rb Re  
public : Q.]$t 2J  
template < typename Actor > s9Tp(Yr,k  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ""; Bq*Y#  
  { nmH1Wg*aW  
  return do_while_actor < Actor > (act); .~nk' m  
} _5t~g_(1OK  
} do_; +;T `uOF}  
&}:]uC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;*H@E(g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KWq&<X5  
最后来说说怎么处理break和continue @PaOQ@  
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。 17 k9h?s*  
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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