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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda JA2oy09G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /1h ${mo~  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, d.xT8l}sS  
LMHii Os,  
~+S,`8-P  
DI0Wk^m  
  class filler Pe/8=+qO  
  { K,5_{pj  
public : ^I:f4RWo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Dp-j(F  
} ; q#PMQR"C  
Z9q1z~qSQ  
eZ8DW6l*  
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: ^TEFKx}PX  
vlC$0P  
I3;03X<2  
LbUH`0:%t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0iI|eE o  
M3!4,_!~  
!QlCt>{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9Ecc~'f  
pmc)$3u  
Go)}%[@w  
K1CgM1v  
二. 战前分析 4 z^7T  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 3R<VpN){  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 PwnfXsR  
dR!x)oO=  
1Vx>\A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e/b | sl  
  /* --------------------------------------------- */ xV"~?vD  
vector < int *> vp( 10 ); 8lFYk`|g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s1bb2R  
/* --------------------------------------------- */ uaqV)H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i hcSSUm  
/* --------------------------------------------- */ nm,(Wdr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2$b JMx>  
  /* --------------------------------------------- */ wGgeK,*_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @k9n0Qe|F  
/* --------------------------------------------- */ z:oi @q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n{(,r'  
^G14Z5.  
<9]J/w+  
eCjyx|:J  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1EWskmp  
1._1, _2是什么? K"cV7U rE  
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。 :Q ?p^OC  
2._1 = 1是在做什么? j [4l'8Ek  
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。 Uc9hv?  
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。 E&dxM{`  
V3<#_:;  
8&SW Q  
三. 动工 Q})&c.L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: h{: ]'/@~  
tuJ{IF  
kTA4!654  
DfX~}km  
template < typename T > y#FFxSH>  
class assignment S5\KI+;PW  
  { f h:wmc'  
T value; #xw3a<z?u  
public : K=> j+a5$  
assignment( const T & v) : value(v) {} pP%9MSCi  
template < typename T2 > <07]w$m/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Mtc  -  
} ; ]fSpG\yU  
63QF1*gPH  
Q@[(0R1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 CYYo+5x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O-ppR7edh  
QB d4ok: R  
YB.@zL0.(  
_k#!^AJ}x  
  class holder K"zRj L+  
  { jS)YYk5  
public : qq"0X! w  
template < typename T > =1\mLI}@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?8FJMFv;4%  
  { fo~>y  
  return assignment < T > (t); ~Rw][Ys  
} k\Y*tY#2  
} ; "sT)<Wc  
K^I B1U$  
erOj(ce  
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: a,h]DkD  
+zK?1llt  
  static holder _1; tB VtIOm9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K/_"ybR7  
/vpwpVHIpG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a7aj:.wi  
而不用手动写一个函数对象。 P1R[M|Fx  
%~[@5<p  
pJIJ"o'>.9  
o%*C7bU  
四. 问题分析 H.[nr:  
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。 %<`sDO6Q?  
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。 _k#GjAPM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 GK [Hs 1/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Jv kTfTE7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 a% /D~5Z  
M\RHFTB<C  
五. 问题1:一致性 hFnUw2 6P  
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?| TW}].A_-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }*S`1IWMj  
j /@<=  
struct holder tJ .Ln  
  { Z29LtKr  
  // jhJ<JDJ?`  
  template < typename T > '(-H#D.oy'  
T &   operator ()( const T & r) const ez~u A4  
  { a:;7'w'  
  return (T & )r; #Z,@yJ2wl  
} g_rk_4]  
} ; (\nEU! Y  
pG22Nx  
这样的话assignment也必须相应改动: KwgFh#e  
([#'G+MC&  
template < typename Left, typename Right > ' H4m"  
class assignment xVRxKM5 {  
  { *P|~v Cnr  
Left l; v]rbm}uU9  
Right r; 6}~k4;'}A  
public : y9k'jEZ"oh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5Pf)&iG  
template < typename T2 > % bKy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gLg.mV1<  
} ; <$ qT(3w<y  
5F!i%{XQvm  
同时,holder的operator=也需要改动: I@IE0+ [n  
gX*j|( r  
template < typename T > {R"mvB`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {`-AIlH(  
  { p+0gE5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vy` lfbX@  
} Jp|eKZ  
%Y,Ru)5}  
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。 8l'W[6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 PXML1.r$Q  
e,d}4 jy  
return l(rhs) = r; +hX =  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 :yTr:FoF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }R%*J  
%gWQ}QF  
template < typename Tp > YW"uC\kg|  
class constant_t 'Ydr_Ses  
  { P4.)kK.3q|  
  const Tp t; 1 ^30]2'_  
public : Uy*d@vU9c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A 8-a}0Gh  
template < typename T > .jiJgUa7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ] ^?w0A  
  { *!E~4z=  
  return t; Ikw.L  
} d[  _@l  
} ; #l@P}sHXq  
'z{|#zd9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YV} "#  
下面就可以修改holder的operator=了 r4<As`&  
!b&+2y2i[W  
template < typename T > [Jj@A(Cz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const H@9QEj!Y  
  { u,{R,hTDS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o+)y!  
} L=fy!R  
u /DE  
同时也要修改assignment的operator() q*tGlM@R?  
Ep:hObWG)  
template < typename T2 > Bs|Xq'1M!;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6J@,bB jVz  
现在代码看起来就很一致了。 A&M(a  
Z1:<i*6>D  
六. 问题2:链式操作 g4YlG"O[~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2-jXj9kp`  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 G!wb|-4<$  
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。 6R guUDRQ  
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。 D u T6Od/f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _l1"X^Aa  
fK *l?Hr  
template < typename T > Zu~w:uNmU  
struct result_1 /y|ZAN  
  { g'{?j~g  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ryh 0r  
} ; (:O6sTx-hE  
<&gs)BY  
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: >Vg [ A  
}q'IY:r  
template < typename T > U OGjil{.  
struct   ref t\'MB  
  { [@JK|50|K  
typedef T & reference; +u*Pi  
} ; O[{/P:a  
template < typename T > &/-MUKN  
struct   ref < T &> t;/uRN*.  
  { KLj=M;$:K  
typedef T & reference; jSH.e?  
} ; wa{!%qu5.R  
 +a%D+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {MyI3mvA  
I/!AjB8W4  
template < typename T > t&F:C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +rA#]#hN  
  { q@O  
  return l(t) = r(t); s6Dkh}:d  
} V5i}^%QSs  
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。 ?1c7wEk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  ;(J&%  
j@^zK!mO  
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 Bg[yn<) ]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $Dx*[.M3>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 zi_$roq=)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ARt{ 2|  
最后的布局是: 8 hhMuh  
                Add z5 @i"%f  
              /   \ _+nk3-yQw  
            Divide   5 v\MQ?VC  
            /   \ :uB?h1|  
          _1     3 ao=e{R)  
似乎一切都解决了?不。 mqHH1}  
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。 WVhQ?2@}  
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。 !Ur.b @ke  
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: BD;T>M  
5c(g7N  
template < typename Right > " C&>$h_%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 54JZOtC3~  
Right & rt) const bvrXz-j  
  { - 0q263z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _9H]:]1QH  
} /; /:>c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9N{?J"ido  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Y`{62J8oy  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ,c$tKj5ulQ  
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。 ujkWVE'  
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。 (*=>YE'V{  
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? g6aqsa  
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: /W-ges  
S[yrGX8lu  
template < class Action > l2YClK  
class picker : public Action @mv G=:k  
  { kksffzG  
public : Ejr'Yzl3_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /kK!xe  
  // all the operator overloaded q~5zv4NX  
} ; | 4}Y:d  
%4F\#" A  
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。 iGz*4^ %  
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: hmOGteAf-  
J Eo;Fx]  
template < typename Right > xV`l6QS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4 qY  
  { ` - P1Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1KGf @u%-1  
} ,!alNNY  
00f'G2n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .5!`wwVi  
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。 C'y2!Q /"  
U^ , !  
template < typename T >   struct picker_maker i2(v7Gef  
  { (ER9.k2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8Dtpb7\o  
} ; UcD<vg"p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ayg^<)JWh  
  { SCe$v76p#  
typedef picker < T > result; r-xP 6  
} ; WQ8 "Jj?k6  
@x}^2FE  
下面总的结构就有了: G~bDl:k`A  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 nw+^@|4  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 C96*,.j~'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p=A, yGDV  
至此链式操作完美实现。 7RBEEE`)  
|[mmEYc  
<%% )C>l  
七. 问题3 vY|YqWt  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 %HtgZeY  
Z|N$qm}  
template < typename T1, typename T2 > R"JXWw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gos# =H  
  { Y@#N_]oXj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); AkW>*x  
} BY[7`@  
t2OBVzK  
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: ok:L]8UN 3  
B0)|sH  
template < typename T1, typename T2 > 3)#Nc|  
struct result_2 #}@8(>T  
  { 8q{|nH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L[ D+=  
} ; {~FPvmj&  
k+?gWZ \  
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? GiM-8y~  
这个差事就留给了holder自己。 Dt(D5A  
    FvPWS!H  
+swTMR  
template < int Order > czu9a"M>X  
class holder; SpU|Q1Q/h  
template <> :Z2997@Y  
class holder < 1 > lN:;~;z_  
  { 3Og}_  
public : ]dJ"_  
template < typename T > ~&RrlFh  
  struct result_1 kqj)&0|X  
  { F:P2:s<d-  
  typedef T & result; Fp@>(M#3  
} ; F7*)u-4Yn  
template < typename T1, typename T2 > tN\I2wm  
  struct result_2 o@.{|j  
  { w}OBp^V^  
  typedef T1 & result; cUG^^3!  
} ; W!O/t^H>  
template < typename T > %bF157X5An  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ercXw7{  
  { %s+'"E"E  
  return (T & )r; R6fkc^  
} Nj2l>[L;  
template < typename T1, typename T2 > /t7f5mA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .AO-S)wHR  
  { b=2:\F  
  return (T1 & )r1; <&) hg:  
} 5XHejHn>  
} ; =j- ,yxBvJ  
<7rj,O1=  
template <> =$gBWS  
class holder < 2 > Y7p@NG&1q  
  { & ck}3\sQ  
public : xxl|j$m  
template < typename T > e/:?9  
  struct result_1 hI*v )c  
  { h0k?(O  
  typedef T & result; Cx/J_Ro#  
} ; R?:Q=7K  
template < typename T1, typename T2 > ~D|,$E tX4  
  struct result_2 V~/-e- 9u  
  { vWESu4W`L  
  typedef T2 & result; ~!PWJ~U  
} ; 'V:MppQVZ.  
template < typename T > P)f8 lU^z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g&F$hm  
  { nM.g8d K  
  return (T & )r; [Z:P{yr  
} yc3/5]E&  
template < typename T1, typename T2 > )}N:t:rry  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .|go$}Fk  
  { p~8O6h@J  
  return (T2 & )r2; j_}:=3  
} c,;VnZ 9wC  
} ; _^(1Qb[  
t'At9<ib  
y6d!?M(0U  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 YzG?K0O%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \WC,iA%Y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +CdUr~6  
e_|<tYx><  
return l(i, j) = r(i, j); 98 5h]KQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v.C  
"PRHQW  
  return ( int & )i; 8M,o)oH  
  return ( int & )j; <2 [vR|Q*  
最后执行i = j; obF|;fwPnR  
可见,参数被正确的选择了。 P,)D0i  
)mOM!I7D@  
weu+$Kr  
8[X"XThj  
9%NsW3|  
八. 中期总结 yeta)@nH  
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: U n)Xe  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Yq|_6zbYf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S{&%tj~U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~<K,P   
jG{?>^  
xsRkO9x  
Lm`-q(!7w  
rBQ<5.  
U@yhFj_y  
九. 简化 ~%h )G#N  
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。 |?^qs nB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A. tGr(r  
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: }ixCbuD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z{1A x  
  +-*/&|^等 UTu~"uCR  
2. 返回引用。 OwNM`xSa|\  
  =,各种复合赋值等 viYrPhH+z  
3. 返回固定类型。 YfT D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z>y6[o  
4. 原样返回。 C)yw b6  
  operator, ZLKbF9lo  
5. 返回解引用的类型。 xL.m<XDL  
  operator*(单目) 0Mn |Yb4p  
6. 返回地址。 r7_%t_O|IL  
  operator&(单目) $X Uck[  
7. 下表访问返回类型。 V 1d#7rP  
  operator[] U.~G{H`G,u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s Y1@~v  
  operator<<和operator>> u5rvrn ]  
ZaY|v-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 <h#W*a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )ej1)RU"  
H"w;~;h  
template < typename Left > ;Qt/(/  
struct value_return ](s5 ;ta   
  { .K4)#oC  
template < typename T > v+g:0 C5 (  
  struct result_1 x(EwHg>;  
  { mpk+]n@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nTGf   
} ; F?a 63,r  
-UidU+ES;  
template < typename T1, typename T2 > 0 !%G #~th  
  struct result_2 %?+Lkj&  
  { ! a\v)R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zTMLE~w  
} ; T&6>Eb0{  
} ; .Y7Kd+)s)L  
=BR+J9  
,!^c`_Q\>@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,jz~Np_2  
=?y0fLTc  
下面我们来剥离functor中的operator() l}(HE+?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;(}~m&p  
lAo~w  
return l(t) op r(t) 85dC6wI4K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q -$) H;,  
return op l(t) f &NX~(  
return op l(t1, t2) MRo_An+  
return l(t) op j`@`M*)GB  
return l(t1, t2) op q!U$\Q&  
return l(t)[r(t)] .UX4p =  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kUGFg{"  
GL9'dL|  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: d#d&CJAfr  
单目: return f(l(t), r(t)); 7>MG8pf3a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2o[ceEg  
双目: return f(l(t)); gx^!&>eIb#  
return f(l(t1, t2)); w]h8KNt  
下面就是f的实现,以operator/为例 b5%<},ySq  
l0t(t*[Mj  
struct meta_divide B<.\^f uS  
  { R87@.  
template < typename T1, typename T2 > abS~'r14  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) q6E 'W" Q  
  { ,:K{  
  return t1 / t2; 5"b1: w@  
} SFwY%2np)!  
} ; 0'A"]6  
sxuP"4  
这个工作可以让宏来做: OUwnVAZZ6  
[+A]E,pv]1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rZB='(?  
template < typename T1, typename T2 > \ s"$K2k;J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; se>\5k  
以后可以直接用 +]wM$bP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =Sr<d|\O  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ] FvGAG.*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) "B +F6  
Pz D30VA  
QAo/d4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ]3 GO_tL  
?9eiT:2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zNo"P[J8  
class unary_op : public Rettype %{V7 |Azt  
  { Fo ;J3<U)  
    Left l;  yoe@]c=  
public : RSB+Saf.8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GJS(  
wXnVQ-6H  
template < typename T > =tA;JB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H ~fF; I  
      { 'ks  .TS&  
      return FuncType::execute(l(t)); 6q`)%"4k  
    } 8n2;47 a  
<f.Eog  
    template < typename T1, typename T2 > .dxELSV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {gu3KV  
      { w9"~NK8xzM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;{R;lF,  
    } jHHCJOHB8  
} ; OA}; pQ9QN  
Ke:EL;*8k  
qvWi;  
同样还可以申明一个binary_op eYkg4O'  
Pq{p\Qkj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _e8v12s  
class binary_op : public Rettype Hc|cA(9sh9  
  { )OQ<H.X  
    Left l; ?0sTx6x@  
Right r; %Q}(.h%M  
public : ld|GY>rH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6,~ 1^g*  
X$Q.A^9  
template < typename T > Vep 41\g^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a\,V>}e  
      { NZ8X@|N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8a8D0}'  
    } Ie _{P&J  
K(lVAKiP]  
    template < typename T1, typename T2 > ;;CNr_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %8Y+Df;ax  
      { 'T qF}a7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >@?mP$;=  
    } *""W`x  
} ; i+T5 (P$  
-jrAk  
HSU?4=Q  
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 S fY9PNck\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %FqQ+0^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t"J{qfNs  
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。 b *0uxvLu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #< :`:@2  
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。。。 >X:!Y[N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K]yWpW  
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) UpSJ%%.n  
下面是修改过的unary_op !5[SNr3^  
/$\8?<Pc".  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z"7X.*]  
class unary_op &IRM<A!8  
  { b&_Ifx_YF  
Left l; %{^|Av1Uz  
  R/E6n &R  
public : 'YbE%i}  
#CyqiOM\*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }F9#3W&`c  
Q 9f5}  
template < typename T > $txF|Fj]^A  
  struct result_1 uz$p'Q  
  { ^k^?>h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; EDnZ/)6Gg  
} ; fF#Fc&B  
rL+.3ZO):P  
template < typename T1, typename T2 > SGy2&{\Z  
  struct result_2 IBu\Sh-  
  { (LXYx<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fshG ~L7S9  
} ; HKO]_; :(  
uD{ xs  
template < typename T1, typename T2 > s0x/2z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =h ~n5wQG  
  { ~>0H k}Hv  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); lt2MB#  
} 2cGiE{  
bNm]h.  
template < typename T > >O~V#1 H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ` ` Yk  
  { {%y|A{}c  
  return OpClass::execute(lt(t)); $[7/~I>m  
} >mEfd=p  
w?N>3`Jnf  
} ; ,PJC FQMR  
)4:]gx#cr  
+IjBeQ?  
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 M ]O4  
好啦,现在才真正完美了。 Q uw|KL  
现在在picker里面就可以这么添加了: Vwjic2lGI  
:mf&,?  
template < typename Right > BxQ,T@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \>n[x; $  
  { 3qH1\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O1DUBRli!q  
} yxf #@Je"  
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。 $bZ-b1{c C  
vo&h6'i>7  
cg9}T[A  
N{@~(>ee^  
B/n~ $  
十. bind e0Gs|c+6  
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。 7(^F@,,@  
先来分析一下一段例子 {&B0kjf  
?q2Yk/P  
BTG_c_ ?]e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V+l7W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 '(N(k@>{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 mDD96y  
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。 Zp<#( OIu  
我们来写个简单的。 Q0x?OL]A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dIhfp7|  
对于函数对象类的版本: xpwy%uo  
0,.|-OZ  
template < typename Func > &_hEM~{  
struct functor_trait  +`ov1h  
  { oJ" D5d,  
typedef typename Func::result_type result_type; |m@>AbR5dk  
} ; +StsSZ  
对于无参数函数的版本: w&J_c8S  
+|5 O b  
template < typename Ret > .4$F~!aj9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [*0M$4  
  { )vVf- zU  
typedef Ret result_type; WQD:~*C:  
} ; 6uUn  
对于单参数函数的版本: Z*h}E  
fM*?i"j;Y  
template < typename Ret, typename V1 > G8/q&6f_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,\#s_N 7  
  { cN&:V2,  
typedef Ret result_type; U^U hZ!  
} ; -:J<JX)o  
对于双参数函数的版本: 72*j6#zS  
KMQPA>w#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T,vh=UF%]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q |S>C%4?  
  { BS?$eai@:9  
typedef Ret result_type; bz~aj}"`  
} ; [cl+AV "  
等等。。。 2cRru]VZ5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I Xm[c@5l  
v '^}zO  
template < typename Func > Sl<1Rme=w  
struct func_return AP1ZIc6  
  { }#g+~9UK  
template < typename T > X-TGrdoX  
  struct result_1 +o"CMI  
  { R(cg`8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D.x8=|;  
} ; gNA!)}m\  
unbIfl=  
template < typename T1, typename T2 > p0]\QM l1  
  struct result_2 :)tsz;  
  { V d]7v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D<<q5gG  
} ; Wv;,@xTZ  
} ; ?.lo[X<,*  
DBLM0*B  
zpeCT3Q5O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d~h;|Bl[  
u%I%4 gM  
template < typename Func, typename aPicker > #e,TS`"eD  
class binder_1 kp}[nehF  
  { s@y;b0$gk  
Func fn; H=g%>W%3  
aPicker pk; ^&8hhxCPu|  
public : :eJJL,v  
[/VpvQ'  
template < typename T > eO*s,*  
  struct result_1 RO%M9LISI  
  { !y'>sAf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ht\2 IP  
} ; "Jg.)1Jw  
H270)Cwn+  
template < typename T1, typename T2 > k_zn>aR$F  
  struct result_2 4gNN "  
  { Iw h0PfWJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :M f8q!Q'  
} ; -o{ x ;:4  
) jvI Nb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =NI?Jk*iAq  
1,Mm+_)B  
template < typename T > t,*1=S5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5 ;XYF0  
  { ED" fi$  
  return fn(pk(t)); X  u HR  
} I.T?A9Z  
template < typename T1, typename T2 > v-q-CI? B#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6akI5\b  
  { "19#{yX4  
  return fn(pk(t1, t2)); *FZav2]-  
} 4# ]g852  
} ; 8~s0%%{,M  
d,Oagx  
\@N~{72:k  
一目了然不是么? g7*Uuh#  
最后实现bind NqNU:_}  
~1twGG_;  
}HmkTk  
template < typename Func, typename aPicker > k`|E&+og  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) '<uM\v^k  
  { o|c6=77043  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); vf+z0df  
} M"/Jn[  
jX(${j<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \)wch P_0  
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。 WWZ<[[ >  
 (FaYagD  
十一. phoenix =s]2?m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: bM:4i1Z  
~9yK MUf  
for_each(v.begin(), v.end(), g}gGm[1SUo  
( m{X{h4t  
do_ Dc$q0|N=z  
[ Pc< "qy  
  cout << _1 <<   " , " :9%e:-  
] ~_N,zw{x  
.while_( -- _1), z>,M@@  
cout << var( " \n " )  ^RT_Lky  
) U1E@pDH  
); v {uq  
2 rf8)8':  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: xE^G*<mj:  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor vcp{Gf|^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *i:8g(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l>pB\<LL  
[MwL=9;!H  
R LF6Bc  
template < typename Cond, typename Actor > KB :JVK^<  
class do_while :( m, 06K  
  { .KC V|x;QW  
Cond cd; ^L)3O|6c  
Actor act; +_cigxpTc  
public : &|ne!wu  
template < typename T > V:J|shRo  
  struct result_1 L[Z^4l_!  
  { Us'JMZ~  
  typedef int result_type; N|2d9E  
} ; a{^z= =  
]w _&%mB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I]+ zG  
Y9<[n)>+  
template < typename T > +ZW>JjP*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iQ8{N:58DN  
  { d v[.u{#tP  
  do f:&JKB)N  
    { h@=@ fa  
  act(t); 9"+MZ$  
  } Xy 4k;+  
  while (cd(t)); )V[j~uOU)]  
  return   0 ; )$9w Kk\F  
} +p Ywc0~  
} ; 0=6mb]VUi=  
Y<VX.S2kf  
D})/2O p   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C=q&S6/+  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 f>C+l(  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3!gz^[!?EN  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |^UQVNJ  
下面就是产生这个functor的类: #iv4L  
Ea<\a1Tl43  
9=]HOUn  
template < typename Actor > [qRww]g;P|  
class do_while_actor \:1$E[3v  
  { sfw* _}y  
Actor act; x,10o   
public : &`n:AR`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z8}QXXa  
.$x}~Sw  
template < typename Cond > 9v*y&V9/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; JluA?B7E  
} ; >W-xDzJry  
oYf+I  
juWXB+d2Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pqpsa'  
最后,是那个do_ ?#:']q  
vvxD}p=y  
L v/}&'\(  
class do_while_invoker )rj!/%  
  { 5~DKx7P!Z  
public : L3wj vq^  
template < typename Actor > 8WP"~Js!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^K1mh9O  
  { xPUukmG:B  
  return do_while_actor < Actor > (act);  wk8fa  
} zNKB'hsK  
} do_; H.{Fw j4  
fDB. r$|d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4C_1wk('  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5!Y\STn  
最后来说说怎么处理break和continue Wc+(xk  
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。 ,~Xe#e M  
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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