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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N3Ub|$}q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xI}h{AF7  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, '{j.5~4y  
LuS] D%  
c *(]pM  
'v&k5`Qq  
  class filler ;"=a-$vm  
  { QfJ?'*  
public : 3k;*xjv6@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `#hdb=3  
} ;  L2[|g~  
dI<s)!  
xt@zP)6G  
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: WR=e$ ;  
r#wMd9])  
#uJGXrGt=  
CF3Z`xD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?fDF Rms  
bS _!KU  
QD%~ A0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mmm025.   
MK 7S*N1  
~M%r.WFpA  
IC>OxYg*  
二. 战前分析 MNOT<(  
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。 hHF YAh   
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 Yw<K!'C  
;=1]h&S  
x]lv:m\)jT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); EO$_]0yI;_  
  /* --------------------------------------------- */  B\1F  
vector < int *> vp( 10 ); &yv%"BPV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u^SXg dj  
/* --------------------------------------------- */ e&?o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,#rl"  
/* --------------------------------------------- */ Se qnO.\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O`U&0lKi'  
  /* --------------------------------------------- */ {.O Bcx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |&WeXVH E  
/* --------------------------------------------- */ #>dfP"}&,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B\A2Vm`&  
JzMPLmgG/  
I{AteL  
Ath^UKO"  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ha9A5Ao}0  
1._1, _2是什么? C,+6g/{  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7!.%HhU0  
2._1 = 1是在做什么? x;89lHy@e  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 S',i  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 sF^3KJ|  
E6|!G  
[R-4e; SRh  
三. 动工 '`$a l7D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 12v5*G[X  
u}hQF $a"  
#z 3tSnmp  
z|[#6X6tT  
template < typename T > ~,KAJ7O_  
class assignment |\"vHt?@G  
  { ZYZQ?FN  
T value; F;Ms6 "K  
public : p"f=[awp  
assignment( const T & v) : value(v) {} Z{RRhJ  
template < typename T2 > z.n`0`^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } q/~U[.C  
} ; :D6"h[7  
[,)yc/{*  
(qT_4b~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e|u|b  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment LyO, ]  
2GQ q(_  
jca7Cx`sm  
" ,&#9  
  class holder L+2!Sc,>  
  { B8-v!4b0`  
public : vUl5%r2O4  
template < typename T > g=.~_&O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BUB#\v#a  
  { jXq~ x"(  
  return assignment < T > (t); x"h0Fe?J  
} c(Zar&z,E  
} ; TtEc~m  
'bp*hqG[  
z)"7qqA  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |$@/ Z +  
^/\OS@CT\  
  static holder _1; o8\@R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;m$F~!Y  
bA\TuB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4q o4g+  
而不用手动写一个函数对象。 e:}8|e~T  
Icf 4OAx  
-C.x;@!k  
.b>1u3  
四. 问题分析 iOz<n z  
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。 *A}QBZ  
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。 fo~8W`H&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 NfcY30}:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?z0f5<dL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z0T{1YEJ  
 9],;i7c  
五. 问题1:一致性 <y5V],-U  
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?| RP'`\| |*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }T%;G /W  
CBdS gHA3>  
struct holder HH+R47%*  
  { -a(f-  
  // ,t5X'sY L  
  template < typename T > {H s" "/sb  
T &   operator ()( const T & r) const q:sDNj)R\  
  { F^b C!;~x  
  return (T & )r; p#~' xq  
} 'JY*K:-  
} ; |8}f  
Lu\]]m  
这样的话assignment也必须相应改动: =BJ/ZM  
1) V,>)Ak  
template < typename Left, typename Right > }/BwFB+(/  
class assignment Yf Udpa0  
  { cAC2Xq  
Left l; , RfU1R  
Right r; ep<Ad  
public : 2{c ;ELq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6~GaFmW=  
template < typename T2 > m>2b %GTh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } E } |g3  
} ; `*PVFm>  
g.aNITjP  
同时,holder的operator=也需要改动: Pa 2HFy2  
=BY)>0?z  
template < typename T > 0K7]<\)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const DrbjqQL+.  
  { pcNVtp 'V  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  w_G/[R3  
} 5)V]qV$   
gVCkj!{  
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。 vIG8m@-!&;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 L5%~H?K(  
)/2* <jr  
return l(rhs) = r; AC,$(E  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Vi`+2%4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tp$NT.z  
7>xxur&  
template < typename Tp > kM]:~b2  
class constant_t 7;Km J}$  
  { ]g3&gw  
  const Tp t; +xRja(d6  
public : Q@%VJPLv.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xXH%7%W'f  
template < typename T > ~$#DB@b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (Z.K3  
  { N-jFA8n  
  return t; UY j  
} `Q1T-H_  
} ; Eag->mw/~  
:Y y+%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $y\'j5nk3  
下面就可以修改holder的operator=了 nXK"BYe  
EiI3$y3;  
template < typename T > K>Fo+f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~^" cNv  
  { /YH Bhoat  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Zp@p9][C  
} n5 @H  
eznw05U  
同时也要修改assignment的operator() (rt DT  
cg7NtY  
template < typename T2 > G9z Q{E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T_6,o[b8  
现在代码看起来就很一致了。 g63:WX-\  
W>dS@;E  
六. 问题2:链式操作 9/D+6hJ]:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T#J]%IDd  
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。 ")ow,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。 ~t<BZu  
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。 f!P.=Qo[=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6 )0$UW  
RK/SeS  
template < typename T > 6;dB   
struct result_1 J\_tigd   
  { mn*.z!N=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "pdG%$  
} ; {#=q[jVi%1  
+ R])u5c'  
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: -DX|[70  
}pPxN@X  
template < typename T > W=mh*G3y  
struct   ref (8@._  
  { T$GhE  
typedef T & reference; @]WN|K  
} ; ~c! XQJ  
template < typename T > ~8`r.1aUO  
struct   ref < T &> ;*wZgl  
  { p:k>!8.Qho  
typedef T & reference; zjM+F{P8  
} ; -78 t0-lM  
0mH>fs 4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z^{VqC*o+  
H ~J#!3  
template < typename T > KSqWq:W+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const oVb6,Pn  
  { hn)mNb!  
  return l(t) = r(t); "%<Oadz ap  
} vov"60K  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 vxZvK0b620  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o { \cCZ"  
+x-n,!(  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么  -"\z|OQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '2/48j X5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fi:Z*-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Goz9"yazg  
最后的布局是: FX+Ra@I!  
                Add  PZf^r  
              /   \ KFLIO>hE  
            Divide   5 mj%Iow.  
            /   \ '?v.O}  
          _1     3 +<"sC+2  
似乎一切都解决了?不。 B+*F?k[  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 F4e<=R  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 n$ axqvG  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: @;G}bYq^(I  
Pp@P]  
template < typename Right > "So+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9H" u\t|?  
Right & rt) const F[l{pc "C  
  { FlrLXTx0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +K; X$kB  
} [wjA8d.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n>+M4Zb  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ,-vbR&  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 QApil  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 <nvz*s  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ]}w ~fjq  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 'eLO#1Ipf  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =Mc*~[D/  
Wepa;  
template < class Action > C^2Tql  
class picker : public Action #:v|/2   
  { y7u"a)T  
public : |/Ggsfmby  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >TeTa l  
  // all the operator overloaded }{n[_:[7  
} ; dK#:io[Nz  
T5=3 jPQ  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 NJI-8qTGI  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: cDYKvrPY  
\@N8[  
template < typename Right > ^GD"aerNr  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,@;",  
  { x<>#G~-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mcP]k8?C  
} >KNiMW^V  
;*BG{rkr  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,gVA^]eDh  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 rFh!&_  
dAh&Z:86\  
template < typename T >   struct picker_maker 7.,C'^ci  
  { 9f\Lon4lX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \'xF\V  
} ; ': 87.8$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E].hoq7WiB  
  { D{x'k2=  
typedef picker < T > result; IE+{W~y\  
} ; ,6=j'j1#a  
eGkB#.+J!  
下面总的结构就有了: DI{VJ&n66  
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。 9. 6"C<eYt  
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。 >gRb.-{ux  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [_Fj2nb*  
至此链式操作完美实现。 <wfPbzs-V  
?1T)cd*  
(u-K^xC  
七. 问题3 /H/@7>  
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。 h6Ovl  
pX8TzmIB0  
template < typename T1, typename T2 > ` $*I%oT;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J~Uq'1?  
  { mM0VUSy  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); " R!,5HQF;  
} $REz {xgA=  
mhVdsa  
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: 6hp>w{+  
L{1MyR7`I+  
template < typename T1, typename T2 > Tsg;i;  
struct result_2 `yJ3"{uO  
  { c|RTP  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tAF#kBa\y_  
} ; l7 Pn5c  
bca4'`3\|  
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? 0Lb:N]5m8  
这个差事就留给了holder自己。 GB,f'Afl  
    Oxsx\f_  
=\~<##sRJ  
template < int Order > IJ\4S  
class holder; iOY: a  
template <> o|`[X '  
class holder < 1 > U/}YpLgdD  
  { $-Iui0h  
public : xnP@ h  
template < typename T > USd7g Oq(  
  struct result_1 )hG4,0hv&  
  { Hq$&rNnq\  
  typedef T & result; Lmsc ~~  
} ; +xNV1bM  
template < typename T1, typename T2 > sbv2*fno5  
  struct result_2 #No3}O;"g  
  { ]QC9y:3  
  typedef T1 & result; 4j|IG/m  
} ; W {A4*{  
template < typename T > VO JA}$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const   6a}  
  { Mc,3j~i  
  return (T & )r; }TQa<;Q  
} z@I'Ryalyc  
template < typename T1, typename T2 > ZSWZz8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e dTFk$0  
  { `6y=ky.,  
  return (T1 & )r1; &cGa~#-u  
} =j~BAS*"  
} ; 8Sxk[`qx\K  
m^%@bu,  
template <> Gr-~&pm  
class holder < 2 > -wa"&Q  
  { k,eo+qH.Hz  
public : =U7P\s w2  
template < typename T > PctXh, =  
  struct result_1 R1$s1@3I|  
  { E/V_gci  
  typedef T & result; ee/3=/H|;  
} ; ZyM7)!+kPa  
template < typename T1, typename T2 > S=}1k,I  
  struct result_2 '8Cg2v5&w  
  { j"hNkCF  
  typedef T2 & result; nuH=pIq6x  
} ; c=,HLHpFO(  
template < typename T > GQ(*k)'a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 577#A,O  
  { vBzUuX  
  return (T & )r; dbJ3E)rF  
} )SZzA'  
template < typename T1, typename T2 > WeJ=]7T'L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >?O?U=:<  
  { ~R&rQJJeJ  
  return (T2 & )r2; #_eXybUV  
} Q6)?#7<jy  
} ; zLgc j(;  
~&?57Sw*m  
z3Yi$*q <  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +BeA4d8b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \ZM5J  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )DmydyQ'  
egK~w8`W%  
return l(i, j) = r(i, j); uI$n7\G!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _Pno9|  
b@c(Nv  
  return ( int & )i; hraR:l D  
  return ( int & )j; L3w.<h  
最后执行i = j; |sI@m@  
可见,参数被正确的选择了。 Tw djBMte  
veuX />!  
=;+gge!?bB  
Qo :vAv  
{+zG.1o^  
八. 中期总结 >fMzUTJ4  
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: @ <3E `j'p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6fo\ z2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S{?l/*Il*_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor c(uD kX  
%%|pJ%}Q>  
J6[}o4Z  
P4HoKoj2`  
tmOy"mq67  
HU'w[r 6a  
九. 简化 D_?Tj  
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。 T_!F I29  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3b\s;!  
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: r&Nh>6<&/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BdMd\1eMw  
  +-*/&|^等 Dt<MEpbur  
2. 返回引用。 [) 0JI6  
  =,各种复合赋值等 9+MW13?  
3. 返回固定类型。 @Co6$<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %19~9Tw  
4. 原样返回。 iZ>P>x\  
  operator, _p0gXb1m`  
5. 返回解引用的类型。 tvf5b8(Y-  
  operator*(单目) ? A;RTM  
6. 返回地址。 X $V_  
  operator&(单目)  5k@T{  
7. 下表访问返回类型。 +L"F]_?  
  operator[] >]anTF`d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Zn JJ-zP  
  operator<<和operator>> (&NLLrsio  
R<gAxO%8  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 p[o]ouTcS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: y\j[\UZKO  
5Pq6X  
template < typename Left > )b (+=  
struct value_return `q\F C[W  
  { P=1K u|k  
template < typename T > u$[&'D6  
  struct result_1 Y'jgp Vt  
  { 5x|$q kI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wl%ysM| x  
} ; O7_y QQAA  
"=K3sk  
template < typename T1, typename T2 > w)* H&8h@  
  struct result_2 4"Qb^y  
  { WF*j^ %5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; n7B2rRJH  
} ; M@7U]X$g  
} ; X^dasU{*  
_VjaTw8iM  
}"nm3\Df  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait KPDJ$,:  
F'>yBDm*OM  
下面我们来剥离functor中的operator() S&-F(#CF^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J @~g>   
9>0OpgvC(  
return l(t) op r(t) y{<js!au  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Vt \g9-[  
return op l(t) [ _ `yy  
return op l(t1, t2) %scIZCrI~  
return l(t) op p5OoDo  
return l(t1, t2) op rN7JJHV  
return l(t)[r(t)] |OAiHSW"V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8dLmsk^  
z>0$SBQ-  
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: #@w/S:KbJt  
单目: return f(l(t), r(t)); Im-qGB0C  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4 ;)t\9cy_  
双目: return f(l(t)); nv+miyvvm  
return f(l(t1, t2)); ]8OmYU%6V  
下面就是f的实现,以operator/为例 "x.iD,>k  
6< -Cpc  
struct meta_divide k,'MmAz  
  { ~ArRD-_t  
template < typename T1, typename T2 > rx;;|eb,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q(Q?L5  
  { E}F-*go  
  return t1 / t2; 6vTnm4  
} *kZH~]  
} ; nO'C2)bBSG  
pRxVsOb  
这个工作可以让宏来做: pZ[|Q2(  
G(shZ=fq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ToKG;Ff4b  
template < typename T1, typename T2 > \ K0o${%'@7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1#;^ Z3  
以后可以直接用 xT* 3QwK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eHGx00:  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 FYu30  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) xL<c/B`-:  
k#~oagW_Gw  
Uc ,..  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 t>LSP$  
9m_~Zs}Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HE_UHv  
class unary_op : public Rettype #u+qV!4  
  { g2^{+,/^K  
    Left l; %[~g84@  
public : %|:j=/_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GcA|JS=>  
yA*U^:%  
template < typename T > }wBpBw2J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8yDsl  
      { [h&s<<# D  
      return FuncType::execute(l(t)); u0)9IZxc  
    } U7g,@/Qx  
5{iNR4sq  
    template < typename T1, typename T2 > IZ^:wIKo{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aR@+Qf  
      { )a'`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3m-g-  
    } p/7'r  
} ; UH+#Nel+!  
r4X\/  
R^$EnrY(<  
同样还可以申明一个binary_op { ] 0T  
ci:|x =  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7)2Q  
class binary_op : public Rettype "H@I~X=  
  { :9x]5;ma  
    Left l; 7Lj:m.0O^  
Right r; SdMLO6-  
public : 9&C8c\Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L*4= b (3  
7zU~ X,  
template < typename T > ~ oq.yn/1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4f ~q$Sf]<  
      { saQo]6#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !Z{7X ^  
    } =;) =,+V~q  
`C-8zA  
    template < typename T1, typename T2 > 1;{nU.If  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'gD./|Z0  
      { Qz2jV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +u5xK  
    } "A~D(1K  
} ; P%Q'w  
2\|sXC  
$ rbr&TJ  
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 >){}nlQf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4 CiRh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q.V@Sawe5  
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。 9U3}_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! O ]-8 %  
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。。。 #hu`X6s"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K)Z~ iBRM  
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) 86?~N  
下面是修改过的unary_op LtKR15h,  
R6z *!W{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *J': U>p  
class unary_op gA1j'!\6l9  
  { VJCj=jX  
Left l; 8 K)GH:a  
  > hGB o  
public : ~]<VEji  
=1)9>=}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }&s |~  
)MoHY   
template < typename T > :iQJ9Hdz  
  struct result_1 <1x u&Z7  
  { :8N by$#V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w6lx&K-  
} ; ^Mhh2v  
vJ 28A  
template < typename T1, typename T2 > XMxm2-%olP  
  struct result_2 W4(  
  { HB.:/ 5\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -sDl[  
} ; YT)1_>*\  
Su +<mW  
template < typename T1, typename T2 > NQiu>Sg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  zNn  
  { ?LvU7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [ {vX*q 3B  
} 30sA\TZ  
`m"K_\w=/  
template < typename T > '*&V7:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X%;4G^%ZI  
  { |GPY bxzc  
  return OpClass::execute(lt(t)); KxFA@3  
} >,)U4 6  
fNyXDCl  
} ; 3fYfj  
8LuU2Lo  
m>!o Yy_  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug a%an={  
好啦,现在才真正完美了。 N!\1O,  
现在在picker里面就可以这么添加了: !<X/_+G\  
lX 50JJwk  
template < typename Right > !SLfAFcS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G \$x.  
  { DD>n-8M@>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g]?>6 %#rA  
} e%9zY{ABR%  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ]4lC/ &nm  
aHitPPlq  
Udjn.D  
.i#'IS0c  
PbV1FB_  
十. bind RH$YM `cZ  
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。 #B_H/9f(  
先来分析一下一段例子 I}}>M#  
 Tx'anP  
PHH,vO[eO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} G6\`Iy68/v  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _vAc/_ N  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2';{o=TXV  
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。 :j32 :/u  
我们来写个简单的。 G) 37?A)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <e@4;Z(h04  
对于函数对象类的版本: n6 c+Okj  
_@_EQ!=  
template < typename Func > sv6m)pwh  
struct functor_trait ^i@0P}K<  
  { S.U#lAn(  
typedef typename Func::result_type result_type; WZviC_  
} ; hw B9N  
对于无参数函数的版本: | `?J2WGe  
Q>G% *?  
template < typename Ret > V'K:52  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Zb<D%9  
  { owA.P-4  
typedef Ret result_type; -O $!sFmY  
} ; \23m*3"W  
对于单参数函数的版本: n<A<Xj08T9  
{]4Zpev  
template < typename Ret, typename V1 > Y7')~C`up^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "z*?#&?,  
  { B@8lD\  
typedef Ret result_type; !~xlze   
} ; Y/L*0 M.<  
对于双参数函数的版本: YQR[0Y&e=  
4(`U]dNcs  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @J'tPW<$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L=I;0Ip9y  
  { K[Vj+qdyl  
typedef Ret result_type; .OlPVMFt  
} ; ofs'xs1C  
等等。。。 p?4,YV|#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `r %lB  
E<@N4%K_Q  
template < typename Func > "EZpTy}Ee  
struct func_return ;Qq7@(2y  
  { 9&Z+K'$=  
template < typename T > 1So`]N4  
  struct result_1 ~1nKL0C6u  
  { RW<4",  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F;T;'!mb  
} ; V \/Qik{h  
7ab'q&Y[  
template < typename T1, typename T2 > 00yWk_w  
  struct result_2 f @Vd'k<  
  { eZ 7Atuv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v]T?xo~@'  
} ; 9!ARr@ ;  
} ; vTC{  
S.pXo'}  
.Y^pDR12  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XQ8q)B=  
& s:\t L  
template < typename Func, typename aPicker > Ydyz-  
class binder_1 #L&/o9|  
  { xxld.j6  
Func fn; g@Rs.Zq  
aPicker pk; bEmzigN[  
public : apnpy\in  
^UFNds'q  
template < typename T > v4Kf{9q#  
  struct result_1 s}bLA>~Ta  
  { }]^/`n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 46~nwi$,^  
} ; C u1G8t-  
{`(MK6D8 c  
template < typename T1, typename T2 > MooxT7  
  struct result_2 Z/ L%?zH  
  { {Q @?CT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nQ{~D5y,,  
} ; qq@]xdl  
-z%->OUu  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} b*4aUpW  
RMdU1@  
template < typename T > fUZCP*7>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N2lz {  
  { qxYCT$1  
  return fn(pk(t)); ]Rxrt~ ZB  
} v9(N}hoP  
template < typename T1, typename T2 > D%6}x^`Qk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mky^X,r  
  { qac:"z'9  
  return fn(pk(t1, t2)); HrT@Df  
} Pon0(:#1  
} ; Cu<' b'%;  
%/ :&L+q  
v?n# C  
一目了然不是么? 2X(2O':Uc  
最后实现bind @X=sfygk  
n8D'fvY  
f lt'~fe  
template < typename Func, typename aPicker > j)Z0K$z=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =\\rk,F  
  { ,mz7!c9H^a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Yq:/dpA_  
} $_e{Zv[  
uzLm TmM+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 jaMpi^C  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 mxe\+j#  
M. _5mZ{  
十一. phoenix >y!O_@>z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x}x)h3e  
u;b6uE  
for_each(v.begin(), v.end(), c;=St1eoz  
( hqwsgJ  
do_ T8x/&g''  
[ :R3&R CTZ  
  cout << _1 <<   " , " 7 Rc/<,X  
] brL u~]I  
.while_( -- _1), ZvK3Su)f1  
cout << var( " \n " ) QX_![|=  
) qR , 5  
); CurU6x1  
x_l8&RIB*  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: `}8)P#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Cn.dv-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Cq-99@&;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5cl^:Ua  
OSom-?|w  
"`'+@KlE  
template < typename Cond, typename Actor > TQvjU!>  
class do_while WJ 'lYl0+7  
  { `eGp.[ffT  
Cond cd; .li)k[] ts  
Actor act; ~u?rjkSFoh  
public : EAF\ 7J*  
template < typename T > mmMiA@0  
  struct result_1 3@<m/%  
  { -'i[/{  
  typedef int result_type; JBISA _Y  
} ; M2.*]AL  
#!rH}A>n+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aQso<oK  
E>"SC\#7  
template < typename T > ~{6}SXp4U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TNcMrbWA  
  { ^q<EnsY  
  do _ CzAv%  
    { Y2+YmP*z`  
  act(t); 0BOL0<Wq  
  } [c99m:*+  
  while (cd(t)); 3V]psZS  
  return   0 ; q?f-h<yRQ  
} E/E|*6R  
} ; HaOSFltf#  
Q|g>ga-a  
2$gFiZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X,K`]hb*0_  
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。 YIYuqtnSJ  
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。 Q%t _Epe  
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。 rE\&FVx  
下面就是产生这个functor的类: 4_4|2L3  
CY)[{r  
"2I{T  
template < typename Actor > YJwffV}nd  
class do_while_actor b+71`aD0  
  {  o7AI  
Actor act; o* QZf *M  
public : o:Tpd 0F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M!\6Fl{ b  
}oii|=,#^  
template < typename Cond > G:MQ_tfr&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k6_OP]  
} ;  V#+J4   
o^BX:\}  
`iwGPG!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V>Nw2u!!  
最后,是那个do_ c*)PS`]t  
W1O m$S1  
m=]}Tn  
class do_while_invoker 4Y@q.QP  
  { A@w9_qo  
public : U[!wu]HMF  
template < typename Actor > $tebNi P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const cLMFC1=b  
  { W1UqvaR  
  return do_while_actor < Actor > (act); &s&Ha{(!w  
} R"QWap}  
} do_; p2 m`pT  
^^gV@fz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? diF2:80o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QWK\6  
最后来说说怎么处理break和continue 4&E &{<;  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 97VS xhr  
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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