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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?+}_1x`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :^B1~p(?sK  
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, !." D]i;  
;@Y;g(bw:  
4u})+2W  
n8ZZ#}Nhg  
  class filler q'Tf,a  
  { ExL0?FemWV  
public : ZRU{ [4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i6Emhji  
} ; (V67`Z )  
~%kkeh\j  
tG22#F`  
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: t=W}SH  
mSl.mi(JiZ  
Trz@~d/[,n  
ok\vQs(a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hy"\RW  
0[?Xxk}s0  
<k'h:KB?`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1ztG;\  
:(*V?WI  
K:# I  
*d4 eK+U$5  
二. 战前分析 =R$u[~Xl2X  
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。 @>Km_Ax  
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 VY=jc~c]v  
^Q?  
CU2*z(]&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _H7x9 y=  
  /* --------------------------------------------- */ #( 146  
vector < int *> vp( 10 ); |~mOfuQb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ra gXn  
/* --------------------------------------------- */ O`t&ldU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fdi\hg^x  
/* --------------------------------------------- */ p}pjfG  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); eF-."1  
  /* --------------------------------------------- */ !9VY|&fHe  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .~~T\rmI  
/* --------------------------------------------- */ " C Qa.%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7CURhDdk  
m'=Crei  
^ EQ<SCh  
F8,RXlGfA[  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,G?WAOy,  
1._1, _2是什么? lE(HFal0-(  
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。 /dI&o,sA  
2._1 = 1是在做什么? YWO)HsjP  
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。 bI9~jWgGp  
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。 ~H<6gN<j(.  
yg=q;Z>[~  
kxIF#/8  
三. 动工 a P@N)"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [uN? ~lp\%  
=Toy Zm\  
h_3E)jc  
0#Y5_i|p  
template < typename T > a:OQGhc=  
class assignment ~1AgD-:Jz  
  { `MN4uC  
T value; ,77d(bR<  
public : _FU_Ubkr  
assignment( const T & v) : value(v) {} $AjHbU.I{  
template < typename T2 > Ed df2;-.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?(F6#"/E  
} ; ,pQZ@I\z  
;) z:fToh  
k&vz 7Q`T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2,b(,3{`4:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment BLf>_b Uk  
h# o6K#  
g63(E,;;J  
XZ]uUP  
  class holder -4IE]'##  
  { +RMSA^  
public : i0kak`x0  
template < typename T > }t=!(GOb}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }9#r0Vja  
  { ub#a`  
  return assignment < T > (t); CMG&7(MR  
} }Gm>`cw-  
} ; S8wLmd>  
N&+x+;Kx  
^]0Pfna+N  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: :tB1D@Cb6  
c&?m>2^6  
  static holder _1; /}fHt^2H  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8hz^%vm  
kY|utoAP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H.|#c^I  
而不用手动写一个函数对象。 FF(#]vz'  
`O!X((  
/h H  
lH x^D;m6  
四. 问题分析 RYQR(v  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 t?-n*9,#S  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 5z8d} I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b"uu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 P%:wAYz1^O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~"&|W'he[  
vkx7paY_  
五. 问题1:一致性 n,V[eW#m'L  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| p{ Yv3dNl  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 nn:.nU|I  
Vvn2 Ep  
struct holder 2~1SQ.Q<RY  
  { 9`A;U|~E@  
  // k"T}2 7  
  template < typename T > k}kQI~S9  
T &   operator ()( const T & r) const +ocol6G7W  
  { Yz/md1T$  
  return (T & )r; 7Oa#c<2]  
} o WrKM  
} ; vv3* j&I  
0d"[l@UU0  
这样的话assignment也必须相应改动: 7$vYo _  
\FbvHr,  
template < typename Left, typename Right > ?qLFaFt/  
class assignment Yq0| J  
  { q77;ZPfs8  
Left l; jk; clwyz/  
Right r; +,T RfP Fb  
public : 85|OGtt  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U0 Yll4E  
template < typename T2 > (cAIvgI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h5{'Q$Erl  
} ; 1MP~dRZ$  
MSQEO4ge  
同时,holder的operator=也需要改动: VgG0VM  
!*F1q|R  
template < typename T > W#4 7h7M  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @;zl  
  { \ =?a/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fNli  
} \}u Y'F  
7 S#J>*  
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。 UqFO|r"M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^pAAzr"hv  
<ktrPlNuM  
return l(rhs) = r; 53;}Nt#R  
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。 xjuN-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U3ADsdn  
=r?hg GWe  
template < typename Tp > UN;H+gNnN  
class constant_t (Ft+uuG  
  { fn jPSts0  
  const Tp t; IXMop7~  
public : ~rE|%o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} LvH 4{B  
template < typename T > =\&;Fi]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =V, mtT  
  { DbBcQ%  
  return t; a?I= !js  
} b(eNmu  
} ; iTBx\ u%{  
 &=@IzmA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8O5s`qKMYT  
下面就可以修改holder的operator=了 EA@ .,7F  
i^X]j  
template < typename T > 4x=v?g&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zsEc(  
  { 9|^2",V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {k>&?Vd!  
} APn|\  
m)ky*"(  
同时也要修改assignment的operator() . oF &Ff/[  
|sJ[0z  
template < typename T2 > #px+;k 5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } VZp5)-!\  
现在代码看起来就很一致了。 !_]Y~[  
d\&U*=  
六. 问题2:链式操作 /kZebNf6H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 YFLZ%(  
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。 s [RAHU  
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。 dc+>m,3$  
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。 !fV+z%:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Fd%#78UEo}  
#5Qpu  
template < typename T > |PvPAPy)uu  
struct result_1 vONasD9At  
  { .wEd"A&j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *<$*"p  
} ; ttaM.  
aq>kTaz  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: & TCkpS  
zq 3\}9  
template < typename T > }kw#7m54  
struct   ref B+|Kjlt  
  { DTX0  
typedef T & reference; DzAg"6=CS  
} ; yJ[0WY8<kC  
template < typename T > QGMV}y  
struct   ref < T &> JinUV6cr  
  { |%BOZT  
typedef T & reference; 70 yFaW  
} ; fF!Yp iI"  
h/QXPdV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !4ocZmj\  
po c`q5i+  
template < typename T > -mbt4w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w1F cB$  
  { +r�  
  return l(t) = r(t); SpIv#?  
} [$ubNk;!z  
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。 frm >4)9+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lne|5{h  
BwN0!lsF3  
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 pE3?"YO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vSGH[nyCY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^)470K`%)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 : p1u(hflS  
最后的布局是: 7zl5yK N  
                Add PF0_8,@U  
              /   \ ^Y?k0z  
            Divide   5 #z'  
            /   \ mtpeRVcF  
          _1     3 T )&A2q  
似乎一切都解决了?不。 [@_Jj3`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。 Ucb F|vkI  
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。 .y'>[  
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: 3xy<tqfr  
V%t.l  
template < typename Right > DcS+_>a\{l  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {Ea b j  
Right & rt) const ]]HNd7Vh  
  { 5p,RI&nlN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W Tcw4  
} ;_XFo&@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K,tQ!kk  
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。 PioZIb/{  
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。 ]HbY  
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。 av(6wht8  
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。 3RUy, s  
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?  > ^O7  
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: \Zb;'eDv  
ImA @}:  
template < class Action > pj8=wch  
class picker : public Action qRu~$K  
  { b;L\EB  
public : ~kV/!=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H[T?\Lq  
  // all the operator overloaded d.aS{;pse  
} ; \wmN  
0RzEY!9g+  
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。 JT~4mT  
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: I !- U'{  
,S\CC{!  
template < typename Right > S0$8@"~=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9FF0%*tGo  
  { s$IDLs,WM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B  5L2<  
} [=C6U_vU  
v<k?Vu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )J=!L\  
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。 m 1b?J3   
I2XU(pYU  
template < typename T >   struct picker_maker 6]i-E>p3R  
  { }YQX~="  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Xa[.3=bV?  
} ; )Dm s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @ 8(q$  
  { A]*}HZ ,  
typedef picker < T > result; 'z8pzMmT  
} ; )w em|:H  
~"gA,e-)  
下面总的结构就有了: @b\$yB@z  
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。 `&qL(66  
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。 $yP*jO4i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5; C|  
至此链式操作完美实现。 VCYwzB  
, };& tR  
'I|v[G$l  
七. 问题3 0^ _uV9r  
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。 XoK:N$\}t  
$L `d&$Vh  
template < typename T1, typename T2 > 'JtBZFq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P-[-pi@  
  { #I.+aV+2oQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u$z`   
} e v}S+!|U  
+SzU  
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: RIR\']WN  
x%=si[P  
template < typename T1, typename T2 > 6dQ-HI*Y#  
struct result_2 a9e>iU  
  { 2 B1q*`6R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P.se'z)E  
} ; rE7G{WII  
PxX 4[ P  
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? !"AvY y9  
这个差事就留给了holder自己。 h#I>M`|  
    $V;i '(&7  
.D~;u-%|F  
template < int Order > fy1|$d{'  
class holder; Mc lkEfn  
template <> ]2A^1Del  
class holder < 1 > S)(.,x  
  { + /G2fhE  
public : {L971W_L  
template < typename T > 2YL?,uLS  
  struct result_1 +bxYG D  
  { KRbvj  
  typedef T & result; c2SO3g\"i  
} ; >dXGee>'M  
template < typename T1, typename T2 > e)IzQ7Zex  
  struct result_2 2y\E[jA  
  { _rMg}F"  
  typedef T1 & result; AF{\6<m  
} ; yZ7&b&2nLn  
template < typename T > (y'hyJo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y;eZ9|Ht9  
  { [|wZ77\  
  return (T & )r; -:^U_FL8un  
} n)/z0n!\  
template < typename T1, typename T2 > ZmqKQO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wVXS%4|v  
  { &<g|gsG`  
  return (T1 & )r1; Jumgb  
} uh_RGM&  
} ; *tFHM &a  
`cn#B BV  
template <> 2ACCh4(/P  
class holder < 2 > H H)!_(SA  
  { of~4Q{f$6  
public : &3>)qul  
template < typename T > m,28u3@r  
  struct result_1 cU (D{~  
  { Y|m +dT6  
  typedef T & result; jwe*(k]z  
} ; lgAoJ[  
template < typename T1, typename T2 > 5<k"K^0QS  
  struct result_2 ~\SGb_2  
  { UXz<)RvB  
  typedef T2 & result; 8,Z_{R#|  
} ; Tb}4wLu  
template < typename T > Rh2+=N<X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OKZV{Gja  
  { 234p9A@  
  return (T & )r; o 11jca|  
} Xq4O@V  
template < typename T1, typename T2 > E =67e=h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4KAZ ':  
  { ;}WeTA_-[  
  return (T2 & )r2; mUC)gA/  
} PQt")[  
} ; M t|zyXyzX  
SGRp3,1\4%  
Jrf=@m\dk  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 KkyVSoD\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }Bh8=F3O Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y Uc+0  
pad*oPH,  
return l(i, j) = r(i, j); %Xg4b6<9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ja'T+!k  
uc{Ihw  
  return ( int & )i; g/_5unI}u  
  return ( int & )j; ~At7 +F[  
最后执行i = j; XW H5d-  
可见,参数被正确的选择了。 QZwNw;$k*  
hag$GX'2k  
c ]-<vkpV  
Gu,wF(x7A  
o[4}h:> dq  
八. 中期总结 l4YbKnp]  
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: c]<5zyl"j1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0o4XUW   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 k'Hs}zeNn  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &B;~  
M?49TOQA  
*R,5h2;  
`hm-.@f,9  
nPtuTySG  
bs&43Ae  
九. 简化 }K>d+6qk5  
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。 \K{ z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {?0lBfB"  
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: 3%|&I:tI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 i"FtcP^  
  +-*/&|^等 zk+9'r`-D  
2. 返回引用。 ,ng Cv;s  
  =,各种复合赋值等 pF>i-i  
3. 返回固定类型。 }&D WaO]J7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {WS;dX4  
4. 原样返回。 klYX7?  
  operator, Dpac^ST  
5. 返回解引用的类型。 <dNOd0e  
  operator*(单目) 3`?7 <YJ  
6. 返回地址。 qkqIV^*R  
  operator&(单目) Q\vpqE! 9  
7. 下表访问返回类型。 zI uJ-8T"  
  operator[] !F-w3 ]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [DOckf oZx  
  operator<<和operator>> 'oVx#w^mf  
">nxHU  
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。 # w4-aJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Lb-OsKU  
]5cT cX;Z#  
template < typename Left > G4;Oi=  
struct value_return  }v{LRRi  
  { $wa{~'  
template < typename T > Vp\,CuQ  
  struct result_1 LOYk9m  
  { G!##X: 6'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C.P*#_R  
} ; V Q@   
e%M;?0j  
template < typename T1, typename T2 > Y|qTyE%  
  struct result_2 {S \{Ii6  
  { ?j.,Nw4FC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; R\f+SvE  
} ; 3,w_ ".m`#  
} ; ~8+ Zs  
1GRCV8 "Z^  
+`0k Fbx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JR|ck=tq  
1&OW4_  
下面我们来剥离functor中的operator() HJH{nz'Lw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .Hm>i  
>:!5*E5?  
return l(t) op r(t) /N .b%M] !  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) M _f:A  
return op l(t) r5/0u(\LB  
return op l(t1, t2) FV!q!D  
return l(t) op T::85  
return l(t1, t2) op 8,%^ M9zBP  
return l(t)[r(t)] gJ{)-\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;(%QD 3>  
@HCVmg:  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ~~P5k:  
单目: return f(l(t), r(t)); I{2hfKUe`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @mBQ?; qlK  
双目: return f(l(t)); >U>(`r*  
return f(l(t1, t2)); UkC!1Jy  
下面就是f的实现,以operator/为例 T-L||yE,h  
vr l-$ii  
struct meta_divide u=sp`%?  
  { l)\! .X  
template < typename T1, typename T2 >  _[3D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }X6m:#6  
  { $%Kf q[Q  
  return t1 / t2; +\A,&;!SR  
} q;CiV  
} ; ]6` %  
ObS3 M  
这个工作可以让宏来做: !.gIHY  
ITBE|b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  (ZizuHC  
template < typename T1, typename T2 > \ F>l] 9!P|m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?l )[7LR4  
以后可以直接用 Avc%2 +  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \\qZl)P_  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 59A}}.@?m  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )akoa,#%6c  
t:Q*gW Rh  
A/s?x>QA  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {\5  
=T@1@w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )10+@d  
class unary_op : public Rettype # W']6'O  
  { teF9Q+*~  
    Left l; \b x$i*  
public : 2ilQXy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vE?G7%,  
aFYIM`?(  
template < typename T > u6agoK|^9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h]gp^?=  
      { n>YKa)|W`  
      return FuncType::execute(l(t)); NLqzi%s  
    } a=2%4Wmz  
CdQ!GS<'y  
    template < typename T1, typename T2 > t{96p77)=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +<C!U'  
      { K%oG,-wdg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D,feF9  
    } ?tbrbkx  
} ; wHy!CP%  
fZF@k5*\  
HZge!Yp<  
同样还可以申明一个binary_op }}~|!8  
C'x&Py/#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :o3N;*o>)0  
class binary_op : public Rettype T~e.PP  
  { |{ip T SH  
    Left l; C6PdDRf  
Right r; W6Fo6a"<  
public : V,njO{Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7. oM J  
fHFE){  
template < typename T > y6a3t G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O0.*Pmt  
      { (9a^$C*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4Nsp<Kn>  
    } *EH~_F  
1qA;/-Zr<o  
    template < typename T1, typename T2 > M= (u]%\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !Uo4,g6r+  
      { "y}5;9#,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `c$V$/IT  
    } 9.#<b |g  
} ; mfr|:i  
z{QqY.Gu{G  
~"!fP3"e  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 B@ EC5Ap*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z`i(qCAd(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %N._w!N<5n  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 'g\4O3&_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L4W5EO$  
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。。。 R|(a@sL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;$4\e)AB  
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)  RRJ%:5&  
下面是修改过的unary_op L/K(dkx  
e0 ecD3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UN#S;x*  
class unary_op TWTb?HP  
  { ?@x/E&  
Left l; : A;RH  
  d=/F}yP~?s  
public : YmG("z  
$`8wJf9@w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]SEZaT  
sI2^Qp@O1  
template < typename T > Ewz!O`  
  struct result_1 %hP^%'G  
  { HzsdHH(J  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .%-8 t{dt  
} ; c+ie8Q!  
ueNS='+m  
template < typename T1, typename T2 > *un^u-;  
  struct result_2 u3 D)M%e  
  { H5an%kU|j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sLk-x\P]|  
} ; \;Weizq5  
6A ah9   
template < typename T1, typename T2 > Q!3_$<5<E>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ['D]>Ot68  
  { *Pr )%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i6Gu@( 8Q  
} *4 n)  
/$m;y[[  
template < typename T > K 8O|?x]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /dHF6yW  
  { /bmN\I  
  return OpClass::execute(lt(t)); a+QpM*n7Lq  
} Ny# ^&-K  
Gc7=  
} ; '3;b@g,  
RnN!2K  
W,u:gzmhw  
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 [Rb+q=z#  
好啦,现在才真正完美了。 j8gdlIx  
现在在picker里面就可以这么添加了: zuCSj~  
,!9zrYi}  
template < typename Right > ,zc(t<|-y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W g! Lfu  
  { 2g<Xtt7+o  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); jEwIn1  
} !r-F>!~  
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。 Q2> gU#  
: Dp0?&_  
F'Z,]b'st3  
\2z>?i)  
2AdDIVYC  
十. bind }m8q}~>tL  
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。 uAk.@nfiEv  
先来分析一下一段例子 ?7A>+EY  
$cg cX  
GvAb`c=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xz]~ jL@-]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a'T;x`b8U,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 dr"1s-D4IQ  
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。 x1a:u  
我们来写个简单的。 f QFk+C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: XPPdwTOr  
对于函数对象类的版本: '%;m?t% q  
nt<]d\o0  
template < typename Func > d-%hjy3N  
struct functor_trait S jj6q`  
  { @)}L~lb[)  
typedef typename Func::result_type result_type; Y-9I3?ar  
} ; c@Is2 9t*  
对于无参数函数的版本: l-3~K-k<@  
18Emi<&A  
template < typename Ret > Ort(AfW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > p<%d2@lp  
  { _0I@xQj-  
typedef Ret result_type; \U0'P;em  
} ; E{@[k%,_  
对于单参数函数的版本: I+(nu47ZT  
qgB_=Q#E  
template < typename Ret, typename V1 > 9H~n _   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $VR{q6[0S?  
  { n+p }\msH  
typedef Ret result_type; <ZW-QN4  
} ; XP}<N&j  
对于双参数函数的版本: FTldR;}(  
%2h>-.tY  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O0:q;<>z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |BYRe1l6l  
  { iRBfx  
typedef Ret result_type; GX%g9f!O  
} ; )B*t :tN  
等等。。。 kf9X$d6   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m[2gdJK  
Bp{Ri_&A  
template < typename Func > bK7J}8hH  
struct func_return &3&HY:yF  
  { g{LP7 D;6  
template < typename T > )PZT4jTt  
  struct result_1 1H9!5=Ff  
  { z!\*Y =e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r|Z{-*`  
} ; w(F%^o\  
0}9h]X'  
template < typename T1, typename T2 > sq]F;=[5  
  struct result_2 < Z$J<]I  
  { 3gzXbP,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yQrD9*t&g  
} ; 7:~_D7n  
} ; q\)-BXw:  
T{'RV0%   
! P4*+')M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 DwF hK*  
@|!z9Y*  
template < typename Func, typename aPicker > Va8&Z  
class binder_1 JS77M-Ac  
  { n@w%Zl  
Func fn; 9 $X-  
aPicker pk; -qoH,4w  
public : 8Y?;x}  
q(}bfIf  
template < typename T > L(\cHb9`  
  struct result_1 .^.z2 e  
  { ce(#2o&`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^Dx&|UwiZa  
} ; _cwpA#x`}  
;kK/_%gN-G  
template < typename T1, typename T2 > QW"! (`K  
  struct result_2 Pz^544\~ou  
  { $!DpjN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _B0L.eF  
} ; \v/[6&|X0s  
Ss`LLq0LO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^}r1;W?n  
T0 {Lq:  
template < typename T > r*Xuj=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #;<Y[hR{P  
  { W9)&!&<o  
  return fn(pk(t)); 9FX-1,Jx  
} Debv4Gr;^  
template < typename T1, typename T2 > r :dTz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n:X y6H  
  { = / 8cp  
  return fn(pk(t1, t2)); 3a|\dav%  
} m kexc~l  
} ; ?4B`9<j8%  
cNH7C"@GVu  
_G0 x3  
一目了然不是么? ;Qq\DFe.w  
最后实现bind ~5g~;f[4  
`{Ul!  
YS ][n_  
template < typename Func, typename aPicker > qWw=8Bq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o(HbGHIP  
  { j<x_&1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pXUSLs  
} (#'>(t(4  
@@%ataUSBT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;PH~<T  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 #1[u (<AS  
rs.)CMk53  
十一. phoenix =T_g}pu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BuwY3F\-O  
Xeaj xcop#  
for_each(v.begin(), v.end(), 4R*,VR.K  
( `2snz1>!j  
do_ u&NV,6Fj2[  
[ y)pk6d   
  cout << _1 <<   " , " }M+7 T\ J!  
] 6wxs1G  
.while_( -- _1), *8Z32c+C  
cout << var( " \n " ) ;bG>ZqJCVA  
) % `3jL7|  
); .u:GjL'$  
[vgtc.V  
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: 7 3m1  
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 $^ P0F9~0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 yjAL\U7`T  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7L??ae  
O84i;S+-p  
#F#%`Rv1  
template < typename Cond, typename Actor > g 'gdgfvn  
class do_while #S(Hd?34,  
  { v1[29t<I!  
Cond cd; =fbWz  
Actor act; l\mPHA23  
public : OY d !v`<  
template < typename T >  `]X>V,  
  struct result_1 kFB  
  { 0mnw{fE8_  
  typedef int result_type; ]! dTG  
} ; / +\9S  
w@b)g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (?c-iKGc  
pGZ8F  
template < typename T > P'2Qen*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E3i4=!Y  
  { 6-I'>\U~  
  do !?XC1xe~R  
    { +H.`MZ=  
  act(t); ]q.0!lh+WL  
  } s>en  
  while (cd(t)); p[-O( 3Y  
  return   0 ; G"6 !{4g  
} rZF*q2?  
} ; y^k$Us  
KP"+e:a%  
8QK&_n*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). S:Hl/:iV  
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。 <UI [%yXj  
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。 <[phnU^ 8  
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。 aYeR{Y]  
下面就是产生这个functor的类: JLYi]nZ  
%RVZD#zr  
IcEdG(  
template < typename Actor > JVJMgim)0  
class do_while_actor \lY_~*J  
  { 4JEpl'5^Q  
Actor act; pJ=#zsE0  
public : ;*N5Y}?j'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ),)lzN%!  
<GJbmRc|  
template < typename Cond > N;d] 14|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; u y+pP!<  
} ; #ABCDi={zA  
TseGXYH  
~@!bsLSMU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I|OoRq  
最后,是那个do_ 92c HwWZ!  
%C0Dw\A*:  
B[}6-2<>?C  
class do_while_invoker D@KlOU{<  
  { B1gR5p0  
public : =v\.h=~~  
template < typename Actor > LscGTs,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *R"/|Ka  
  { BWNi [^]  
  return do_while_actor < Actor > (act); lFk R=!?=  
} so; ]&  
} do_; G5!^*jf  
\^LFkp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? QWU[@2@%r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $:6!H:ty  
最后来说说怎么处理break和continue D=$)n_F  
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。 wq{hF<  
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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