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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \8C*O{w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <O`q3u'l  
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, eog,EP"a8Y  
7W>}7  
*$WiJ3'(m  
HzO0K=Z=R0  
  class filler W4] 0qp`\  
  { !O%f)v?  
public : :67d>wb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} PauFuzPP  
} ; wtgO;w  
hc4`'r;  
y(p:)Iv  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ,_X,V!  
4HYH\ey  
JY,l#?lM{  
-7Y'6''~W.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ">4[+'  
wxr}*Z:ZMa  
:XZJxgx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oVj A$|  
S+\Mt+o  
\2LA%ZU  
X|QX1dl  
二. 战前分析 xBx?>nN  
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。 @+Anv~B.  
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 <pa];k(IQL  
A<G ;  
[4 (A458H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !nD[hI8P  
  /* --------------------------------------------- */ g5TLX &Bd  
vector < int *> vp( 10 ); ysP/@;jC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "r `6c0Z  
/* --------------------------------------------- */ 0z2R`=)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (V |q\XS  
/* --------------------------------------------- */ K|' ]Hje\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); CI ]U)@\U  
  /* --------------------------------------------- */ '&L   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &^Q~G>A  
/* --------------------------------------------- */ p`V9+CA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <k8rSx n{  
s_e#y{ {C2  
Y~\xWYR  
K {N;k-  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,Y/>*,J  
1._1, _2是什么? <PA$hTYM  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 KQy\l+\gM  
2._1 = 1是在做什么? hFF&(t2{^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ~d1RD  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 i3\oy`GJ  
G37L 9IG-M  
p<.!::*%(  
三. 动工 m`w6wz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4 w  
^{,}, i  
J'oz P^N  
91'^--N  
template < typename T > (Y?yGq/  
class assignment S)1:*>@  
  { D}=i tu  
T value; J-,X0v"  
public : O4+w2'.,  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7VD7di=D  
template < typename T2 > nFOG=>c}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R}YryzV5  
} ; D.JVEKLkU  
J~ rC  
#nL0Hx7]E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Hqy>!1 !  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Nr7.BDA  
'Z%aBCM  
= ft$j  
;:YjgZ:+Q]  
  class holder T{kwy3  
  { B#lj8I^|  
public : DD3yl\#,  
template < typename T > )%W2XvG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8U$UI  
  { jWjK-q@Y  
  return assignment < T > (t); v\T1,Z@N^  
} \YyU5f7';  
} ; Ji:@z%osr  
2{qG  
Cd*C^cJU&z  
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: ) x $Vy=  
|iThgq_\z  
  static holder _1; f\_Q+!^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y(g Otg  
` R-np_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Rla*hc~  
而不用手动写一个函数对象。 `t"Kq+  
X'p%$HsMG  
.=<pU k 3G  
) FsSXnZL  
四. 问题分析 $G.|5sEk  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 %}MM+1eu  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 )O'<jwp$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f;6d/?=~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yL,B\YCf8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1Vvx@1  
z{_Vn(Kg   
五. 问题1:一致性  Ue Tp,  
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?| ? =Qg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 clV/i&]Qa  
k18V4ATE]  
struct holder vK/Z9wR*05  
  { U5s]dUs (  
  // 'GT`% ck  
  template < typename T > CawVC*b3  
T &   operator ()( const T & r) const X~b+LG/  
  { @AyW9!vV;3  
  return (T & )r; ZPog)d@!  
} tV%\Jk),  
} ; W u{nC  
.;Yei6H  
这样的话assignment也必须相应改动: NV~i4R*#  
Hc3/`.nt  
template < typename Left, typename Right > e6a8ad  
class assignment @K> Pw arl  
  { |bUmkw  
Left l; G*V 7*KC  
Right r; NsK>UJ'  
public : nr6U> KR^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x=+H@YO\  
template < typename T2 > !9Ni[8&Fg0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %8}w!2D S  
} ; <FLc0s  
~)(Dm+vZ  
同时,holder的operator=也需要改动: gW%(_H mX  
a2n#T,kq&  
template < typename T > EPfVS  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ZmF32 Ir  
  { J> |`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~0:c{v;4  
} (b5af_ c  
3_:k12%p  
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。 KLB?GN?Pb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ax}Xsk_  
]P5u:~U  
return l(rhs) = r; e70*y'1fu  
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。 %oQj^r!Xd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: KO7cZME  
s^< oU  
template < typename Tp > P]^] T}5  
class constant_t 4(](' [M  
  { HX^ P9jXT  
  const Tp t; m\Nc}P_"p  
public : 'JVvL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3 Q;l*xu  
template < typename T > .$;GVJ-:5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Dbd5d]]n3  
  { =0|evC  
  return t; s6IuM )x  
} *O2j<3CHf  
} ; uLht;-`{n  
r 6<}S(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,@MPzpH  
下面就可以修改holder的operator=了  \ Ld7fP  
chbs9y0  
template < typename T > X+ jSB,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Vy VC#AK,  
  { /PlsF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xR3A4m  
} "a7d`l:  
:7zI!edu  
同时也要修改assignment的operator() 64cmv}d_  
;2~Q97c0  
template < typename T2 > YFY)Z7fK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x~.U,,1  
现在代码看起来就很一致了。 V2X(f6v  
-fv.ByyA  
六. 问题2:链式操作 J %t1T]y~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 jrR~V* :k  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ycN_<  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 I._=q  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 a;sZNUSn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?u|g2!{_  
>F v8 -  
template < typename T > AseY.0  
struct result_1 !ywc).]e  
  { dLq!t@?iu>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -1:asM7  
} ; # ,Y}  
Z:{Z&HQC  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Z^'; xn  
 AHb   
template < typename T > K.SHY!U}  
struct   ref l/5/|UE9  
  { `N0E;=g  
typedef T & reference; Et (prmH  
} ; P:+:Cm<  
template < typename T > Syb:i(Y  
struct   ref < T &> iGIaZ!j aW  
  { SF7Kb`>Y  
typedef T & reference; 622).N4  
} ; pWqahrWh  
l;ugrAo?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !ibp/:x  
e;$s{CNo  
template < typename T > L[^e< I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *4bV8T>0Z  
  { ]z,?{S  
  return l(t) = r(t); nHX@  
} N'StT$(  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 (~#9KA1A}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 FVHL;J]nf1  
_\6-]  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 R;%iu0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9/Ls3U?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R?(j#bk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GUxhCoxb  
最后的布局是: &fcRVku  
                Add Nb6HM~  
              /   \ QB7<$Bp  
            Divide   5 { !w]t?h  
            /   \ l6~eb=u;9g  
          _1     3 p5*Y&aKj  
似乎一切都解决了?不。 Ok@5`?08  
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。 R *U>T$  
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。 RK,~mXA  
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: Z7Kc`9.0|  
5R4 dN=L*1  
template < typename Right > Gs%kqD{=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iR9iI!+;N  
Right & rt) const _> *"6  
  { KLk37IY2\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JGtdbD?Fw  
} z K&`&("4C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Je/R'QP^8  
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<B| e91C  
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。 TS;MGi0`}  
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。 y~\z_') <>  
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。 B\6\QQ;rUo  
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? \<5xf<{  
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: <(v!Xj^yO  
8ViDh  
template < class Action > "}n]0 >J  
class picker : public Action ]k hY8it  
  { V\ |b#?KL  
public : 09Fr1PL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} TCVJ[LbJ  
  // all the operator overloaded |Bjb  
} ; ?h {&  
;RR)C@n1  
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。 8WAg{lVs  
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: ykZ)`E]P`  
<v\|@@X  
template < typename Right > *StJ5c_kg2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A9"ho}<  
  { -kJ`gdS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8?PNyO-Wt5  
} }&=C*5JN  
fE(rDQI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A >e%rx  
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。 4 1Ru@  
N-^\e)ln  
template < typename T >   struct picker_maker j,~h:MT  
  { %l>^q`p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^P[-HA|  
} ; p%}oo#%J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZY83, :<  
  { 'p<(6*,"  
typedef picker < T > result; yPL@uCzA@  
} ; k]v a  
?g!)[p`v  
下面总的结构就有了: :wIbKs.r  
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。 mF "ctxE  
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。 J<'4(}^|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [g<JP~4]  
至此链式操作完美实现。 /vBpRm  
HxkhlNB  
sp JB6n(  
七. 问题3 #q%&,;4  
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。 c(o8uWn  
oM< 9]jK}  
template < typename T1, typename T2 > GSypdEBj+w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $Q62 7  
  { Mq$e5&/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2 Y%$6NX  
} nH;^$b'LZ  
:}Z+K*%o-  
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: s{gdTG6v`  
!fZxK CsQ  
template < typename T1, typename T2 > v,kedKcxv'  
struct result_2 ~}uTC36C\  
  { }v`5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; BwbvZfV|  
} ; n]|[|Rf1  
4\t9(_  
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? daaurT  
这个差事就留给了holder自己。 9=:!XkT.  
    v-OaH81&R  
P>:"\I[  
template < int Order > `/"TYR%  
class holder; Jcm" i ~  
template <> S/8xo@vct]  
class holder < 1 > d<xBI,g  
  { @dGj4h.  
public : GQq2;%RrF  
template < typename T > lE /"  
  struct result_1 s@0#w*N  
  { r6"t`M  
  typedef T & result; PX+$Us  
} ; z1s9[5  
template < typename T1, typename T2 > U)N;=gr\  
  struct result_2 rNdap*.  
  { ;+cZS=  
  typedef T1 & result; w J; y4  
} ; kZfO`BVL  
template < typename T > _Nlx)YR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gzxLHPiw  
  { ?k#-)inf)  
  return (T & )r; =xg pr*   
} DT;Hr4Z8^"  
template < typename T1, typename T2 > {um~]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hmQD-E{Ab  
  { dKhDO`.s  
  return (T1 & )r1; Y!}BmRLh2  
} {R\"x|  
} ; rT <=`9^{  
c/b} 39X  
template <> BJ1txdxvS  
class holder < 2 > ^,@Rd\q  
  { t-e:f0iz  
public : m;k' j@:  
template < typename T > @32JMS<  
  struct result_1 nx8 4l7<  
  { [26"?};"%  
  typedef T & result; LC2t,!RRl&  
} ; YEQ}<\B\&  
template < typename T1, typename T2 > [ q22?kT  
  struct result_2 y1B3F5  
  { J1hc :I<;  
  typedef T2 & result; *o`bBdZ  
} ; Jk 0 ;<2j  
template < typename T > ^I@43Jy/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [{L4~(uU8  
  { }"E?#&^  
  return (T & )r; !Hxx6/  
} P'R!" #  
template < typename T1, typename T2 > 7C F-?M!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?FxxH*>"  
  { :k#Y|(  
  return (T2 & )r2; }qRYXjS  
} bR(rZu5  
} ; H4MFTnJ{  
d?.ewsC  
8W9kd"=U  
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> >。 "xi)GH]H_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )L<NW{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n'K,*  
3t)07(x_B  
return l(i, j) = r(i, j); P_ U[OM\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) glm29hF  
,)[u<&  
  return ( int & )i; XnV*MWv  
  return ( int & )j; k7'_  
最后执行i = j; "l"zbW WOH  
可见,参数被正确的选择了。 De6WC*trq  
qn5e[Vn  
KQ9~\No]  
W c{<DE?J  
)k&<D*5s  
八. 中期总结 \GO^2&g(  
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: r8A   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g:7S/L0]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <-D>^p9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor OTY9Q  
Usx8  U  
N`h,2!(j  
:?S1#d_  
V>>"nf,YO  
,6uON@  
九. 简化 5B< em  
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。 T@ (MSgp9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @FKm_q  
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: E3@G^Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^~'tQ}]!"  
  +-*/&|^等 9w9[0BX#  
2. 返回引用。 wM9HZraB<  
  =,各种复合赋值等 @GNNi?EY  
3. 返回固定类型。 &Op_!]8`U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9~/k25P  
4. 原样返回。 >hHjDYjbf  
  operator, O/Ub{=g  
5. 返回解引用的类型。 1qp<Fz[  
  operator*(单目) ry)g<OA  
6. 返回地址。 ?Z 9C}t]  
  operator&(单目) _bRd2k,  
7. 下表访问返回类型。 DO` K_B  
  operator[] ^K. d|z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 XHKiz2Pc1  
  operator<<和operator>> ND $m|V-C  
I|8'#QX  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ^yL6A1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VRV*\*~$  
094~  s  
template < typename Left > @TBcVHy  
struct value_return .0+=#G>  
  { :Aj8u\3!@  
template < typename T > awxzP*6  
  struct result_1 O< [h  
  { K9O%SfshF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; xVw9_il2a  
} ; Xo[j*<=0  
Mm7;'Zbg  
template < typename T1, typename T2 > q#s:2#=  
  struct result_2 %Z_/MNI  
  { <q\OREMsq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w*#B_6bG  
} ; }x!=F<Q!r  
} ; Qf|x]x*5  
9j<qi\SSI  
s2F<H#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }.*"ezaZw  
^F\RM4|,  
下面我们来剥离functor中的operator() l Oxz&m  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n@%Q 2_  
{&7%wZ"t_  
return l(t) op r(t) r'*x><m'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3kqO5+,C  
return op l(t) KTLq~Ru  
return op l(t1, t2) fz>3  
return l(t) op VS` tj  
return l(t1, t2) op u*}[fQ`aF  
return l(t)[r(t)] ]6s7?07m4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8.JFQ/) i  
$[(amj-;l  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 'C[{cr.`  
单目: return f(l(t), r(t)); eV(nexE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J34/rL/s  
双目: return f(l(t)); 3QSA|  
return f(l(t1, t2)); ,jH<i.2R  
下面就是f的实现,以operator/为例 3T1t !q4/5  
m{#?fR=9  
struct meta_divide 0SS,fs<w3  
  { J n>3c  
template < typename T1, typename T2 > P'}WmE'B}F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2:[ -  
  { J:D{5sE<|  
  return t1 / t2; [7Fx#o=da  
} Y6W#u iqk  
} ; U)v){g3w)  
?`T0zpC  
这个工作可以让宏来做: |)5xmN]  
Z01BzIsR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ S2+X/YeB  
template < typename T1, typename T2 > \ a%nksuP3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n1XJ uc~  
以后可以直接用 mH`K~8pRg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l7T@<V  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 j(xVbUa  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,i]X^z5!  
I}^Q u0ub  
r,cz yE/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ` |uwR5  
;D8175px;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &[yW}uV<7  
class unary_op : public Rettype 7=3'PfS  
  { |-)2 D=P  
    Left l; v 79k{<Ln  
public : S[zETRSG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2 .p?gRO  
n3z]&J5fr  
template < typename T > Z-U-n/6I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wn1` 9  
      { >PbB /->  
      return FuncType::execute(l(t)); ~SzHIVj:6  
    } Nh^ lC  
4 * n4P  
    template < typename T1, typename T2 > I@/s&$H`l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sgp1p}  
      { hnYL<<AA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); fvE:'( #?  
    } n=F|bW  
} ; <Jc :a?ICe  
%VH{bpS|i:  
?z pN09e  
同样还可以申明一个binary_op 6lAHB*`  
'G)UIjl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uD=FTx  
class binary_op : public Rettype *`]#ntz9  
  { x*#9\*@EI  
    Left l; N\{{:<Cp\  
Right r; <sncW>?!~  
public : \8^c"%v,:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $eu-8E'  
,@Fde=Lw  
template < typename T > vk><S|[n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mn<#rBE B  
      { e+~Q58oD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H13kNhV9  
    } (O!Q[WLS  
dje}C bZ  
    template < typename T1, typename T2 > \+#>XDD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {t%Jc~p{  
      { fbrCl!%P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `b:yW.#w3l  
    } Z#vU~1W  
} ; "3;b,<0  
y_:~  
o"gtWAGH  
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 # ? _8 *?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 i-FsA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $! R]!s  
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。 %AJTU3=0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \- f^C}m  
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。。。 &:?2IAe  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A(@VjXl  
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) `#3FvP@&  
下面是修改过的unary_op ozOvpi:k3%  
O<>cuW(l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &_dM2lj{  
class unary_op #I9hKS{  
  { ""W*) rR   
Left l; 7#[8td  
  *l.tsICmbP  
public : @,Kl"i;  
|*5HNP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} efrVF5,y?  
xT8pwTO  
template < typename T > (x!Tb2mlk  
  struct result_1 ;r3Xh)k;  
  { e. '6q ($3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !mIr_d2"  
} ; 7^FJ+gN8b  
!v\ _<8  
template < typename T1, typename T2 > ),rd7GB>  
  struct result_2 RQO&F$R=  
  { :~wU/dEEiz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P*:9u>  
} ; `G_k~ %  
IBm"VCg{Ew  
template < typename T1, typename T2 > _q z^|J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _j sJS<21  
  { 6F:< c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x^V9;V@6  
} F tw ;T|  
$'%.w|MJp  
template < typename T > 7GDrH/yK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jnIf (a  
  { 4N[KmNi<  
  return OpClass::execute(lt(t)); *-`-P  
} [ BZA1,  
<x[CL,Zg7  
} ; ,)35Vi;.  
?Rd{`5.D  
VdOcKP.  
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 ; S~  
好啦,现在才真正完美了。 zPc kM)  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2Fc>6]:*  
nsN|[E8  
template < typename Right > &rfl(&\oUi  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;hb_jW-0W  
  { PHR:BiMZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V.|#2gC]t  
} _ K Ix7  
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。 T*{nf  
A +41JMH  
c-oIP~,  
py }`thx  
>_|$7m.?n[  
十. bind AMre(lgh  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 L0X/  
先来分析一下一段例子 %4,v2K  
#5X535'ze  
)%wNVW 0C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2+=:pc^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %EE Q ^lm  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ZG$PW< 73~  
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。 u:w   
我们来写个简单的。 Ohn?>qQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d;hv_h  
对于函数对象类的版本: ~-f"&@){,  
-*[:3%  
template < typename Func > _lMSW6  
struct functor_trait D~b_nFD  
  { !hjA   
typedef typename Func::result_type result_type; Ox%p"xuP,  
} ; (sqI:a  
对于无参数函数的版本: e#odr{2#4u  
:^rt8>~  
template < typename Ret > 0b(x@>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h.jO3q  
  { s8.SEk|pB  
typedef Ret result_type; iHKX#*  
} ; y$y!{R@   
对于单参数函数的版本: X'J!.Jj  
^m ['VK#?  
template < typename Ret, typename V1 > I7XJPc4}   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N|e#&  
  { ?/q\S  
typedef Ret result_type; 4o|<zn  
} ; UvF5u(o  
对于双参数函数的版本: mqK}y K^P]  
'.{_ 7U  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }fJLY\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #Q1}h  
  { ):lH   
typedef Ret result_type; 26ae|2?  
} ; l i) 5o  
等等。。。 UY (\T8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Qs,4PPEg  
LYO2L1u)  
template < typename Func > v>/_U  
struct func_return B!1h"K5.($  
  { {s>V'+H(F  
template < typename T > '81c>qA  
  struct result_1 G^V a$ike  
  { hsHbT^Qm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8Dkq+H93  
} ; ,lcS J^yr  
xF6byTi  
template < typename T1, typename T2 > l5/gM[0_7  
  struct result_2 B \LmE+a>  
  { C}qHvwFm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mXs.@u/  
} ; IU;a$  
} ; \V#fl  
oA?EJ~%  
|:]} u|O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m5v IS  
;;|.qgxc~  
template < typename Func, typename aPicker > 4L_)@n}  
class binder_1 :%>)S  
  { )4TP{tp  
Func fn; E[cH/Rm  
aPicker pk; u|cP&^S  
public : F :og:[  
01~ nC@;  
template < typename T > SuXeUiK.[  
  struct result_1 '+\t,>nRkl  
  {  <H npI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r{ KQ3j9O  
} ; IGOEqUw*  
82iFk`)T  
template < typename T1, typename T2 > sYbmL`{  
  struct result_2 p\R&vof*  
  { !Df>Q5~g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .C` YO2,  
} ; zpjE_|  
]$=#:uf  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} x4K A8  
{1gT{2/~@  
template < typename T > ^J;rW3#N8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  C TKeY  
  { ^YJ%^P  
  return fn(pk(t)); U;j\FE^+>  
} ~+C)0Yn  
template < typename T1, typename T2 > YmCu\+u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GT<!e ]=6  
  { /;kSa}"Q  
  return fn(pk(t1, t2)); )<lQJ#L86a  
} bct8~dY  
} ; ~1{ppc+  
p-r[M5;-^Q  
MdN0 Y@Ll  
一目了然不是么? FGzKx9I9  
最后实现bind O?O=]s u  
?:h*=0>  
N=\weuED  
template < typename Func, typename aPicker > ^GlzKl   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bObsj]  
  { Nz}PcWF/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d^f rKPB  
} *%Fu/  
%lD+57=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 txvo7?Y*4  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。  O4Q"2  
`?O0)  
十一. phoenix C57m{RH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #;f50j!r  
3YJ"[$w='(  
for_each(v.begin(), v.end(), w2 r  
( SF`(`h0e  
do_ |s;']  
[ MT7B'hd  
  cout << _1 <<   " , " 3I(;c ,S  
] K:^0*5Y-k  
.while_( -- _1), `2hg?(ul  
cout << var( " \n " ) w {"1V7|  
) jwUX?`6jX  
); I _gE`N  
>ZW|wpO  
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: Z/dhp0k  
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 4Us_Z{.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]x{.qTtw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r?IBmatK/  
0zE@?.  
k(M:#oA!  
template < typename Cond, typename Actor > QZtQogNy#  
class do_while rOz1tY)l0d  
  { > lfuo  
Cond cd; lj UdsUw  
Actor act; l&}}Io$?@  
public : NSBcYObX  
template < typename T > RWGf]V]6  
  struct result_1  dOa9D  
  { #qh ,  
  typedef int result_type; \ H~zN]3^  
} ;  vP=68muD  
O=;jDWE  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J/O{x  
bK.*v4RG  
template < typename T > WN<g _8QR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U2l3E*O  
  { ,uAp;"YJeV  
  do Bp3E)l  
    { &!OEd ]  
  act(t); *ziR&Fr!  
  } yIrJaS-  
  while (cd(t)); Zk`yd8C  
  return   0 ; 'E+"N'M|  
} bMGn&6QiP[  
} ; y)U ?.@  
o8Gygi5  
Dnl<w<}ZU:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Pc_aEBq  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 76wNZv) 9  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }f]Y^>-Ux  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 _'LZf=V0  
下面就是产生这个functor的类: 5nUJ9sqA  
/("7*W2  
;8eKAh  
template < typename Actor > __2<v?\  
class do_while_actor ,wwO0,"y7  
  { y TD4![  
Actor act; fT|A^  
public : ,/D}a3JD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Z*q9vX  
gf1+yJ^d!  
template < typename Cond > !t^DN\\#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #<S*MGp!=  
} ; qh:Bc$S  
2lCFE)  
3f] ;y<Km  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pK@=]K~l0  
最后,是那个do_ USEb} M`  
j/z=<jA  
>m>F {v  
class do_while_invoker ca{MJz'  
  { w?8SQI,~X  
public : ;~EQS.Qp  
template < typename Actor > 5$: toL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const EU%,tp   
  { 1|(Q|  
  return do_while_actor < Actor > (act); !: ^q_q4  
} 3o%vV*  
} do_; I70c,4_G  
6e%@uB}$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }=5>h' <  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eHuJFM  
最后来说说怎么处理break和continue MQQm3VaKS  
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}RBgPX!  
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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