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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B !rb*"[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]z=dRq  
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, P-yVc2YH  
C+t|fSJ  
tF<&R& =  
!Bg^-F:N  
  class filler ":=h1AJY  
  { b%C7 kL-  
public :  zNn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?LvU7  
} ; [ {vX*q 3B  
=W"T=p*j  
!kh:zTP  
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: <9$Pl%:  
+ I*a=qjq  
oGbh *  
"dYT>w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YETGq-  
W!=ur,F+  
UQ)^`Zj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %Br1b6 V  
{`> pigo  
/%{CJ0Y  
0dD.xuor  
二. 战前分析 hX-^h2eV  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 (5hUoDr!  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 q"f7$  
$t5>1G1j7  
&&"+\^3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y10  
  /* --------------------------------------------- */ +I:/8,&-x  
vector < int *> vp( 10 ); #a]\3X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;uZeYY?   
/* --------------------------------------------- */ !<X/_+G\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); J~ *>pp#U  
/* --------------------------------------------- */ "/taatcH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IkGM~3e  
  /* --------------------------------------------- */ 0/%RrE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); U` )d `4"  
/* --------------------------------------------- */ ;xai JJK{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FysIN~  
fX1Ib$v  
`:0Auw9h  
9 "M-nH*<  
看了之后,我们可以思考一些问题: -&%! 4(Je  
1._1, _2是什么? .+lx}#-#  
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。 tTt}=hQpgX  
2._1 = 1是在做什么? aHitPPlq  
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。 O[|X=ZwR:l  
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。 i"4;{C{s  
]\ZmK0q<:  
,,S 2>X*L  
三. 动工 AJ#YjkO>]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H>-{.E1bG  
(8NE'd8  
<Y;w I#C  
}p8iq  
template < typename T > mK^E@uxN  
class assignment ,kFp%qNj  
  { WK{F  
T value; 4:s,e<Tc4v  
public : &C?4'e  
assignment( const T & v) : value(v) {} fP\*5|7%R  
template < typename T2 > VY=YI}E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,~Lx7 5{  
} ; (H]NL   
A9GSeW<  
:j32 :/u  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'Awd:Aed5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4P7r\ hs  
<J}JYT  
=C7<I   
"837b/>/  
  class holder = ^%*:iT  
  { h=kC3ot\  
public : [BEQ ~A_I  
template < typename T > q1rD>n&d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %."w]fy>P  
  { \@{TF((Y  
  return assignment < T > (t); idjk uB(6  
} v++&%  
} ; {~'Iu8TvZ  
,OMdLXr  
?MSV3uODb  
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: Jgq#m~M6  
wS|hc+1  
  static holder _1; hSj@<#b>F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }YU\}T-P  
fM(~>(q&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Dh68=F0  
而不用手动写一个函数对象。 J7kqyo"  
a3Xd~Qs  
{?}^HW9{  
VLbbn  
四. 问题分析 ;):E 8;B)  
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。 Xhpcu1nA  
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。 JI&.d:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $h  >rs  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~bw=;xF{3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wF*9%K'E  
"9NWsy}<c  
五. 问题1:一致性 K}Q:L(SSr\  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Fj`K$K?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {_Fh3gjb/  
M>{*PHze0  
struct holder K d{o/R  
  { ;O<-4$  
  // |[)pQGw  
  template < typename T > ?YF2Uc8z%2  
T &   operator ()( const T & r) const Z~;rp`P  
  { K[Vj+qdyl  
  return (T & )r; Ir Y\Q)  
} ^SIA%S3  
} ; vm =d?*cR  
\9R=fA18  
这样的话assignment也必须相应改动: MG^YT%f  
FA%V>&;`  
template < typename Left, typename Right > UC.kI&A  
class assignment 4)p ID`  
  { ,@zw  
Left l; KppYe9?  
Right r; 2g5jGe*0  
public : n.G.f bO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [|\#cVWs  
template < typename T2 > z0|-OCmL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]VS:5kOj`  
} ; {f;DhB-jj  
PE?ICou  
同时,holder的operator=也需要改动: CF : !  
Zlrbd  
template < typename T > DbYnd%k*4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5+q dn|9%T  
  { TQQh:y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0y2zjXM;3  
} 4rpry@1  
Fv:x>qZr@  
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。 ^Iqu^n?2.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 equi26jhr  
y=AF EP  
return l(rhs) = r; Th$xk9TK^@  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 rkz84wDx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vTC{  
4,BJK`{  
template < typename Tp > ('o} EoXS  
class constant_t jI9#OEH_g  
  { i\x@s>@x}  
  const Tp t; xWM?E1@  
public : n"@){:{4?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} h+j*vX/!  
template < typename T > & u6ydN1xe  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const KWM}VZY:Z  
  { 7R,;/3wWjG  
  return t; Uz%ynH  
} Zu94dFP  
} ; i9T<(sdK+  
35:RsL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ve<f}  
下面就可以修改holder的operator=了 U(%6ny  
^UFNds'q  
template < typename T > {~XAg~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VLoRS)   
  { 9~y:K$NO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >'jkL5l  
} QvJ29  
UUF]45t>  
同时也要修改assignment的operator()  SWyJ`  
SH O&:2  
template < typename T2 > ~(:0&w%e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,R=$ qi|  
现在代码看起来就很一致了。 ~g;)8X;;+  
/[n]t  
六. 问题2:链式操作 r~ 2q`l'>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {Q @?CT  
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。 x{/-&`F  
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。 Vt:\llsin  
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。 qq@]xdl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mE &SAm5#d  
+Eel|)Z*Q  
template < typename T > !>/J]/4>  
struct result_1  i(V  
  { !/X>k{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \S{ihS@J  
} ; {Z178sik  
uuL(BUGt-  
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: 5Fbb5`(  
kYR ^  
template < typename T > LLbI}:  
struct   ref D}U gC\u  
  { mP?}h  
typedef T & reference; QSwT1P'U  
} ; yw1Xxwc  
template < typename T > :)h4SD8Y  
struct   ref < T &> }g:'K  
  { ?[%.4i;-h  
typedef T & reference; v9(N}hoP  
} ; ,uO_C(G/i  
D[4%CQ1m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _xnJfW_  
>ul&x!?@  
template < typename T > !(3[z>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rje;Bf  
  { 0wAB;|~*62  
  return l(t) = r(t); dTte4lh  
} GH&5m44   
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。 *xpPD\{k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^==Tv+T9U  
JOs kf(  
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 {wO .nOB  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rd"!&i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o@C|*TXN  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +U?73cYN  
最后的布局是: n8D'fvY  
                Add a.ijc>K  
              /   \ GoPMWbI7  
            Divide   5 @gQ?cU7  
            /   \ \x5>H:\Y  
          _1     3 ZT`" {#L  
似乎一切都解决了?不。 MJa` 4[/  
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。 "Nz"|-3Irv  
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。 Yq:/dpA_  
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: e-.(O8  
Ec}9R3 m  
template < typename Right > qoW$Iw*q)B  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iTF%}(  
Right & rt) const yA7O<p+  
  { \Rha7O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); llCE}Vdh  
} (&, E}{p9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i.7$~}  
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。 z`D|O|#q  
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。 _^!C4?2!  
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。 KvI/!hl\  
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。 "cbJ{ G1pk  
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? ^PMA"!n8  
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: 8v)HTD/C  
>xH?`I7;f  
template < class Action > y5VohVa`  
class picker : public Action :R3&R CTZ  
  { U@(8)[?nxn  
public : t{B6W)q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {7v|\6@e3  
  // all the operator overloaded brL u~]I  
} ; {nS(B  
i?)bF!J  
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。 ?*<1B  
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: w2^s}NO  
6.a>7-K}%  
template < typename Right > ^{NN-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0XE(vc!  
  { x_l8&RIB*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nppSrj?  
} R/6 v#9m7  
A}3E)Qo=G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > R1.Yx?  
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。 8-smL^~%#  
y;O 6q206  
template < typename T >   struct picker_maker n"R$b:  
  { Lf{pTxKr  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P8tCzjrV  
} ; $-E<{   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "'>fTk_  
  { r8A'8g4cM  
typedef picker < T > result; !u`f?=s;  
} ; O_5;?$[m  
r 2{7h>  
下面总的结构就有了: @#9xSs#  
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。 DvA#zX[  
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。 P#;pQC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 EAF\ 7J*  
至此链式操作完美实现。 z,VXH ?.Zo  
[u-=<hnoa  
<&4~Z! O  
七. 问题3 3[~LmA  
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。 JBISA _Y  
hG}/o&}U  
template < typename T1, typename T2 > (8em5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9AD0|,g  
  { .0|_J|{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C?\HB#41  
} 475jmQ{q  
zD s V"D8  
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: TJ,?C$3  
F[fs^Q6S$  
template < typename T1, typename T2 > 6\)u\m`7-l  
struct result_2 LD,T$"  
  { V7+/|P_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^q<EnsY  
} ; }5X.*wz  
QKoJxjR=^  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? T$V8 n_;  
这个差事就留给了holder自己。 y!j>_m){w  
    9 Lqz:4}  
`EiL~*  
template < int Order > LBcqFvj{&  
class holder; %Wc$S]>i  
template <> ;[|+tO_  
class holder < 1 > {|e7^_ke  
  { ikPr>  
public : J/[PA[Rf  
template < typename T > % <h2^H\O  
  struct result_1 V. o*`V  
  { J!'IkC$>  
  typedef T & result; w *o _s  
} ; **ls 4CE<  
template < typename T1, typename T2 > AP?m,nd6  
  struct result_2 ?W&ajH_T  
  { \i)@"}  
  typedef T1 & result; <(us(zbk]  
} ;  GU xhn  
template < typename T > I#zL-RXT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E7]a#  
  { *#'&a(h B!  
  return (T & )r; >SD?MW 1E  
} .O PBET(gv  
template < typename T1, typename T2 > 1ay{uU!EL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L-e6^%eU  
  { vNU[K%U  
  return (T1 & )r1; _cbXzSYq&  
} D6EqJ,~  
} ; AgdU@&^  
ulk yP  
template <> o* QZf *M  
class holder < 2 > u 0 K1n_  
  { QW%xwV?8  
public : QX9['B<  
template < typename T > 6 %T_;"hb  
  struct result_1 -"xC\R  
  { -}Rh+n`  
  typedef T & result; 8sL+ik"  
} ; 9O:-q[K**  
template < typename T1, typename T2 > @ t8{pb;v  
  struct result_2 SN#N$] y5s  
  { l +O\oD?-  
  typedef T2 & result; b28C (  
} ; AE%zqvp>  
template < typename T > ' PmBNT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~hU^5R-%  
  { :NWrbfz  
  return (T & )r; 83{v_M  
} @OC*:?!4  
template < typename T1, typename T2 >  /?6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c5{3  
  { SxM5'KQ  
  return (T2 & )r2; w)gMJX/0yw  
} 0-U%R)Q  
} ; v1E(K09h2  
JRw)~Tg @  
zZ])G  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 46c0;E\9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 'ExQG$t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "ScY'<  
vn96o] n  
return l(i, j) = r(i, j); E~,Wpl}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]@sLX ek  
x4@IK|CE  
  return ( int & )i; 1.j;Xo/+:V  
  return ( int & )j; 8#a2 kR<b  
最后执行i = j; Y-*]6:{E  
可见,参数被正确的选择了。 ;3sJ7%`v  
x]:B3_qR  
B{Lcx~  
U6_GEBz~y  
>zv}59M  
八. 中期总结 Eb\SK"8  
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: w;T?m,"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0 oHnam  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rcjj( C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0S>U_#-  
T@DT|lTI  
1$ {Cwb/F  
(t-JGye>  
^g n7DiIPH  
4>(OM|X=9  
九. 简化 Jgf= yri  
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。 >)iCKx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 d##'0yg   
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:  Z_?r5M;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 U~{sJwB  
  +-*/&|^等 nsV;6^>  
2. 返回引用。 Q 1e hW  
  =,各种复合赋值等 GAcU8  MD  
3. 返回固定类型。 k&\ 6SK/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [d,")Ng  
4. 原样返回。 '~kAsn*/  
  operator, Fu#mMn0c  
5. 返回解引用的类型。 NxQ+z^o\  
  operator*(单目) Nn|~ :9#  
6. 返回地址。 %NfbgJcL_  
  operator&(单目) swT/ tesj  
7. 下表访问返回类型。 1\BQq  
  operator[] 9WsGoZP n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ` Ui|T  
  operator<<和operator>> {afR?3GK  
Qxh 1I?h  
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。 =lqGt.x  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j`kw2(  
X{b qG]j  
template < typename Left > 0 6S-3bis  
struct value_return N6_<[`  
  { A!j6JY.w  
template < typename T > I^fKZ^]8P  
  struct result_1 tV,Y38e  
  { `O|PP3S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (E(kw="  
} ; dD0:K3@  
~T<o?98  
template < typename T1, typename T2 > y%x2  
  struct result_2 ^3  '7  
  { F;^GhiQVS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $^4URH  
} ; C@L8,Kj ~.  
} ; GT} =(sD L  
X(ZouyD<  
OTe0[p6v  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait []rg'9B2b  
<UcbBcW,  
下面我们来剥离functor中的operator() _e3kO6X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: nWAx!0G  
tMWsgK.B  
return l(t) op r(t) 8P'zQ:#RV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -hIDL'5u-I  
return op l(t) i''[ u  
return op l(t1, t2) 2qD80W<1  
return l(t) op a,sU-w!X'  
return l(t1, t2) op h&}XG\ioNA  
return l(t)[r(t)] F7zBm53  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4^mpQ.]lO  
Cp 2$I<T  
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: @< @\CiM  
单目: return f(l(t), r(t)); ^q0Ox&X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0*KU"JcXd  
双目: return f(l(t)); [LJ1wBMw  
return f(l(t1, t2)); T};fy+iq  
下面就是f的实现,以operator/为例 E#=slj @  
r!vSYgee  
struct meta_divide `kd P)lI `  
  { 3tlA! e  
template < typename T1, typename T2 > ."m2/Ks7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "`AIU}[_I  
  { _pv<_ Sm  
  return t1 / t2; tOK lCc  
}  D|[~Py  
} ; b4$-?f?V  
{b^JH2,  
这个工作可以让宏来做: D d$ SQ  
cDS6RO?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )J"Lne*"  
template < typename T1, typename T2 > \ v~N8H+! d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ):lq}6J#  
以后可以直接用 (&U8NeWZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l`s_ #3  
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 k]=Yi;  
(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。。。) $6a55~h|(  
SqhG\qE{Qj  
u^T{sQ"_  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 OJUH".o  
jc|"wN]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5!T\L~tyt  
class unary_op : public Rettype  m%-  
  { )r#^{{6[v  
    Left l; r1= :B'z  
public : ]$'w8<D>t,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1} {bHj  
^y,% Tv>  
template < typename T > 8%s_~Yc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A3C#w J  
      { n 4:Yc@,  
      return FuncType::execute(l(t)); Wv]NFHe#  
    } IG1+_-H:  
MH+t`/E0]  
    template < typename T1, typename T2 > '{:WxGgi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :6 ?&L  
      { u~,@Zg87  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); fCL5Et  
    } x>^r%<WbX  
} ; p xrd D7  
p2;-*D  
z (,%<oX  
同样还可以申明一个binary_op VemgG)\  
fT-yY`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e5_:15%R\  
class binary_op : public Rettype G9.+N~GZ.  
  { D_%y&p?<Ls  
    Left l; %G& Zm$u=  
Right r; }kaU0 P  
public : = X?jId{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s5X .(;+  
\7QAk4I~  
template < typename T > er Cl@sq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !tkP!%w  
      { 2G'Au}q0n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wD-(3ZVd4  
    } aO9a G*9T  
Z?H#=|U  
    template < typename T1, typename T2 > ,ufB*[~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GVT+c@Gx  
      { *%^Vq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iol.RszlZ|  
    } URbu=U  
} ; DS,"^K  
}5Yd:%u5  
v*+.;60_  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _e<3 g9bj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p.9VyM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) beyC't  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Farcd!}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /`YHPeXu  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 #\kYGr-G)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %Y"@VcN  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) [:geDk9O#'  
下面是修改过的unary_op Zk*/~f|\  
Cf'O*RFD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =FkU: q$  
class unary_op je6H}eWTC6  
  { v Dgf}  
Left l; :^+ aJ]  
  K8{Ub  
public : tkBp?Wl  
0p\cDrB ?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^Jb=&u$  
wXv\[z L`  
template < typename T > \K+LKa)  
  struct result_1 }v[*V   
  { z\Vu`Y z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^zPa^lo-  
} ; 85U')LY  
VY)!bjW.  
template < typename T1, typename T2 > n22k<@y  
  struct result_2 \8%64ZL`  
  { zfDx c3e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T!.6@g`x>  
} ; -7:J#T/\  
|cwGc\ES  
template < typename T1, typename T2 > #<20vdc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tL68 u[  
  { IKhpe5}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K4]c   
} 9/[3xhB4  
qk pnXQ  
template < typename T > tgn_\-+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ob=GB71j55  
  { f!;4 -.p`  
  return OpClass::execute(lt(t)); *Z"9QX  
} W-9^Ncp  
.,t"i C:E  
} ; bq5tEn  
&DC o;Ij;  
Wb:jZ  
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 @}:}7R6  
好啦,现在才真正完美了。 nd(O;XBI  
现在在picker里面就可以这么添加了: -=aI!7*"$  
*k:Sg*neVq  
template < typename Right > 3dG[dYj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^a~^$PUqI  
  { \^9SuZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); uop|8n1  
} f5jxF"oGNo  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 _ F&BSu  
f6x}M9xS%  
]J\tosTi  
(Hqy^EOZ  
m\~{l=jIS  
十. bind ,"!t[4p=f  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 eC:?j`H -  
先来分析一下一段例子 FBpf_=(_1  
Nq|b$S[4  
6T>e~<^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f8um.Xnp6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 PzThVeJ+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )h-Qi#{  
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。 N:Yjz^Jt  
我们来写个简单的。 {e4`D1B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cx?t C#t  
对于函数对象类的版本: J%c4-'l  
i9?$BZQ[R  
template < typename Func > (rV#EA+6[`  
struct functor_trait aW-'Jg=@H^  
  { Bi?+e~R  
typedef typename Func::result_type result_type; Id3i qAL  
} ; CO!K[ q#  
对于无参数函数的版本: AW;"` ].  
}r:H7&|&  
template < typename Ret > EAYx+zI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z6%Hhk[  
  { IM:*uv  
typedef Ret result_type; .[Ezg(U}ze  
} ; .c~`{j}  
对于单参数函数的版本: Z'EX q.hk  
d6ZJh xJ  
template < typename Ret, typename V1 > iXpLcHi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .0^-a=/  
  { >D'Kt?L<]m  
typedef Ret result_type; o.-rdP0P>  
} ; ydFZ$W_}w  
对于双参数函数的版本: Q%6Lc.i  
Ht.0ug  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >q0c!,Ay  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4$D:<8B  
  { m{itMZ@  
typedef Ret result_type; sV{M#UF2  
} ; HhkubG)\  
等等。。。 b= <xzvy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V_*TY6  
.\1{>A  
template < typename Func > XKqUbi  
struct func_return cX'&J_T+  
  { c%,~1l  
template < typename T > *G)=6\  
  struct result_1 jFYv4!\ju  
  { /I@nPH<y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @&!HMl  
} ; ,<]X0;~oB  
wIT0A-Por4  
template < typename T1, typename T2 > NYb eIfL  
  struct result_2 4#H~g @  
  { ghq#-N/t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pq0F!XmU  
} ; .0$$H"t  
} ; F6 ?4E"d  
<=KtRE>$  
5N=QS1<$5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?ysC7 ((  
KrNu7/H  
template < typename Func, typename aPicker > (vHB`@x  
class binder_1 ;<qv-$P  
  { RM2<%$  
Func fn; PS ,@ \  
aPicker pk; G|5M~zP  
public :  p]z *  
ZujPk-  
template < typename T > P)h e3  
  struct result_1 C FqteY"  
  { u Ey>7I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }r`m(z$z  
} ; F)x^AJi e  
<0!/7*;#ZT  
template < typename T1, typename T2 > ]<\Ft H  
  struct result_2 x O`#a=  
  { "0al"?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mouLjT&p  
} ; Q)}_S@v|%  
_G]f v'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "W:#4@ F  
#kD8U#  
template < typename T > l_ /q/8-l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const go^?F- dZ  
  { IyvJwrO  
  return fn(pk(t)); Na8%TT>  
} [0v`E5  
template < typename T1, typename T2 > 7Ddo ^Gtx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9z)p*+r UK  
  { R{zAs?j  
  return fn(pk(t1, t2)); R~nbJx$  
} }F'B!8n  
} ; |FK ##8  
dq$H^BB+>  
nZ>8r  
一目了然不是么? dD _(MbTt  
最后实现bind .6I*=qv)NA  
L[4Su;D  
'xO5Le(=M  
template < typename Func, typename aPicker > >U/ m/H'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #sLyU4QV  
  { )%D2JC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Qs(WyP#  
} Un{hI`3]  
5.st!Lp1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^_dYE]t  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 d;GF<bz  
iY @MnnX  
十一. phoenix nqX)+{wAXe  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zqqu7.`  
vMBF7Jfx  
for_each(v.begin(), v.end(), ?2D1gjr  
( k)+2+hX&>  
do_ q$>/~aVM  
[ ")%)e;V3  
  cout << _1 <<   " , " OV)J  
] )%e`SGmp  
.while_( -- _1), @I{v  
cout << var( " \n " ) _=ani9E]uF  
) >^vyp!  
); L`>uO1O  
fI:j@Wug  
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: #3!l6]  
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 l(;~9u0sa  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q'u^v PO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o&tETJ5Bhe  
0OJBC~?{\  
[v7)xV@c  
template < typename Cond, typename Actor > 5&}~W)"9  
class do_while iwJeV J  
  { ^{L/) Xy5  
Cond cd; ".Lwq_  
Actor act; F/BB]gUB  
public : 5r#0/1ym!  
template < typename T > }Yd7<"kp  
  struct result_1 ,9T-\)sT  
  { q'r(#,B<3  
  typedef int result_type; 7A!E~/nSC  
} ; l ;TWs_N  
MXy~kb&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} GjDs,9@f  
9d7`R'  
template < typename T > RRGo$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G&P[n8Z$  
  { !`j}%!K!  
  do U&DD+4+28:  
    { fB~BVYi  
  act(t); +6cOL48"  
  } ZH]n&%@j  
  while (cd(t)); u=epnz:<  
  return   0 ; n}NO"eF>-s  
} FjUf|  
} ; 4.?tP7UE  
0Q\6GCzN\  
\[m{&%^G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). FdT@}  
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。 O3Jp:.ps  
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。 yXg #<H6V  
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。 DI/yHs  
下面就是产生这个functor的类: 5i 56J1EC  
CxyL'k  
4~;x(e@S  
template < typename Actor > @m*^v\q<u  
class do_while_actor rnB-e?>  
  { DEmU},<S  
Actor act; <B,z)c  
public : p[kEFE,%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} nP9zTa  
ko-:) z  
template < typename Cond > NWK+.{s>m  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]xO`c  
} ; ``l7|b jJ  
|7 .WP;1  
JA .J~3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H}TzNs  
最后,是那个do_ a>1_|QB.  
XJ\ j0  
lJe=z  
class do_while_invoker #=>t6B4af  
  { HvhP9_MB  
public : i+`N0!8lY  
template < typename Actor > /uXEh61$8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?f9@  
  { &<Gs@UX~w  
  return do_while_actor < Actor > (act); e!+_U C  
} |$Y0VC4a  
} do_; _*(n2'2B  
9d4Agj M  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0~.OMG:=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x  RV@ _  
最后来说说怎么处理break和continue }Xn5M&>?  
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。 Yv}V =O%  
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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