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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gU@R   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 IY@N  
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, C5X!H_p  
&o`LT|*m  
9SU/ 86|N  
AFsYP/g]  
  class filler \`*]}48Z  
  { 3Z}KRsp3  
public : ~KxK+ 6[ :  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} F]RZP/D`  
} ; :?)q"hE  
6x16?x  
v\=k[oOu  
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: hXc:y0 0  
h,MaF<~  
?nM]eUAP  
+rDKx(Rk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2FN#63  
d @b ]/  
{@tO9pc`8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  ]C-a[  
PD^Cj?wm  
d(,M  
lQ2vQz-J  
二. 战前分析 / !hxW}>^  
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。 S e!B,'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 Z..s /K {  
{w v{"*Q9Q  
aM\Ph&c7e'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >PUT(yNL  
  /* --------------------------------------------- */ 'lgS;ItpKu  
vector < int *> vp( 10 ); 'pT8S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 80LN(0?x  
/* --------------------------------------------- */ E/C3t2@-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I\= &v^]  
/* --------------------------------------------- */ [-nPHmZV[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0)9n${P7d  
  /* --------------------------------------------- */ 4CxU eq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [qxDCuxq  
/* --------------------------------------------- */ LiJ./  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .h@bp1)l  
z2;<i|Ez0  
8~iggwZ~h"  
rpL]5e!  
看了之后,我们可以思考一些问题: i >BQRbU  
1._1, _2是什么? oLt%i:,A  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 V"A* B  
2._1 = 1是在做什么? =^w:G=ymS  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Y>CZ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 J/c5)IB|  
0w6"p>s>c  
t#nRa Pzp  
三. 动工 |bk$VT4\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: stq%Eg?  
-g4 {:!*D  
"X-"uIc  
jB\Knxm v  
template < typename T > -8sB\E  
class assignment 5Qxm\?0J  
  { 1sXVuto  
T value; P2 z~U  
public : .s3y^1C  
assignment( const T & v) : value(v) {} W;.L N<bx  
template < typename T2 > 3/CKy##r%]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } xepp."O  
} ; v@qVT'qlU  
I=7 YAm[W  
}J_#N.y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 b25C[C5C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment UQJ  
'CvV Ktk  
`q7X(x  
knRs{1}Pw{  
  class holder ;sY n=r  
  { !InC8+be  
public : rf =Wq_  
template < typename T > CD)JCv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Uq(fk9`6  
  { \!4_m8?  
  return assignment < T > (t); 9@ :QBe3]  
} Rrp-SR?O  
} ; rC6{-42bb  
KH9D},  
J QA]O/|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: U;FJSy  
%kV #UzL  
  static holder _1; b yX)4&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )Vpt.4IBd  
u X+ YH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1raq;^e9  
而不用手动写一个函数对象。 "?s  
7~nuFJaTI  
Mo[yRRS#  
0!q@b  
四. 问题分析 rWip[>^  
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。 M)sAMfuUw  
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。 |6b&khAM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H ~lvUHN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M[7$F&&n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =8Gpov1!V~  
_''9-t;n,  
五. 问题1:一致性 /2:s g1  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 0uJ??4N9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3NN )ql  
D[3QQT7c  
struct holder %ZGG6Xgw  
  { B$_-1^L e  
  // `"y:/F"{  
  template < typename T > gh.+}8="  
T &   operator ()( const T & r) const f<3lxu  
  { !PJp()  
  return (T & )r; P$&l1Mp  
} @J<RFgw#  
} ; 5GDg_9Bz  
yMJ(Sf  
这样的话assignment也必须相应改动: oh,29Gg  
Zo}vV2  
template < typename Left, typename Right > W@Rb"5Gy+  
class assignment QNGp+xUHJ9  
  { c2:oM<6|  
Left l; ev1:0P  
Right r; u4DrZ-v  
public : %;b]k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0t6DD  
template < typename T2 > ;e6- *  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } RSup_4A  
} ; /?u]Fj  
T%SK";PAU$  
同时,holder的operator=也需要改动: &o'$uLF~Y  
>YR2h/S  
template < typename T > Oe lf^&m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gPIl:, d(  
  { t@q==VHF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); aq - |  
} ?vQ:z{BO  
#q6#nfi"  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 )Kq@ m1>@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 k\\e`=  
-!IeP]n#P  
return l(rhs) = r; Dw<bLSaW&  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 z[0tM&pv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <aY>fg d/1  
k zC4V  
template < typename Tp > >~L0M  
class constant_t D+{& zo  
  { 9hjzOJPuga  
  const Tp t; J>1%* Tz  
public : o^b5E=?>C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b;5 M$  
template < typename T >  huvn_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const okTqq=xd`  
  { 2IXtIE  
  return t; h;):TFiC  
} XHh*6Yt_ (  
} ; @?bY,  
]rji]4s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .z^O y_S{  
下面就可以修改holder的operator=了 lLLPvW[Q  
g1@rY0O  
template < typename T > pRA%07?W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const RV%)~S@!R  
  { RSCQ`.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |\W~+}'g~  
} fpJ%{z2  
-FW^fGS+  
同时也要修改assignment的operator() ~vcua@  
z=Xh  
template < typename T2 > G|TnvZ KX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dtig_s,)D  
现在代码看起来就很一致了。 3 6t^iV*3  
@T J  
六. 问题2:链式操作 Xh}G=1}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P3v4!tR  
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。 H'Jz:6   
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。 v>_83P`  
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。 . Ctd$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3AAciMq}  
,\N4tG1\  
template < typename T > oA3;P]~[  
struct result_1 Adgfo)X5  
  { &joP-!"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?} lqu7S  
} ; ,.0B0Y-X  
-Ua&/Yd/}  
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: =MwR)CI#  
W j`f^^\HJ  
template < typename T > W)8Pq9Hnv  
struct   ref stiYC#bI:  
  { $LiBJ~vV<  
typedef T & reference; M>xT\  
} ; ^tIYr <I  
template < typename T > Dw$RHogb~y  
struct   ref < T &> NMUF)ksjN  
  { Q{CRy-ha  
typedef T & reference; 15OzO.Ud  
} ; _7~q|  
_-2n tO<E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O%w'n z"  
dx+xs&  
template < typename T > 'S*]JZ1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !M(SEIc4A  
  { JP^\   
  return l(t) = r(t); { SDnVV  
} ./^8L(  
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。 pCC^Hxa  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `?SC.KT  
fYpJ2y-sA  
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 YFW/ Fa\7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: uc}F|O   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 N-q6_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~+V$0Q;L  
最后的布局是: :jC$$oC].  
                Add *Uy;P>8  
              /   \ FR>[ g`1  
            Divide   5 e wWw  
            /   \ 9e.$x%7j  
          _1     3 mA"[x_  
似乎一切都解决了?不。 VTY #{  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 vP=H 2P  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 H)CoByaj  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Yq4nmr4  
z ?F`)}  
template < typename Right > J _q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pG'?>]Rt4  
Right & rt) const y]+[o1]-c  
  { V]m}xZ'?^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |g HdTb1  
} pF9WKpzE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LROrhO  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 kDxI7$]E  
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。 PZO.$'L|7  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Cl3L)  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 t=|}?lN<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? _~*j=XRs  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 72_+ b  
ydj*Jy'  
template < class Action > 5NhAb$q2Y  
class picker : public Action S9ic4rcd  
  { .v+ W>  
public : u J]uz%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2.]d~\  
  // all the operator overloaded \RRSrPLd-  
} ; (ti!Y"e2  
+5 gX6V\  
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。 n_k`L(8*  
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: Q7{{r&|t&  
-$Kc"rX  
template < typename Right > W~a|AU8]C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wy{ sS}  
  { ma!C:C9#J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B9$pG  
} d$xvM  
hJ8% r_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N U+PG`Vb  
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。 t o8J   
y7+n*|H  
template < typename T >   struct picker_maker :(.:bf  
  { .726^2sx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; UEt78eN  
} ; -B! a O65^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cfRUVe  
  { +nim47  
typedef picker < T > result; _[i.)8$7  
} ; U2tgBF?)A  
uEG4^  
下面总的结构就有了: QMmZvz\^  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 uFhPNR2l  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 1?3+>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wZ69W$,p  
至此链式操作完美实现。 ?<Hgq8J  
aY;34SF  
g& f)WQ(  
七. 问题3 }NRt:JC  
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。 ;l<Hen*  
9}Za_ZgG  
template < typename T1, typename T2 > -[pfLo  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /u`Opv&I  
  { ( ]0F3@k#s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ' V*}d  
} w5rtYT I  
i,% N#  
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: Io>U-Zd\>  
^k{/Yl  
template < typename T1, typename T2 > x1STjI>i  
struct result_2 k6GQH@y!  
  { (n_.bSI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #pPR>,4  
} ; 0(9gTxdB  
4 >H0a  
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? k>8OxpaWv?  
这个差事就留给了holder自己。 + 65<|0  
    ,KF>@3f  
2 n2,MB  
template < int Order > O U9{Y9e  
class holder; yd'cLZd<}  
template <> /L2n ~/  
class holder < 1 > YcR: _ac  
  { rM6S%rS  
public : ;05lwP* r]  
template < typename T > Z![#Uz.z  
  struct result_1 )te_ <W  
  { 30(e6T;   
  typedef T & result; 3UZ_1nY  
} ; V~5vR`}  
template < typename T1, typename T2 > B6\/xKmv?8  
  struct result_2 Qy=tkCN  
  { m7XN6zX  
  typedef T1 & result; YnDaB px  
} ;  2t  
template < typename T > wN6sica|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9ao?\]&t  
  { z~v-8aw  
  return (T & )r; 8JW0;H<  
} <Nc9F['&#  
template < typename T1, typename T2 > E)X_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XuZgyt"=r  
  {  #.Ly  
  return (T1 & )r1; ANj%q9e!Yi  
} 98_os2`  
} ; YY'[PXP$Y  
W&Xi &[Ux  
template <> @wP.Rd  
class holder < 2 > 2!{_x8,n  
  { M$f_I +  
public : I>-}ys`[  
template < typename T > N5k9o:2  
  struct result_1 q?L*Luu+  
  { F0r5$Pl*  
  typedef T & result; =U:]x'g(  
} ; ~Sd,Tu%:  
template < typename T1, typename T2 > f)Z'#[A*t7  
  struct result_2 %VXIiu[  
  { F[.IF5_  
  typedef T2 & result; #SD2b,f  
} ; Mz lE  
template < typename T > 6e}T zc\@(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <!|=_W6  
  { }2Im?Q  
  return (T & )r; +yHzp   
} CyB1`&G>  
template < typename T1, typename T2 > Ag1nxV1M$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '64/2x  
  { Ox'K C  
  return (T2 & )r2; 5pRVA  
} *\Hut'7 d  
} ; U2JxzHXZ  
_tO2PI L@Z  
o9v9 bL+X  
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> >。 L;KLmxy#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tfe'].uT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %]O #t<D  
\OK}DhY#  
return l(i, j) = r(i, j); BMhuM~?(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A {')  
Mq6_Q07  
  return ( int & )i; i'#%t/ u  
  return ( int & )j; x6=tS  
最后执行i = j; i\MW'b  
可见,参数被正确的选择了。 %g4)f9>  
2TaHWw<A  
Aca ?C  
HlX7A 1i/  
hDEZq>&  
八. 中期总结 $5>x)jr:w+  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: \z2d=E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 81wmKqDEs  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c;R .rV<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZJ_P=  
jg3['hTJT  
.:, 9Tf  
uRw%`J4H  
Z ?w=-  
+ V-&?E(  
九. 简化 q.lh  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @;d7#!:cE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q9t.*+  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: h^b=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sZU Ao&  
  +-*/&|^等 sY'dN_F  
2. 返回引用。 jTY{MY Jh  
  =,各种复合赋值等 *km - pp  
3. 返回固定类型。 0 f"M-x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u+8?'ZT,  
4. 原样返回。 R~BW=Dz,e  
  operator, k :zGv  
5. 返回解引用的类型。 fP1fm  
  operator*(单目) {*4Z9.2c*  
6. 返回地址。 RjX#pb  
  operator&(单目) dtq]_HvTJ  
7. 下表访问返回类型。 T}A{Xu*:+H  
  operator[] ;4]l P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  eYRm:KC  
  operator<<和operator>> ^kj%Ekt7  
Bk~M^AK@~  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *|:]("i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g/soop\:  
oI%.oP}G  
template < typename Left > z3-AYQ.H  
struct value_return ^kpu9H  
  { w+ tO@  
template < typename T > HnfTj5J@  
  struct result_1 MMUw+jM4  
  { mdHC{sp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =").W\,  
} ; 5($ '@u  
Mxe  
template < typename T1, typename T2 > uM~j  
  struct result_2 cj/FqU"  
  { gG=E2+=uy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; meV RdQ  
} ; aG\B?pn-  
} ;  Z@`HFZJ  
x;R9Gc[5  
zHCz[jlrMq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait K&noA  
W1J7$   
下面我们来剥离functor中的operator() U9B|u`72  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I*K~GXWs#  
Fc<+N0M{  
return l(t) op r(t) /1lUFL2D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z '%Vy  
return op l(t) ,!4 (B1@  
return op l(t1, t2) |bz,cvlP W  
return l(t) op 07+Qai-]  
return l(t1, t2) op Wc$1Re{z  
return l(t)[r(t)] dGzZ_Vf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] KmkPq]  
W7"ks(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: vQ}llA h  
单目: return f(l(t), r(t)); X;0DQnAI8j  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); AHhck?M^  
双目: return f(l(t)); fm\IQqIK%  
return f(l(t1, t2)); Tce2]"^;  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ol24A^  
,tL<?6_  
struct meta_divide O(PG"c  
  { UpS`KgF"v  
template < typename T1, typename T2 > MLcc   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5 !G}*u.  
  { Y75,{1\l0  
  return t1 / t2; g+k0Fw]!  
} "tbKKh66  
} ; 2@aVoqrq#  
GKwm %A  
这个工作可以让宏来做: :- ydsR/  
pVt8z|p_;{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >LwZ"IE V  
template < typename T1, typename T2 > \   Hs8c%C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b{t'Doe  
以后可以直接用 [L,Tf_t^Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :d-+Z%Y  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 n ||/3-HDj  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) -[4Xg!apO  
P-VK=Y1q  
W9?Vh{w  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 [(Pm\o  
Qe=!'u.nL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +I7n6s\  
class unary_op : public Rettype ;z>)&F  
  { ?*a:f"vQ  
    Left l; FMuM:%&J]  
public : jyf[O -  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w Maib3Q  
]w(i,iJ  
template < typename T > 9Ay*'   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZUb6d*B  
      { `Xnu("w)  
      return FuncType::execute(l(t)); )G0a72  
    } m6)8L?B   
Cw`v\ 9  
    template < typename T1, typename T2 > -U(T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &CFHH"OsT  
      { z)r)w?A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); % ^g BDlR^  
    } DQd~!21\|  
} ; d$/BF&n  
GH![rK  
j9sf~}D>  
同样还可以申明一个binary_op # &o3[.)9  
=usx' #rb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AS[cz! >  
class binary_op : public Rettype Pm6/sO  
  { 6)kF!/J  
    Left l; ^ S'}RZ*>  
Right r; n0kBLn  
public : E@aR5S>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !q! =VC  
ig] * Z  
template < typename T > PBb@J'b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ;OQ{  
      { [L8Bgw1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G:$wdT(u  
    } [>Kkj;*  
<XX\4[wb  
    template < typename T1, typename T2 > l~wx8 ,?G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J_OIU#-B  
      { r>sk@[4h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]QM6d(zDA  
    } b&B<'Wb  
} ; Q2iS0#  
b40zYH`'{  
a1]k(AuQrC  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 *[(O&L&0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ' D+h_*H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |f&)@fUI  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 9 W> <m[O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! xxgS!J  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 |AW[4Yn>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K_',Gd4L  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5b R;R{:x  
下面是修改过的unary_op }kdYR#{s  
[S9T@Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2f16 /0J@  
class unary_op 8MGtJ'.  
  { ?N<* ATC L  
Left l; Ey=(B'A~  
  \T'uFy9&a  
public : &/}]9 #  
_ro^<V$%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} So\(]S  
[WnX'R R  
template < typename T > *fso6j#%  
  struct result_1 r.0IC*Y  
  { \B8tGog  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; e3UGYwQ  
} ; m+||t  
uOc :^  
template < typename T1, typename T2 > R:P'QM   
  struct result_2 QpwOrxI}  
  { uA7~`78  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RrRrB"!8nR  
} ; j<>E Fd  
+',[q  
template < typename T1, typename T2 > l9"0Wu@_x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &duWV6Acw  
  { YwyP+S r\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mufi>}  
} B> *zQb2:  
AHc:6v^  
template < typename T > bO>q`%&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X:bv ?o>Y  
  { W\:!v%C  
  return OpClass::execute(lt(t)); &[$qA  
} ~+}w>jIm{|  
qZACX.Hw  
} ; z^$DXl@)h  
O|=5+X  
xDv$z.=Y  
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 DW&%"$2  
好啦,现在才真正完美了。 QE*O~Yj  
现在在picker里面就可以这么添加了:  P&"8R  
7Vd"k;:X  
template < typename Right > mIgc)"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'g.9 goQ  
  { 5[}3j1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PnkJ Wl<S  
} VI7f}  
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。 H6%QM}t  
'QW/TJ=7r  
IV*@}~BJ  
@TF^6)4f  
`!WtKqr%B  
十. bind P,U$ X+  
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。 vaN}M)W/  
先来分析一下一段例子 qniP`P4E  
r8>(ayJ,  
b5K6F:D22  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (?R;u>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4j^-n_T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $BHbnsaQ  
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。 j06?Mm_c2  
我们来写个简单的。 w/_n$hX  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `2N&{(  
对于函数对象类的版本: f d~a\5%e  
P7ktr?V0a  
template < typename Func > 8axz`2`  
struct functor_trait -(*<2Hy4  
  { ${I$@qq83  
typedef typename Func::result_type result_type; 7OuzQzhcK  
} ; CR8a)X4j#  
对于无参数函数的版本: XRoMD6qf;  
lO=+V 6  
template < typename Ret > + / s2;G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K5l#dl_T  
  { pkTg.70wU  
typedef Ret result_type; YDh6XD<Z  
} ; OSP#FjH  
对于单参数函数的版本: 4HX qRFUD  
E.~;  
template < typename Ret, typename V1 > OS|uZ<"Rq3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'lmZ{a6  
  { 1$S;#9PQ  
typedef Ret result_type; S}fU2Wi  
} ; fDe4 [QQ8  
对于双参数函数的版本: 5W hR |  
Ce&nMgd~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5gP<+S#>T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @L?X}'0xI4  
  { (EZ34,k'S  
typedef Ret result_type; W5'07N^  
} ; O5}/OH|j  
等等。。。 Q I!c=:u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W?+U%bIZ9  
e|Ip7`  
template < typename Func > `v2]Jk<  
struct func_return $7Sbz&)y3  
  { P "S=RX#+  
template < typename T > JiFy.Pf  
  struct result_1 r]!<iw  
  { 2kv%k3 Q{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 00DWXGt20o  
} ; E>_?9~8Mf  
m]g"]U:  
template < typename T1, typename T2 > {sn:Lj0  
  struct result_2 - 0t  
  { fwR3=:5~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y>OL2g  
} ; bXN-q!  
} ; [,GXA)j  
c k~gB  
fX.V+.rj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &p?Oo^  
lHYu-}TNP  
template < typename Func, typename aPicker > @ mzf(Aq  
class binder_1 bYzBe\^3q3  
  { $D,m o2I  
Func fn; m7:E7 3:  
aPicker pk; 3J\NkaSR  
public : 6{O#!o*g  
jgiP2k[Xom  
template < typename T > S6sSdo'  
  struct result_1 " mKMym2  
  { +B*8$^,V)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~;ink   
} ; j/zD`yd j  
`[+9n2j  
template < typename T1, typename T2 > 0m5Q;|mH  
  struct result_2 q.(p.uD  
  { +uPN+CgQ@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E(G=~>P  
} ; ^q"wd?((h  
Y^dVNC3vd  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rT`D@ I  
#Id.MLHxA_  
template < typename T > 0F'75  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ArkFC  
  { -;$+`<%  
  return fn(pk(t)); 39!o!_g  
} %EPqJ(T  
template < typename T1, typename T2 > YY I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q^Ln`zMe  
  { RJs_ S  
  return fn(pk(t1, t2)); YtQKsM  
} X$JO<@x  
} ; $ql-"BB  
syh0E= If_  
z(< E %  
一目了然不是么? )Jx!VJ^Y  
最后实现bind x7e  
< /y V  
|Y<ca   
template < typename Func, typename aPicker > V>P\yr?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *f8,R"]-g  
  { +N[dYm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MW9B -x  
} ^&uWAQohL  
yZ:|wxVY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~QdwoeaD  
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。 #f|-l$a)3a  
mxHNK4/  
十一. phoenix v>3ctP {  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9\)NFZ3Mz  
{s8''+Q#(-  
for_each(v.begin(), v.end(), ZNB*Azi  
( 89l_%To  
do_ F dv&kK!  
[ c7\bA7.  
  cout << _1 <<   " , " NQfIY`lt'  
] HXU"]s2Z  
.while_( -- _1), Ao96[2U6  
cout << var( " \n " ) wri[#D {  
) af{;4Cr  
); MC#bo{Bq3-  
 1 ,PFz  
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:  CjQ_oNI  
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 (Xq eX(s  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 C>68$wd>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l O, 2  
v,>F0ofJ  
qw87B!D  
template < typename Cond, typename Actor > *ep!gT*4  
class do_while 8Z3+S)6  
  { *MagicA  
Cond cd; Wc3!aLNx  
Actor act; kq%`9,XE  
public : (%0X\zvu/  
template < typename T > M/V >25`  
  struct result_1 [9?= &O#*  
  { L&3=5Bf9  
  typedef int result_type; \f66ipZK*  
} ; `"ie57-  
^J% w[FE  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} SgXXitg9+  
M~662]Ekk  
template < typename T > ?7&VT1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9:~,TH  
  { ZQBo|8*  
  do 0jq&i#yNB  
    { * n!0  
  act(t); r LfS9H  
  } mOXI"q]p  
  while (cd(t)); E"G. _<3J8  
  return   0 ; {iQ<`,)Y  
} Y6N+,FAk+J  
} ; <K\F/`c  
8=nm`7(]  
Ne9 .wd  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). df J7Dhn  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^d=Z/d[  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 !m(6/*PAl  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 0N T3  
下面就是产生这个functor的类: SiBbz4  
^cAJCbp7  
O3BU.X1'%  
template < typename Actor > /Cg/Rwl  
class do_while_actor HdnSs0 /  
  { d?{2A84S  
Actor act; &0C!P=-p  
public : / 9;Pbxn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 50R+D0^mh  
^#t<ILUa  
template < typename Cond > J2cNwhZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 11-uJVO~*  
} ; v Cmh3TQ  
<%Rr-,  
Y zvtxX*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O~Fk0}-  
最后,是那个do_ oaXD^ H\  
AN1bfF:C  
h n ]6he  
class do_while_invoker U&/S  
  { dk]ro~ [  
public : T6,lk1S'=  
template < typename Actor >  nm~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const , XR8qi~  
  { c]&VUWQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); vVf!XZF  
} V9bLm,DtT  
} do_; ^R$dG[Qf  
enr mjA&3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .R"L$V$RU.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Cwh;+3?C|  
最后来说说怎么处理break和continue 5.E 2fX  
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。 j w462h  
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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