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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t";{1.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hdo&\Q2D8  
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, +C'XS{K,#  
8jRs =I  
`q%U{IR  
8s<^]sFP  
  class filler 9*4 .  
  { q^5yk=2fq  
public : IrJ+Jov  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} BYS lKTh  
} ; a>U6Ag<  
yk<VlS  
G%S6$@:  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 0x\2 #i  
(qUK7$  
R<|ejw  
80|onP\L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \^9pW 2v  
t)} \9^Uo  
RAV^D.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #,&8&  
vs +QbI6>-  
r?pZ72 q  
B52yaG8C  
二. 战前分析 +oZH?N4yaM  
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。 /Pk:4,  
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 09d9S`cS\  
)7dEi+v52  
tw<P)V\h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y@3Q;~l,  
  /* --------------------------------------------- */ 9/@ &*  
vector < int *> vp( 10 ); xIL#h@dz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !" E-\cc'  
/* --------------------------------------------- */ -w]/7cH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |n`PESf_  
/* --------------------------------------------- */ |gv{z"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _{$fA6C  
  /* --------------------------------------------- */ t`YWwI.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); E]1##6Ae  
/* --------------------------------------------- */ NEV p8)w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); IP ,.+:i  
,?(ciO)  
3z3_7XI  
z)}!e,7  
看了之后,我们可以思考一些问题: ? %(spV  
1._1, _2是什么? 8z}^jTM  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 NYB "jKMk  
2._1 = 1是在做什么? TQc@lR!  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 gn)R^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 _ym"m,,7?  
,mKObMu  
9S>g6}[E#0  
三. 动工 eT[&L @l]b  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ('hT  
89H sPB1"t  
L:@fP~Erh  
@AQwr#R"l  
template < typename T > |cd-!iJX-  
class assignment zzIr2so  
  { #xT!E:W '  
T value; -RMi8{  
public : q \O Ou  
assignment( const T & v) : value(v) {} & mt)d  
template < typename T2 > ;ME)Og  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qP1FJ89H  
} ; h|)vv4-d|  
2SG$LIV 9Y  
\/5RL@X}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lzhqcL"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L0NA*C   
,6,]#R :J  
Q(Gl{#b  
1m@^E:w  
  class holder N#ioJ^}n:  
  { 3EK9,:<Cf  
public : s'\$t  
template < typename T > >:1P/U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dl~|Izm  
  { j !H^-d}q  
  return assignment < T > (t); 9`B$V##-L  
} A1i!F?X  
} ; %)(Cp-b!  
$8~e}8dt|  
e'9r"<>i  
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: L{fFC%|l2L  
$E!J:Y=  
  static holder _1; ~d >W?A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [wnDHy6W  
jp2Q 9Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s^8u&y)3  
而不用手动写一个函数对象。 $ &UZy|9  
7^6uG6  
fS&6  
6<76H  
四. 问题分析 aM3gRp51cj  
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。 b;cMl'  
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。 <%?#AVU[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~FU@wV^   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2{|$T2?e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @R|'X  
zCaT tb|@  
五. 问题1:一致性 Xd `vDgD  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %kshQ%P)?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <.K4JlbT  
?#A]{l  
struct holder V~IIY B7  
  { J9~i%hzr  
  // ~wm;;#_O  
  template < typename T > kS5_&#  
T &   operator ()( const T & r) const >o,^b\  
  { gY-5_Ab  
  return (T & )r; y[};J vk  
} xgu `Q`~  
} ; #18FA|   
Hy:V`>  
这样的话assignment也必须相应改动: `mfq 2bVc  
iSLGwTdLn  
template < typename Left, typename Right > . 5y"38e  
class assignment +avMX&%  
  { Z6C=T;w  
Left l; a 3SlxsWW  
Right r; IA zZ1#/3  
public : NH<gU_s8{9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Wm~` ~P  
template < typename T2 > p^kUs0$GS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O=cxNy-I  
} ; `^JJ&)4iv  
}TQ{`a@  
同时,holder的operator=也需要改动: %_-zWVJ  
EJ}!F?o  
template < typename T > B$3 ?K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /I5X"x  
  { -~[9U,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <:FP4e "(  
} \6?A!w~6  
`O?TUQGR  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 s`j~-P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yH 9!GS#  
}eQRN<}P  
return l(rhs) = r; #PDf,^  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Ab%;Z5$fr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: W!blAkM%i  
PjT=$]  
template < typename Tp > <}U'V}g  
class constant_t =(a1+. O  
  { *%w6 9#D  
  const Tp t; w~_;yQ  
public : .x`M<L#M(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |6UtW{2I/  
template < typename T > _zt1 9%Wg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^_t%kmL`  
  { P1b'%  
  return t; 6iEhsL&K  
} 9][(Iu]h7  
} ; 50TA :7  
Qu=LnGo~P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o-xDh7v  
下面就可以修改holder的operator=了 +_v$!@L8  
lZ8CY  
template < typename T > 6C>_a*w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n9pN6,o+  
  { kt[:@Nda9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6Ao%>;e*  
} kyAXRwzI  
[s9O0i" Y  
同时也要修改assignment的operator() 9_\'LJ  
lP Lz@Up~  
template < typename T2 > A^ _a3$,0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h2ZkCML  
现在代码看起来就很一致了。 #-3=o6DCK  
hlu:=<B  
六. 问题2:链式操作 +(xeT+J  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )$w*V9d  
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。 D+ ~_TA  
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。 !R*-R.%  
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。 Q0Nyqhvi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L=2y57&Y  
r]W  
template < typename T > ^:9$@ +a  
struct result_1 iX'rU@C  
  { < RCLI|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Xtwun  
} ; t}v2$<!I  
izKfU?2]X@  
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: :K\mN/ x  
[4fU+D2\d  
template < typename T > "<}&GcJbz  
struct   ref +A~\tK{  
  { )1g"?]  
typedef T & reference; ~gz^Cdh  
} ; 0Ok,oW {  
template < typename T > b':|uu*/  
struct   ref < T &> 6#j$GH *  
  { Ro2d,'   
typedef T & reference; q1E:l!2al  
} ; !v]b(z`Y  
G/%iu;7ZCb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nm7;ieMfr  
$A3<G-4O  
template < typename T > ogFKUD*h&>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `OymAyEYQ  
  { \7"@RHcihB  
  return l(t) = r(t); [ofqGwpDG  
} 6<0n *&  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 UD~p'^.m_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 PA6=wfc  
'8Phxx|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 @\&m+;6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iYnEwAoN;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &R~n>>c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #d{=\$=  
最后的布局是: Z ,^9 Z  
                Add iR$<$P5  
              /   \ >:=|L%]s;\  
            Divide   5 :b[`  v  
            /   \ `>DP,D)w(  
          _1     3 :|o<SZ  
似乎一切都解决了?不。 ::n;VY2&  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 o;b0m;~   
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 :V)lbn\  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Ax oD8|  
\.XLcz  
template < typename Right > 4h6k`ie!$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yGg,$WM  
Right & rt) const R{,ooxH\J  
  { }AZc8o-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V8=Y@T,  
} ?)'~~ @NkH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 IPuA#C  
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。 wOB azWa   
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。 gBu1QviU  
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。 BF{w)=@/'  
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。 !h&g7do]Z  
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? P#v*TD'  
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: <"o"z2  
0oy-os  
template < class Action > ozsxXBh-`'  
class picker : public Action {F&-7u0  
  { HxK$4I`  
public : Es5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %tA57Pn>  
  // all the operator overloaded eMK+X \  
} ; '2hbJk  
uhN%Aj\iu(  
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。 ;0ME+]`"3  
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: ()PKw,pD  
v;{{ y-  
template < typename Right > ctQbp~-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u% 2<\:~j  
  { elJ)4Em  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0;sRJ  
} }aB#z<B6  
Ju@Q6J5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *X%m@KLIKv  
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。 31Cq22"  
Np)3+!^1"  
template < typename T >   struct picker_maker SEKN|YQV/t  
  { mzL[/B#>M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b M;`s5d  
} ; Bz8 &R|~>"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4dH}g~[P9  
  { >=ot8%.!,B  
typedef picker < T > result;  \d.F82  
} ; lQPqcZd  
dAx96Og:X"  
下面总的结构就有了: >L((2wfiN  
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。 lp&!lb`  
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。 )tZ`K |  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ic6L9>[  
至此链式操作完美实现。 h~HB0^|  
L^9HH)Jc  
e xR^/|BR  
七. 问题3 !7lj>BA>  
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。 \Z)1 ?fq  
^. X[)U  
template < typename T1, typename T2 > o|S)C<w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5?u[XAE  
  { 4dhqLVgL{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -@%%*YI>  
} 34C``i  
Iur9I>8h  
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.0#D8v4  
u,i]a#K  
template < typename T1, typename T2 > =(U/CI  
struct result_2 4-4?IwS  
  { I/u9RmbU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i1*C{Lf;%)  
} ; #0 y <a:}R  
Jgx8-\ 8  
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? ki\uTD`mf  
这个差事就留给了holder自己。 #;j9}N  
    &{^eU5  
4KIWb~0Y  
template < int Order > IlZu~B9c  
class holder; N_'+B+U?  
template <> @6.]!U4w  
class holder < 1 > R8sck)k'}  
  { ,7/ _T\d<  
public : 4 eh=f!(+  
template < typename T > 04-Z vp2  
  struct result_1 u^Sv#K X  
  { XeUprN  
  typedef T & result; yjZ2 if  
} ; wa?+qiWnrl  
template < typename T1, typename T2 > 'C]jwxy  
  struct result_2 K+ehr  
  { V9jFjc?  
  typedef T1 & result; *FPg#a+  
} ; gduxA/aT  
template < typename T > EVz9WY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9eSRCLhgD  
  { rgR?wXW]jE  
  return (T & )r; Ru7L>(Njs  
} ) hdgz$cl  
template < typename T1, typename T2 > 6Kht:WE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y@:3 B:m#  
  { vl~%o@*_  
  return (T1 & )r1; GMb!Q0I8  
} 'Kd7l}e!  
} ; &!#2ZJ}{  
Gc}0]!nrW9  
template <> }9}w8R~E  
class holder < 2 > R<j<. h  
  { A:xb!= 2  
public : Jk~UEqr+  
template < typename T > [;F{mN  
  struct result_1 (\uA AW"  
  { 8>v7v&Bh|  
  typedef T & result; yTj p-  
} ; |+mOH#Aty  
template < typename T1, typename T2 > VVN # $  
  struct result_2 |$w0+bV*  
  { g1dmkX  
  typedef T2 & result; |w,^"j2R  
} ; hgif]?:C<  
template < typename T > YiBOi?h9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :%>oe> _"  
  { , Z4p0M  
  return (T & )r; 6BHPzv+Y  
} gm}C\q9  
template < typename T1, typename T2 > }kv)IJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K wQXA'  
  { }o{!}g9  
  return (T2 & )r2; z.{HD9TD  
} Do(P dF6A  
} ; M Yu?&}%^  
0A@-9w=u  
=^ gvZ| ]  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 mn Qal>0~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: vr<)Ay  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kS[Dy$AB/2  
7-(>"75Q|  
return l(i, j) = r(i, j); \}n !yYh(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v5P*<U Ax  
'=-s1c@^  
  return ( int & )i; 7B VXBw  
  return ( int & )j; ipgN<|`?@  
最后执行i = j; .$n$%|"H-  
可见,参数被正确的选择了。 aViJ   
|qQ{8T%)  
xNocGtS  
5/zf x  
5~v(AB(x  
八. 中期总结 7AS.)Q#=x  
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: H^]Nmd8Q)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L?AM&w-cg9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "``W6W-(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Fc34Y0_A  
]Y?{$M G  
!hwzKm=%N  
4Z<]4:o  
OHx,*}N  
T b5$  
九. 简化 +,ZU TG  
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。 y|&.v <  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7F>gj  
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: #i}#jMT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OpWC2t)  
  +-*/&|^等 lGD%R'}  
2. 返回引用。 b#?ai3E  
  =,各种复合赋值等 GoGohsj  
3. 返回固定类型。 t~+{Hr) #y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mq|A8>g  
4. 原样返回。 Ba"^K d`  
  operator, &KOG[tv  
5. 返回解引用的类型。 yDu yMt#  
  operator*(单目) #;qFPj- v  
6. 返回地址。 7 K;'7  
  operator&(单目) X~IRpzC  
7. 下表访问返回类型。 2|T|K?R^  
  operator[] +l[Z2mW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,T,B0  
  operator<<和operator>> Z=e[ !c  
=,/A\F  
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。 P ],)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h=i A;B^>  
kb>Vw<NtE  
template < typename Left > [t "_}t=w  
struct value_return 0,"n-5Im  
  { IDiUn! 6Q  
template < typename T > .Y^d9.  
  struct result_1 k vue@  
  { >~^mIu_BH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _Gs  
} ; N$ qNe'b  
pZ@W6}  
template < typename T1, typename T2 > Vx\# +)4  
  struct result_2 O_ s9  
  { Us@ {w`T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1=/MT#d^?  
} ; w7`@=kVx  
} ; pT_e;,KW U  
RB$ 8^#  
"PDSqYA  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9rf|r 3  
]'  "^M  
下面我们来剥离functor中的operator() !w;A=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q=E}#[EgY  
(X`t"*y"  
return l(t) op r(t) p Yi=q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ru6HnLhL  
return op l(t) iK6<^,]'  
return op l(t1, t2) zOdasEd8!  
return l(t) op fB @pwmu  
return l(t1, t2) op  ]5)&36  
return l(t)[r(t)] ?GMeA}j  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ezq q@t9  
wHN` - 5%  
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:  JY050FL  
单目: return f(l(t), r(t)); D^R! |K/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); RAx]Sp Q-S  
双目: return f(l(t)); 6Nd_YX  
return f(l(t1, t2)); I` n1M+=%  
下面就是f的实现,以operator/为例 qU x7S(a  
Vo9)KxR  
struct meta_divide dE9aE#o  
  { r{:la56Xd  
template < typename T1, typename T2 > )*L?PT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @}rfY9o'  
  { [Xo J7  
  return t1 / t2; &MGgO\|6  
} A`8}J4  
} ; V:" \(Y  
cF<DUr)Ve  
这个工作可以让宏来做: 7QL) }b.H  
I8pxo7(-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zZ"')+7q&%  
template < typename T1, typename T2 > \ +VI0oo {Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; FVLA^$5c  
以后可以直接用 bA9dbe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) K/LaA4  
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 AxqTPx7`|  
(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。。。) !Q/O[6  
[(^''*7r+T  
JC?V].) y5  
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 b:d.Lf{y7  
l[j0(T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R8Ei:f}  
class unary_op : public Rettype cngPc]?N  
  { r3lr`s`  
    Left l; I Y-5/  
public : V\lF:3C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M]:B: ;  
o\YdL2:X  
template < typename T > ]tV{#iIJ*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T//+&Sk[  
      { G!lykk]  
      return FuncType::execute(l(t)); 4 6JP1  
    } CZno2$8@e  
UVRV7^eTe  
    template < typename T1, typename T2 > !LSWg:Ev+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $f-pLF+x  
      { wA+4:CF @  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); WED7]2>  
    } c^UM(bW  
} ; XSIO0ep  
Z?[J_[ZtR3  
'n`$c{N<tM  
同样还可以申明一个binary_op dKG<"  
6q7Y`%j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _E-GHj>k z  
class binary_op : public Rettype jh!IOtf  
  { g5]DA.&(  
    Left l; 1Ee>pbd  
Right r; l1j   
public : {i?K~| h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SaScP  
(bXp1*0 ;  
template < typename T > >@\-m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *Fs^T^ ?r  
      { UzRF'<TWf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +w/o  
    } QpZhxp  
/FXfu  
    template < typename T1, typename T2 > e6/} M3B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V)@scB|>,  
      { 4 df1)<}U-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4WnxJ]5`  
    } A).AAr  
} ; nhxl#  
#.aLx$"a  
+d15a%^`  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 (\_d'Js(;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =ye}IpC*M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) YDL)F<Y  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 W6>uLMUa  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l{yPO@ut`F  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Sn,z$-;h;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2HNS|GHb&  
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) q5Mif\  
下面是修改过的unary_op DKH9 O  
K!mgh7Dx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > oE&[W >,x  
class unary_op bvKi0-  
  { _X/`4 G  
Left l; _!D$Aj  
  c eX*|B@=  
public : '` "&RuB  
pQi -  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} wOP}SMn  
[8n4lE[)"  
template < typename T > X35hLp8 M  
  struct result_1 P{ o/F  
  { 3{=4q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "M]]H^r5  
} ; `x3c},'@k  
NgKNT}JDv  
template < typename T1, typename T2 > ljRR  
  struct result_2 ,q1RJiR  
  { B'yrXa|P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;8UHPDnst  
} ;  LvaF4Y2v  
(H7q[UG|  
template < typename T1, typename T2 > MtljI6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M'sJ5;^5  
  { (nm&\b~j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); li?Gb1  
} ,==lgM2V>  
9b>a<Z  
template < typename T > {^F_b% a4z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I`7[0jA~  
  { #+$z`C`  
  return OpClass::execute(lt(t)); n$>H}#q  
} OLq/OO,w  
i*3'O:Gq  
} ; xYbF76B  
}0 Z3Lrv  
G|V ^C_:  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug '` n\YO.N  
好啦,现在才真正完美了。 |"arVde  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1-`8v[S  
Rh39x-`Z  
template < typename Right > a,X3=+_K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const O1QHG'00  
  { &A>J>b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vjWS35i  
} `eA0Z:`g!  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 &}WSfZ0{  
,%u\2M  
x\lua  
w!Z3EA;`  
0=~Ji_5mB  
十. bind F$.M2*9  
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。 :E.mU{  
先来分析一下一段例子 >[[< 5$,T  
27)$;1MT:  
C0e< _6p=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w$1.h'2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uu HWN|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >LLFe~9`g  
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。 s:M:Ff  
我们来写个简单的。 .iw+ #  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~s+\Y/@A  
对于函数对象类的版本: 778a)ZOzb  
)x]/b=m  
template < typename Func > *5wb8 [  
struct functor_trait 97Whn*  
  { $H?v  
typedef typename Func::result_type result_type; L,n'G%  
} ; ugOcK Gf  
对于无参数函数的版本: Dzb@H$BQ7  
[<6ez;2q'  
template < typename Ret > &6h,'U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `g3H; E  
  { od$Cm5  
typedef Ret result_type; @qI^xs=Z  
} ; L\!Pa+Iod  
对于单参数函数的版本: <.#i3!  
g+U6E6}1  
template < typename Ret, typename V1 > [Qr#JJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TtlZum\  
  { uPt({H  
typedef Ret result_type; j%0D:jOY]  
} ; _A1r6  
对于双参数函数的版本: :D;BA  
W A-\2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o^H.uBO{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0;KjP?5  
  { >,7 -cm=.  
typedef Ret result_type; PIl:z?q({  
} ; \'x. DVp  
等等。。。 22(7rUkI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [<rV "g  
h:[%' htz  
template < typename Func > Bz!SZpW(M  
struct func_return 90X<Qs  
  { &C6Z-bS"  
template < typename T > E:(DidSE@  
  struct result_1 nW1u;.  
  { ~x4]^XS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f0S$p R  
} ; 9bwG3jn4?  
&?"E"GH  
template < typename T1, typename T2 > {Dupk0'(  
  struct result_2 C;>!SRCp  
  { {_C2c{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Nz1u:D]  
} ; }6b" JoC  
} ; 1L3 +KD~  
oR[-F+__  
3e,"B S)+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /#TtAkH  
;iq H:wO  
template < typename Func, typename aPicker > J@$KF GUs  
class binder_1 Op<,e{[]  
  { rJtpTV@.  
Func fn; ` "Lk@  
aPicker pk; W<Ri(g-  
public : efN5(9*9R  
[$]qJ~kz  
template < typename T > *E.uqu>I  
  struct result_1 b=+3/-d  
  { BMi5F?Q'G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OJ?U."Lxm$  
} ; *jCHv  
#V9do>Cu%  
template < typename T1, typename T2 > ;suY  
  struct result_2 Fa0Fl}L  
  { Xx,Rah)X3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <P@ "VwUX  
} ; >lkjoEVQ  
hm, H3pN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5Sz&j  
rczwxWK  
template < typename T > g|Xjw Ti8$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AGhr(\j  
  { sq_ yu(  
  return fn(pk(t)); 7hlzuZob+y  
} [hJ ASX9  
template < typename T1, typename T2 > OE/r0C<&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _a\$uVZ  
  { Owz>g4l r  
  return fn(pk(t1, t2)); ZFC&&[%-sG  
} @{@DGc  
} ; $Zn>W@\  
II]-mb  
Pd+Wb3  
一目了然不是么? g?rK&UTU  
最后实现bind th|'t}bWV  
8vx#QU8E/  
"lA8CA  
template < typename Func, typename aPicker > Bq~?!~\?.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k $E{'Dv  
  { a;f A0_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ({<qs}H"  
} !DBaC%TGC  
{# N,&?[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !JQ'~#jKN  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Va$JfWef  
V^kl_!@  
十一. phoenix mW)C=X%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6$G@>QCBS  
V!f' O@p[  
for_each(v.begin(), v.end(), 7Ga'FT.F  
( i9^m;Y)^I  
do_ 2{01i)2y  
[ (,['6k<  
  cout << _1 <<   " , " ub-vtRpm  
] /mQ9} E4X  
.while_( -- _1), Lf+3nN  
cout << var( " \n " ) m88[(l  
) `aM8L  
); {^@qfkZz^  
J%P{/nR  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 15cgmZsS  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor L8cPNgZ   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `l-R?C?*!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oN[# C>#(  
0E`6g6xMS  
eB5<N?;s  
template < typename Cond, typename Actor > |"Fm<  
class do_while g?9%_&/})A  
  { wb6$R};?  
Cond cd; u\@ L|rh  
Actor act; fj[tm  
public : m@y_Wt  
template < typename T > .GuZV'  
  struct result_1 *Vp$#Rb  
  { y:dwx*Q9I  
  typedef int result_type; TmdR B8N  
} ; etL)T":XV  
G2hBJTW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nXxSv~r  
(N$$N:ac[t  
template < typename T > Bk8 '*O/)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'q*:+|"  
  { -1 _7z{.  
  do >Av%[G5=h#  
    { et :v4^*f  
  act(t); P8;f^3V(+/  
  } G+l9QaFv  
  while (cd(t)); Mta;6<  
  return   0 ; gfAVxMg  
} Y^CbpG&-vC  
} ; me/ae{  
s`"ALn8m  
O7\ )C]A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (r )fx  
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。 kC2_&L  
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。 -}r(75C  
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。 9 TILrK  
下面就是产生这个functor的类: o*1t)HL<  
7Om)uUjU4  
R7!^ M  
template < typename Actor > "6%vVi6  
class do_while_actor {cBLm/C  
  { 7&9'=G  
Actor act; B^G{k3]t  
public : =rDIU&0Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G0eJ<*|_ 3  
O@bDMg  
template < typename Cond > )04lf*ti  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^NTOZ0x~#  
} ; `?L-{VtM3*  
+kTa>U<?  
`g iCytv  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0\y@etb:mf  
最后,是那个do_ <U$A_ ]*w  
=7`0hS<@F  
W[3)B(Vq<E  
class do_while_invoker {1 94u %'  
  { ?$^qcpJCp  
public : ~f2zMTI|  
template < typename Actor > 8}W06k>)%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const cuP5cL/Y  
  { Az2$\  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2JYt.HN  
} YA>du=6y\  
} do_; Th%1eLQ  
a;`-LOO5&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M_4g%uHG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3rZ"T  
最后来说说怎么处理break和continue bMD'teJ  
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。 ^9UF Pij"  
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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