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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda WjY{rM,K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1c)\  
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, i!Dh &XT  
!_U37Uj<m  
[arTx ^  
Hz]4AS  
  class filler *b Ci2mbm@  
  { a1g6}ym\  
public : VelB-vy&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vXy uEEe  
} ; &\1'1`N1  
\-Iny=$  
Q(IJD4  
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: R%b*EBZ  
/`+Hw dk  
k<YtoV  
8ji^d1G,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QN_)3lm  
aJ :A%+1  
Xr?>uqY!M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y Y>-MoF/t  
1 [Sv  
YVB% kKv{  
=PNdP  
二. 战前分析 ]{IR&{EI-  
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。 lx{.H,1~  
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 &GdL 9!hH  
=5y`(0 I`U  
B*?ZE4`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Hva2j<h  
  /* --------------------------------------------- */ G;(onJz  
vector < int *> vp( 10 ); y$IaXr5L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (O8,zqP9l  
/* --------------------------------------------- */ n}< ir!ZTO  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); y#S1c)vU  
/* --------------------------------------------- */ M!N` Orz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4 ,p#:!  
  /* --------------------------------------------- */ ycgfZ 3K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L]k*QIn:h  
/* --------------------------------------------- */ N9i}p^F<_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5%<TF .;-J  
e7@li<3>d  
%{R _^Y8t  
|x &Z~y  
看了之后,我们可以思考一些问题: XVQL.A7  
1._1, _2是什么? [AXsnpa/C  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 |EF>Y9   
2._1 = 1是在做什么? sA/,+aM  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 <9ma(PFa  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )K{o<m~WAo  
;#3ekl{-g  
\s=QiPK  
三. 动工 IWAj Mwo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 89zuL18V  
OuB2 x=B  
QF\kPk(CtD  
g-."sniP$g  
template < typename T > p1Q/g Il  
class assignment MWM +hk1fs  
  { qE>i,|rP`  
T value; |vv]Z(_  
public : \). Nag+  
assignment( const T & v) : value(v) {} za,6 du6  
template < typename T2 > fC_zX}3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }%eDEM  
} ; &oA~ Tx  
k_]\(myq  
7egq4gN]2Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lZ}P{d'f.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F(deu^s%{  
%fHH{60  
$zdd=.!KiK  
T`uDlo  
  class holder wi>DZkR  
  { SijtTY#r  
public : dIma{uv  
template < typename T > /x$}D=(CZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y'^F,WTM  
  { +<&E3Or  
  return assignment < T > (t); nt7|f,_J  
} C?,*U  
} ; iBucT"d]  
d$}&nV/A)  
sTiYf  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:  q$F)!&  
(}G!np  
  static holder _1;  Q.yb4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *\D}eBd|  
mKM,kY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *m*`}9  
而不用手动写一个函数对象。 Wu,S\!  
}7%9}2}Iw  
E-^2"j >o  
2SYKe$e  
四. 问题分析 Hj2<ZL  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Hoj8okP  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 xWDR72 6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 sJOV2#r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B;V5x/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~Po<(A}`f  
4h;4!I|  
五. 问题1:一致性 n,CD  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| DY8(g=TI|1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Yr=8!iR$  
$%=G[/i'  
struct holder / $_M@>  
  { tj[c#@[B  
  // Apmw6cc  
  template < typename T > K U $`!h  
T &   operator ()( const T & r) const SyAo, )j  
  { E4=qh1d  
  return (T & )r; n&$/Q$d&  
} z?4=h Sy  
} ; 4Ac}(N5D@  
)9B:Y;>)  
这样的话assignment也必须相应改动: TKo<~?  
#ra*f~G  
template < typename Left, typename Right > L!,d"wuD  
class assignment Hs$'0:  
  { ~q 7;8<U  
Left l; q4/909x=  
Right r; UA0F):  
public : tF^g<)S;t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eQ;Q4  
template < typename T2 > gX^ PSsp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %&h c"7/k  
} ; J#''q"rZ  
W&YU^&`Yr  
同时,holder的operator=也需要改动: _lX8K:C(  
{rDq_^  
template < typename T > JGis"e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s9i|mVtm8  
  { oR#Ob#&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >g]ON9CGH  
} Plfdr~$  
N'QqJe7Z  
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。 9,scH65x  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _w>uI57U  
]ENK8bW  
return l(rhs) = r; s7l23*Czl  
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。 +Ofa#^5);K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: VO_dA4C}z  
FqZgdmwR  
template < typename Tp > M?$ZJ-  
class constant_t epkD*7  
  { R!6=7  
  const Tp t; n'M>xq_  
public : w"~<h;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \J3/keL  
template < typename T > : y1Bt+Fp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const DW>ES/B8$(  
  { [EOVw%R  
  return t; @PX\{6&  
} 2"X~ju  
} ; id?E)Jy  
2.nE k  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <*wM=aq  
下面就可以修改holder的operator=了 8{ gXToK  
psUE!~9,  
template < typename T > nZ E)_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %j5ywr:  
  {  to>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X#`dWNrN  
} C?o6(p"b  
)+EN$*H  
同时也要修改assignment的operator() 4MLH+/e  
Oaa"T8t  
template < typename T2 > (%'9CfPx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .Y\EE;8%  
现在代码看起来就很一致了。 d:rGyA]  
$FX,zC<=  
六. 问题2:链式操作 R\O.e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x+7*ADKb  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 tJ'iX>9I  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 snC/H G7  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 FnE6?~xa  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wk @,wOt  
[_.n$p-  
template < typename T > 24B<[lSK  
struct result_1 iKAusWj  
  { WD.U"YI8y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `q_<Im%I  
} ; !Z|($21W  
o35fifM`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 6Hf,6>  
,b|-rU\  
template < typename T > zk}{ dG^M:  
struct   ref L;/n!k.A  
  { # {PmNx%M  
typedef T & reference; ppN} k)m  
} ; KY.ZT2k  
template < typename T > 76@qHTh }  
struct   ref < T &> Q2QY* A  
  { f~ U.a.Fb  
typedef T & reference; >5ChcefH  
} ; s&Yi 6:J  
8ObeiVXf)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  f^b K=#  
r*XLV{+4  
template < typename T > N$#\Xdo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const iqPBsIW  
  { '*T]fND4  
  return l(t) = r(t); #*^+F?o,(  
} 5-vo0:hk  
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。 "pvH0"Q*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %l !xkCKA  
OZ(dpV9.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 @R q}nq=k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]?K. S6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |"Z{I3Umg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <+tD z(  
最后的布局是: Adx`8}N8  
                Add $/Ov2z  
              /   \ -d=WV:G%e  
            Divide   5 >*1}1~uU`'  
            /   \ ~ ?^/u8  
          _1     3 | C+o;  
似乎一切都解决了?不。 VR0=SE  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 tef^ShF]  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 QG3&p<  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: r{K;|'d%h  
(f#b7O-Wn  
template < typename Right > =RsXI&&vh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g0R[xOS|  
Right & rt) const >I'% !E;  
  { i.y)mcB4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l=={pb  
} >)**khuP7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 EL D!{bMT  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 w0J|u'H  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 \".^K5Pm  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 E>uVofhml  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 *hY2.t; X  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? L%\b'fs  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 2A:,;~UH  
A9:NKY{z  
template < class Action > uGVy6,  
class picker : public Action Da1aI]{I  
  { 4. qtp`  
public : i$^ZTb^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k%81f'H  
  // all the operator overloaded '7 )"  
} ; tWPO]3hW  
T.:+3:8|F  
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。 osP\D iQ  
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: $l[Rh1z`;+  
ftbpqp'  
template < typename Right > 01@t~v3!Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const md Gwh7/3  
  { 04@cLDX8uB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RHY4P4B<v>  
} 9 c3E+  
N{Qxq>6 G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [(mlv42"  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 nE W31 8  
sRhKlUJG  
template < typename T >   struct picker_maker *_-'/i  
  { b[ w;i]2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'MxSd(T =  
} ; F"jt&9jg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gAbD7SE  
  { A%bCMP  
typedef picker < T > result; |oFAGP1  
} ; 2N [=  
CI7A# 6-  
下面总的结构就有了: b/("Y.r=  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 6W2hr2Zy9  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ,<Kx{+ [h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 i@P}{   
至此链式操作完美实现。 jLVl4h&  
W;_E4  
gzn^#3b  
七. 问题3 a2@c%i  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 K7)kS  
k;^ :  
template < typename T1, typename T2 > \Y|*Nee}XP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P:xT0gtt  
  { hpbf&S4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8Cx^0  
} 1Y j~fb(  
gE7L L=x  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: "&+3#D >  
b1?xeG#  
template < typename T1, typename T2 > =d`5f@'rl  
struct result_2 t*S." q  
  { r%]Qlt ~K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Jh/ E@}'  
} ; X` YwP/D  
]+ Ixi o  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? \,G#<>S  
这个差事就留给了holder自己。 iw?I  
    (R}ii}&  
t#E}NR  
template < int Order > eVh - _  
class holder; Sus;(3EX  
template <> aAt>QxGQW  
class holder < 1 > qL /7^) (  
  { z?]G3$i(  
public : VR? ^HA9  
template < typename T > 19e8  
  struct result_1 #s5N[uK^m  
  { 6sfwlT  
  typedef T & result; oYM3Rgxf9Q  
} ; hVpCB,  
template < typename T1, typename T2 > va)%et0!  
  struct result_2 n~IVNB*  
  { 1 OaXo!  
  typedef T1 & result; W8WXY_yJt  
} ; @* ust>7  
template < typename T > e /K#>,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GIwh@4;  
  { ?\=/$Gt  
  return (T & )r; `C E^2  
} J>vMo@  
template < typename T1, typename T2 > <'U]`L p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |UnUG  
  { 0ezYdS~o  
  return (T1 & )r1; {Tp2H_EG  
} 2h=%K/hhY  
} ; HfNDD| Zz  
`TLzVB-j3  
template <> W6c]-pc  
class holder < 2 > +K",^6%1  
  { / +K?  
public : \E1U@6a  
template < typename T > g{k1&|  
  struct result_1 ]3{0J  
  { :3h{ A`u  
  typedef T & result; uRV<?y%  
} ; Av J4\  
template < typename T1, typename T2 > +~zXDBS9  
  struct result_2 ~`MS~,,  
  { k"UO c=   
  typedef T2 & result; 7*o*6,/  
} ; L:nXWz  
template < typename T > wucV_p.E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *Nb#W!  
  { [tT8_}v$LN  
  return (T & )r; <i\A_qqc/  
} C@\{ehG  
template < typename T1, typename T2 > knp>m,w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cR7wx 0Aj  
  { 6=_~ 0PcY  
  return (T2 & )r2; PyC0Q\$%  
} (?)7)5H  
} ; X@N$Z{  
U\@A _ B  
w*7|dZk{  
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> >。 ;U =q-tb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Rfb?f} j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hS [SRa'.  
^Mkk@F&1  
return l(i, j) = r(i, j); ` TqSQg_l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Qq& W3  
w0m^ &,;#  
  return ( int & )i; @exey  
  return ( int & )j; oih5B<&f#  
最后执行i = j; dIwe g=x  
可见,参数被正确的选择了。 t:~t@4j}  
UKd'+R]  
LwqC ~N  
-;(Q1)&  
=HDI \LD<  
八. 中期总结 q Dd~2"er  
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: }Nj97 R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j1$8#/r;c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >c8GW >\N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |H}sYp  
66&EBX}  
q}|U4MJm  
M+>`sj  
Oft arD  
Y&bM CI6U  
九. 简化 Ue:z1p;g  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 D |bBu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R"Liz3Vl%  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 's?Ai2=#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rM}0%J'  
  +-*/&|^等 S:Q! "U  
2. 返回引用。 ~^I> #Dd  
  =,各种复合赋值等 >>Ar$  
3. 返回固定类型。 '1SG(0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) BbOu/i|  
4. 原样返回。 0X|_^"!  
  operator, =v~1qWX  
5. 返回解引用的类型。 AnsjmR:Jv  
  operator*(单目) _;9!  
6. 返回地址。 Xt/Ksw"wn  
  operator&(单目) 8kL4~(hY  
7. 下表访问返回类型。 BG`s6aC|z<  
  operator[] 0 >Z ;Ni  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ] f>]n  
  operator<<和operator>> \{\MxXW  
hn)a@  
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。 . 9G<y 4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4R%*Z ~  
.\3`2  
template < typename Left > 'm=*u SJK  
struct value_return 8OhDjWVJ  
  { <lxD}DH=  
template < typename T > 4DWwbO  
  struct result_1 [dX`K`k  
  { z2c5m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M(q'%XL^  
} ; 4EP<tV  
DC+wD Bp;  
template < typename T1, typename T2 > '(+<UpG_Q}  
  struct result_2 8y';\(;  
  { v`[Eb27W.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N^0uit  
} ; i8X`HbmN  
} ; ;Q0bT`/X  
=1;=  
@ez Tbc3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait y %8op:'  
H5>hx {  
下面我们来剥离functor中的operator() / jTT5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :6kjEI  
h~Q)Uy5N(D  
return l(t) op r(t) uwIc963  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) uYG^Pc^v  
return op l(t) WP **a Bp  
return op l(t1, t2) Q/>L_S  
return l(t) op S&jesG-F  
return l(t1, t2) op S]3Ev#>  
return l(t)[r(t)] R\Z: n*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `D5HC  
I3S9Us-\  
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: ?NNn:tiD  
单目: return f(l(t), r(t)); ~3h-jK?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); pY8q=Kl  
双目: return f(l(t)); KGHq rc  
return f(l(t1, t2)); V:NI4dv/R  
下面就是f的实现,以operator/为例 XJ0 {  
FE7)E.U  
struct meta_divide rEZ8eeB[3  
  { hv$yV%.`  
template < typename T1, typename T2 > m#H3:-h,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ei>m0 ~<\  
  { o`,Qku k  
  return t1 / t2; Ok-.}q>\Mv  
} n_D8JF  
} ; VzS&`d.h  
@+,pN6}g  
这个工作可以让宏来做: L];y}]:F*  
'WyTI^K9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?wpB`  
template < typename T1, typename T2 > \ VxO%rq3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; M.}7pJ7f  
以后可以直接用 #b0{#^S:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8t"~Om5sG  
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 lt'I,Xt  
(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。。。) Eu<1Bse;  
Mq%,lJA\  
7YWNd^FI V  
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 HHk)ZfWRo  
ni&*E~a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6X g]/FD  
class unary_op : public Rettype }*U[>Z-eO  
  { eEc4bVQa  
    Left l; 1[nG}  
public : ]Al;l*yw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} k5d\ w@G"~  
&.i^dO^}  
template < typename T > IputF<p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v]:=K-1n  
      { }_.:+H!@  
      return FuncType::execute(l(t)); %T`U^ Pnr  
    } =wu*D5  
5m$2Ku  
    template < typename T1, typename T2 > i@"e,7mSG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <pLT'Y=  
      { gW(gJ; L,%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {2'm^0Kl  
    } Jhkvd<L8`m  
} ;  Fnx`Ri  
J<j&;:IRd  
dpZ;l 9  
同样还可以申明一个binary_op 9$K;Raz%  
?0*8R K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9|' B9C  
class binary_op : public Rettype }71LLzG`/  
  { r4_eTrC,  
    Left l; ZsP2>%"  
Right r; I XA>`D  
public : (n( fI f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z;u> Yz+3  
0CvsvUN@  
template < typename T > t/i5,le  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C2e.2)y  
      { F-Z%6O,2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?^Hf Np9  
    } OIb  
_K2?YY(#>  
    template < typename T1, typename T2 > "T/>d%O1b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lw%?z/HDf  
      { 8am`6;O:!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4NEq$t$Jn  
    } Z*{] ,  
} ; ye 6H*K  
CCijf]+  
6w3R'\9  
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 nHFrG =o,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "LhUxnll  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &Jc_Fc(M  
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。 -XoPia2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pI`?(5iK6|  
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。。。 GDaN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^[:9fs  
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) W><Zn=G4)b  
下面是修改过的unary_op D?jk$^p~m#  
s)A<=)w/e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > % u{W7  
class unary_op kW3E =pr  
  { >r5P3G1  
Left l; !%mAh81{&/  
  +y+"Fyl  
public : xk~IN%\  
z1OFcqm  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EfLO5$?rm  
td2/9|Q  
template < typename T > w-B^ [<  
  struct result_1 ;d.K_P  
  { Q }k.JS~#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8Chj w wB  
} ; |C \}P  
4 fV3Ear=j  
template < typename T1, typename T2 > KP;(Q+qTx  
  struct result_2 2U kK0ls  
  { ^^` Jcd/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wJb#g0  
} ; w^k;D,h  
}]1BO  
template < typename T1, typename T2 > 8cx=#Me  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 89}Y5#W  
  { gE/Tj$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Fh7'[>onw  
} ?VU(Pq*`  
oj,lz?  
template < typename T > u#7+U\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q~D`cc|]  
  { vY|^/[x#B  
  return OpClass::execute(lt(t)); z(uZF3  
} MjfFf} @  
\/7i-B]G7  
} ;  oz'\q0  
Ey{%XR+*;  
 1iT\df  
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 o;"OSp  
好啦,现在才真正完美了。 *="8?Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: K[\'"HyQ,X  
-u!qrJ*Z  
template < typename Right > yj6@7@l>A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rI$`9d  
  { `pZs T ^G[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {)f~#37  
} ExSe=4q#  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 DQ.v+C,  
/(I*,.d  
8qi+IGRg  
\b'x t  
NBh%:tu7M  
十. bind u.pxz8  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Sx gYjIa-  
先来分析一下一段例子 0XwHP{XaO  
:A46~UA!$  
5pNY)>]t=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} '+'CbWgY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <<9Va.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ! ueN|8'  
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。 ~wnOV#v  
我们来写个简单的。 'J*<iA*W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: BIaDY<j90  
对于函数对象类的版本: h.rD}N\L  
~s Qjl]  
template < typename Func > ?zJpD8e  
struct functor_trait fqz28aHh  
  { C`rLj5E%  
typedef typename Func::result_type result_type; e)nimq {6  
} ; *x~xWg9^  
对于无参数函数的版本: 1RLY $M  
#yseiVm;  
template < typename Ret > (LvS :?T}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iVtl72O  
  { 2s*#u<I  
typedef Ret result_type; {cK^,?x  
} ; }y%`)lz~;  
对于单参数函数的版本: :H6FPV78  
+1C3`0(  
template < typename Ret, typename V1 > wyx(FinIH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > P27%xV-n>  
  { T[k4lM  
typedef Ret result_type; qpoV]#iW  
} ; Yw3oJf&  
对于双参数函数的版本: |9xI_(+{kP  
`i ,_aFB|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )|j[uh6w o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v4Zb? Yb  
  { mN `YuR~  
typedef Ret result_type; P47V:E%  
} ; 'PZ|:9FX!  
等等。。。  9DQ)cy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy TjWE_Bq]g  
2 gq$C"  
template < typename Func >  GJi~y  
struct func_return ivO/;)=t  
  { hjZ}C+=O  
template < typename T > 9CGNn+~YI  
  struct result_1 C#rc@r,F  
  { JE 5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;^ wd_  
} ; RhI;;Y#@  
psh^MX)Q  
template < typename T1, typename T2 >  v7  
  struct result_2 4PLk  
  { ubsSa}$q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #BVtL :x@  
} ; $aCd/&  
} ; R9We/FhOY  
iq#b#PYA  
lLq<xf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <%}QDO8\i  
h/eR  
template < typename Func, typename aPicker > ~na!@<zB{  
class binder_1 {yAL+}  
  { <^.=>Q0 S\  
Func fn; }_tln  
aPicker pk; !{et8F@d|  
public : &ad I (s~  
d9*hBm  
template < typename T > uf<@ruN  
  struct result_1 MvLs%GE%  
  { }uHrto3M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; iF5'ygR-Z  
} ; GY3 Wj  
;rI@ *An  
template < typename T1, typename T2 > nZ1zJpBmI  
  struct result_2 5la>a}+!!h  
  { +i ?S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +=Jir1SLV  
} ; >% p{38  
!1T\cS#1%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MfO:m[s  
d4:`@*  
template < typename T > Q'l^9Bz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {u{@ jp  
  { @}_WE,r  
  return fn(pk(t)); |@?%Ct  
} !?f5>Bl  
template < typename T1, typename T2 > :a8 YV!X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OV2 -8ERS  
  { 6%`&+Lq  
  return fn(pk(t1, t2)); X)SDG#&+bF  
} 3P~o"a>  
} ;  j1?j6s  
.M,RFC  
~"pKe~h   
一目了然不是么? fy@avo9  
最后实现bind Dih6mTP{  
r?m+.fJB  
^L1L=c;,  
template < typename Func, typename aPicker > D.D$#O_n.S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) WH ?}~u9  
  { 'ckQg=zPR  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,y4I[[  
} #Lsnr.80  
O1%pxX'`S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !Bz0^ 1,L  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 U<"WK"SM  
gK#mPcn^  
十一. phoenix EcIE~qs  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ELrsx{p:  
rn DCqv!'P  
for_each(v.begin(), v.end(), HCK|~k  
( n%h^o   
do_ V$0dtvGvH  
[ I`[i;U{CK  
  cout << _1 <<   " , " g71[6<D  
] rG?>ltxB  
.while_( -- _1), mOo`ZcTU  
cout << var( " \n " ) pY4}>ju(g  
) ]&Z))H  
); A,i75kd  
iu**`WjI\  
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}5cSU!|  
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 *"9><lJ-!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 a`Gx=8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: JvYPC  
01!s"wjf  
3mPjpm  
template < typename Cond, typename Actor > Sxjub&=  
class do_while  mw_Ew]&  
  { Cs2;z:O]  
Cond cd; ,mRyQS'F  
Actor act; ~['Kgh_;  
public : Gm*X'[\DD  
template < typename T > sNun+xsf^  
  struct result_1 +C7 ~b~ %  
  { oYWR')8g  
  typedef int result_type; :akT 'q#  
} ; S"9zc ,]  
>-&R47G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} cj11S>D  
iy""(c  
template < typename T > TAjh"JJIV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;lYHQQd!,  
  { $d?.2Kg  
  do RN=` -*E1  
    { 8* Jw0mSw  
  act(t); 8Sz})UZ  
  } R_=6GZH$G  
  while (cd(t)); o1nURJ!  
  return   0 ; Z{'i F   
} ETs>`#`6o  
} ; H@]MXP[_  
:[;hu}!&  
6(P M'@i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `6+"Z=:  
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。 _X?^Cy  
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。 D7_*k%;@  
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。 VK@!lJ u!  
下面就是产生这个functor的类: UA|u U5Q  
^*fQX1h<  
F5S@I;   
template < typename Actor > KZPEG!-5  
class do_while_actor B=|cS;bM$3  
  { @JdZ5Q  
Actor act; >:lnt /N3  
public : LdJYE;k Ju  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :6$>_m=i  
V)}rEX   
template < typename Cond > -W>'^1cR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _V`DWR *  
} ; =-p$jXVW%  
RejQ5'Neh  
I!^O)4QRx  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3G kv4,w<  
最后,是那个do_ k5]j.V2f  
EYA,hc  
Yup3^E w&  
class do_while_invoker  T Q,?>6n  
  { 4*$G & TX  
public : e1P"[|9>R  
template < typename Actor > 7g3 >jh  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %.Q !oYehj  
  { {z|;Xi::"  
  return do_while_actor < Actor > (act); .`&F>o(A  
} 5ZBKRu  
} do_; H/}]FmjN  
NVRLrJWpp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u]OW8rc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kZ"BBJ6w  
最后来说说怎么处理break和continue =FD;~  
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。 B5$kHM%p  
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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