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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A! <R?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E[nWB"pxE  
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, ^gH.5L0]gH  
(bH"x  
EiP_V&\  
Zj~tUCc  
  class filler C?bPdJ,6  
  { /I$g.f/#  
public : QCa$<~c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {^"c>'R  
} ; )`-9WCd&  
r&1N8o  
6peO9]Zy  
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: Nh]eZ3O  
a%;$l_wVT:  
u~1[nH:  
g}$]K! F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); WsJ3zZc  
bW3e*O$V  
HHWB_QaL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;'}1   
4zpprh+`K  
bX|Z||img  
+X cB5S>  
二. 战前分析 T9RR. ng  
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。 "p#mNc  
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 N: d`L+tcc  
-g;iMqh#  
U,[vfSDGr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ztgSd8GGE  
  /* --------------------------------------------- */ yew9bn0a=  
vector < int *> vp( 10 ); B\KvKT|\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); , YTuZS  
/* --------------------------------------------- */ 1f~unb\Gg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o`M7:8G  
/* --------------------------------------------- */ Xy_+L_h^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); D7[ 8*^  
  /* --------------------------------------------- */  #XQEfa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C[&  \Xq  
/* --------------------------------------------- */ ,hT t]w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); P9G c)$6{p  
$khWu>b  
iKLN !QR  
1 q}iUnR  
看了之后,我们可以思考一些问题: QC \8Zy  
1._1, _2是什么? Iy8Ehwejd  
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。 \uQ(-ji  
2._1 = 1是在做什么? B3c rms['  
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。 Cbx/  
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。 r*&gd|sn  
\[B5j0vV,  
&P&M6v+  
三. 动工 -PB m@}*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 80![aj}z4G  
-% 5*c61  
Br`Xw^S  
&h`s:Y  
template < typename T > 9Fv1D  
class assignment (05/}PhB`  
  { +a"MSPC4w  
T value; HP:ee+n  
public : ;&s`g   
assignment( const T & v) : value(v) {} wta\C{{  
template < typename T2 > ? Z.p.v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :JV= Kt  
} ; *q=pv8&*s  
|k^'}n  
=v:vc~G6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k9~NIvnB`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pTprU)sa7  
[_G_Wl'#8  
pBL,kqYNA>  
Y]Vt&*{JV  
  class holder [v^T]L  
  { {SY@7G]  
public : #OqQD6  
template < typename T > &;&i#ZO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z[)t34EY"  
  { $k,Z)2  
  return assignment < T > (t); Ckj2$c~  
} g1@zk $  
} ; Q]S~H+eRy  
l<ag\ d  
2RFYnDN  
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: ylUxK{  
fFMGpibkM  
  static holder _1; p^3 ]Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ='`z  
zq>pK_WG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yH|[K=?S[  
而不用手动写一个函数对象。  "_eHK#)  
EcxPbRg  
FIL?nkYEO  
$A;jl`ng  
四. 问题分析 UOJx-o!c?  
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。 B8F.}M-!  
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。 |L}zB,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $sTbFY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~Z9Eb|B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lr'h  
!8lG"l|,l  
五. 问题1:一致性 cfBq/2I  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| AyKvh  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0"ksNnxK  
)r3}9J  
struct holder V(I!HT5.W  
  { )e(Rf!P{  
  // cXU8}>qY7  
  template < typename T > G0oY`WXOB  
T &   operator ()( const T & r) const *1"xvle  
  { ZJ}9g(X..g  
  return (T & )r; S96H`kedZo  
} mFfw*,M  
} ; N[~{'i  
Xb?:dlu3  
这样的话assignment也必须相应改动: tS!Fn Qg4  
dn(I$K8  
template < typename Left, typename Right > [EI~/#;  
class assignment !m"LIa#/Cs  
  { \X.CYkgK  
Left l; a\;1%2a  
Right r; 7#d>a=$h  
public : v%v(-, _q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O#LG$Y n*  
template < typename T2 > Oxo?\ :T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C))5,aX  
} ; %IrR+f+H  
eRU0gvgLu"  
同时,holder的operator=也需要改动: zx` %)r  
POvxZU  
template < typename T > Le;;Yd}f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x93h{K f  
  { Zk,` Iq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )3K#${p  
} .c__<I<G<  
wJyrF  
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。 tpu2e*n-|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :btb|^C  
1(%9)).K  
return l(rhs) = r; G>Fk )  
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\Z_t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9 5bi W  
 ?QA![  
template < typename Tp > F6 mc<n  
class constant_t :rxS &5  
  { be?>C 5  
  const Tp t; ],`xd_=]=  
public : 7egE."  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} aa|u *afWQ  
template < typename T > UWU(6J|Fk  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q4u,pm,@  
  { m=Mb'<  
  return t; (V&5EO8)  
} :ohGG ,`Dh  
} ; zT<fTFJ1  
I0iTa99K  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A]0A,A0  
下面就可以修改holder的operator=了 @*?)S{8  
?^Gi;d5  
template < typename T > ,+w9_Gy2H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -e_91W I  
  { *Bfo"["0.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \c ')9g@  
} `iHyGfm  
8^IV`P~2M  
同时也要修改assignment的operator() u<L<o 2  
Sg%h}]~   
template < typename T2 > wnioIpRkh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } KA $jG{ yq  
现在代码看起来就很一致了。 rX7GVg@H  
S?b^g'5m  
六. 问题2:链式操作 4^r4O#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 } 6 ,m2u  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 _+!@c6k)ra  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 &}'FC7}  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {c  : 7:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BiY-u/bH9a  
m+UWvUB)  
template < typename T > 3Pu8IXW  
struct result_1 !S.O~Kq  
  { 3_bE12  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6|mHu2qXm  
} ; ol0i^d*9F  
}SfS\b{|~  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: V` T l$EF  
%p48=|+  
template < typename T > g6 H}a  
struct   ref 4s s 4O  
  { ) $`}~  
typedef T & reference; Y#,&Tu  
} ; s.X .SJ  
template < typename T > T,a71"c  
struct   ref < T &> '[Sm w'n6-  
  { |}7!'f\M  
typedef T & reference; ZZ>"LH  
} ; 3F?7oMNIh  
z!M #   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I4|LD/b  
eJ*u]GH U  
template < typename T > `q9n`h1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {q/;G!ON.S  
  { MY60%  
  return l(t) = r(t); +v2)'?BS  
} o;9 G{Xj3@  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 DPlDuUOd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f,|g|&C  
z`qb>Y"xf3  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 cR{F|0X  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "Xg~1)%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S:K$fFcJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6b7c9n Z  
最后的布局是: y>#_LhTX-  
                Add b'ZzDYN  
              /   \ ECyG$j0  
            Divide   5 -Qn l)JB  
            /   \ =@nE:uto]  
          _1     3 Vx}e,(i  
似乎一切都解决了?不。 ken.#>w  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 =]r2;014  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 uHsLlfTn  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 74 W Ky  
@Di!~e6  
template < typename Right > 'yosDT2{#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =r)LG,w212  
Right & rt) const (rc 7Cp3  
  { V|hwT^h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =van<l4b#n  
} B^!-%_q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -e_|^T"  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Z l;TS%$  
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。 PqIskv+  
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。 bU/4KZ'-^  
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。 BoQ%QV69%  
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 )^F  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 9[`c"Pd  
Lu~E5 ,  
template < class Action > 6g\hQ\+Z}  
class picker : public Action $|g ;  
  { HOx+umjxW  
public : ^D1gcI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jXVvVv  
  // all the operator overloaded 0K6My4d{  
} ; aZ|?i }  
mr2Mu  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Go!{@ xx>  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Qcks:|5  
o*artMkG  
template < typename Right > *T#^|<.XG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const UdVf/ PGx  
  { C(9"59>{]y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z ^}[CQ&Am  
} (/0dtJ  
7x=4P|(\}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IBvn q8\  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 &]Uo>Gb3!q  
dF09_nw  
template < typename T >   struct picker_maker i6A9|G$H  
  { :<s`)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ok [_Z;  
} ; yf;TIh%)=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ahIDKvJ4  
  { ij|>hQC5i  
typedef picker < T > result; {NQCe0S+p  
} ; Mvue>)g~>  
@e&0Wk  
下面总的结构就有了: }zS5o [OE  
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。 H] g=( %ok  
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。 0{uaSR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ";7xE#jRk  
至此链式操作完美实现。 1<fW .Q)  
O) TS$  
$=Ns7Sbup  
七. 问题3 $+f=l~/s  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 n((A:b  
a|= ^   
template < typename T1, typename T2 > #Q)r6V:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w~'}uh  
  { }3_b%{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -ycdg'v  
} <YtjE!2  
F~qZIggD  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Ll-QhcC$  
7H?xp_D  
template < typename T1, typename T2 > 4Ngp  -  
struct result_2 j}B86oX  
  { yci}#,nb  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +}M3O]?4  
} ; `'^o45  
a;^lOU|L{  
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? x{8h3.ZQ,  
这个差事就留给了holder自己。 R|'W#"{@  
    @{q<"hT  
*!JB^5(H  
template < int Order > :b(W&iBWhI  
class holder; {:("oK6w  
template <> QRK\74'uY  
class holder < 1 > oQ,<Yx%E3  
  { v*qbzW`  
public : -aVC`  
template < typename T > ZZZ9C#hK^9  
  struct result_1 7n.Oem  
  { <qpzs@  
  typedef T & result; 9( q(;|;Hp  
} ; @!'}=?`  
template < typename T1, typename T2 > z'$1$~I  
  struct result_2 GF8wKx#J  
  { c AO:fb7  
  typedef T1 & result; hm d3W`8D  
} ; J{prI;]K  
template < typename T > <$zhNu~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M2|h.+[Q  
  { E/a2b(,Tg  
  return (T & )r; pc0{  
} Y1I)w^}:  
template < typename T1, typename T2 > A]'jsv!+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,!@MLn  
  { &Q;sbI}  
  return (T1 & )r1; pv sa?z;rP  
} M*ZN]9{^.  
} ; Y 0Fq -H  
Q2- lHn^L:  
template <> Iq4B%xo6G  
class holder < 2 > *j&)=8Y|   
  { aK - x{  
public : p> >H$t  
template < typename T > 0V>Ho H   
  struct result_1 znTi_S  
  { RPgz"-  
  typedef T & result; J](NCD  
} ; 65qqs|&w;[  
template < typename T1, typename T2 > _Iav2= 0Wi  
  struct result_2 } v:YSG  
  { Zs=A<[  
  typedef T2 & result; zA>X+JH>iw  
} ; !|xB>d q?  
template < typename T > 'xj5R=V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F c5t,P  
  { "4H@&:-(p  
  return (T & )r; ~[t#$2d}  
} #8"oqqYi  
template < typename T1, typename T2 > C'|9nK$%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -Q@f),  
  { -'d:~:1f  
  return (T2 & )r2; yiC7)=  
} s. A}ydtt  
} ; Wy7w zt  
IJGw<cB]+  
mLZ1u\ 7W  
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> >。 G@`F{l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zU ~ Ff"<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I{g.V|+ x  
.waw=C  
return l(i, j) = r(i, j); Vn sV&cx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \Dq'~ d  
e !jy6 t  
  return ( int & )i; I@ue eDY  
  return ( int & )j; { sC Ni  
最后执行i = j; G5/A {1sz&  
可见,参数被正确的选择了。 Mt-r`W3 q  
1l#46?]~  
j@z IJ  
WSH[*jMA  
FefroaJ:u  
八. 中期总结 n>q!m@ }<  
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: %T]^,y$n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]<\YEz&A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~h3G}EH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R#4l"  
~?ezd0  
CZ3oX#b  
/o;L,mcx*  
p!YK~cH[  
>[;@ [4}  
九. 简化 5;0w({1l  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 k9rws  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HD=F2p  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: +zMPkbP6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #!R>`l(S  
  +-*/&|^等 }b(h D|e  
2. 返回引用。 e`qrafa  
  =,各种复合赋值等 V'XEz;Ze  
3. 返回固定类型。 Qi`3$<W>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [Xu8~c X  
4. 原样返回。 uxU-N  
  operator, }Kgi!$<aQx  
5. 返回解引用的类型。 H<_Tn$<zH.  
  operator*(单目) O0#[hY,  
6. 返回地址。 5Z!$?J4Rl  
  operator&(单目) |"SZpx  
7. 下表访问返回类型。 larv6ncV  
  operator[] rc8HZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~{Iw[,MJ  
  operator<<和operator>> a|u#w~  
9<_hb1'  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ML12&E>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jV sH  
`Ow]@flLI  
template < typename Left > g9pKoi|\E  
struct value_return S!8<|WO^t  
  { ':4<[Vk  
template < typename T > U7g`R@  
  struct result_1 uy<3B>3~.  
  { 0(y*EJA$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U7x  
} ; V|'@D#\  
"mJo<i}  
template < typename T1, typename T2 > \|Af26  
  struct result_2 .z,-ThTH@\  
  { ElW\;C:K*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W/2y; @  
} ; %HG+ |)b  
} ; "rn  
{A0F/#M]  
fxcE1=a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait A5Jadz~  
' bl9fO4v  
下面我们来剥离functor中的operator() oT{9P?K8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u* pQVU  
i`sZP#h  
return l(t) op r(t) h2zSOY{su  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) LG,?,%_s  
return op l(t) |-=-/u1  
return op l(t1, t2)  ,h^6y  
return l(t) op :(~<BiqR(  
return l(t1, t2) op nN{DO:_o  
return l(t)[r(t)] $JOz7j(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F\JS?zt2  
viG=Ap.Th  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: _|C3\x1c  
单目: return f(l(t), r(t)); _K9PA[m5 ~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i<Ms2^  
双目: return f(l(t)); !hQ-i3?qm  
return f(l(t1, t2));  GhfhR^P  
下面就是f的实现,以operator/为例 wetu.aMp  
M#^q <K %  
struct meta_divide \>:t={>;  
  { -I5]#%eX^  
template < typename T1, typename T2 > 9\!&c<i=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,.P]5 lE  
  { ?/&X _O  
  return t1 / t2; WDY\Fj   
} z!6_u@^-  
} ; wBpt W2jA  
28^/By:J  
这个工作可以让宏来做: oX)a6FXK>  
&;ddnxFI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ByjfPb#  
template < typename T1, typename T2 > \ eFs5 l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |5;,]lbt  
以后可以直接用 s>G6/TTH6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) i}LQ}35@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 qE2<vjRg  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) &k)+]r  
3)VO{Cj!  
-aJ(-Np$f  
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 49E| f ^q  
Z|@-=S(.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lJAzG,f  
class unary_op : public Rettype `P\H{  
  { `{YOl\d_  
    Left l; 4mY^pQ1=L  
public : 0i[t[_sce  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} bP$e1I3`  
1W*Qc_5 v1  
template < typename T > Lb$Uba-_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xqk(id\&  
      { VT>-*  
      return FuncType::execute(l(t)); }%wP^6G*x\  
    } xy>$^/[$  
/ w dvm4  
    template < typename T1, typename T2 > &S.p%Qe"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;,Vdj[W$>  
      { _RcEfT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0 F8xS8vK+  
    } kN 2mPD/  
} ; < *iFVjSI(  
hlyh8=Z6o  
LGy6 2 y$  
同样还可以申明一个binary_op 0e>?!Z E  
,?U(PEO\f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ';.TQ_I7Y  
class binary_op : public Rettype |qpm  
  { KX x+J}n  
    Left l; UV%o&tv|<  
Right r; :F5(]g 7  
public : s7E %Et  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} si%V63^lN  
Q >yj<DR  
template < typename T > m?Jnb\0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =WCE "X  
      { z1RHdu0;z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )e[q% %ks  
    } Wsd_RT}ww  
jMWTNZ  
    template < typename T1, typename T2 > 0*^f EoV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BB,-HhYT0  
      { GXx'"SK9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5FJ%"5n&  
    } \py&v5J)s!  
} ; S% ptG$Z  
Y,n8co^  
*s1o?'e  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 U2_;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =*4^Dtp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |L;Hd.l7^*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 fiAj# mX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K~&3etQF  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 BR6HD7G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 z,qNuv"W  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :'H}b*VWx  
下面是修改过的unary_op -K^(L #G  
*JW.ca}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > GYT0zMMf  
class unary_op  M+=q"#&  
  { H6#SP~V  
Left l; 6jal5<H  
  5=poe@1g  
public : bnp:J|(ld  
Pw Amnk !  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a<pEVV\NB~  
A[88IMZs  
template < typename T > GO#eI]>/r  
  struct result_1 g[{rX4~|  
  { ,;= S\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; iQh:y:Jo1&  
} ; p{V(! v|  
sYTToanA$?  
template < typename T1, typename T2 > ^> d"D  
  struct result_2 Zg])uM]\2i  
  { :d~&Dt<c  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ijNI6_eU  
} ; ,(yaWd6  
K!88 Nox(  
template < typename T1, typename T2 > G|$n,X1O(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~r]$(V n  
  { 6`'KM/   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); SkXx: @  
} zy9W{{:P(1  
xO 1uHaL  
template < typename T > TsRbIq[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,S3uY6,  
  { x A ZRl  
  return OpClass::execute(lt(t)); u bi6=  
} sr.!EQ]  
H,1I z@W1  
} ; k*T&>$k}^  
8g 2'[ci$q  
t9kqX(!  
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 ^#j{9FpPs  
好啦,现在才真正完美了。 FiNB$A  
现在在picker里面就可以这么添加了: xHwcP21  
Il s^t  
template < typename Right > cNRe>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8F`799[p  
  { T+<OlXpL  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [IuF0$w=dj  
} ;ZLfb n3\  
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。 WG*S:_?  
ZGWZ2>k  
WO6;K]  
,`l8KRd  
c:z<8#A}  
十. bind [kg*BaG:  
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。 x\XOtjJr  
先来分析一下一段例子 5},kXXN{+  
k;y5nXIlN  
v/DWy(CC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5-X(K 'Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s av  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )SFy Q  
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。 2JRX ;s~  
我们来写个简单的。 mMV -IL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q |J$ R  
对于函数对象类的版本: O0#9D'{  
_:,U$W  
template < typename Func > (&Z`P  
struct functor_trait z}m)u  
  { o.H(&ex|  
typedef typename Func::result_type result_type; N,NEg4 q[  
} ; |yow(2(F@  
对于无参数函数的版本: Nl`8Kcv  
-J=N  
template < typename Ret > _-g?6q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J deGQ  
  { Nt'u;0  
typedef Ret result_type; A `n:q;my  
} ;  Enj],I  
对于单参数函数的版本: gkyv[  
pI|H9  
template < typename Ret, typename V1 > *z A1NH5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S7 Tem:/  
  { 2r=A'  
typedef Ret result_type; v'zf*]9  
} ; 5 5T c  
对于双参数函数的版本: c,I|O' &k  
h .$3 jNU  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C6C7*ks  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  Z,osdF  
  { |YAnd=$  
typedef Ret result_type; C7[CfcPA  
} ; )FrXD3 p  
等等。。。 n7 S~n k  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c);(+b  
*Q8d &$ ^  
template < typename Func > `o~9a N  
struct func_return Wg+fT{[f|  
  { G6b\4}E  
template < typename T > %r*zd0*<n1  
  struct result_1 'j+J?Y^  
  { A"@C }f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {6yiD  
} ; OW12m{  
S?5z  
template < typename T1, typename T2 > /# M|V6n  
  struct result_2 [=Yfdh M8S  
  { kEQ${F{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @:s|X  
} ; >aZ$x/U+Iw  
} ; vO)nqtw  
2ajQ*aNq  
MyOdWD&7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 b)A$lP%`  
J !:ss  
template < typename Func, typename aPicker > Iz#h:O  
class binder_1 (Js'(tBhiU  
  { >_y>["u6J#  
Func fn; 7='M&Za  
aPicker pk; :B<lDcFKJ  
public : @Ooh}V#J  
&zF1&J58z  
template < typename T > 7 C5m#e3  
  struct result_1 Q b5AQf30  
  { `q 4%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <o_H]c->  
} ; @Kd lX>i  
^L;`F  
template < typename T1, typename T2 > >4.{|0%ut  
  struct result_2 10JxfDceD  
  { }cll? 2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  [;D4,@A  
} ; A}b<Lg  
otXB:a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} XY5I5H_U  
J0}OmNTzD  
template < typename T > ;&|ja]r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t`DoTb4  
  { =S-'*F  
  return fn(pk(t)); >Z?3dM~[  
} ~PUz/^^ s  
template < typename T1, typename T2 > ztG_::QtG]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `?Wak =]g  
  { d;ElqRC&  
  return fn(pk(t1, t2)); H;<hmbN?d  
} o_<o8!]l"  
} ; #Vanw!  
v.+-)RLQg  
74%,v|  
一目了然不是么? aF$HF;-y  
最后实现bind cT8jG ,+"}  
=F ZvtcCa  
N`/6 By  
template < typename Func, typename aPicker > Pe/cwKCI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) lhx6+w  
  { ,k/*f+t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); H~@E&qd  
} OFCOMM  
Gu&?Gn oc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fw_V'l#\  
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。 `ejE)VL=8h  
5>7ECe*  
十一. phoenix (?&X<=|"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u(?  
8p7Uvn+m*  
for_each(v.begin(), v.end(), Xi5ZQo!t  
( Tc@r#!.m  
do_ 4)iSz>  
[ :t]YPt  
  cout << _1 <<   " , " <?,o {  
] ekfD+X  
.while_( -- _1), TC3xrE:U<m  
cout << var( " \n " ) y1/$dn  
) [,-MC7>]  
); (eN\s98)/  
yjpV71!M  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: .-[UHO05^8  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor M=e]v9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H(!)]dO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sW#6B+5_k  
cgm]{[f  
KQ xKU?b1  
template < typename Cond, typename Actor > I1 j-Q8  
class do_while #Z}\;a{vZ  
  { 29pIO]8;  
Cond cd; p}!rPd*  
Actor act; Dq Kk9s;6_  
public : 7f'9Dm`  
template < typename T > RT8xU;   
  struct result_1 yEy} PCJ&  
  { Sq}hx  
  typedef int result_type; >"B95$x5  
} ; oKiBnj5J  
7Cx%G/(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Txfu%'2)e  
' V;cA$ $  
template < typename T > ]6p?mBuQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =g2; sM/  
  { 6YQ&+4   
  do 1Qtojph  
    { 'd^U!l  
  act(t); 4_8%ZaQ\.?  
  } EMmNlj6  
  while (cd(t)); y1(smZU  
  return   0 ; o';sHa'  
} )Rn}4)9!iT  
} ; 7:I` ~ @m  
Ja| ! fT  
,-&ler~[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). VieC+Kk  
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。 ?3Se=7 k  
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。 /fWVgyW> 6  
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。 $xyG0Q.  
下面就是产生这个functor的类: vdYd~>w  
.KGW#Qk8  
_+S`[:;a  
template < typename Actor > O$E3ry+?  
class do_while_actor ^UZEdR;  
  { ~#&bDot  
Actor act; +g<2t,  
public : cn XIE{9M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Fa,a)JY>  
9Y- Sqk+  
template < typename Cond > mrX3/e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Di<KRg1W]}  
} ; 07DpvhDQ  
t]#y} V  
:t8(w>oW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  Y5 $5qQ  
最后,是那个do_ b!J21cg<L  
a=&a)FR  
j` 9pZAF  
class do_while_invoker zy~vw6vu  
  { ji="vs=y  
public : ~&[Wqn@MZ  
template < typename Actor > **d3uc4y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lV: R8^d  
  { p[VBeO^%  
  return do_while_actor < Actor > (act); iE, I\TY[  
} r ioNP(  
} do_; F``$}]9KHD  
z/)HJo2#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? x'{L%c>L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )C5<puh  
最后来说说怎么处理break和continue SEq_37  
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。 -~~"}u  
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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