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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9b9$GyI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 XT4{Pe7{[P  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, b45-:mi!&#  
~{jcH  
U H*r5o3  
d~i+ I5  
  class filler ~vyf4TF<#  
  { [5SD_dN  
public : >Z'NXha  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} / G7vwC  
} ; B!?%O  
d>mo~  
*-8&[D0  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Sy0$z39  
R}!:'^  
d'NIV9P`j]  
UWd=!h^dt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,^\2P$rT  
Jcrw#l8|C  
bcE._9@@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7t0e r'VC  
67Th;h*sh  
OWg(#pZk  
QC}CRkp  
二. 战前分析 E? ; 0)'h  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 T7hcnF$  
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 y.< m#Zzt  
%`1q-,>v  
{+Rog/;S'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \D*KGd]M0  
  /* --------------------------------------------- */ 62ws/8d6f  
vector < int *> vp( 10 ); |xdsl,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k@k&}N0{  
/* --------------------------------------------- */ `T5W}p[6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SC)g^E#  
/* --------------------------------------------- */ 6[ j.@[t  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %z,m B$LY  
  /* --------------------------------------------- */ x"~8*V'0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qKr8)}h  
/* --------------------------------------------- */ ~d|A!S`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z`f($t[  
l)1r+@) \  
/rnu<Q#iH  
f'EuY17w  
看了之后,我们可以思考一些问题: l 3ko?k  
1._1, _2是什么? -z)n?(pftm  
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。 Z8K?  
2._1 = 1是在做什么? 42$VhdG  
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。 Ch <[l8;K  
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。 F%@aB<Nu  
Ku5\]  
,9zjFI  
三. 动工 128EPK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i:Y^{\Z?V  
) l:[^$=,  
iJ1"at  
3TeY%5iVt  
template < typename T > O;:mCt _H  
class assignment (MxQ+D\  
  { MOQ*]fV:  
T value; v$?+MNks  
public : | *2w5iR  
assignment( const T & v) : value(v) {} "n(hfz0y%  
template < typename T2 > $P/~rZ@M@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7&jTtKLj  
} ; K* LlW@  
yerg=,$_i  
,Z&xNBX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '"0'Oua  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %)zodf  
r!_-"~`7E  
?PeJlpYzV  
7)`nD<j 5  
  class holder  mHdA2  
  { i&bA2p3+d  
public : v_+{'F  
template < typename T > @E7DyU|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H<i]V9r  
  { 5F)C  jQ  
  return assignment < T > (t); jnO9j_CY  
} 6F!+T=  
} ; zy/@ WFPE  
a*lh)l<KV  
pjKWtY@=X  
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: `VA"vwz  
wh$sn:J  
  static holder _1; X( \ AB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o=1Uh,S3R  
B+P(M!m3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *+Ek0M  
而不用手动写一个函数对象。 z+0I#kM"1  
md)c0Bg8~  
LG{,c.Qj*  
%9KldcQ}~  
四. 问题分析 k]F[>26k  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {f3YsM;]C  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3% #3iZ=_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 nv*FT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +rd|A|hRq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vyNxT*,[K  
kbX8$xTM  
五. 问题1:一致性 4Tb #fH%  
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?| 8]M;T>n[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'f!8DGix  
V,lOt4b  
struct holder eenH0Ovv  
  { #xsE3Wj-X  
  // ##,a0s^  
  template < typename T > &#{Z( h.de  
T &   operator ()( const T & r) const 44ek IV+?  
  { W9 GxXPA  
  return (T & )r; !Q2d(H>  
} XRM_x:+]  
} ; h5*JkRm  
ysQ_[ ]/  
这样的话assignment也必须相应改动: b|l:fT?&  
#^u$  
template < typename Left, typename Right > eBZXI)pPh  
class assignment .F98G/s  
  { u_w#gjiC  
Left l; 2Q/x@aT,h  
Right r; 2e+UM$  
public : o |{5M|nD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >c1qpk/  
template < typename T2 > [%"|G9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } n`? py  
} ; !,wIQy_e4  
x[FJgI'r  
同时,holder的operator=也需要改动: lHN5Dr  
sXLq*b?  
template < typename T > ^bGNq X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LM:vsG  
  { ]R+mKUZ9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {2O1"|s ,  
} gh/EU/~d  
a@_4PWzF:  
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(]!GA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ePOG}k($/%  
],@rS9K  
return l(rhs) = r; ,Xu-@br{  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 xgwY@'GN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b1(T4w6  
(yH'{6g\  
template < typename Tp > [^WC lRF  
class constant_t Fco`^kql.D  
  { %f&/E"M  
  const Tp t; K0u|U`   
public : t URu0`](  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  :|>h7v  
template < typename T > G)EU_UE 9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8zZvht*  
  { 3@etRd;]Kr  
  return t; \\iQEy<i  
} H[6:_**?o  
} ; ]~Rho_mq#  
JrJo|0Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]AINK UI0  
下面就可以修改holder的operator=了 O*hDbM2QQw  
S] }nm  
template < typename T > %|s; C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aB_F9;IR  
  { EuZ<quwWg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @:oXN]+ _  
} Ot4 Z{mA  
b)6D_Az7c  
同时也要修改assignment的operator() Y xr>"KH6a  
T:27r8"Rh  
template < typename T2 > OV1_|##LC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JA %J$d  
现在代码看起来就很一致了。 \ ZgE  
/Wi[OT14  
六. 问题2:链式操作 I:=S 0&%)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +^` I?1\UF  
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。 QE^$=\l0  
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。 3lf=b~Zi)  
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。 Zd3S:),&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2Z+Wu3#  
|6.l7u ?d  
template < typename T > p2hB8zL  
struct result_1 =mO vs  
  { $h+1u$po  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .T}Wdn g  
} ; QVv#fy1"6  
Q 1U\D  
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: _zR+i]9   
+Zb;Vn4  
template < typename T > (of#(I[m7  
struct   ref "Bh}}!13  
  { T-'OwCB1q  
typedef T & reference; )MtF23k)g  
} ; w^\52  
template < typename T > 4-l 8,@9  
struct   ref < T &> .N,bIQnj  
  { 57'*w]4f  
typedef T & reference; MU($|hwiL  
} ; _('=b/  
.eS<Dbku<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ST|x23|O]  
~k"=4j9  
template < typename T > piJu+tUy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~Q Oe##  
  { h){0rX@:&  
  return l(t) = r(t); @D]5civm_  
} ^ sOQi6pL  
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。 =J18eH!]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {JO^ tI  
ZJnYIK  
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 `"Jj1O@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S-a]j;U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +! ]zA4x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DEBB()6,  
最后的布局是: 2bv=N4ly  
                Add 9)h"-H;5:  
              /   \ EGGWrl}1  
            Divide   5 ~IY%  
            /   \ O\ GEay2  
          _1     3 l3{-z4mw  
似乎一切都解决了?不。 "0V.V>-p  
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。 ?1*cO:O  
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。 8Q.T g.  
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: ;o 6lf_  
#oS<E1  
template < typename Right > ;(b9#b.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `Syl:rU~y@  
Right & rt) const s,"]aew  
  { ?so=;gh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &9.Cl;I  
} WEw6He;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ZFi ee|,q  
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。 ](Xb _xMf  
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。 %@<8<6&q  
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。 fnpYT:%fG  
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。 Y@NNrGDkT*  
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? \e:7)R2<!x  
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: 5^}\4.eXo  
9)D6Nm  
template < class Action > ]RwpX ^ 1  
class picker : public Action o5u3Fjz3  
  { ,dv+p&Tz2  
public : -{KQr1{5UM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CLxynZ \;  
  // all the operator overloaded {yBs7[Wn  
} ; 1m'k|Ka  
,[N%Q#  
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。 kC:uG0sW  
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: +UCG0D  
'<gI8W</  
template < typename Right > raW>xOivR  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g!|=%(G=  
  { k 9_`(nx  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^dI424  
} kPKB|kP\  
! :Y:pu0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *Hg>[@dP0  
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。 7dN*lks  
LHyB3V  
template < typename T >   struct picker_maker 'I`&Yo~c9  
  { `oAW7q)~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; zZ:>do\2  
} ; bpOYHc6,*`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'g">LQ~a+  
  { @Y?#Sl*  
typedef picker < T > result; e- ~N"  
} ; _H9 MwJ  
d|jNf</`  
下面总的结构就有了: #"}JdBn  
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。 .nO\kgoK  
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{#Kt5q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 C/_ZUF(V  
至此链式操作完美实现。 @hl.lq  
/~DI 6g  
fPU`/6  
七. 问题3 k}S :RK  
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。 _;W.q7 b]  
{k(g]#pP  
template < typename T1, typename T2 > hMa]B*o/-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y>S.?H:P  
  { @Rg/~\K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  nI[os  
} G5{T5#  
xv46r=>  
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: O8f?; ]  
*HU &4E\a  
template < typename T1, typename T2 > l(yZO$  
struct result_2 adlV!k7RG  
  { -TLlwxc^%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; I"xo*}  
} ; BIH-"vTy  
O6@j &*jS  
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? HUcq% .  
这个差事就留给了holder自己。 6 [k\@&V-  
    .4S.>~^7  
]z;P9B3@&  
template < int Order > 6S},(=  
class holder; NxfOF  
template <> *=) cQeJ  
class holder < 1 > E!;SL|lj.  
  { bUs0 M0y  
public : %J#YM'g  
template < typename T > G3C~x.(f  
  struct result_1 "RedK '7g  
  { FOb0uj=(v  
  typedef T & result; |Yx~;q:  
} ; ,yC-+VL  
template < typename T1, typename T2 > #OZ>V3k  
  struct result_2 CZ8KEBl  
  { \TIT:1  
  typedef T1 & result; ]{!U@b  
} ; eFipIn)b  
template < typename T > bT</3>+C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y~(h>gi,x  
  { .nTwPrG  
  return (T & )r; \-L&5x"x  
} u^&A W$  
template < typename T1, typename T2 > rUTcpGH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }pDqe;a{  
  { XWDL5K  
  return (T1 & )r1; ~W*FCG#E  
} =pr` '  
} ; Q[Z8ok  
}I2wjO  
template <> T _r:4JS  
class holder < 2 > oVnvO iAc  
  { 60P<4  
public : "33Fv9C#bK  
template < typename T > 0Vj4+2?L5;  
  struct result_1 D{!6Y*d6&s  
  { phQU D  
  typedef T & result; EJj.1/]|r  
} ; 5]~'_V  
template < typename T1, typename T2 > c>,KZ!  
  struct result_2 9 *xR6  
  { czA5n  
  typedef T2 & result; R$v[!A+:'  
} ; >~#yu&*D  
template < typename T > B`YTl~4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LU \i0|i|  
  { #r$cyV!k  
  return (T & )r; dW)B1iUo!  
} 2$9odD<r  
template < typename T1, typename T2 > Ac96 [  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )(A]Ln4  
  { q6@Lp^f  
  return (T2 & )r2; v5/~-uRL%  
} @_-hk|Nl@  
} ; $>G8_q  
yZ @"\Z!  
m];]7uB5=  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ,ly\Ka?zO  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =FlDb 5t{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z|%_&M  
r~E=4oB7  
return l(i, j) = r(i, j); XywE1}3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #[,IsEpDO1  
%]F d[pzF  
  return ( int & )i; C\\~E9+  
  return ( int & )j; :=}BN  
最后执行i = j; .@2m07*1  
可见,参数被正确的选择了。 XQ#;Zs/l  
P !AEf#1  
3("_Z%  
aL*&r~`&e'  
Mh~q//  
八. 中期总结 Olt `:;j-  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ) dn(G@5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T m,b,hi$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2- &k^Gl!:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor nx@=>E+a  
g~Z vA(`  
56}U8X  
NYyh|X:m  
\O}E7 -  
g=39C>  
九. 简化 X]'{(?Ch  
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,7Y7c/3V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _7<FOOM%8y  
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: J{'>uD.@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .nB0 h  
  +-*/&|^等 83E7k]7]  
2. 返回引用。 uya.sF0]9B  
  =,各种复合赋值等 ;l4[%xld  
3. 返回固定类型。 bmJ5MF]_fG  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _|iSF2f,X  
4. 原样返回。 KmMzH`t}`  
  operator, 1=t>HQ  
5. 返回解引用的类型。 }]e-{C}  
  operator*(单目) ? Fi=P#  
6. 返回地址。 ]|!OP  
  operator&(单目) F{Z~ R  
7. 下表访问返回类型。 }e!x5g   
  operator[] N+++4;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5}:-h>  
  operator<<和operator>> PbW(%7o(t  
=V-A@_^!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。 a,xycX:U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ks"|}9\%<  
S-Wzour,  
template < typename Left > %kv0We fs  
struct value_return R,gR;Aarw  
  { \Npxv  
template < typename T > mIurA?&7!  
  struct result_1 ^]7}YF2|  
  { (^s>m,h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O9vQp  
} ; 5pj22 s  
E'G4Y-  
template < typename T1, typename T2 > N8k00*p65  
  struct result_2 6 2'j!"xv  
  { S)lkz'tdk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #EO9UW5  
} ; t=|evOz]  
} ; (gy#js #  
&{ay=Mj  
5XO;N s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q7*SE%H  
YX=a#%vrl  
下面我们来剥离functor中的operator() kv3E4,<9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3_txg>P"  
4~y(`\0?4  
return l(t) op r(t) %oq{L]C(rf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +Fuqch jq  
return op l(t) M%Ji0v38  
return op l(t1, t2) G]D+Sl4<7i  
return l(t) op [f)cL6AeF  
return l(t1, t2) op yGWxpzmRS  
return l(t)[r(t)] bW$J~ynM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K&bzDzd`  
4^TG>j?M  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: L_vISy%\b  
单目: return f(l(t), r(t)); U[SaY0Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I`p+Qt  
双目: return f(l(t)); C3eR)Yh  
return f(l(t1, t2)); Inn@2$m~  
下面就是f的实现,以operator/为例 txW{7+,  
Q?e*4ba  
struct meta_divide (0j}-iaQEZ  
  { s@9vY\5[9  
template < typename T1, typename T2 > { D^{[I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _]yn"p  
  { HIQ _%L4]  
  return t1 / t2; 0KYEb%44  
}  U mNa[ s  
} ; nTuJEFn{  
IAYR+c  
这个工作可以让宏来做: 2HpHxVJ  
vk+VP 1D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |rJ=Ksc  
template < typename T1, typename T2 > \ t0o`-d(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =o Xsb  
以后可以直接用 ZNf6;%oGG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {)"iiJ  
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 '>&^zgr  
(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。。。) } ~h3c|  
M*z~gOZ  
#1`-*.u  
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 >xF/Pl  
#N#'5w-G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FuVnk~gq  
class unary_op : public Rettype .$Ik`[+Z  
  { (&}i`}v_  
    Left l; \]&#%6|V  
public : qDv93  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9F4Dm*_<  
<\Eh1[F  
template < typename T > 'ixwD^x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {XNREjhm  
      { hJn%mdx~w|  
      return FuncType::execute(l(t)); crqpV F]1]  
    } V=zi >o`   
Y,W uBH  
    template < typename T1, typename T2 > #cnq(S=.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L[^9E'L$  
      { {p;zuCF1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~;1l9^N|  
    } ~KW,kyXBnD  
} ; +s,Qmmb7)  
g6Q!8  
7N-w eX  
同样还可以申明一个binary_op f#?fxUH~  
h!&prYx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WKT4D}{1  
class binary_op : public Rettype `wus\&!W  
  { 3D` YZ#M  
    Left l; 3|1i lP  
Right r; 9A} # 6  
public : Yj)#k)x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6b+b/>G0  
0(mkeIzJt/  
template < typename T > 7bk%mQk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u:[vaBh91  
      { V\u>"3BQw  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); MO&}r7qq  
    } hv8P4"i v  
VG,u7A*Z#  
    template < typename T1, typename T2 > zoOaVV&1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >?6&c  
      { !OBEM1~ 1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); q0$ !y!~  
    } (>VX-Y/  
} ; u#Z#)3P  
wW#}:59}  
)+}]+xRWGj  
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 ROk5]b.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 lmfi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) FP;Ccl"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。 s0DGC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $/.zm; D  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 lD"(MQV@0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uM_#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) iTag+G4*  
下面是修改过的unary_op "kMguK}c  
wm)#[x #  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > | \'rP_I>  
class unary_op W6"v)Jc>_  
  { 3 |hHR  
Left l; qxFB%KqU  
  eU<]o< \Qo  
public : O+?<h{"  
Au4yBm u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UVw~8o9s  
ag*mG*Z  
template < typename T > :cq9f2)  
  struct result_1 0TGLM#{  
  { ^1Zeb$Nw'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; } p&&_?  
} ; 4W3\P9p=  
.a._NW  
template < typename T1, typename T2 > ~v]!+`_J  
  struct result_2 cfcim.jB  
  { _Y8hb!#(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^@qvl%j  
} ; Y}uCP1v  
\|E^v6E%0  
template < typename T1, typename T2 > AgFVv5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -PS#Z0>  
  { ve% xxn:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =|I>G?g-  
} |lJX 3  
\>C YC|  
template < typename T > @6mBqcE'?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'Y56+P\u  
  { q|Qk2M  
  return OpClass::execute(lt(t)); qe!fk?T}  
} =Qgt${|  
h"_~7 jq"  
} ; AwslWkd=  
h\nI!{A0  
NGOqy+Ty{f  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug \hhmVt@@  
好啦,现在才真正完美了。 ]3g?hM6  
现在在picker里面就可以这么添加了: EI:w aIr  
D3)zk@N  
template < typename Right > );Z1a&K5k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9A,^c;  
  { <L`"!~Q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7.Z@Wr?  
} B<~ NS)w  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ^my].Qpt  
*cC_j*1@  
rFC" Jx  
"g' jPwFG  
J41G&$j(  
十. bind 9nH?l{As   
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。 d)pV;6%[$q  
先来分析一下一段例子 QF&W`c  
^NX"sM0g  
.!G94b  
int foo( int x, int y) { return x - y;} VY)9|JJCO  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z}{afEb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #{=;NuP  
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。 x-?{E  
我们来写个简单的。 :PtF+{N>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ppFe-wY  
对于函数对象类的版本: tUgEeh6  
YhY:~  
template < typename Func > ds&e|VSH;  
struct functor_trait ]ut5S>,"  
  { $ZNu+tn Y  
typedef typename Func::result_type result_type; 7DIIx}A  
} ; @DZB9DDR  
对于无参数函数的版本: "R3d+p  
kI:}| _  
template < typename Ret > qQ0cJIISb\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \mV'mZ9>  
  { 4E+hRKuo,  
typedef Ret result_type; Op>%?W8/UF  
} ; *P#WDXRwd  
对于单参数函数的版本: ?}m']4p  
Q4*fc^?u  
template < typename Ret, typename V1 > jq+A-T}@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,:`ND28V7  
  { JB>b`W9   
typedef Ret result_type; A0fFv+RN3  
} ; (sQr X{~  
对于双参数函数的版本: I(9R~q  
"h|'}7p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9Ffp2NW`;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;q:jl~  
  { ?gwUwOV"  
typedef Ret result_type; !vk|<P1  
} ; mWyqG*-Hb  
等等。。。 #vzEu )Ul  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !YP@m~  
n_B"- n  
template < typename Func > *FmTy|  
struct func_return 8X I?  
  { P(;?kg}0  
template < typename T > VwEb7v,^0\  
  struct result_1 Dc+'<"  
  { HU9Sl*/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \4AM*lZ  
} ; bO&7-Z~:=  
HmZ{L +"  
template < typename T1, typename T2 >  y2+p1  
  struct result_2 8@PX7!9  
  { lt_']QqU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]XTu+T.aT  
} ; UThB7(O,  
} ; \tRG1&{$%  
t w(JZDc  
Uz7^1.-g4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _ z;q9&J)  
\T;\XAGr  
template < typename Func, typename aPicker > _ ib"b#  
class binder_1 &E M\CjKv"  
  { !=y]Sv~h  
Func fn; I(S)n+E  
aPicker pk; >+mD$:L  
public : jn: NYJv  
*#TYqCc+g  
template < typename T > E( h<$w8s  
  struct result_1 8k^| G  
  { 4:7V./" 9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .7 asW(  
} ; z`Hy'{1  
ex<O]kPFE  
template < typename T1, typename T2 > k"N(o(  
  struct result_2 7t?*  
  { *FfMI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; < F )_!0C  
} ; @ a4/ELx  
WO6/X/#8b  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} OgcHS?  
BI:k#jO!  
template < typename T > Jjl%R[mI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `+#G+Vu5  
  { xBFJ} v  
  return fn(pk(t)); a,Gxm!  
} %hN.ktZ/s  
template < typename T1, typename T2 > 4 V1bLm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,+;:3gRk9  
  { @R m-CWa  
  return fn(pk(t1, t2)); D{v8q)5r  
} `p'Q7m2y/b  
} ; !WkIi^T  
3@n>*7/E  
+m}Pmi$  
一目了然不是么? __@zTSVb  
最后实现bind <} jPXEB"  
=H8 xSJLh  
4gSH(*}  
template < typename Func, typename aPicker > b.O9ITR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J4=_w  
  { 81%8{yn!$"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =V97;kq+v  
} &ff&Y.q~  
WhBpv(q}.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^2o dr \  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 H +bdsk  
idRD![!UI  
十一. phoenix <?0~1o\Ur  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j%V["?)  
)c/Fasfg[P  
for_each(v.begin(), v.end(), |KYEK|  
( "&Qctk`<P  
do_ K1?Gmue#I  
[ rC_*sx r^  
  cout << _1 <<   " , " <P%}|@  
] '<iK*[NW  
.while_( -- _1), q EUT90  
cout << var( " \n " ) /?/#B `  
) B`$L'  
); +KEkmXZ  
X~ Rl 6/,  
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: S>q>K"j^!  
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 HftxS  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @^ ik[9^H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mgZf3?,)  
1x~U*vbhQ  
zVv04_:  
template < typename Cond, typename Actor > wzjU,Mw e  
class do_while /cFzotr"9  
  { Fk=}iB#(  
Cond cd; Hqz?E@bc@  
Actor act; Wk4.%tpeO7  
public : G+*cpn  
template < typename T > f DgD@YCD  
  struct result_1 %m{U& -(l@  
  { kJs^ z  
  typedef int result_type; i;PL\Er:tX  
} ; I/x iT  
iF+RnWX\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} p3^jGj@  
"()sb?&  
template < typename T > }i!pL(8;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S06Hs~>Y  
  { f!t69nd%L  
  do \ u+xa{b|  
    { aaWJ* >rJ  
  act(t); UFn8kBk  
  } 3b[jwCt  
  while (cd(t)); |4Ck;gg!j  
  return   0 ; 9O,,m~B  
} eyw'7  
} ; ^a9 oKI9n  
fvo<(c#Y#  
PHM:W%g:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). s]B"qF A  
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。 *j)M]  
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。 -dTLunv  
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。 ET^|z  
下面就是产生这个functor的类: _q>SE1j+W=  
Y^ve:Z  
K% KZO`gO  
template < typename Actor > 10sK]XI  
class do_while_actor y@ek=fT%4  
  { \6j^k Y=  
Actor act; "u' )g&   
public : \Mx JH[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;@4H5p  
GtI6[ :1t  
template < typename Cond > j,%EW+j$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T*q"N?/4  
} ; |@VF.)_  
bNzqls$  
}3/~x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 J>S3sP  
最后,是那个do_ %.x@gi q  
9|:^k.  
U_z2J(e~  
class do_while_invoker T>]sQPg  
  { t)1phg4H)  
public : JSMPyj  
template < typename Actor > h%#_~IA:|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4,eQW[;kk  
  { _ptP[SV^j  
  return do_while_actor < Actor > (act); u"VS* hSH  
} K!8zwb=fq  
} do_; Aa(<L$e!`  
m24v@?*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +GNWF% zN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $G?(OWI}l`  
最后来说说怎么处理break和continue %|Hp Bs#'  
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。 ~\_T5/I%  
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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