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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }c~o3t(7`b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 X6g{qzHg_  
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, 8o4?mhqV  
S;FgS:;  
8h| 9;%  
O'} %Bjl  
  class filler X0QLT:J b  
  { %;{R o)03  
public : UjI -<|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} oDEvhN T  
} ; YjM_8@ <  
!Cv:,q  
I>L@ P`d  
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: ]aF!0Fln~  
79JU   
YKT=0   
^sA"&Vdr^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); R8<'m  
l /\n7:  
p:n.:GZ=y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 EsR$H2"  
'6&a8&:  
9s}y*Vp  
BCtm05  
二. 战前分析 j\S}TaH0e  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 };=44E'7  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 CnA0^JX  
AT%@T|  
4Cdl^4(LT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !{, `h<  
  /* --------------------------------------------- */ pNzSy"Y$  
vector < int *> vp( 10 ); I T\lkF2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ADQ#qA,/  
/* --------------------------------------------- */ Q7-d]xJ^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O~WT$  
/* --------------------------------------------- */ ;=[~2*8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &:" [hU  
  /* --------------------------------------------- */ xYGB{g]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); bez_|fY{T  
/* --------------------------------------------- */ $WV N4fg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]7ZY|fP2  
oI6l`K$  
iHB1/  
e:&(y){n(  
看了之后,我们可以思考一些问题: 09psqXU@I  
1._1, _2是什么? }L1 -2  
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。 \-?@ &' :  
2._1 = 1是在做什么? `>mT/Rmb@  
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。 v3vQfcxR  
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。 ^Q'^9M2)  
A=5A8B1  
jK{)gO  
三. 动工 \:/ :S"-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (3>Z NTm  
f(o1J|U{  
J|z>5Z  
GukS =rC9  
template < typename T > qd7 86~  
class assignment $Jt+>.44  
  { j5yxdjx9  
T value; 9(PQ7}  
public : k}yUD 0Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} uS%Y$v  
template < typename T2 > `T]1u4^E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rfdT0xfcU  
} ; 8=#J:LeXj  
i!!1^DMrw  
Nd"4*l;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cF7efs8u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;P{HePs=)  
_26~<gU8  
itmdY!;<  
dsh S+d  
  class holder OEN!~-u  
  { 2sOV3~bB  
public :   vZQ'  
template < typename T > uNV\_'9>Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const p+;[i%`  
  { QlHxdRK`.  
  return assignment < T > (t); A\jX#gg  
} RU1+ -   
} ; Ris5) *7  
g`}+K U  
QQ5G?E  
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: b@yGa%Gz@  
%S<0l@=5`l  
  static holder _1; cG"+n@ \  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +s}"&IV%  
Q599@5aS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u5, \Kz  
而不用手动写一个函数对象。 ~9OART='  
$ 'B0ZL  
\Ami-<T  
MMpGI^x!-X  
四. 问题分析 XkWO-L  
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。  !XvQm*1  
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。 Myj 68_wf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7>a-`"`O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J1?)z+t9~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 PN!NB.  
/idQfff  
五. 问题1:一致性 ="$9 <wt  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2\Vzfca  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }K!)Z}8  
b-1cA1#_cP  
struct holder z]NzLz9VfL  
  { `|1#Vuk  
  // |g3a1El  
  template < typename T > F0O/SI(cA  
T &   operator ()( const T & r) const P+m{hn~%  
  { Hq{i-z+  
  return (T & )r; &gn^i!%Z)  
} ~f[AEE~,s+  
} ; 1Qi5t?{  
,<[Q/:}[  
这样的话assignment也必须相应改动: !18M!8Xea  
kAF[K,G G  
template < typename Left, typename Right > e%(,)WlTaU  
class assignment <Ct b^4$  
  { p?mQ\O8F  
Left l; r.5}Q?  
Right r; &uh|! lD  
public : ;E8.,#/a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =AhXEu^  
template < typename T2 > u;fD4CA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *Txt`z[|  
} ; 9Ytf7NpR  
!^dvtv`K  
同时,holder的operator=也需要改动: H5f>Q0jq  
+Mb;;hb  
template < typename T > ohFUy}y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const - I$qe Xy  
  { 6gLk?^.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t,mD{ENm&  
} (RP"VEVR  
-.8 nEO3  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 mCa [?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 YxEc(a"  
K5O#BBX=  
return l(rhs) = r; zFy0Sz F  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 t;7 tuq   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v-;j44sB  
p#VA-RSUQ|  
template < typename Tp > vI<n~FHt  
class constant_t >a@c5  
  { 9oly=&lJ  
  const Tp t; ^Z:oCTOP  
public : W0]W[b,:u$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2]Nc@wX`p  
template < typename T > CS;bm `8a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NuLyu=.?  
  { jl;%?bx  
  return t; iRo/~(  
} '!)|;qe  
} ; Jww LAQ5  
[NE:$@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _S43_hW  
下面就可以修改holder的operator=了 5]/i[T_  
bk@F/KqL  
template < typename T > <,%qt_ !  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W}<'Y@[ ,  
  { lg)jc3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (mHCK5  
} 481SDG[b  
|IbCN  
同时也要修改assignment的operator() _5F8F4QY`  
0B0Uay'd_  
template < typename T2 > lx8@;9fLy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } UenB4  
现在代码看起来就很一致了。 O1+2Z\F  
(nWi9(}J  
六. 问题2:链式操作 ~_SoP  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -nbo[K  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 86c@Kk7z  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 8+ P)V4}  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 >z'kCv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _e%jM[  
Ccmo(W+0  
template < typename T > }g1V6 `8&  
struct result_1 %#!`>S)O  
  { W 7k\j&x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1+1Z]!nG#!  
} ; "0JG96&\  
%F'*0<  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 7^}np^[HB  
2f'3Vjp~G  
template < typename T > | |=q"h3(  
struct   ref &tT*GjPwg;  
  { ?lg  
typedef T & reference; w)A@  
} ; r+T@WvS%W  
template < typename T > |5o0N8!b[  
struct   ref < T &> ys+ AY^/  
  { GCn^+`.h1t  
typedef T & reference; `:hEc<_/  
} ; !"w1Pv,  
?!R Z~~d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C5Fk>[fS  
}bQqln)#  
template < typename T > ku=o$I8K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NA5AR*f'  
  { B3Id}[V  
  return l(t) = r(t); Xr54/.{&@  
} =D<{uovQB  
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。 Algk4zfK2,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 '~2S BX?J  
02U5N(s  
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 Z x9oj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dd+[FU  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~NYy@l   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 bo]xah|."j  
最后的布局是: u)]]9G _8  
                Add &/K:zWk3mx  
              /   \ 7X \azL  
            Divide   5 }co v"o  
            /   \ }}AooziH9  
          _1     3 aJ[K'5|  
似乎一切都解决了?不。 >j [> 0D  
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。 YzTmXwuA5  
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。 F`W8\u'db  
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: 739J] M  
"I"(yiKD  
template < typename Right > 35}{dr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y7QIFY's~  
Right & rt) const FyZp,uD  
  { mTG v*=l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n9.` 5BH7/  
} +}IOTw" O`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ( Z-~Eh  
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。 5r;M61  
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。 a<-'4D/  
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。 rFY% fo  
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。 oLJP@J  
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? $O}:*.{(W  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: yDwG,)m 4s  
;t'~  
template < class Action > 3B }Oy$p  
class picker : public Action }O+F#/6  
  { o.qeF4\d6  
public : <k2Qcicy  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  2=X\G~a  
  // all the operator overloaded ?NV3]vl  
} ; ~-r*2bR  
jD@KG  
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。 2rS|V|d  
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: y#[PQ T  
cN/8 b0C  
template < typename Right > cTy;?(E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zD>:Kj5  
  { 7x *]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !<psK[  
} o<\CA[   
Vz$X0C=W;H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [cSoo+Mlx  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Vx1xULdY  
hhu !'(j  
template < typename T >   struct picker_maker Isa]5>  
  { *ujn+0)[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `WDN T0@M  
} ; [C@0&[[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > * A B  
  { S`yY<1[O  
typedef picker < T > result; N O|&nqq,>  
} ; G.KZZ-=_4  
HtWuZq; w  
下面总的结构就有了: Y<X,(\iEHP  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 y}NBJ  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 O=wA/T=w?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y99 3uP   
至此链式操作完美实现。 16q"A$  
'Wv=mBEfZ  
Do3;-yp>`  
七. 问题3 ocwh*t)<k  
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。 wIi_d6?  
2=pVX  
template < typename T1, typename T2 > )*[3Imq/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cC'{+j8-a  
  { ?zwPF;L*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); KNtsz[#b  
} nK*$P +[R  
\M4/?<g  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: psb$rbu7[  
s_} 1J,Y  
template < typename T1, typename T2 > ^+CTv  
struct result_2 }]cKOv2  
  { `>^2MHF3LT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )L?JH?$C  
} ; T7E9l  
ZJz6 {cY  
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? ve.rp F\  
这个差事就留给了holder自己。 )M5:aSRz  
    kFPZ$8e  
Xrpzc~(  
template < int Order > AhOvI {  
class holder; rSU%!E+|<  
template <> ; qT~81  
class holder < 1 > HhfuHZ<  
  { 3cK`RM `  
public : ;74hOHDS  
template < typename T > [eV!ho*r  
  struct result_1 0( fN  
  { '+tU8Pb  
  typedef T & result; ndRy&[f7  
} ; n,eO6X 4  
template < typename T1, typename T2 > 0*?~I;.2m$  
  struct result_2 sMh3IL9(*  
  { v@bs4E46e  
  typedef T1 & result; Ql-RbM  
} ; T9enyYt%  
template < typename T > "T4Z#t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1=C>S2q  
  { 3| 5Af  
  return (T & )r; ?YR/'Vq97  
} Bor_Kib  
template < typename T1, typename T2 > ;hsgi|Cy-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MrIo.  
  { SJhcmx+  
  return (T1 & )r1; M%H<F3  
} uZ mi  
} ; JwR]!  
Q8.SD p  
template <> Q5'DV!0aSv  
class holder < 2 > 6AgevyVG  
  { BwO^F^Pr?k  
public : h amn9  
template < typename T > vluA46c  
  struct result_1 XYD}OddO  
  { )]Xj"V2  
  typedef T & result; V6'"J  
} ; Y=JfV  
template < typename T1, typename T2 > (hTe53d<S?  
  struct result_2 o$I% 1  
  { &-#!]T-P:E  
  typedef T2 & result; e=KA|"v xh  
} ; Y>z~0$  
template < typename T > kDuN3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const il=y m  
  { F0 WM&{v  
  return (T & )r; |]`\ak  
} &CW,qY,sh  
template < typename T1, typename T2 > )&[S*g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F3/aq+<P[  
  { $fSV8n;Y  
  return (T2 & )r2; -Y'Qa/:7  
} mXnl-_  
} ; +rS}f N$L.  
j`1% a]Bwc  
k mjSSh/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> >。 &i*/}OZz  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qn}w]yGW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G" &9u2k  
XiE  
return l(i, j) = r(i, j); 1au1DvH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `(A>7;]:  
FCxLL"))  
  return ( int & )i; \nM$qr'`B  
  return ( int & )j; 6?n AO  
最后执行i = j; !kZ9Ox9^  
可见,参数被正确的选择了。 Uu xbN-u  
ur^)bp<n  
RYzDF+/  
wS"[m>.{v  
co<-gy/mCR  
八. 中期总结 :lQl;Q -e  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 4;@|tC|u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +u;f]p  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7)sEW#d!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :X-Z|Pv8  
k@nx+fO}P  
r jfcZ@  
=pQA!u]QE  
@D_=M tF<  
C YA#:  
九. 简化 4G;FpWQm  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 [|PVq#(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D@"g0SW4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: pfS?:f<+6"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HlEp Dph%  
  +-*/&|^等 e<s56<3j  
2. 返回引用。 1'tagv?  
  =,各种复合赋值等 -:IG{3fnu  
3. 返回固定类型。 VF1)dd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +#~=QT9  
4. 原样返回。 >}{'{ Z &  
  operator, g'G%BX  
5. 返回解引用的类型。 !<\"XxK+l  
  operator*(单目) @cNBY7=  
6. 返回地址。 Cw1Jl5OVZ  
  operator&(单目) =/wAk0c^y  
7. 下表访问返回类型。 i1RU5IRy|j  
  operator[] tX)l$oRPr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b6%T[B B  
  operator<<和operator>> iR j/Tm*T'  
a86m?)-c  
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。 FtbqZN[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \,jrug<C$^  
.U|e#t  
template < typename Left > V {R<R2h1  
struct value_return g _fvbVX  
  { xo#&&/6  
template < typename T > D6&fDhO27  
  struct result_1 .ruGS.nS4  
  { /5M@>A^?'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9An_zrJ%i  
} ; fRKO> /OT  
5HP6o  
template < typename T1, typename T2 > ?d`?Ss;v  
  struct result_2 ZzfGs  
  { |0nbO2}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .])ubK_9  
} ; gI rVrAV#  
} ; 1Y iUf  
NQS@i'W=g  
.-[uQtyWW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n\k6UD  
AD$k`Cj  
下面我们来剥离functor中的operator() R:S Fj!W1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "5Oi[w&F5  
A-gNfXP,D  
return l(t) op r(t)  e;8>/G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Pnq[r2#]:  
return op l(t) ;} ),6R  
return op l(t1, t2) l/[0N@r~  
return l(t) op %jEdgD%xV  
return l(t1, t2) op }5dYmny  
return l(t)[r(t)] :_v/a+\n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] SpbOvY=>  
N\b%+vR  
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: \ F=w~ $)  
单目: return f(l(t), r(t)); Di{T3~fqU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bv$g$  
双目: return f(l(t)); 5^'PjtW6  
return f(l(t1, t2)); -DDH)VO  
下面就是f的实现,以operator/为例 +f/G2qY!t  
D&_Ir>"\  
struct meta_divide !FOPFPn  
  { VQE8hQ37  
template < typename T1, typename T2 > "'p;Udt/Qm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dA-ik  
  { <V)T_  
  return t1 / t2; R?3^Kx  
} S N_!o2F2  
} ; ^S!^$d*  
sl^i%xJ|l'  
这个工作可以让宏来做: ~5$V8yfx h  
g2%&/zq/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .Q FGIAM  
template < typename T1, typename T2 > \ VyK]:n<5Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5sui*WH  
以后可以直接用 7m0sF<P{g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YGrmco?G  
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 + 5E6|  
(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。。。) D*3\4=6x  
*44^M{ti<  
j48cI3C  
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 hEAt4z0P  
[su2kOX|X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kSGFLP1FN  
class unary_op : public Rettype }{;m:Iia_  
  { J =o,: 3"  
    Left l; K FV&Dt}<  
public : [ 9)9>-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \y?Vou/  
/NFv?~</k  
template < typename T > W 0^.Dx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A `\2]t$z  
      { nokk! v/  
      return FuncType::execute(l(t)); v>zeK  
    } I$sJ8\|gw'  
!7ct=L  
    template < typename T1, typename T2 > +r[u4?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bTB/M=M  
      { xC;b<~zN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); HN,E+ dQ  
    } -1t"(v  
} ; xZAc~~9tD  
L?!*HS7 m  
Fy^*@&  
同样还可以申明一个binary_op x,YC/J  
A-<\?13uW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CuRYtY@9  
class binary_op : public Rettype r@L19d)J  
  { Q?Vq/3K;  
    Left l; +')\,m "z  
Right r; Sz4YP l  
public : )70-q yA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `*nVLtT Y  
WP-?C<Iw  
template < typename T > 82#7TX4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :lz@G 4 =C  
      { >#).3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (Qmpz  
    } ju#/ {V;D  
em`z=JGG  
    template < typename T1, typename T2 > )s^D}I(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EjLj5Z/q  
      { zs!,PQF(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .G#wXsJj  
    } A&_H%]{<:  
} ; AcV 2l  
'Ba Ba=  
} MBxfZ4I  
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 dc UaZfON  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W/COrgbW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) LwIl2u*  
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。 ?)<DEu:Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^(7<L<H  
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。。。 !4zSE,1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Dz$GPA   
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) v-u53Fy  
下面是修改过的unary_op 7+wy`xi  
/IS_-h7>XS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^g/    
class unary_op 4'JuK{/ A7  
  { _bB:1l?V  
Left l; [5>f{L!<T<  
  `tKrTq>  
public : @R% n &  
@Bs7kjuX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} A?[06R5E#  
!}7FC>Cx  
template < typename T > z0[_5Cm/  
  struct result_1 u|prVzm\m  
  { iX4?5yz~<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4DaLt&1  
} ; n$B SO  
';"W0  
template < typename T1, typename T2 > hh\}WaY  
  struct result_2 (ZR+(+i,  
  { Do-~-d4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z_vIGH|1  
} ; -0[?6.(s"  
297X).  
template < typename T1, typename T2 > Ax &Z=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j} ^?3<  
  { e7X#C)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,S(^r1R   
} Ce 3{KGBw  
jG8W|\8  
template < typename T > ( )K,~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A2 'W  
  { :^~I@)"ov  
  return OpClass::execute(lt(t)); +[386  
} 7,0^|P  
ia#Z$I6  
} ; tKtKW5n~  
F*" "n  
wyF' B  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug +u+|9@  
好啦,现在才真正完美了。 nT.i|(xd.  
现在在picker里面就可以这么添加了: i\E}!Rwl+  
z7B>7}i-  
template < typename Right > '%U'%')  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;MH((M/AN  
  { 5[<" _  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #O3Y#2lI  
} 9eOP:/'}w  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 .W4P/P w'  
tf?syk+jB7  
\*] l'>x1  
FvX<(8'#a  
ko-|hBNv  
十. bind |C;8GSw>|F  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 uL!QeY>k\  
先来分析一下一段例子 oSd TQ$U!D  
-!d'!; ]  
1Pya\To,m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -!_f-Nny  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qfJi[8".  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 c8uFLM j  
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。 7 YS'Tf  
我们来写个简单的。  J+hiz3N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: / =]h@m-`  
对于函数对象类的版本: SP}!v5.  
(>~:1  
template < typename Func > `" BFvF#  
struct functor_trait s2SxMFDP  
  { q [}<LU  
typedef typename Func::result_type result_type; %H)^k${  
} ; `6bIxb{  
对于无参数函数的版本: eBUexxBY  
)\nKr;4MH  
template < typename Ret > ['~E _z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >9-$E?Mt  
  { l(&3s:Ud  
typedef Ret result_type; XPJsnu  
} ; V { #8+  
对于单参数函数的版本: FA5|`  
=|}_ASbzw  
template < typename Ret, typename V1 > R-2NJ0F7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <V[Qs3uo(  
  { 1Ce7\A  
typedef Ret result_type; Z5x&P_.x[  
} ; RCZ"BxleU  
对于双参数函数的版本: r{+P2MPW  
hJ~Na\?w  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &m{SWV+   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tVI6GXH  
  { 244[a] %&;  
typedef Ret result_type; 4gR;,%E\TO  
} ; @k+&89@G  
等等。。。 +Tf4SJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  %XF>k)  
B/Jz$D  
template < typename Func > D*T*of G  
struct func_return 2Dc2uU@`r  
  { _?VMSu  
template < typename T > 'dXGd.V7u  
  struct result_1 K_SURTys  
  { 3@}rO~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }Gvu!a#R  
} ; qdW"g$fW  
*'i9  
template < typename T1, typename T2 > e4h9rF{Cxn  
  struct result_2 ey/{Z<D  
  { _%R]TlL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; { l0[`"EF  
} ; :P'M|U  
} ; 1hTE^\W  
1]&FB{l  
5>Kk>[|.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }Qu kn  
&':Ecmo~`  
template < typename Func, typename aPicker > $@Bd}35 J  
class binder_1 F<V.OFt  
  { 2gasH11M  
Func fn; * \$m1g7b  
aPicker pk; C%RYQpY*c  
public : !B*l'OJw  
+nAbcBJAl  
template < typename T > o;kxu(>yL'  
  struct result_1 i!<1&{  
  { !VDNqW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -P6Z[ V%  
} ; n g,&;E  
|KMwK png  
template < typename T1, typename T2 > 0 s$;3qE  
  struct result_2 1 ORA6  
  { h_>DcVNIx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .ZtW y) U  
} ; z7X,5[P  
;T\+TZtI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} dZWO6k9[H  
Q8H+=L:  
template < typename T > ''Y'ZsQ;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `R!%k]$  
  { L*#W?WMM v  
  return fn(pk(t)); I/B*iW^  
} Ee3 -oHa  
template < typename T1, typename T2 > ,{C hHnJ%#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <B&vfKO^h  
  { \1ncr4  
  return fn(pk(t1, t2)); `B$rr4_  
} $P h#pM(  
} ; 6 h%,%  
%,UTFuM`  
j 06 mky  
一目了然不是么? V(5*Dn84  
最后实现bind %dwI;%0  
hLICu[LC?  
0FcG;i+  
template < typename Func, typename aPicker > <kCOg8<y :  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @P )2ZGG  
  { Di"Tv<RlQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); koa-sy)#L  
} yz<$?Gblz  
=5;tB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5AbY 59  
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。 XiM d|D  
Q?2Gw N  
十一. phoenix Nu;?})tF  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HcQ)XJPK  
QJy1j~9x  
for_each(v.begin(), v.end(), K>vi9,4/ks  
( $%6.lQ  
do_ yvWM]A  
[ k`((6  
  cout << _1 <<   " , " Q~f mVWq  
] Ge`PVwn  
.while_( -- _1),  X`20=x  
cout << var( " \n " ) >{)\GK0i 7  
) -V&nlP  
); dczq,evp  
34,'smHi%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 0j :u.x  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 6rMXv0)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 TWM^5 L:U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W#@6e')d  
j#jwK(:]  
7?;ZE:  
template < typename Cond, typename Actor > BJgHel+N  
class do_while USg,=YM  
  { &. MUSqo9  
Cond cd; \1O wZ@  
Actor act; #p<(2wN  
public : _fdD4-2U  
template < typename T > =pBr_pGz=  
  struct result_1 9tWpxrig%  
  {  (l-l Y  
  typedef int result_type; PA*1]i#2M=  
} ; 7_R[ =t  
?3%r:g4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y>X(GF^  
j>?`N^  
template < typename T > PLJDRp 2o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \S_A e;  
  { q`3HHq  
  do eH V#Mey[  
    { PpLiH9}  
  act(t); =$y;0]7Lwi  
  }  Q@!XVQx4  
  while (cd(t)); dT{GB!jz  
  return   0 ; 1k]L,CX  
} C/4r3A/u  
} ;  }}Zg/(  
]9-iEQ  
PXG@]$~3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bcUSjG>  
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。 EbeSl+iMx_  
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。 DX^8w?t  
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。 Xf[;^?]X  
下面就是产生这个functor的类: r PTfwhs  
%d%FI"!K  
P]iJ"d]+X  
template < typename Actor > ?O Puv5!pI  
class do_while_actor D~FIv  
  { g~2=he\C  
Actor act; ma xpR>7`j  
public : nIZsKbnw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E[i#8_  
I/%L,XyRI  
template < typename Cond > 29l bOi  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RG=i74a  
} ; voFg6zoV_  
kxR!hA8wv4  
v cUGBGX_&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 = c1>ja  
最后,是那个do_ +,g!xv4Q  
o@hj.)u  
l<qEX O  
class do_while_invoker njaKU?6%d2  
  { *+k yuY J  
public : l_4 ^TYF  
template < typename Actor > Cd ]g+R}j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :*/g~y(fE  
  { B6j/"x6N15  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]4r&Q4d>O  
} c_>AbF{  
} do_; ]a`"O  
">M&/}4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3<l}gB'S[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K,6{c^qf  
最后来说说怎么处理break和continue v0TbQ  
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。 >oN Wf  
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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