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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \2!.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o|u4C{j  
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, _&(L{cFx6  
T6b~uE  
Oq$-*N  
6 .9C 4  
  class filler d~MY z6"  
  { EKO~\d  
public : @3y >|5 Y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} NT2XG& $W>  
} ; kh@O_Q`j  
s2( 7z9jR  
?2_h.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =;GmLi3A  
9_?<T;]"  
_M&n~ r  
9B![l=Gh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ZeY|JH1  
}.(DQwC}1k  
z;?ztpa@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CDF;cM"td  
kL8 E#  
q{Gh5zg5O  
ju5o).!bg  
二. 战前分析 EXF]y}n  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 E7i/gY  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 l-cBN^^  
p Hx$  
[m4M#Lg\0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ie K+  
  /* --------------------------------------------- */ @{U UB=}9  
vector < int *> vp( 10 ); DE7y\oO]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); AOkG.u-k  
/* --------------------------------------------- */ U'msHF  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T{2)d]Y  
/* --------------------------------------------- */ !Pz#czo  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); W}N7jPO}  
  /* --------------------------------------------- */ #6 ni~d&0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $IS!GS&:  
/* --------------------------------------------- */ C~ A`h=A<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Wuo:PX'/9  
#'},/Lm@  
qO38vY){  
lxCAZa\  
看了之后,我们可以思考一些问题: FaWDAL=Vhk  
1._1, _2是什么? oOc-1C y  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 dl3;A_ 2  
2._1 = 1是在做什么? +*xc4  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。  *  ]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。  j'Jb+@W?  
J+Fev.9>  
[3sZ=)G  
三. 动工   NV-l9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WO{7/h</  
F+*fim'NK  
4!OGNr$V@  
pEz^z9  
template < typename T > WtKKdL  
class assignment w N`Nj m9!  
  { FfxD=\  
T value; r~JGs?GH  
public : )t3`O$J  
assignment( const T & v) : value(v) {} vE8BB$D  
template < typename T2 > %~k>$(u6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mA$86 X_  
} ; 1=5HQ~|[TO  
Z9NND  
si)>:e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Nd"IW${Kg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m&b1H9ymd  
h_ccE 6]t  
A`JE(cIz3  
R2?s NlF  
  class holder )iiaT~ ]  
  { 5M~+F"Hl  
public : ,?Ie!r$6  
template < typename T > Z*f%R\u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const bcvm]aPu  
  { l`l6Y>c*]  
  return assignment < T > (t);  ^|zag  
} _68vSYr  
} ; XkkzY5rxOc  
i].E1},%  
V_ , `?>O  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: iPV-w_HQ  
&]LpGl  
  static holder _1; d (x'\4(K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3uxf n=E  
%FM26^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ab2Cn|F  
而不用手动写一个函数对象。 #"~\/sb   
G u_\ySV/y  
&*'^uCna  
P7zUf  
四. 问题分析 6M`gy|"(~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Dq<DW2It>  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ?H,f|nc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vf@j d}?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1$.svR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 />}zB![(K  
&4KUXn[F  
五. 问题1:一致性 ;,6C&|n]w  
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?| V s xI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l'_]0%o]  
Nu?A>Q  
struct holder %*!6R:gAp  
  { G1w$lc  
  // AaxQBTB  
  template < typename T > ub fh4  
T &   operator ()( const T & r) const ~XP|dn}  
  { 7S 8X)  
  return (T & )r; 0>BI[x@  
} $#+D:W)az  
} ; S>h\D4.  
8x)i{>#i  
这样的话assignment也必须相应改动: $:oC\K6  
WA1d8nl  
template < typename Left, typename Right > spm)X-[1  
class assignment ,j`48S@  
  { oy#(]K3`O  
Left l; QICxSk  
Right r; T?f{.a)  
public : c1i:m'b_5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} # $k1w@  
template < typename T2 > Yb`b /BMR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q:Pp'[ RK  
} ; *yw!Y{e!9  
?Y -;781  
同时,holder的operator=也需要改动: T30fp  
s@"|o3BX  
template < typename T > =bja\r{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const svDnw cl  
  { "OYD9Q''  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |>xuH#Q  
} ~+0IFJ`}  
<z2.A/L  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 6'N_bNW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  QtG6v<A  
9O-~Ws ;  
return l(rhs) = r; `?R{sNr.  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _*?qOmf=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: onRTX|#  
,G46i)E\  
template < typename Tp > aXqig&:  
class constant_t BF2U$-k4  
  { l4+ `x[^  
  const Tp t; e21J9e6z   
public : '"\n,3h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R31Z(vY  
template < typename T > Yb<:1?76L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const { V(~  
  { "5k 6FV  
  return t; *A8*FX>\F  
} &}Wi@;G]2  
} ; 9M7P|Q  
0\Jeyb2dl  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 % JiF269  
下面就可以修改holder的operator=了 ?)(/SZC0  
]o"E 4Vht  
template < typename T > )V>OND  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |hi,]D^Kc  
  { fV Y I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q'+ARW48  
} T-ST M"~%  
sCY  
同时也要修改assignment的operator() 7bO>[RQB  
+FadOx7X$  
template < typename T2 > yv]|Ce@8A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } cMT:Ij];  
现在代码看起来就很一致了。 ?.F^Oi6 u  
uQn1kI[y  
六. 问题2:链式操作 DjN1EP\Xx  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 M\k[?i  
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。 u&S0  
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。 ohx$;j  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 |4pl}:g/Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?qSwV.l]d  
2bw) , W  
template < typename T > xSM1b5=Pu  
struct result_1 nj;3U^  
  { r0[<[jEh  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8N"WKBj|_d  
} ; \MmOI<Hd-  
CYE[$*g6y  
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: x"C7NW[$  
R+K|K2"  
template < typename T > S& IW]ffK  
struct   ref /*BU5  
  { Z&iW1  
typedef T & reference; YuVlD/  
} ; s#a`e]#?  
template < typename T > wzxV)1jT  
struct   ref < T &> #W8?E_iu  
  { `@1e{ ?$  
typedef T & reference; KGc.YUoE  
} ; qyVARy  
u1UCe  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1QD49)  
6XZjZ*)W  
template < typename T > H{N},B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]u-bJ  
  { AD`5:G  
  return l(t) = r(t); MS#*3Md&y  
} nu1XT 1q1  
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。 Xr8fmJtg'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3J 5,V  
S},Cz  
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 0nD?X+u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >\:GFD{z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xq,ql@7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rA?< \*  
最后的布局是: gXs9qY%=  
                Add _U4@W+lhX_  
              /   \ (gVN<Es  
            Divide   5 j-**\.4a~  
            /   \ oidK_mU9q  
          _1     3 _e>N3fT  
似乎一切都解决了?不。 @VIY=qh  
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。 wY%t# [T3  
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。 t@MUNW`Q  
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: 0`WFuFi^o  
$n!5JS@40  
template < typename Right > j8 2w 3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U" 3L  
Right & rt) const _fY9u2Y  
  { 1##@'L|u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EyU6^  
} mP6}$ D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5+oY c-  
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。 (91ts$jH  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 t$t'{*t( T  
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。 }|;j2'(R  
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。 CFW Hih  
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? - (((y)!  
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: ~Yl.(R  
IOC$jab@  
template < class Action > `5Z'8^  
class picker : public Action ,38M6yD  
  { 3$P  
public : acUyz2x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "m6G;cv  
  // all the operator overloaded - uO(qUa#  
} ; *6AqRE  
45[,LJaMd  
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。 <Dgf'Gr J  
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: gq*W 0S  
j(;ou?Uh  
template < typename Right > tg 'gR  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <zTz/Hk`  
  { =a=:+q g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qj:[NPwaM  
} wexX|B^u  
[Rq|;p  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >)*d/^  
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。 >+;} "J  
XI$W  
template < typename T >   struct picker_maker `~lG5|  
  { ]:2Ro:4Yv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D'ZUbAh!  
} ; ZRw^< +  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1~E4]Ef:W  
  { @mg5vt!$`  
typedef picker < T > result; 2g5 4<G*e  
} ; .+?]"1>]  
_ Dz*%  
下面总的结构就有了: Ho(}_Q&  
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。 ) Kl@dj  
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。 .L1[Rv3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1/ j >|  
至此链式操作完美实现。 (gvnIoDl0  
OKau3T]  
Y^d#8^cP  
七. 问题3 +.^pAz U}R  
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。 4 )}>dxv  
l]t^MEoc8  
template < typename T1, typename T2 > l'2vo=IQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FGc#_4SiL  
  { Z vC?F=tH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZR)M<*$  
} iKaS7lWH  
1lA? 5:  
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: D8E^[w!  
I(&N2L$-  
template < typename T1, typename T2 > * &#M`,#  
struct result_2 Si23w'T  
  { 9)=bBQyr:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _^RN$4.R>  
} ; O#J7GbrHO  
%$)Sz[=  
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? LB$0'dZU  
这个差事就留给了holder自己。 yD!GgnW  
    qJl DQc-  
J%q)6&  
template < int Order > "9Q_lVI|Q  
class holder; E;4dlL`*  
template <> A4d3hF~l`  
class holder < 1 > mrG#ox4$  
  { ]0(ZlpT  
public : N^F5J  
template < typename T > ?=_w5D.3J  
  struct result_1 kDRxu!/  
  { @_c&lToj_  
  typedef T & result; g.;2N9  
} ; &F[N$6:v  
template < typename T1, typename T2 > N(J#<;!yb  
  struct result_2 '?NMQ  
  { , .=7{y~  
  typedef T1 & result; 2p 7;v7)y  
} ; u9c^YCBM  
template < typename T > t(.vX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l`X?C~JhJ  
  { 2t?>0)*m  
  return (T & )r; wXdt\@Qr  
} D]'8BS3  
template < typename T1, typename T2 > vt(}8C+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *N{k#d/  
  { u!It' ;j  
  return (T1 & )r1; { Ngut  
} pxyFM@Z](  
} ; Ho&f[T(  
\>j@! W  
template <> UIIsgNca  
class holder < 2 > ]*)l_mut7  
  { +>u 8r&Jw.  
public : QJx<1#  
template < typename T > #!yX2lR  
  struct result_1 .p'McCV=  
  { [;D1O;c'W.  
  typedef T & result; W_/$H_04+  
} ; &!'R'{/?X  
template < typename T1, typename T2 > y6G6wk;  
  struct result_2 O_ $zK  
  { [z;}^3b  
  typedef T2 & result; m*7RC4"J  
} ; C4-%|+Q i  
template < typename T > 9&B #@cw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qI74a F  
  { Pum&\.l  
  return (T & )r; Y~#.otBL&  
} w; f LnEz_  
template < typename T1, typename T2 > \l5G   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const { Rxb_9  
  { 7fT_]H8  
  return (T2 & )r2; 8r0;054  
} o9]!*Y!RA  
} ; j/ARTaO1]"  
~@}n}aV'!  
@qA11C.hq  
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> >。 pVjOp~=U  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pd.pY*B<[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tgeXX1Eq!  
t""Y -M  
return l(i, j) = r(i, j); Nh4&3"g|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?c fFJl  
nx{X^oc8e  
  return ( int & )i; rC/z8m3z  
  return ( int & )j; oHV!>K_D  
最后执行i = j; {p(6bsn_#]  
可见,参数被正确的选择了。 NVf_#p"h  
c47.,oTo  
CX5>/  
A*]sN8  
4a.8n!sys  
八. 中期总结 LTb#1JC  
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: iWe'|Br  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ue!4By8T  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 N{Pa&/V  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~ sWXd~\  
zrC1/%T  
$TAsb>W!(  
/|v b)J  
a72L%oJ   
m'ZxmsFo  
九. 简化 ehMpo BL  
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。 4/2@^\?i)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 99~-TiU  
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: jnFN{(VH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (~PT(B?  
  +-*/&|^等 O;(n[k  
2. 返回引用。 ~Hb0)M@y7  
  =,各种复合赋值等 ZJjm r,1  
3. 返回固定类型。 Vk1 c14i>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `@<)#9'A  
4. 原样返回。 h4~VzCR4x\  
  operator, 5F 8'f)  
5. 返回解引用的类型。 I]91{dq  
  operator*(单目) a3 t||@v!  
6. 返回地址。 9}G<\y  
  operator&(单目)  y]ya.YG  
7. 下表访问返回类型。 *44E'Dxv  
  operator[] O%} hNTS"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @< 0c  
  operator<<和operator>> '|yBz1uL  
]^QO ^{Sz  
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。 mw\Pv|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4%SA%]a L1  
}$3pS:_N~  
template < typename Left > \LM{.g zT  
struct value_return .;:dG  
  { J p0j  
template < typename T > T&E'MB  
  struct result_1 &w^:nVgl  
  { #<-%%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *Oh]I|?  
} ; ;,@Fz  
YJZ`Clp?  
template < typename T1, typename T2 > AnBD~h h  
  struct result_2 (Ii+}Mfp  
  { e{ZS"e`!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !qs3fe<uh"  
} ; 1#vi]CX  
} ; [XNDYaF8  
Uee$5a>(  
zhI"++  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0T:U(5Y9  
5^{).fig  
下面我们来剥离functor中的operator() % hRH80W|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `k9a$@Xg  
)6U^!95  
return l(t) op r(t) $ 3.Y2&$T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Y0o{@)Y:  
return op l(t) eqU y>  
return op l(t1, t2) 7<93n`byM  
return l(t) op o-<.8Z}>at  
return l(t1, t2) op :CXm@yF~4=  
return l(t)[r(t)] f(c#1AJE53  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TJ0;xn6o  
>ZnnGX6$(  
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: N >];xb>  
单目: return f(l(t), r(t)); qoC<qn{.a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,mE}#cyY  
双目: return f(l(t)); 6dqI{T-i?  
return f(l(t1, t2)); FMqes5\ 3  
下面就是f的实现,以operator/为例 jh~E!%d77  
L\t?^u  
struct meta_divide AK$i0Rn;pm  
  { }Y3*X: i7  
template < typename T1, typename T2 > fRcy$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) di~ [Ivw  
  { AZbFj-^4  
  return t1 / t2; %07vH&<C.  
} E qt\It9  
} ; D.x&N~-  
Q\*zF,ek  
这个工作可以让宏来做: " 8g\UR"[  
] N7(<EV/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ eeOG(@@o(  
template < typename T1, typename T2 > \ M4L<u,\1s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9G{#a#Z.  
以后可以直接用 '.t{\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) FN D+Ok&  
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 tr%VYc|}  
(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。。。) "0?" E\  
207h$a,  
T2ZN=)xZ1  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |h2=9\:]  
81S0:=   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L&Pj0K-HT3  
class unary_op : public Rettype )bB Va^  
  { H:`H4 S}  
    Left l; d+IN-lR(  
public : 0@}:`OynX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F Xp_`9.zH  
`s_k+ g  
template < typename T > HurF4IsHk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nM H:7[x3  
      { O?qM=W  
      return FuncType::execute(l(t)); 8AmB0W> e  
    } ?l ](RI  
xPP]RoPR  
    template < typename T1, typename T2 > tx}=c5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xZ`h8  
      { -y8> c0u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @8|i@S@4  
    } 7m;<b$  
} ; )xYGJq4  
0 TOw4pC  
&B} ,xcNO  
同样还可以申明一个binary_op '17V7A/t  
Qa,$_ ,E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VI8/@A1Gv  
class binary_op : public Rettype lQ?_1H~4=  
  { \S)cVp)h  
    Left l; (Cbm*VL  
Right r; _/h<4G6A  
public : a} :2lL%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D<Z]kR(  
#8a k=lL  
template < typename T > s#)0- Zj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G,,f' >  
      { d+&w7/F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4-W~ 1  
    } Ew&|!d  
@eN,m {b  
    template < typename T1, typename T2 > ~Da-|FKa>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QT[4\)  
      { G$6mtw6[M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u'Z^|IVfo  
    } 88A,ll%  
} ; {6HgKI  
a- 7RJ.  
5_4 =(?<  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 v)LSH;<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r/RX|M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v=x)]<E" _  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 SBamgc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :hDv^D?3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 71,GrUV:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :Oi}X7\  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) a*!9RQ  
下面是修改过的unary_op 9Q&]5| x  
6'jgjWEe3&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4+F@BxpB  
class unary_op t9&=; s  
  { m%)S <L7 l  
Left l; p+^K$w^Cs  
  fY 10a_@x  
public : km6O3> p5r  
4}*V=>z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Bn*QT:SKC  
N'I9J?e Q  
template < typename T > :qtg`zM/4  
  struct result_1 >9X+\eg-  
  { X9ec*x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5YQJNP  
} ; OwLJS5r@<-  
fTd":F  
template < typename T1, typename T2 > OTmr-l6  
  struct result_2 Q*R9OF  
  { qex::Qf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  +Q+!#  
} ; c"NGE  
)wk9(|[o  
template < typename T1, typename T2 > hGo/Ve+@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SQDc%I>b  
  { ,sltB3f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,-1d2y  
} M0woJt[&  
q`HK4~i,  
template < typename T > __)"-\w-_(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,~XAV ;+  
  { G+K`FUNA  
  return OpClass::execute(lt(t)); -8&P1jrI  
} 'o1lJ?~kH  
z"V`8D  
} ; d@ tD0s  
1c:/c|shQ_  
/B5rWJ2AS  
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 +l>X Z  
好啦,现在才真正完美了。 Q8NrbMrl  
现在在picker里面就可以这么添加了: gX/?  
bl4I4RB  
template < typename Right > $A>]lLo0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K(_8oB784  
  { k(_^Lq f-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }XRRM:B|)(  
} &}FWpo!  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 0B(Y{*QB  
CZ ,2Rq  
Dos';9Uq  
^fti<Lw5  
hIwqSKq9  
十. bind n/+G^:~_  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 L EY k  
先来分析一下一段例子 k<%y+v  
>S:+&VN`M  
TR!7@Mu 3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} v8K4u)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X9#i!_*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *%2,= p  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ?P Mi#H  
我们来写个简单的。 q (}#{OO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M[^EHa<i  
对于函数对象类的版本: ?1Uq ud  
;i&t|5y~  
template < typename Func > r\m2Oo)]  
struct functor_trait !GtCOr\'  
  { 6jz~q~ I  
typedef typename Func::result_type result_type; {\ogw0X  
} ; >C}KSyV;  
对于无参数函数的版本: zq]:.s  
8 %^W<.Y  
template < typename Ret > r& nE M6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6o]>lQ}  
  { \`8?=_ST  
typedef Ret result_type; [.>g.p,;  
} ; KwhATYWQb  
对于单参数函数的版本: ~uEI}z  
Tnb5tHjnh  
template < typename Ret, typename V1 > M/jdMfU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W+aW2  
  { xWKUti i  
typedef Ret result_type; w/Wd^+I In  
} ; tdn|mX#  
对于双参数函数的版本: +=(@=PJ6  
}*56 DX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L7s _3\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > poXT)2^)  
  { MMf_  
typedef Ret result_type; Io<L! =>  
} ; 9D51@b6k  
等等。。。 ~lH2# u>g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d6~d)E  
0mI4hy  
template < typename Func > I.)9:7   
struct func_return {AAi x  
  { z=DK(b;$z  
template < typename T > M.KXDD#O  
  struct result_1 Ir3|PehB  
  { \,yg@ R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9a{9|p>L  
} ; Px?0)^"2  
fx/If  
template < typename T1, typename T2 > ^Rmrre`uU  
  struct result_2 N1X;&qZDd  
  { z2OXCZ*/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2 m2$jp0  
} ; {)& b6}2h  
} ; !9EbG  
PpR eqmo  
);fPir?+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Hu$JCB-%  
wy?Hp*E  
template < typename Func, typename aPicker > @gihIysf  
class binder_1 (:|1h@K/R  
  { "oT]_WHqo  
Func fn; lsB.>NlU  
aPicker pk; PF: E{_~  
public : :6}cczQE|O  
^tl&FWF  
template < typename T > 1:Xg&4s  
  struct result_1 .jRv8x b  
  { *+<H4.W H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D0 rqte  
} ; &Y$)s<u8.  
KPdlg.  
template < typename T1, typename T2 > aN~x3G  
  struct result_2 anFl:=  
  { qgsw8O&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n]bxG8~t  
} ; Ct}rj-L<i  
3E:+DF-Z\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} WvWZzlw  
fDZnC Fa  
template < typename T > fh@/fd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /G#W/Q  
  { $lf\1)B~*  
  return fn(pk(t)); cb9@ 0^-  
} ;($ 3,d8  
template < typename T1, typename T2 > t)b /c:ql  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6>- Gi  
  { +g8uV hC  
  return fn(pk(t1, t2)); x DX_s:A  
} R5'_il  
} ; k1M?6TW&  
t: qPW<wc  
RX\@fmK&  
一目了然不是么? B-aJn8>/  
最后实现bind Axx{G~n![  
a|@1RH>7H  
LrnE6 U9  
template < typename Func, typename aPicker > D}EH9d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \t]aBT,  
  { "'mr0G9X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _tVrLb7`s  
} ]=m0@JTbG  
+ZeK,Y+Xy  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5c3&4,,eR  
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。 "aeKrMgc6V  
U%_6'5s{^  
十一. phoenix PoRL35  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M@O<b-  
T eBJ  
for_each(v.begin(), v.end(), S3_QOL  
( F` ]s  
do_ Xc7Qu?}  
[ s&Qil07 Vl  
  cout << _1 <<   " , " !8Q9RnGn  
] (1?k_!)T  
.while_( -- _1), wq`\p['Q,  
cout << var( " \n " ) p?eQN Y  
) HZzdelo  
); ,Y2){8#l  
+0FmeM&`h_  
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: 8:4`q 9  
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 h_ J|uu  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 aFwfF^\(|,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fO$~jxR.  
cLCzLNyKl  
*saO~.-;4  
template < typename Cond, typename Actor > D`r_ Dz  
class do_while 5}_DyoV  
  { p&,2@(Q  
Cond cd; 3W}xYYs] ^  
Actor act; #ui7YUR=2  
public : ] e]l08  
template < typename T > v0S7 ]?_  
  struct result_1 Sh RkL<  
  { ]; G$~[  
  typedef int result_type; pM7xnL4  
} ; jRzQ`*KC#  
B=J/HiwV)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D1<$]r,  
t"Djh^=y  
template < typename T > j 1#T]CDs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _gi?GQj  
  { -YP>mwSN?  
  do 9{V54ue;  
    { JIyIQg'5i  
  act(t); LuIs4&[EW  
  } \m;"KyP+  
  while (cd(t)); xT1{O`  
  return   0 ; p&ml$N9fd  
} kVb8$Sp  
} ; 4>xv7  
WgQ6EV`  
3RTraF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [XP3  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 rnC u=n  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 /4n:!6rt  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 DV!) n 6  
下面就是产生这个functor的类: d ;W(Vm6  
&-1;3+#w  
y1:#0  
template < typename Actor > <sq@[\l}a  
class do_while_actor 7lz"^  
  { jNA^ (|:  
Actor act; d>qxaX;  
public : |);-{=.OdQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <xeo9'k6&  
y*5bF 0  
template < typename Cond > Gd 5J<K  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q.G6 y,KR  
} ; u2xb^vu  
L E>A|M$X  
~ -hH#5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *T'>-nm]  
最后,是那个do_ s8<)lO<SV.  
mME a*9P  
.\> I-  
class do_while_invoker e.IKmH]z  
  { =K2mR}n\;  
public : D*R49hja{  
template < typename Actor > hup< U+p  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const zbDM+;  
  { ' Z}/3 dp  
  return do_while_actor < Actor > (act); Dj9).lgc  
} Zu/}TS9bi  
} do_; 8?r RLM4  
*0`oFTJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r%/*,lLO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H]7;O M/g  
最后来说说怎么处理break和continue 3yfq*\_uXw  
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 jCx"J  
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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