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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `z3"zso  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q*AgFF%wn  
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, 2E}^'o  
VEg/x z4c  
@5(HRd  
`pd1'5Hm  
  class filler 60Obek`  
  { YiPp#0T[Gx  
public : J*O$)K%Hx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ' k[gxk|d2  
} ; G6x2!Ny  
dCM*4B<  
F`YxH*tO7  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: <x2 F5$@  
gb/M@6/j  
]j?Kn$nv*S  
x+5y287#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T89VSB~  
N\ dr_   
tc<t%]c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )?PRG=  
UQ 'U 4q  
y7# 4Mcc`~  
a'ODm6#  
二. 战前分析 I Ux svW+  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 b(H) 8#C  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 q! U'DDEP  
n;Etn!4M  
Dbo.N`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !4G<&hvb  
  /* --------------------------------------------- */ H=k*;'  
vector < int *> vp( 10 ); bwAL:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); & A<Pf.Us  
/* --------------------------------------------- */ ;F<)BEXC<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CiGN?1|  
/* --------------------------------------------- */ ,W/D0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); gJ>HFid_C  
  /* --------------------------------------------- */ &vp0zYd+v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); > ak53Ij$  
/* --------------------------------------------- */ emI]'{_G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^~dvA)bH  
2=l !b/m  
n`hes_{,g  
s~6irf/  
看了之后,我们可以思考一些问题: L"6@3  
1._1, _2是什么? kY6))9 O  
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。 QP e}rQnm  
2._1 = 1是在做什么? \;A\ vQ[  
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。 D0&{iZ(  
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。 J ;wA  
(8(z42  
Ma3Hn  
三. 动工 [Pt5c6L:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V-w[\u  
ynN[N(m#  
G{ $Zg  
%R{clbbbn  
template < typename T > ]X)EO49  
class assignment }?Y+GT"E  
  { BE }qwP^  
T value; lA<IcW  
public : W$Bx?}x($  
assignment( const T & v) : value(v) {} rLcQG  
template < typename T2 > .W&rcqy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y|X\f!  
} ; E 2DTE  
#+eV5%S i  
wWflZ"%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ud-.R~f{e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1q! 6Sny@  
GJqSNi}  
7c6-S@L  
}r /L 9  
  class holder QE5 85s5  
  { 2'J.$ h3  
public : pz^"~0o5  
template < typename T > mHox  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2Xgw7` !L  
  { * #;rp~  
  return assignment < T > (t); um&e.V)N  
} B%9[  
} ; }h>e=<  
w|PZSOJ  
4f"a/(>*  
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: ]IJ.}  
l(zkMR$b8  
  static holder _1; hk&p+NV!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 nx,67u/Pb  
 N _r*Ig  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >|7&hj$  
而不用手动写一个函数对象。 zT~ GBC-IX  
{R,rc!yF  
v.v3HB8p  
n@g[VR2t  
四. 问题分析 wy_TFV  
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。 U'.>wjO  
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。 fp4d?3G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9&'Mb[C`"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v(4C?vxhG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ye!=  
K"b vUH  
五. 问题1:一致性 ,^o^@SI)   
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?| ce=6EYl  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 miHW1h[=  
zAB-kE\ )  
struct holder [;5HI'px  
  { n*iaNaU"'  
  // M7,|+W/RK  
  template < typename T > sS(^7GARa  
T &   operator ()( const T & r) const :eQx di'  
  { 3g2t{ %  
  return (T & )r; ZLKS4  
} { Rw~G&vQ  
} ; 8gBqur{  
3[aJ=5  
这样的话assignment也必须相应改动: i$:CGUb  
x_Ais&Gc  
template < typename Left, typename Right > J(/ eR,ak  
class assignment oRWsi/Zf  
  { 2#W%--  
Left l; Z{_'V+Q1  
Right r; Qn%*kU0X  
public : ^#^u90I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~P6K)V|@<  
template < typename T2 > 'A8T.BU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } cB<0~&  
} ; ;co{bk|rj  
9y]$c1  
同时,holder的operator=也需要改动: 1<5 9)RiO>  
rhn*k f{8  
template < typename T > &|E2L1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {/0,lic  
  { gi;V~>kh  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !>S' eXt  
} x=au.@psBS  
V`fh,(:  
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。 l]v *h0!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sCRBKCR?  
oHi&Z$#!n  
return l(rhs) = r; \HK#d1>ox  
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。 053W2Si   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6gR=e+  
[[ s k  
template < typename Tp > Qn*c<:  
class constant_t UN>hJN;c  
  { {&h&:  
  const Tp t; Zp__  
public : D *LZ_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &aF_y_f\  
template < typename T > ] &G5/ ]f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A&t'uY6  
  { ?ST}0F00}  
  return t; -ZyFUGd%  
} ([9h.M6v  
} ; <RhKlCP  
hU=J^Gi0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z(}x7jzW  
下面就可以修改holder的operator=了 x(=kh%\;  
ap6Vmp  
template < typename T > Aoo'i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W X\%FJ  
  { )E[5lD61  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n3|~X/I  
} ,<vrDHR  
'}rDmt~  
同时也要修改assignment的operator() $Jr`4s  
nO|S+S_9  
template < typename T2 > 'Yd%Tb|*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q^p@ 1I  
现在代码看起来就很一致了。 +tV(8h4  
*UyV@  
六. 问题2:链式操作 TM^1 {0;r5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /t9w%Y  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 q/B+F%QiMQ  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 BO9Z "|"  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Zi[)(agAT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mJsYY,b8  
%DV@2rC<  
template < typename T > S|>Up%{n[  
struct result_1 e:,.-Kvzp`  
  { x1}q!)e  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q;>BltU  
} ; eh`V#%S=  
zPw R1>gL  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: mm{U5  
,jt098W  
template < typename T > -y\N9  
struct   ref eLC&f}  
  { Z956S$gS  
typedef T & reference; Qrt8O7&('  
} ; iZSSd{jO  
template < typename T > XsG]-Cw  
struct   ref < T &> _L=vK=,  
  { zhCI+u4/qz  
typedef T & reference; KOmP-q=6  
} ; ,X$Avdc2  
`Eu(r]:W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *g,?13Q_  
bNaUzM!,H  
template < typename T > 6szkE{-/?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const LNN:GD)>  
  { oOL3O@)w>  
  return l(t) = r(t); Z~,.l  
} )R +o8C  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 sTA/2d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =3zn Ta }  
@NH Ruk+  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &=?`;K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m+m6"yE#_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \Zh)oUHd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 __V]HcP;  
最后的布局是: t!T}Pg(Bo  
                Add F889JSZ%  
              /   \ jF3!}*7,  
            Divide   5 8x9kF]=  
            /   \ )>Q 2G/@  
          _1     3 o5D"<-=>  
似乎一切都解决了?不。 H4m6H)KOG  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 kR6 t .  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 v\Wm[Ld  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: y[zA [H:  
{4QOUqAu  
template < typename Right > i]53A0l  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _$'Mx'IC=  
Right & rt) const ^kl9U+  
  { x<Zhj3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O9|'8"AF  
} epR~Rlw>2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )PG,K 4z  
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。 C}h@El  
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。 Gtg)%`  
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。 KyyG8;G%  
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。 XsOOkf\_  
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? C^%zV>o  
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: 9_Re,h  
p\{+l;`  
template < class Action > X]yERaJ,i  
class picker : public Action lz)"zV  
  { g&Z7h4!\  
public : Y1 P[^ws  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }m9LyT=~$  
  // all the operator overloaded Ke ?uE  
} ; ~^^ey17   
[\b_+s)eN  
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。 /SXz_ e  
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: H{f_:z{{  
7idi&h"  
template < typename Right > |%}s$*s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +^J-'7Vt  
  { _onp%*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VU/W~gb4"A  
} eCp|QSXE  
O8r"M8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^)q2\ YE;  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 _=L;`~=C9e  
u!uDu,y  
template < typename T >   struct picker_maker .UrYF 0  
  { W"kw>JEt  
typedef picker < constant_t < T >   > result; VM]IL%AN  
} ; vs1Sh?O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cY2-T#rL  
  { Z% ;4Ed  
typedef picker < T > result; l;BX\S  
} ; Nr"N\yOA/  
S/-7Zo&w+  
下面总的结构就有了: V./w06;0  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 {F :v$ K  
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。  y"\,%.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w"v'dU^  
至此链式操作完美实现。 -WUYE  
]VWfdG  
u- [t~-(a  
七. 问题3 QWHy=(!  
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。 Q==v!"Gi|  
jAK{<7v4U  
template < typename T1, typename T2 > #tZf>zrs  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A'( 7VJ  
  { u 7"VeTz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Tj=dL  
} mY`]33??v  
(b%y$D  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: v{2DBr  
tin|,jA =  
template < typename T1, typename T2 > ;a#*|vx  
struct result_2 P!y`$Ky&  
  { yK077zH_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; atf%7}2  
} ; WkaR{{nM  
=u8D!AxT  
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? $W$# CTM  
这个差事就留给了holder自己。 ZB[(Tv1  
    g?~Tguv  
+oy&OKCa  
template < int Order > (s"iC:D6U  
class holder; C6d]tLE  
template <> )M'UASB;8  
class holder < 1 > ~" 0@u  
  { _~[?> cF%  
public : JT|u;Z*n  
template < typename T > @vQa\|j  
  struct result_1 GzFE%< 9F  
  { ,<3uc  
  typedef T & result; _IL2-c8  
} ; 3u*hT T  
template < typename T1, typename T2 > UQ3@@:L_  
  struct result_2 y-#  
  { "XNu-_$N<a  
  typedef T1 & result; NaA+/:  
} ; i~)N QmH<  
template < typename T >  gt_X AH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A)z PaXZ  
  { *v rW A  
  return (T & )r; !\0F.*   
} VD24X  
template < typename T1, typename T2 > poD \C;o"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZCQ< %f  
  { i<m$#6 <Z  
  return (T1 & )r1; +~d1 ;0l|  
} x=5P+_  
} ; e8WEz 4r_  
L}W1*L$;<  
template <> ku9@&W+  
class holder < 2 > nlzW.OLM  
  { ALd]1a&  
public : \2Og>{"U  
template < typename T > vUYJf99B  
  struct result_1 1OJ*wI*  
  { 8?7kIin  
  typedef T & result; 3Q"F(uE v^  
} ; .G}k/`a  
template < typename T1, typename T2 > R zS|dGNQE  
  struct result_2 bar0{!Y"  
  { 5g``30:o  
  typedef T2 & result; WRD A `  
} ; [5Fd P0  
template < typename T > >?5xDbRj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fw' r.  
  { MBB5wj  
  return (T & )r; r219M)D?  
} s>|Z7[*  
template < typename T1, typename T2 > 0e+W/Tq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >5;N64]!)  
  { Y{Da+  
  return (T2 & )r2; e&QS#k  
} z2w;oM$g  
} ; 'y9*uT~  
\sK:W|yy  
wE$s'e  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 U:]MgZWn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: AkrTfi4hC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZXsYn  
1")FWN_K/T  
return l(i, j) = r(i, j); p9-0?(]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M8';%  =@  
G#H9g PY  
  return ( int & )i; q2e]3{l3  
  return ( int & )j; bj@xqAGl  
最后执行i = j; Q,.By&  
可见,参数被正确的选择了。 yl-fbYH  
/_V'DJV  
dv;9QCc'  
jfUJ37zNZr  
b5j*xZv  
八. 中期总结 XGfzEld2"  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: D_d|=i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =fl%8"%N&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  SLkuT`*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sV u k  
.H8mRvd?  
%}C9  
|q;Al z{  
rA,CQypo  
Xv0F:1  
九. 简化 D?e"U_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 \a\= gn   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 JO2xT#V  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `=79i$,,t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ap%O~wA'  
  +-*/&|^等 fk>l{W}e)  
2. 返回引用。 Dl%?OG<  
  =,各种复合赋值等 9x=3W?K:,  
3. 返回固定类型。 %[w Tz$S"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o{V#f_o  
4. 原样返回。 b M"fk&  
  operator, 2MuO*.9D  
5. 返回解引用的类型。 c45tmul  
  operator*(单目) sAi&A9"*   
6. 返回地址。 `(!NYx  
  operator&(单目) 6lsL^]7  
7. 下表访问返回类型。 *>k!hq;j  
  operator[] $A`xhh[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 EX:{EmaT  
  operator<<和operator>> W,3zL.qH"  
lEHwZ<je  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 /xySwSmh3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3 >|uF  
-Q$b7*"z(  
template < typename Left > KAed!z9  
struct value_return 'M8aW!~  
  { Wr5Q5s)c  
template < typename T > hK(tPl$  
  struct result_1 x=-0zV  
  { :.$"kXm^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?; [ T  
} ; 5`~mqqR5  
|3;(~a)%  
template < typename T1, typename T2 > Vclr2]eV4O  
  struct result_2 xc;DdK=1X  
  { >,"sHm}l%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +I5 2EXo  
} ; Vl<9=f7[  
} ; ne4c %?>t  
CWi8Fv  
< Dd%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait W"Q!|#;l.  
E-fr}R}  
下面我们来剥离functor中的operator() QHzgy?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2n|CD|V$ux  
DyfsTx  
return l(t) op r(t) Mra35  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) QU T"z'  
return op l(t) O*G1 QX  
return op l(t1, t2) l~J*' m2  
return l(t) op Hx %$ X  
return l(t1, t2) op ?TpUf  
return l(t)[r(t)] /p)F>WR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] & [_ZXVva~  
P~RhUKfd  
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: -$JO8'TP  
单目: return f(l(t), r(t)); q8xd*--#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `T"rG }c  
双目: return f(l(t)); c@R; /m:R  
return f(l(t1, t2)); \a))  
下面就是f的实现,以operator/为例 L8&D(wh/f  
8>NwCjN  
struct meta_divide !msNEE@[  
  { {%b }Z2  
template < typename T1, typename T2 > ?n]FNjd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |~K(F <;j  
  { oM,- VUr  
  return t1 / t2; 2z_2.0/3  
} 3c#s|qW  
} ; cin2>3Z$  
|g-b8+.=]  
这个工作可以让宏来做: e1/sqXWo  
n ~,t QV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ + E5=$`  
template < typename T1, typename T2 > \ h*w6/ZL1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ? \m3~6y  
以后可以直接用 @{d\j]Nw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >7b)y  
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 ZFvyL8o  
(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。。。) mR+Jws'  
*1A&'T2  
>jx.R  
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 3fr^ T  
OgCy4_a[f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wLJ]&puwm  
class unary_op : public Rettype tous#(&pK  
  { oyx^a9  
    Left l; E m{aM  
public : XOy2lJ/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }Ln@R~[  
~/-eyxLTm  
template < typename T > -rSIBc:$8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #0"~G][#  
      { +(?>-3_z  
      return FuncType::execute(l(t)); U \oy8FZ  
    } kV&9`c+  
aeP[+I9  
    template < typename T1, typename T2 > u[oUCTY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h#qN+qt}  
      { OqUr9?+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "y;bsZBd"  
    } F{m{d?:OA  
} ; 1|| +6bRP  
z[nS$]u  
E D"!n-Hq  
同样还可以申明一个binary_op "Fnq>iR-  
iwF9[wAft  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T~xwo  
class binary_op : public Rettype D'_Bz8H!p  
  { }< 5F  
    Left l; C~4PE>YtTv  
Right r; %.HJK  
public : D g>^ A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _\8qwDg"#e  
aP-<4uGx  
template < typename T > S* R,FKg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7 s Fz?` -  
      { 9X}I>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G"dS+,Q  
    } J CGC  
SO f{Hx0C6  
    template < typename T1, typename T2 > #{J,kcxS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ao9R:|9  
      { ?]O7Ao  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); kv{}C)kt3  
    } ?> D tw#}  
} ; GqKsK r2%  
hJ;$A*Y  
B 0ee?VC  
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 Wp0 Dq(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]wVk+%e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) YT#3n  
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。 ]lOh&Cz[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /+]s.V.  
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。。。 s +s" MI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C.Uju`3  
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) NH A5e<  
下面是修改过的unary_op b1#dz]  
e [h8}F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UUe#{6Jx_  
class unary_op $md%x mQ[  
  { c=O,;lWFqm  
Left l; w'Tq3-%V  
  -~{c u47_  
public : g" VMeW^  
dl-l"9~;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b7`D|7D  
`:NaEF?Sj  
template < typename T > }_'IE1bA  
  struct result_1 W_|0y4QOo  
  { 0% L l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fxcc<h4  
} ; Jju#iwb  
r=uN9ro  
template < typename T1, typename T2 > o{qr!*_3  
  struct result_2 X2sHE  
  { n/d`qS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "/Pjjb:2  
} ; =T?}Nt  
/phX'xp  
template < typename T1, typename T2 > -Apc$0ZsN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }L=/A7Nk>  
  { N "tFP9;K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); BR`ygrfe  
} OR1DYHHT/1  
y&~w2{a  
template < typename T > 4R^mI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :ue:QSt(u  
  { *|.0Myjo  
  return OpClass::execute(lt(t)); gmKGy@]  
} =W bOwI)u  
Bq\F?zk<  
} ; (IqZ@->nw  
/1=4"|q>h'  
hXIro  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug H9XvO  
好啦,现在才真正完美了。 ~/pzxo$  
现在在picker里面就可以这么添加了: Qd_6)M-  
'NjzgZ~]P  
template < typename Right > 7,qYV}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :$;Fhf<5  
  { a]17qMl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q%n6K  
} gN8hJG'0  
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。 $,=6[T!z+e  
AN:sQX`  
!%+2Yifna  
jd]s<C3o  
t.8 GT&p  
十. bind 2"P 99$"  
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。 6k{2 +P  
先来分析一下一段例子 8 ;d$54 b  
{R<Ea @LV+  
>zsid:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /-_=nf}w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x5`br.b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H`bSYjgM!  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 K%<j=c  
我们来写个简单的。 g6@Fp7T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c .3ZXqpI;  
对于函数对象类的版本: ,u }XW V  
oBQ#eW aY  
template < typename Func > p^<yj0Y  
struct functor_trait ,[S+T.Cu  
  { ~LJY6A@y  
typedef typename Func::result_type result_type; }VS3L_ ;}/  
} ; oF9 -&  
对于无参数函数的版本: Va,<3z%O<  
lt^\  
template < typename Ret > oVA?J%EK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N7'OPTKt&  
  { Ds #/  
typedef Ret result_type; k Iw`P[  
} ; 0nn okN^  
对于单参数函数的版本: mpAR7AG6  
W>r#RXmh  
template < typename Ret, typename V1 > ?]fF3SJk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hT$~ygQ  
  { qPB8O1fyU  
typedef Ret result_type; IEKU-k7}Z  
} ; !TZhQiorC  
对于双参数函数的版本: U~h'*nV&  
xq-17HKs  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7^wc)E^H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~!s-o|N_\  
  { $vHU$lZ/W  
typedef Ret result_type; *n]7  
} ; \k;`}3 uO  
等等。。。 s]mo$ _na  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R>DaOH2K*  
`U+l?S^$  
template < typename Func > [A}rbD K  
struct func_return @L.82p{h  
  { Um1[sMc{au  
template < typename T > Z3>N<u8)  
  struct result_1 a#mNE*Dg  
  { F'g Vzf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]\/tVn.'  
} ; ]| N3eu  
^~{$wVGa  
template < typename T1, typename T2 > a+hd(JX0~  
  struct result_2 o]nw0q?  
  { (P&4d~) m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rl9. ]~  
} ; x~.:64  
} ; wi9DhVvc 0  
0ye!R   
4}`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R'kyrEO  
(D@A74q\'  
template < typename Func, typename aPicker > /R>nr"  
class binder_1 MCU_Z[N#10  
  { *~m+Nc`D,N  
Func fn; 8ElKD{.BU8  
aPicker pk;  Z%I  
public : ;'81jbh  
f|y:vpd%  
template < typename T > J=pztASt  
  struct result_1 i)#s.6.D>  
  { )tCX y4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -n'F v@U  
} ; )c l5B{1P  
Zy|Mz&  
template < typename T1, typename T2 > sp@E8G%xO  
  struct result_2 ,K:ll4{b  
  { #gm)dRKm%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kId n6 Wx,  
} ; A AHt218  
.uNQBBNv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G_>#Js  
_+ .\@{c  
template < typename T > o)OUWGjb/K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (`? y2n)~W  
  { E*#]**  
  return fn(pk(t)); ?$e9<lsQq)  
} VUI|.76g  
template < typename T1, typename T2 > nFe%vu8a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %,hV[[@.  
  { aR,}W\6M  
  return fn(pk(t1, t2)); cBo{/Tn:  
} }K8/-d6  
} ; wvrrMGU)a  
# O4gg  
 JHf  
一目了然不是么? *D'$"@w3  
最后实现bind q~o,WZG  
+za8=`2o  
U^qt6$bK  
template < typename Func, typename aPicker > S1/`th  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w[6J `   
  { : Sq?a0!S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %Th>C2\  
} @iEA:?9uX  
4A9{=~nwT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &-5_f* {  
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。 N{-]F|XX  
_z[#}d;k  
十一. phoenix P ~PIMkt  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E*?<KZe"  
\6;=$f/?t  
for_each(v.begin(), v.end(), w`l{LHrR  
( y>*xVK{D  
do_ \^#~@9  
[ W+*5"h  
  cout << _1 <<   " , " *m2=/Sh  
] F#|: `$ t  
.while_( -- _1), ,t)x{I;C)  
cout << var( " \n " ) U35AX9/  
) \;rYo.+  
); m^x6>9,  
au,t%8AC  
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: ?8W( "W   
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 g#]wLm#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @y31NH(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: waKT{5k  
aTf`BG{kw  
"TH6o: x  
template < typename Cond, typename Actor > 4nAa`(62  
class do_while 7}jWBK  
  { ! ZU2{  
Cond cd; c$wsH25KH8  
Actor act;  r[?1  
public : h[Gg}N!  
template < typename T > ^[15&T5  
  struct result_1 Ew3ibXD  
  { 8BvonY t=8  
  typedef int result_type; jNeI2-9c}  
} ; u !!X6<  
$cu00K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Zs<KZGn-B  
XNgDf3T  
template < typename T > ""Q1|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v`1,4,;,qs  
  { |a{Q0:  
  do )/t?!T.[  
    { C ;(t/zh  
  act(t); 42L @w  
  } eSW{Cb  
  while (cd(t)); $`Ix:gi  
  return   0 ; fL]Pztsk+  
} l|5fE1K9U  
} ; ;\MW$/[JCy  
Hi]cxD*`  
mw5?[@G-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). WL{(Ob  
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。 h_d<!  
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。 CkswJ:z)sc  
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。 LSQz"Ll l  
下面就是产生这个functor的类: L4L2O7  
){r2T1+-%  
qF iLh9=D  
template < typename Actor > \ u_ui  
class do_while_actor z#F.xVg'  
  { DS|KkTy3  
Actor act; S>.F_Jl  
public : 2Hum!p:1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $4MrP$4TI  
@Tfl>/%  
template < typename Cond > B^%1Rpcn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -+t]15  
} ; *%vwM7  
`>o?CIdp  
{,OS-g  
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 3K@R   
最后,是那个do_ .vG,fuf8  
7Ol}EPf#  
H:H6b  
class do_while_invoker OCy0#aPRS  
  { BnRN;bu  
public : `]P pau  
template < typename Actor > 0P>OJYFr'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +y 87~]]  
  { WL+]4Wiz  
  return do_while_actor < Actor > (act); L#)(H^[  
} 8QK5z;E2~  
} do_; >MJg ,  
LW:o8ES33  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [31p&FxM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4d:{HLX,  
最后来说说怎么处理break和continue s_.]4bl.8  
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。 a?YCn!  
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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