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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?%iAkV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 K {!eHTU  
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, ?X]7jH<iw;  
d; oaG (e  
[|<|a3']|  
"DjD"?/b  
  class filler }PK8[N  
  { y_Bmd   
public : g(,gg1mG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %=]~5a9  
} ; Cc]t*;nU_  
g.s~Ph-G  
o D*h@yL  
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: km}%7|R?  
+smPR  
^$6EO) <  
teg LGp@_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |*fGG?}  
V'mQ {[{R  
C^2Tql  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \.POb5]p0  
aHXd1\6m  
tOn/r@Fd^E  
4Bd[r7  
二. 战前分析 Oq|RMl  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ("}TW-r~  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ,&Gn7[<  
}{n[_:[7  
<JuP+\JAm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bsmZR(EnU  
  /* --------------------------------------------- */ Cz+`C9#  
vector < int *> vp( 10 ); }~:`9PV)Z%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l7ZqkGG]  
/* --------------------------------------------- */ GASDkVoij  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^{DXin 1O`  
/* --------------------------------------------- */ O8w R#(/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V) a<)  
  /* --------------------------------------------- */ VWj]X7v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lSPQXu*[  
/* --------------------------------------------- */ [GyW1-p33w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -S"YEH9  
,_!pUal  
;*BG{rkr  
Q=)$  
看了之后,我们可以思考一些问题: fk<0~ tE  
1._1, _2是什么? 9G[!"eZ}  
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。 U6t>UE6k  
2._1 = 1是在做什么? rUc2'Ct  
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。 `+CRUdr  
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。 DJdW$S7  
Tv_KdOv8  
\xlelsmB*  
三. 动工 2`9e20  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7v]>ID  
fZw/kjx@  
p9 <XaJ}   
1Mn=m w  
template < typename T > DI{VJ&n66  
class assignment E z?O gE{  
  { *39Y1+=)$$  
T value; 3+%a  
public : S1p 4.qJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} tBd-?+~7  
template < typename T2 > 0Dv r:]R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } dY5 m) ?  
} ; uZL,+Ce|  
E#[_"^n  
2F%2K?$`Ej  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }F!tM"X\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *|{1`{8n  
1YV ;pEw3w  
0/5 a3-3{  
w j !YYBH  
  class holder A=JPmsj.  
  { {$-lXw4  
public : Hb55RilC  
template < typename T > D_]4]&QYT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -N $4\yp  
  { & Xm !i(i  
  return assignment < T > (t); <'N"GLJ  
} }$i Kz*nx|  
} ; mhVdsa  
[1nfSW  
o-a\T  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: d0``:  
8JYU1E w  
  static holder _1; :d}I`)&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \e+h">`WgX  
 UCV1{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !0!m |^c5  
而不用手动写一个函数对象。 GVR/p  
3V=wW{;x  
>!sxX = <  
iga.B  
四. 问题分析 ~ES6Qw`Oe  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 $$F iCMI  
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。 e0;0X7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 GB,f'Afl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;O8'vp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 O/Cwm;&t  
|`eHUtjH  
五. 问题1:一致性 zW#P ~zS  
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?| >n$V1U&/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 VJbsM1y M  
Yw=7(}  
struct holder 3MX&%_wUhB  
  { n x4:n@J  
  // U/}YpLgdD  
  template < typename T > 0OCmyy  
T &   operator ()( const T & r) const PtsQV!  
  { =D;n#n7  
  return (T & )r; +*uaB  
} 9UDanj P  
} ; 42$ pvw<  
8k +^jj  
这样的话assignment也必须相应改动: |ht:_l 8  
*I]/ [d  
template < typename Left, typename Right > >|zMN$:  
class assignment BK 3oNDy  
  { .w,$ TezGP  
Left l; "`Q &s  
Right r; Ui?iMtDr  
public : ]QC9y:3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &fofFVQnW  
template < typename T2 > W{U z#o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } qofD@\-  
} ; QNbV=*F?  
Ls<^z@I  
同时,holder的operator=也需要改动: \!LIqqX  
/U26IbJ  
template < typename T > 6|uv+$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6}l[%8  
  { s!<RWy+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z@I'Ryalyc  
} tNoPpIu  
%(&$CmS@  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 +[vI ocu  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JAx0(MZO  
8+i=u" <  
return l(rhs) = r; fHK.q({Qc  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 &R5zt]4d&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A=W:}szt]  
.Ht;xq  
template < typename Tp > }#r awVe=  
class constant_t ^XX_ qC'1  
  { :%_\!FvS  
  const Tp t; Gsn$r(m{K  
public : 3D;?X@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} t)|~8xpP  
template < typename T > ]f{3_M[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const HmiG%1+{A  
  { %@9c'6  
  return t; UpaF>,kM  
} : &bJMzB  
} ; qCkC 2Fy(  
v]Fw~Y7l!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "%}24t%  
下面就可以修改holder的operator=了 GXaPfC0-y  
@r&*Qsf|   
template < typename T > !He_f-eZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const N TcojA{V$  
  { \5|MW)x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5Q;Q  
} $J8g)cS  
/ 3eGt7x#  
同时也要修改assignment的operator() !\VzX  
\sz*M B  
template < typename T2 > C(8VXtx_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } O^J=19Ri  
现在代码看起来就很一致了。 d.|*sZ&3p  
dbJ3E)rF  
六. 问题2:链式操作 Q.?(h! )9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4VF4 8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 J}NMF#w/;  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 e"y-A&|  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 >?O?U=:<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct IClw3^\l  
IR:GoD+  
template < typename T > 7Kf  
struct result_1 i#98KzE  
  { Q6)?#7<jy  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e |K_y~  
} ; C$p012D1  
$DXO7;#  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5tyA{&Ao  
!2Gua1z!CJ  
template < typename T > D]o=I1O?  
struct   ref 9wlp AK  
  { -T}r$A  
typedef T & reference; 15@2h  
} ; *I!R0;HT  
template < typename T > yAAV,?:o[  
struct   ref < T &> mqHcD8X  
  { wPEK5=\4Ob  
typedef T & reference; mv>0j<C91  
} ; R#3zGWr~  
0SU v5c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p>,D F9W`  
|sI@m@  
template < typename T > 0BNH~,0u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0C;Js\>3]  
  { 8 :WN@  
  return l(t) = r(t); )RN3Oz@H  
} [[HCP8Wk   
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。 L(bDk'zi  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O:sqm n  
] )iP?2{  
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 >fMzUTJ4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #K0/ >W  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )w~1VcnJEp  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tA^+RO4  
最后的布局是: T$`m!mQ4  
                Add S{?l/*Il*_  
              /   \ Ell14Iki  
            Divide   5 'z^'+}iyv  
            /   \ xT+#K5  
          _1     3 ^^&H:q  
似乎一切都解决了?不。  LtH j  
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。 r95 ,X!  
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 ay226  
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: zJP jsD]  
`+T 2IPN  
template < typename Right > HU'w[r 6a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $@@ii+W}\  
Right & rt) const :-O$rm  
  { 'j*Q   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qH0JZdk  
} 3b\s;!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;e*okYM  
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&1_lI,tH  
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。 (V&8 WN  
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。 pj<aMh  
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。 2Y%7.YX"  
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? $ K+| bb  
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: { TI,|'>5[  
`y61Bz  
template < class Action > L){V(*K '  
class picker : public Action c]Gs{V]\  
  { 7TEpjSuF  
public : @`)>- k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %f'=9pit  
  // all the operator overloaded Xq )7Im}?  
} ; jI'?7@32`  
DLP@?]BBOA  
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。 4lR+nmAZ  
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: .71ZeLv*  
CVvl &on  
template < typename Right > W4$aX5ow$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  S!#5  
  { 4i.&geX A.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @54$IhhT~  
} n_4.`vs  
 Uj\t04  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M*bsA/Z  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Y[vP]7-  
2+I5VPf  
template < typename T >   struct picker_maker O'B3sy  
  { +,,dsL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .wp[uLE  
} ; cLp_\\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y\j[\UZKO  
  { G~DHNO6  
typedef picker < T > result; 50dN~(;p  
} ; IP$eJL[&D"  
JBA{i45x  
下面总的结构就有了: xv Xci W  
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。 8\9W:D@"x  
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。 kssRwe%>;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u$[&'D6  
至此链式操作完美实现。 {ZSAPq4)L  
bDIhI}P  
yUf`L=C:  
七. 问题3 H;NAS/OhS  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ?]bx]Y;  
ZbVn"he  
template < typename T1, typename T2 > % >a /m.$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y`8U0TE3R  
  { :R=7dH~r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]hy@5Jyh  
} :CezkD&  
Z2@e~&L  
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: 6w? GeJ  
'hPW#*#W<  
template < typename T1, typename T2 > g]JRAM  
struct result_2 GFE3p  
  { GOGS"q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X^dasU{*  
} ; *~4<CP+"0  
~8 UMwpl-  
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?  AV|:v3  
这个差事就留给了holder自己。 {X2uFw Gi  
    5D=U.UdR  
d&L  
template < int Order > }f_@@#KB?  
class holder; ;7EeRM*  
template <> 5#x[rr{^*  
class holder < 1 > 9>0OpgvC(  
  { nu:l;+,VY  
public : cUP1Uolvn  
template < typename T > O"|d~VQ  
  struct result_1 .b`8 +  
  { 7p\&D?  
  typedef T & result; : O@(Sv  
} ; 1c @S[y  
template < typename T1, typename T2 > W`u @{Vb]  
  struct result_2 8 %?MRRK  
  { 7)1%Z{Dy  
  typedef T1 & result; pg!oi?Jn  
} ; ;qy;;usa  
template < typename T > k<j]b^jbz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :-U& _%#w  
  { tS\Db'C7  
  return (T & )r; A-.Wd7^~*  
} Im-qGB0C  
template < typename T1, typename T2 > Z_dL@\#|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K:qc "Q=C  
  { vol (%wB  
  return (T1 & )r1; } ,}g](!m  
} t~dK\>L  
} ; h+!R)q8M  
wj0_X;L  
template <> LjEMs\P\  
class holder < 2 > +:jv )4^O  
  { 6Y6t.j0vN.  
public : w;(=w N\  
template < typename T > q&3(yhx  
  struct result_1 /qwY/^  
  { !mWm@ }Ujg  
  typedef T & result; _<2{8>EVf  
} ; AB0}6g^O  
template < typename T1, typename T2 > ~.J*_0~Ze  
  struct result_2 6vTnm4  
  { gaNe\  
  typedef T2 & result; 8 "NPj0  
} ; +t*I{X(  
template < typename T > uit.r^8l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3?`TEw~'  
  { IY[qWs  
  return (T & )r; @*L-lx  
} i"Hc(lg  
template < typename T1, typename T2 > A7XA?>~+|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A.7lo  
  { D+ .vg?8  
  return (T2 & )r2; 5]CaWFSmT  
} 3LJ\y  
} ; ?G7*^y&Q  
vA Z kT"  
\ kY:|T  
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> >。 3}3b@:<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UUbO\_&y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H/Ql  
 Y%y  
return l(i, j) = r(i, j); m~W[,7NE0&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #u+qV!4  
s:_j,/H0A}  
  return ( int & )i; pmurG  
  return ( int & )j; 2h]CZD4  
最后执行i = j; [4bE"u  
可见,参数被正确的选择了。 W?!rqo2SP  
K5^zu`19  
LH @B\ mS  
9M1DE  
~ Al3Dv9x  
八. 中期总结 }wBpBw2J  
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:  huyfo1(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Btr>ek  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cBOK@\x:Wi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor c05-1  
u0)9IZxc  
vF~q".imC  
Tj!\SbnA[  
3fX _XH1Q  
/[/{m]  
九. 简化 <"3${'$k`  
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。 /CKnXU;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U1fqs{>  
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: r58<A'#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 kz("LI]  
  +-*/&|^等 9AQ,@xP|  
2. 返回引用。 `m#G'E I  
  =,各种复合赋值等 `(P71T  
3. 返回固定类型。 x;} 25A|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _(~ E8g  
4. 原样返回。 UmMu|`  
  operator, { ] 0T  
5. 返回解引用的类型。 xC0y2+)|  
  operator*(单目) R-,L"Vv  
6. 返回地址。 ei=u$S.  
  operator&(单目) m]Qs BK  
7. 下表访问返回类型。 vpdPW%B  
  operator[] :f_oN3F p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0yMHU[):~  
  operator<<和operator>> %z-so?gF  
-byaV;T?"  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 hgDFhbHtd6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >o& %via}  
?8< =.,r  
template < typename Left > I 0x;rP  
struct value_return ]:T:cO0_n  
  { y@2"[fo3~  
template < typename T > KyP@ hhj  
  struct result_1 +;pw^QB  
  { q@VIFmqY!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nox-)e  
} ; saQo]6#  
vgg)f~  
template < typename T1, typename T2 > aCIz(3^  
  struct result_2 w}(pc }^U  
  { =,qY\@fq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <pKOFN%m  
} ; -'WR9M?fq  
} ; 0(Z:QqpU$  
e.XD5~Ax  
H.]<f vP  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \LQZoD?W  
%Q.M& U  
下面我们来剥离functor中的operator() 4k<U5J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #SI]^T|  
E&L ml?@  
return l(t) op r(t) HB*BL+S06  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'Ce?!U O  
return op l(t) #}~?8/h!  
return op l(t1, t2) 5 /oW/2"  
return l(t) op  z.2UZ%:  
return l(t1, t2) op rxJl;!7G  
return l(t)[r(t)] S+mBVk"-~S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] I1dOMu9  
Q[H4l({E  
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: g1y@z8Z{  
单目: return f(l(t), r(t)); O ]-8 %  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K*1]P ar;  
双目: return f(l(t)); 0HbCT3g.  
return f(l(t1, t2)); *r9D+}Y(4  
下面就是f的实现,以operator/为例 86?~N  
LtKR15h,  
struct meta_divide R6z *!W{  
  { *J': U>p  
template < typename T1, typename T2 > Y-+Kf5_[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) VJCj=jX  
  { 8 K)GH:a  
  return t1 / t2; 6e5A8e8"]  
} w_~tY*IwB  
} ; =1)9>=}  
as y:[r"  
这个工作可以让宏来做: zA$ f$J7\^  
]y$/~(OW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ pV 8U`T  
template < typename T1, typename T2 > \ %=s2>vv9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [x`),3qD  
以后可以直接用 /%t`0pi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Wap\J7NY  
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 #\_FSr fX  
(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。。。) K9nW"0>  
=0;njL(7;  
zc,X5R1  
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 <RH%FhT  
LUpkO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4[%_Bnv#AJ  
class unary_op : public Rettype LRS,bl3}/  
  { KRP6b:+4L  
    Left l; 2'Kh>c2  
public : qM 3(OvCt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )`gxaT>&l  
H3iYE~^#  
template < typename T > 2sEG# /Y=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t)O]0) s  
      { BPOT!-  
      return FuncType::execute(l(t)); [IHG9Xg  
    } >*+n`"6  
~Xr[d07bC  
    template < typename T1, typename T2 > OP_\V8=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SF ^$p$mC  
      { @.G;dL.f{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o62GEl25  
    } (5hUoDr!  
} ; q"f7$  
<5h}\5#<j  
&&"+\^3  
同样还可以申明一个binary_op Y10  
6vU%Y_n=y]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;{e'q?Y  
class binary_op : public Rettype \t&8J+%  
  {  91fZ r  
    Left l; F<*zL:-Z  
Right r; /:,}hy+U  
public : QMDkkNK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s~5rP:  
\"5p )(  
template < typename T > =dWq B&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vy=+G~  
      { 7MKZ*f@x;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -y$<fu9 e  
    } lx ~C{tl2  
 2q9$5   
    template < typename T1, typename T2 > CSNz8 y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XF@34b5(  
      { DoICf1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [8acan+ 2l  
    } d5=&:cF  
} ; 9El{>&Fs4  
yU~w Zjw  
PbV1FB_  
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 4O{,oN~7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 D7jbo[GgS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #B_H/9f(  
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。 H5jk#^FD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LW!4KA]  
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。。。 yhnPS4DC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c;#gvE  
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) UMPW<> z  
下面是修改过的unary_op wRX#^;O9?>  
Jr(Z Ym'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =66'33l2  
class unary_op a`U/|[JM  
  { YYe=E,q  
Left l; 4i"fHVp8  
  cCG!X%9  
public : uj)fah?Wg  
[mG!-.ll  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {~'Iu8TvZ  
nHLMF7\  
template < typename T > JE eXoGKd  
  struct result_1 rWN%j)#+  
  { ;2gO(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PM)nw;nS  
} ; CX]L'  
{?}^HW9{  
template < typename T1, typename T2 > r\C"Fx^  
  struct result_2 wf^p?=Ke  
  { 8 9maN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~bw=;xF{3  
} ; `2M*?.vk  
=8Z-ORW51  
template < typename T1, typename T2 > /:C<{m.[}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const py wc~dWvz  
  { 8RcLs1n/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M'pIAm1p  
} Ir Y\Q)  
}>b@=5O  
template < typename T > _C,9c7K4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  y&wo"';  
  { d@ ] N  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]\/"-Y#4Q  
} EZZE(dq@gf  
HNLr} Yj  
} ; &_\;p-1:  
jcRe),  
@qB>qD~WsD  
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 5inCAPXz  
好啦,现在才真正完美了。 nXERj; Q"  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1'1>B  
#@E:|^$1y  
template < typename Right > 00yWk_w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;"8BbF.  
  { ^AoX|R[1%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); eZ 7Atuv  
} #9{2aRCJ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 b&RsxW7  
9!ARr@ ;  
O.{  
`r0lu_.$]4  
i\x@s>@x}  
十. bind xWM?E1@  
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。 n"@){:{4?  
先来分析一下一段例子 _\{/#J;lN  
f6{.Uq%SGp  
;s+3 #Py  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =>@ X+4Kb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $"?$r  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {e0(M*u  
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。 apnpy\in  
我们来写个简单的。 #8y"1I=i&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wn\ R|'Rdz  
对于函数对象类的版本: v4Kf{9q#  
]2A2<Q_,  
template < typename Func > |\94a  
struct functor_trait }]^/`n  
  { ;jBS:k?  
typedef typename Func::result_type result_type;  pQ7<\8s*  
} ; }nSu7)3$B  
对于无参数函数的版本: B;2#Sa.  
=,X*40=  
template < typename Ret > MooxT7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D$E#:[  
  { FU;a { irB  
typedef Ret result_type; o'8%5 M@  
} ; }rF4M1+B\  
对于单参数函数的版本: bH!_0+$P  
^oNcZK>  
template < typename Ret, typename V1 > Fl}!3k>c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > t3=K>Y@w  
  { NLUiNfCR  
typedef Ret result_type; Iz>\qC}  
} ; sn]D7Ae  
对于双参数函数的版本: .:e#!~Ki  
8~g~XUl  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Rm~8n;7oOr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?8;WP&  
  { <;cch6Z  
typedef Ret result_type; ,$RXN8x1  
} ; ~yA^6[a=  
等等。。。 {aUv>T"c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy We'=/!  
?a'EkZ.dB  
template < typename Func > SL +\{V2  
struct func_return 6o*'Q8h  
  { ] v:"    
template < typename T > 6X$nZM|g,  
  struct result_1 +>yspOEz  
  { 0wAB;|~*62  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dTte4lh  
} ; =5uhIU0O  
z)Yb9y>2  
template < typename T1, typename T2 > @g*[}`8]y  
  struct result_2 q ;_?e_  
  { LvU/,.$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3Q2NiYg3  
} ; @moaa}1  
} ; Ak$9\Sl  
/UaQ 2h\  
$-<yX<.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \x5>H:\Y  
ZT`" {#L  
template < typename Func, typename aPicker > MJa` 4[/  
class binder_1 "#iO{uMWb  
  { z80*Ylx  
Func fn; /q/^B> ]  
aPicker pk; Kek %io  
public : tCGA3t  
?9?o8!  
template < typename T > ;Rm';IW$  
  struct result_1 v "[<pFj^  
  { 8: uh0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )QmmI[,tq  
} ; gV*4{ d`  
-w'g0/fD  
template < typename T1, typename T2 > ::3[H$  
  struct result_2 4#I=n~8a  
  { {}=5uU2Tu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^9YS dFH/  
} ; ^PMA"!n8  
&v9"lR=_k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C;9P6^Oz  
"j.Q*Hazg  
template < typename T > j J54<.D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C[;7i!Dv  
  { {7v|\6@e3  
  return fn(pk(t)); |C,]-mJG  
} jP<6Q|5F  
template < typename T1, typename T2 > TPY&O{ q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u{dkUG1ia  
  { u/N_62sk5  
  return fn(pk(t1, t2)); dN){w _  
} CurU6x1  
} ; M R,A{X  
YeB C6`7y  
{yi!vw  
一目了然不是么? #kJ8 qN  
最后实现bind O.aAa5^uh  
,V&E"D{u  
x/0x&la  
template < typename Func, typename aPicker > z_8Bl2tl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =CL,+  
  { psS^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $-E<{   
} TQvjU!>  
LOgB_$9_3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 UA#=K+2  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 `eGp.[ffT  
jASK!3pY  
十一. phoenix `G>|g^6%i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~u?rjkSFoh  
v v   
for_each(v.begin(), v.end(), 'OMl9}M  
( SO~pe$c-  
do_ Yt r*"-  
[ MJK PpQ(,  
  cout << _1 <<   " , " .&K?@T4l  
] XD[9wd5w8  
.while_( -- _1), lHu/pSu@k  
cout << var( " \n " ) 9(bbV5}  
) GW9,%}l^;  
); 'n?"f|G  
w}29#F\]R  
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: \`8F.oZ^)  
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 q@4Cw&AI+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 FE06,i\{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~0vNs2D,S  
&3*r-9BZ  
)F0Q2P1I  
template < typename Cond, typename Actor > B\`${O(  
class do_while 0+A#k7c6p  
  { YKx+z[A/p  
Cond cd; \;"S>dg  
Actor act; F<)f&<5E-  
public : @Z96902<t  
template < typename T > 26j-1c!NGd  
  struct result_1  yT(86#st  
  { Wx8;+!2Q/  
  typedef int result_type; V. o*`V  
} ; zaE!=-U  
;!m_RQPFF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YIYuqtnSJ  
Q%t _Epe  
template < typename T > *`tQX$F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const li~=85 J  
  { tTJ$tx  
  do L_IvR 4:j~  
    { vNU[K%U  
  act(t); HA0yX?f]  
  } n$"B F\eM  
  while (cd(t)); 0LP>3"Sm  
  return   0 ; 1rh2!4)7  
} @9MrTP  
} ; "3?:,$*  
/j(<rz"j  
e#?rK=C?9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). K*"Fpx{M  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 G<t _=j/r  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 yIS&ZtBA  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 x2g=%K=  
下面就是产生这个functor的类: (HeIO  
Uz7V2r%]  
4Y@q.QP  
template < typename Actor > A@w9_qo  
class do_while_actor Zb~G&. 2g  
  { m] @o1J  
Actor act; Ak2Vf0Eb  
public : =5h ,ZB2A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'ExQG$t  
iP?=5j=4  
template < typename Cond > $`/F5R!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x4@IK|CE  
} ; 2>inyn)S  
QWK\6  
jiLt *>I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )`m/vYKWL  
最后,是那个do_ 5U/C 0{6  
,j\UZ  
luO4ap]*  
class do_while_invoker /909ED+)>9  
  { ==~ lc;  
public : Y; q['h  
template < typename Actor > z%L\EP;o}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `"j_]  
  { 4m/L5W:K  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4>(OM|X=9  
} ]WC@*3'kye  
} do_; )Ft>X9$  
_gP-$&JC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? a(eUdGJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y Ide]  
最后来说说怎么处理break和continue >*[Bq;  
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。 =h}IyY@o  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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