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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *'"^NSJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 u !!X6<  
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, vky.^  
uIU5.\"s  
ki>~H!zB  
#2iD'>bQ  
  class filler v`1,4,;,qs  
  { |a{Q0:  
public : )/t?!T.[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _{jjgQJ5  
} ; "`asF g  
1He{v#  
@AYRiOodi  
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: J~(Wf%jM~  
7^T^($+6s&  
zS] 8V?`  
7)%+=@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 67y Tvr@a  
US  
hQNe;R5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;l}- Z@! /  
F7")]q3I~  
; O<9|?  
pStk/te,XK  
二. 战前分析 ]\ngX;h8G  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 (LHp%LaZ\;  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 e$Y[Z{T5  
GA`PY-Vs)  
W[+|}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V(Yxh+KU  
  /* --------------------------------------------- */ %7g:}O$  
vector < int *> vp( 10 ); 1wW)tNKIF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /k"`7`!  
/* --------------------------------------------- */  &QNWL]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); l1]p'Liuu  
/* --------------------------------------------- */  s}onsC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `<[6YH_  
  /* --------------------------------------------- */ z6py"J@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /.M+fr S  
/* --------------------------------------------- */ gT/@dVV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); RmrL^asg  
-)vEWn$3<  
2YuN~-  
%& _V0R\k  
看了之后,我们可以思考一些问题: exdx\@72  
1._1, _2是什么? nADX0KI  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 !`bio cA  
2._1 = 1是在做什么? ,7XtH>2s  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 SR*wvQnOx  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ?|e'Gbb_  
(Z5##dS3  
@E.k/G!~Nb  
三. 动工 1 y}2+Kk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ! Q<>3 xZ  
"7>>I D  
f&D]anf33  
8}w6z7e|{  
template < typename T > w:' dhr':  
class assignment Ap{}^  
  { mJB2)^33a  
T value;  fI\9\x  
public : ^`f*'Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} %<8nF5  
template < typename T2 > !A1)|/ a@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6dAEM;$_Z  
} ; 6 n1rL  
20rkKFk*  
{G*A.$-d  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ceGa([#!\_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e4FM} z[  
1y^K/.5-  
#y|V|nd  
d3^OEwe  
  class holder rw)kAe31  
  { 0ult7s}  
public : /J)l/oI  
template < typename T > Jw~( G9G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ``ekR6[8c  
  { *Ywpz^2?:  
  return assignment < T > (t); T!W~n ZC  
} sS TPMh  
} ; aAu>Tn86D.  
8vk..!7n}  
,7,g%?_P  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |lH;Fq{\  
j'i0*"x  
  static holder _1; ZtVAEIZ)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y$hp@m'@C  
midsnG+jnf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TO,rxf  
而不用手动写一个函数对象。 `IINq{Zk  
FI8Oz,  
fQ+VT|jzx  
[~D|peM3  
四. 问题分析 :`) ~-`_  
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。 *=Z26  
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。  QH]M   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~tB;@e  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .ut{,(5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <ktzT&A  
-oz`"&%  
五. 问题1:一致性 ^BZkHAp  
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?| bU 63X={  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0^'B3$>  
0i[zup  
struct holder \bCX=E-  
  { 8 6QE /M  
  // @+U,Nzd  
  template < typename T > H(0q6~|  
T &   operator ()( const T & r) const UkCnqNvx  
  { +&KQ28r  
  return (T & )r; *s}|Hy  
} o  A* G  
} ; ?j7vZ}iRi  
Rd+P,PO  
这样的话assignment也必须相应改动: +a= 0\lpOy  
#n\C |  
template < typename Left, typename Right > y'ja< 1I>  
class assignment wxLXh6|6%_  
  { 6`\]derSon  
Left l; y%]8'q$  
Right r; a=GM[{og  
public : "%8A :^1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A{o'z_zC  
template < typename T2 > Hg}I]!B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {mE! Vf  
} ; p<WFqLe(":  
7=4A;Ybq  
同时,holder的operator=也需要改动: VVWM9x  
q&'Lbxc>c  
template < typename T > /.5;in  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k6IG+:s  
  {  V[pvJ(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C-P06Q]  
} 2=PBxDs;  
ghk5rl$   
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。 e`{0d{Nd  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 | P6EO22p  
I.}1JJF*   
return l(rhs) = r; _baYn`tFw-  
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。 s_jBu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4aZCFdc  
-'rj&x{Q)U  
template < typename Tp > ")s!L"x  
class constant_t d_}a`H  
  { HW=xvA+  
  const Tp t; "C%!8`K{a*  
public : cTZ)"^z!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b'>8ZIY  
template < typename T > wCZO9sU:6=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const go)p%}s  
  { D_|B2gdZY  
  return t; hQJWKAf,/  
} a! Yb1[  
} ; nN`"z3o  
w#PZu+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |U[y_Y\a  
下面就可以修改holder的operator=了 #_Ea[q7v  
^o<:;{  
template < typename T > SA6hbcYk  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const FyD.>ot7M  
  { @%i>XAe#0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (0*v*kYdL+  
} nR5bs;gk"  
]>:^d%n,}  
同时也要修改assignment的operator() ;np_%?is  
i8V0Ty4~N  
template < typename T2 > ]S8LY.Az5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n~z\?Y=*  
现在代码看起来就很一致了。 G=M] 8+h  
!awh*Xj6  
六. 问题2:链式操作 YaFcz$GE_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -oBI+v&  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 RJ J1  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Ph7pd  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 KS!yT_O  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ui.'^F<  
;?9A(q_Z  
template < typename T > 7#4%\f+'t  
struct result_1 &>}.RX]t  
  { ;cSGlE |  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |uha 38~  
} ; *Jnh";~b  
|paP<$  
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: `\FI7s3b  
.A<sr  
template < typename T > +802`eax  
struct   ref iV)ac\  
  { UC9{m252  
typedef T & reference; (:?&G9k "  
} ; X7cWgo66T  
template < typename T > y/4ny,s"  
struct   ref < T &> _%IqjJO{=r  
  { H/i<_LP  
typedef T & reference; S!j^|!  
} ; cb+y9wA  
5g NLO\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )bW5yG!  
\y*j4 0  
template < typename T > :::>ro*R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M'u=H  
  { ,RK3eQ  
  return l(t) = r(t); ?vu|o'$T,  
} ZO7bSxAN-  
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。 KSOO?X0j  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u(9X  
x}"Q8kD  
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 >~&(P_<b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xYT}>#[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3_J>y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +Jw{qQR/*  
最后的布局是: i| xt f  
                Add P0#`anUr1  
              /   \ 6GOg_P  
            Divide   5 $r"A@69^RS  
            /   \ ]18Ucf  
          _1     3 Iq,v  
似乎一切都解决了?不。 uYTCdZQh  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 #{>uC&jD  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 I<`V_  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: px [~=$F  
nO_!:6o".  
template < typename Right > }N|\   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5Bd(>'ig_  
Right & rt) const WD;)VsP  
  { 6K// 1U$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q [:<S/w  
} Ars,V3ep  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #NJ<[Gew  
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。 ('HxHOh2  
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。 t&pGQ  
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。 hZ o5p&b  
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。 ;Id"n7W  
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? I7bi@t  
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: 7sguGwg)_  
^f0(aYWx  
template < class Action > 86{ZFtv  
class picker : public Action QRagz, c  
  { \P@S"QO  
public : pE(sV{PD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _Y7:!-n}   
  // all the operator overloaded x:C@)CAr  
} ; !OQuEJR  
Loc8eToZ  
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。 +I.v!P!^  
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: Fo LDMx(  
R_9 o!s TZ  
template < typename Right > =SL^>HS.fo  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LT& /0  
  { JilKZQmk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R25-/6_V>  
} }6@%((9E 2  
W+/2c4$F3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +Wd L  
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。 4L $};L  
/xf.\Z7<  
template < typename T >   struct picker_maker U TS{H  
  { 85 Dm8~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D{3fhPNU<b  
} ; P|v ?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %\l0-RA@<  
  { &&*wmnWCS{  
typedef picker < T > result; iW-t}}Z>B  
} ; Y)v%  
Hq-v@@0 *  
下面总的结构就有了: Uk|9@Auav  
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。 hvL6zCi  
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。 :^.u-bHI  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b8e*Pv/  
至此链式操作完美实现。 N&,"kRFFo  
_Ua PwJ  
XJ _%!  
七. 问题3 sHF%=Vu  
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。 X; 5S  
',%5mF3j  
template < typename T1, typename T2 > b2W;|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }R\B.2#M_@  
  { <@%ma2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #e*$2+`[A  
} 8W{ g  
gi '^qi2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: W >Kp\tD  
s7AI:Zv  
template < typename T1, typename T2 > nT)~w s  
struct result_2 BHIM'24bp  
  { 8@Q"YA 3d+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vevx|<9,  
} ; ?SB5b,  
np= J:v4  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? sgR 9d  
这个差事就留给了holder自己。 zEAx:6`c  
    4bWfx _0W  
@!Y.935/0  
template < int Order > ?!rU |D  
class holder; ]KzJ u`O%G  
template <> Mru~<:9  
class holder < 1 > -IGMl_s  
  { [10$a(g\x  
public : x9 TuweG  
template < typename T > cFe V?a  
  struct result_1 ;,R[]B01u  
  { @RQ+JYQi  
  typedef T & result; :E}6S  
} ; "hz>{oe  
template < typename T1, typename T2 > i^~sn `o  
  struct result_2 5N Fq7&rJ6  
  { e-1;dX HL  
  typedef T1 & result; g+VRT, r  
} ; t% <pbZO  
template < typename T > 5BZ+b_A>VV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EwC5[bRjUp  
  { yFIl^Ck%  
  return (T & )r; JHHb|  
} EC0zH#N  
template < typename T1, typename T2 > n&3iz05}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7ucx6J]c  
  { .`b4h"g:  
  return (T1 & )r1; q=J9L Q  
} T %$2k>  
} ; @^B S#  
2J1B$.3'  
template <> 5^bh.uF  
class holder < 2 > 3KB| NS  
  { V,`!rJ  
public : ~D$#>'C#  
template < typename T > 9T?~$XlX  
  struct result_1 wA{*W>i  
  { LNWqgIq  
  typedef T & result; {H/8#y4qp&  
} ; I=Gr^\x=  
template < typename T1, typename T2 > "tEj`eR  
  struct result_2 \z&03@Sw  
  { J{a Q1)  
  typedef T2 & result; tvG g@Xs\  
} ; xn0s`I[  
template < typename T > 't||F1X~J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >|y>e{P  
  { F0X5dv  
  return (T & )r; 7g {g}  
} Cij$GYkv  
template < typename T1, typename T2 > >aNbp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |k/`WC6As.  
  { }x{rTEq  
  return (T2 & )r2; ]t8{)r  
} JI28O8  
} ; $1:}(nO,  
"FD<^  
_Ac/ir[,:  
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> >。 WK/b=p|#o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7*R{u*/e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &\CJg'D:m  
TsoCW]h  
return l(i, j) = r(i, j); [i2A{(x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V,99N'o~x  
;P 0,60  
  return ( int & )i; yaCd4KP  
  return ( int & )j; l"2^S6vU  
最后执行i = j; EOMuqP)  
可见,参数被正确的选择了。 U^vUdM"  
tg4LE?nv  
V'Sd[*  
t ?pIE cl  
B<vvsp\X  
八. 中期总结 !Qj)tS#Az  
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: KqT#zj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 44<9zHK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xkk@ {}J\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Qivf|H619  
G.A=hGw  
SaX,^_GY  
lo IL{2  
0R2S@4%Y  
bn^mL~  
九. 简化 -N /8Ho  
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。 }.fZy&_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "t3uW6&  
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: tal>b]B;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $9LGdKZ_D  
  +-*/&|^等 B;Q`vKY  
2. 返回引用。 yoq\9* ?u^  
  =,各种复合赋值等 F:[Nw#gj/  
3. 返回固定类型。 %RfY`n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) P>yG/:W;  
4. 原样返回。 Zi2Eu4p l{  
  operator, =H.<"7  
5. 返回解引用的类型。 nm{'HH-4  
  operator*(单目) \FY/eQ*07  
6. 返回地址。 E-BOIy,  
  operator&(单目) 0XBBA0t q  
7. 下表访问返回类型。 E.zYi7YUKK  
  operator[] XZUB*P}]D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d=xI   
  operator<<和operator>> ,u8ZS|9  
{Oc?C:aI=  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 t(uB66(_F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S20 nk.x  
'/gxjr&  
template < typename Left > X-*KQ+ ?  
struct value_return [FeJ8P>z  
  { =DmPPl{  
template < typename T > (IO \+  
  struct result_1 L XTipWKz  
  { ZYl-p]\*y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6I5[^fv45G  
} ; )Ta]6  
YKs^%GO+  
template < typename T1, typename T2 > /:*R -VdF  
  struct result_2 n##w[7B*  
  { /jK17}j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; it/C y\f  
} ; .5Z,SGBf  
} ; H$=h-  
pDq^W @Rq  
b3y,4ke"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8`rAE_n`%  
ino7!T`  
下面我们来剥离functor中的operator() 5sA>O2Rt>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {3F}Slb  
P}.yEta  
return l(t) op r(t) ]/<Qn-BbU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y$r?t0  
return op l(t) G}9bC r,  
return op l(t1, t2) Zo}\gg3  
return l(t) op (Ay4B*|!  
return l(t1, t2) op g O\f:Pg  
return l(t)[r(t)] |aOnV,}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] nCSd:1DY  
+i q+  
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: $J;=Ux)$  
单目: return f(l(t), r(t)); W:;`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2jrX  
双目: return f(l(t)); 9^C!,A{u4  
return f(l(t1, t2)); ^c[CyZ:a  
下面就是f的实现,以operator/为例 =w;xaxjL  
;|2;kvf"w  
struct meta_divide +gD)Yd  
  { .x-Z+Rs{g  
template < typename T1, typename T2 > VW<" c 5|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~; O= 7  
  { J~yd]L>  
  return t1 / t2; *fuGVA  
} zM9).D H  
} ; 644hQW&W  
AIRVvW~($  
这个工作可以让宏来做: :'^dy%&UB  
+2k|g2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D.oS8'   
template < typename T1, typename T2 > \ R(7X}*@X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |]2eGrGj4  
以后可以直接用 3Oig/KZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Yf2+@E  
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 7K5o" "  
(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。。。) E#HU?<q8  
&|&YRHv  
~1wdAq`'a  
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 >FMT#x t  
TF}4X;3Dsy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \ /X!tlwxh  
class unary_op : public Rettype WHD/s  
  { :xUl+(+  
    Left l; mGyIr kE  
public : oE|{|27X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {dSU \':  
iR}i42Cu  
template < typename T > S;AnpiBM8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2M( PH]D  
      { BoiIr[ (  
      return FuncType::execute(l(t)); kvO`]>#;$?  
    } %N_S/V0`  
(=&bo p  
    template < typename T1, typename T2 > J/P@m_Yx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +EB,7<5<  
      { 1-Wnc'(OK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); DGuUI}|)  
    } 'y@ 2,9v  
} ; (Ss77~W7  
[XU{)l  
u>i+R"hi"  
同样还可以申明一个binary_op H|Fqc=qp  
[@l v]+@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "j@IRuH  
class binary_op : public Rettype O t4+VbB6  
  { R;-FZ@u/  
    Left l; IM&7h! l"|  
Right r; Go+,jT-  
public : $v}8lBCr3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ThqfZl=V  
a!J ow?(  
template < typename T > L4A/7Ep  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +q, n}@y=  
      { nR|LV'(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'hHX"\|RA  
    } `GN5QLg#}0  
GHsdLe=t0#  
    template < typename T1, typename T2 > !vo'8r?&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [F-u'h< *l  
      { &8YI)G%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U@t?jTMBkO  
    } VEYKrZA  
} ; uB&I56  
cS;=_%~  
BHBT=,sI  
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 lo;9sTUHT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @f01xh=8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u9~V2>r\  
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。 s1b\I6&:J  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $8ww]}K  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 A5H8+gATK  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VS@W.0/  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) c68$pgG  
下面是修改过的unary_op RknSWuFKt  
-bb7Y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^A$XXH '  
class unary_op AeQ&V d|  
  { ,xM*hN3A  
Left l; 3'@jRK  
  @KRn3$U  
public : ^0?cyv\>LA  
)^2jsy -/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g<0%-p  
n_ NG~ /x  
template < typename T > )^@V*$D  
  struct result_1 %B un@  
  { VqT[ca\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 52R.L9Ai  
} ; ,7$uh):  
Dq1XZ%8  
template < typename T1, typename T2 > 3:gO7Uv  
  struct result_2 v@1Jh ns  
  { Hw.@Le>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `,]PM) iC  
} ; ZjbG&oc  
$,v+i -  
template < typename T1, typename T2 > _I"<?sh 3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <y/AEY1  
  { }@0.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sEi.f(WA  
} n{NgtH\V  
TZ_'nB~  
template < typename T > :hdh$}y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y(BLin!O.  
  { e$|)wOwU  
  return OpClass::execute(lt(t)); fe`G^hV  
} .Eyk?"^  
HSFf&|qqx  
} ; gG>^h1_o~  
!/9Sb1_~  
!{aA*E{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 3$f5][+U  
好啦,现在才真正完美了。 /'^>-!8_1  
现在在picker里面就可以这么添加了: T:5%sN;#O  
siZ_JJW  
template < typename Right > L. ?dI82c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const gx R|S  
  { W 9MZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); m&c(N  
} Olh-(u:9+O  
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。 mK&9p{4#U  
6HQwL\r79  
A{T@O5ucj  
I`>%2mP[C  
D??/=`|8  
十. bind dp W%LXM_  
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。 UC$+&&rO  
先来分析一下一段例子 q)y8Bv|  
]KT,s].  
[:'?}p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \`5u@Nzx  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J~`%Nj5>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $F$R4?_  
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。 UeeV+xU  
我们来写个简单的。 }r<^]Q*&p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [,X,2  
对于函数对象类的版本: !9OgA  
dR{ V,H7N  
template < typename Func > 6MQ:C'8T&=  
struct functor_trait QP0X8%+p  
  { ZO$T/GE6%  
typedef typename Func::result_type result_type; 5ml}TSMu'  
} ; n:] 1^wX#  
对于无参数函数的版本: =x]dP.  
glIIJ5d|,  
template < typename Ret > IcA~f@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > eZ$1|Sj]j  
  { {-qTU6  
typedef Ret result_type; \,t<{p_Q  
} ; xGk4KcxKs  
对于单参数函数的版本: H43D=N&  
,6pH *b $  
template < typename Ret, typename V1 > Xh!Pg)|E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'mR+W{r  
  { wajhFBJ  
typedef Ret result_type; 1"PE@!]  
} ; )C6 7qY  
对于双参数函数的版本: 9F!&y-  
E.9k%%X]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |/Z)?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p8J"%Jq}  
  { 8"^TWzg}L  
typedef Ret result_type; c17==S  
} ; w+P^c|  
等等。。。 yBKlp08J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `vBa.)u  
i|'t!3I^m  
template < typename Func > Wb xksh:)Q  
struct func_return ZK*aVYnu  
  { y$NG..S  
template < typename T > _.LWc^Sg  
  struct result_1 x*)O<K  
  { @U5>w\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Dw,f~D$+ic  
} ; k JFHUR  
E+ 20->  
template < typename T1, typename T2 > rNp#5[e  
  struct result_2 BT0hx!Ti  
  { Gjr2]t;E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2 wvDC@  
} ; (P8oXb+%  
} ; &i RX-)^u  
r U5'hK  
\ } f*   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xc?<:h"  
rfpxE>_|G  
template < typename Func, typename aPicker > E 3.s8}}  
class binder_1 2_v>8B  
  { :"]ei@  
Func fn; LcF3P 4  
aPicker pk; !CKUkoX  
public : ry"zec B  
N3) v,S-  
template < typename T > 7 i/Cax  
  struct result_1 "-%H</  
  { Q8i6kf!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U)8]pUI+/P  
} ; 2O/_hv.  
_#B/# ^a  
template < typename T1, typename T2 > C"<@EMU9  
  struct result_2 ]9Hy "#Fz  
  { gG>>ynn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AF6'JxG7  
} ; ba13^;fm#  
H=C;g)R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} P+h&tXZn8  
67?5Cv  
template < typename T > G]CY3xw98  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b??1Up  
  { *2F }e4v  
  return fn(pk(t)); zdE^v{}|  
} /+msrrpD  
template < typename T1, typename T2 > |e\%pfZ   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Y^o8R  
  { {J$aA6t:"T  
  return fn(pk(t1, t2)); $!Tw`O  
} @@jdF-Utj;  
} ; `Fj(g!`  
1S.~-K*X  
':3KZ4/C  
一目了然不是么? FQ%mNowuj  
最后实现bind 5FxU=M1gF  
!=:c8V  
 ~A/_\-  
template < typename Func, typename aPicker > LNkyV*TI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nmr>Aj8[  
  { /&yT2p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a 2TC,   
} }|,y`ui\  
"T|\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;H lv  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 O [/~V=  
gZ3!2T>  
十一. phoenix <=Qk^Y2k  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %L3]l  
Pp2 )P7  
for_each(v.begin(), v.end(), "dOzQz*E  
( eAMT72_  
do_ zKNk(/y  
[ *rLs!/[Z_  
  cout << _1 <<   " , " )T?ryp3ev  
] KXJHb{?  
.while_( -- _1), k&b>-QP6  
cout << var( " \n " ) }8HLyK,4  
) i7FEjjGtG  
); :z\STXq  
P*>V6SK>b  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ioggD  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor !_@%/I6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D_Y;N3E/rS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: FWg7 e3  
Y{KJk'xN5W  
-MjRFa  
template < typename Cond, typename Actor > KVuv%?  
class do_while \"SI-`x  
  { w8qI7/  
Cond cd; ,v"A}g0"  
Actor act; J}JnJV8|G  
public : 4tI~d8?pk+  
template < typename T > K_i2%t3  
  struct result_1 ZAE;$pkP  
  { jKzj Tn9{E  
  typedef int result_type; s>5 Z  
} ; >EY0-B  
o&]qjFo\m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P]n ' q  
S~T[*Z/m  
template < typename T > X 6)LpMm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SpgVsz  
  { ^|Y!NHYH$Z  
  do -LyIu#  
    { ze- iDd_y  
  act(t); T1E{NgK  
  } L" o6)N  
  while (cd(t)); uyj5}F+O  
  return   0 ; ;c`B '  
} b{&@ Lm0Tn  
} ; F}X_I  
W>~V?%F&'  
[Mi~4b  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {T.VB~C  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 yC[}gHv  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %9j]N$.V  
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。 C.@TX  
下面就是产生这个functor的类: G.Q+"+* ^  
8PQt8G.  
M-NR!?9  
template < typename Actor > jAu/] HZx  
class do_while_actor c&Dy{B!  
  { ps2C8;zT  
Actor act; \m<*3eS  
public : IY'S<)vOY  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rZLMY M  
+mJAIjH  
template < typename Cond > >_@J&vC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; IoC,\$s,  
} ; [K5afnq`  
B-RaAiE@  
>(3 y(1;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;/v^@  
最后,是那个do_ .FeEK(  
u% FA.  
PYZ8@G  
class do_while_invoker kW"N~Xw)  
  { % :NI@59  
public : !59q@M ya[  
template < typename Actor > ZR1EtvVG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '>Z Ou3>  
  { Q]8r72uSk  
  return do_while_actor < Actor > (act); OA_ %%A;o  
} 8W{R&Z7aL  
} do_; u7S7lR"lxW  
(j(6%U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? R7#B_^ $  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J&Ah52  
最后来说说怎么处理break和continue n}"MF>zDK  
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。 ^Kn}{m/3Y  
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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