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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4m91XD  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j=M%*`@  
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!7WRHJE_a  
I#O"<0 *r  
SE^l`.U@  
wS#Uw_[  
  class filler 7_l Wr  
  { _u$DcA8B  
public : l7^^Mnk C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5=|h~/.k  
} ; Y3&,U  
,&S0/j  
Ti_G  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: tm=,x~  
-wV2 79^b  
`H$XO{w  
ny1O- `!1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X5[t6q!  
ki@C}T5  
HB5-B XBU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <Y?Z&rNb  
kG!hqj  
Y]0c%Fd  
#.HnO_sK_  
二. 战前分析 PLs`Ci|`  
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。 a4~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 U{oM*[  
a_5s'Dh  
q 9xA.*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S8/~'<out  
  /* --------------------------------------------- */ l_:P |  
vector < int *> vp( 10 ); 8YlZ({f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E:**gvfq  
/* --------------------------------------------- */ B?8*-0a'[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9Q s5e  
/* --------------------------------------------- */ _h}(j Ed!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); CA`V)XIsP  
  /* --------------------------------------------- */ zytN leyc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u]Vt>Ywu  
/* --------------------------------------------- */ ky[Cx!81C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N^[ F+y  
MjC<N[WO>N  
+CBN[/Z^i  
hjg1By(  
看了之后,我们可以思考一些问题: CS~onf<xz  
1._1, _2是什么? IL.bwt pQD  
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。 3R%JmLM+R9  
2._1 = 1是在做什么? vkGF_aenk  
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。 7:vl -ZW  
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。 A ~vx,|I  
e Fz$h2*B  
4_QfM}Fyp  
三. 动工 t.;._'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =T2SJ)  
aanS^t0  
oz=ULPZ%  
O8\f]!O(  
template < typename T > :~"m yn,  
class assignment d"-I^|[OM  
  { Ff/Ap&0+  
T value; mTX:?>  
public : GV1Ol^  
assignment( const T & v) : value(v) {} (VM CVZ  
template < typename T2 > Q<V1`e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XTF[4#WO  
} ; RA<ky*^dr  
WIi,`/K+  
VZcW 3/Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >fP;H}S6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bskoi;)u  
QjSWl,{ $D  
vJ&D>Vh4e  
?C fQwY#N  
  class holder 71[?AmxV  
  { [UzacXt  
public : %p)&mYK{  
template < typename T > L)U*dY   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =Y|( }92  
  { dYD;Z<l  
  return assignment < T > (t); #|je m   
} $dI mA  
} ; /YZMP'v  
%eofG]VM<  
F!hjtIkPj  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !`Kg&t [&V  
"TaLvworb4  
  static holder _1; Zx{Sxv"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 GNM>hQ)h:  
HEFgEYlO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E@k'uyIu  
而不用手动写一个函数对象。 /hqn>t  
oS%(~])\  
rAHP5dx:  
V]J"v#!{  
四. 问题分析 o>(<:^x9  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 &S+*1<|`K  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 K!ogpd&X&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5>%^"f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6|q"lS*$S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `. JW_F)1  
g)Hsd0  
五. 问题1:一致性 FR50y+h^$  
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?| 'dQGb-<_<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9@M;\ @&g  
vqUYr  
struct holder I`@>v%0  
  { 0V"(}!=2a  
  // &kWT<*;J)  
  template < typename T > 7PfNPz<4+  
T &   operator ()( const T & r) const {KTZSs $n  
  { `tHF}  
  return (T & )r; `7`` 1TL  
} _,Q -)\  
} ; I L&PN`#  
5D^2 +`$/  
这样的话assignment也必须相应改动: 4|j Pr J  
DeN2P  
template < typename Left, typename Right > j~Ci*'*L  
class assignment w1F)R^tU  
  { ms&5Bq+9  
Left l; }ew )QHd  
Right r; L)H/t6}i  
public : rP(;^8l"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &ML-\aSal  
template < typename T2 > ]REF1<)4z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c; 1 f$$>b  
} ; FVOPC:}bj  
W$D:mw7  
同时,holder的operator=也需要改动: ~WmA55  
uXGAcUx(  
template < typename T > 2R3)/bz-SV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const KpQ@cc  
  { k1D|Cpnp  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); RbA.&=3  
} w0.;86<MV  
]>+ teG:4  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 (3m^@2i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0)vX  
gHH[QLD=I  
return l(rhs) = r; !|,djo!N  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 {I$zmVG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~f8:sDJ  
g`=Z%{z%  
template < typename Tp > Z7MGBwP(  
class constant_t &x[V<Gq  
  { .k5&C/jv  
  const Tp t; ^7`gf  
public : EBUCG"e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s<LYSrd  
template < typename T > }SW>ysw'm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <)oW  
  { ?*f2P T?`  
  return t; H|d"45J_  
} @PKY>58)  
} ; ZlL]AD@  
?$H=n{iW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b;G#MjQp'  
下面就可以修改holder的operator=了 =|3*Y0  
8/ CK(G  
template < typename T > \2 `|eo  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D;oX*`  
  { ]M&KUgz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `+T"^{ Z  
} N MH'4R  
_Qf310oONS  
同时也要修改assignment的operator() ALp|fZ\vp  
Z2I2 [pA  
template < typename T2 > C.=[K_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f;a55%3c  
现在代码看起来就很一致了。 hyC]{E  
o;{BI Q1  
六. 问题2:链式操作 EpH\;25u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 FWQNO(  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 03dmHg.E!E  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /qPhptV  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 lemUUl(^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2Afg.-7EP  
t``q_!s}F  
template < typename T > Gx h1wqLR  
struct result_1 JR4fJG  
  { [|APMMYK1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?%i~~hfH#N  
} ; /n8\^4{fP{  
;^|:*  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ;a~ e  
#-bz$w#*  
template < typename T > C"g bol^  
struct   ref 5/m}v'S%  
  { R b=q #  
typedef T & reference; 1R7w  
} ; )PjU=@$lI  
template < typename T > v1\/dQK  
struct   ref < T &> )EIT>u=  
  { 5T]dQ3[v4  
typedef T & reference; `-w;/A"MJ  
} ; VqnM>||  
4* V[^mht  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: kJ.0|l0  
.._UI2MA  
template < typename T > wg]VG,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k83S.*9Mx  
  { i@#=Rxp  
  return l(t) = r(t); P$*9Z@  
} zAH6SaI$  
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。 QeG3X+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2[g kDZ  
ecyN};V>  
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 8 Cw3b\ne  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WlmkM?@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 WGHf?G/s  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QfRo`l/V9  
最后的布局是: ZhY03>X  
                Add :?SD#Vvrh.  
              /   \ K#xL-   
            Divide   5 (ty&$  
            /   \ qpV"ii  
          _1     3 [Z;ei1l  
似乎一切都解决了?不。 puox^  
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。 j?1wP6/NP  
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。 > Ft)v  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 40}7O<9*  
1h?QEZ,6a  
template < typename Right > z[' 2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const j%=X ps  
Right & rt) const r0*Y~ KHw  
  { oqbhb1D1<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }!V-FAL  
} DGNn#DP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 st)qw]Dn;Y  
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。 ( @V_47o  
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。 &pW2R}  
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。 z! :0%qu  
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。 2d&]V]:R*  
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? K%1`LT5:~  
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: a9NIK/9  
Z{x)v5yh2V  
template < class Action > r+;k(HMY}[  
class picker : public Action R]3j6\  
  { J vq)%t8q>  
public : D7=Irz!O\7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k/1S7X[  
  // all the operator overloaded TG% w  
} ; Up0kTL  
Po*!eD  
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。 U9jdb9 |  
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: -kHJH><j  
}42Hhu7j  
template < typename Right > $gZiW8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~O|~M_Z  
  { #x`K4f)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H!'4A&  
} 29cx(  
?TJ4L/"(k6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >Y(JC#M;  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 o`G6!  
TbLU[(m-n  
template < typename T >   struct picker_maker k(o(:-+x  
  { L/In~' *-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; X *EseC  
} ; MJkusR/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +*,!q7Gt  
  { Kj)sL0  
typedef picker < T > result; Kwi+}B!  
} ; #%w+PL:*O  
-xbs'[  
下面总的结构就有了: \;KSx3o  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 %|D) U>o{  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 #RbdQH !  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |}UA=? Xl  
至此链式操作完美实现。 (E7"GJ  
 ? 8/r=  
Nu3gkIz5z-  
七. 问题3 _>BYUPY  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 d2d8,Vg  
x)Zb:"  
template < typename T1, typename T2 > yYSmmgrX0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mln4Vl(l2M  
  { K^o{lyK;@~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); k`&FyN^)  
} 'J3yJ{  
v9FR  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 6212*Z_Af  
I?E+  
template < typename T1, typename T2 > DaJ,( DJY  
struct result_2 pJs`/   
  { R)ZzRz|/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {&XTa`C  
} ; ~JNE]mg  
+nHr+7}  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? po\jhfn  
这个差事就留给了holder自己。 SvQ|SKE':  
    _'1 7C /  
^*4#ZvpG2  
template < int Order > bCr W'}:de  
class holder; M$Ui=GGq  
template <> Dt>tTU 6  
class holder < 1 > *0Z6H-Do,  
  { X lItg\R  
public : ] Ok &%-  
template < typename T > >~Gy+-  
  struct result_1 '3U,UD5EG  
  { jA;b2A]G  
  typedef T & result; R.2i%cU  
} ; P^=B6>e  
template < typename T1, typename T2 > AzF*4x  
  struct result_2 w'A*EWO  
  { 7Hv 6>z#m  
  typedef T1 & result; 2;*G!rE&*`  
} ; xzOvc<u  
template < typename T > t( V 2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V`LE 'E  
  { h*D -Vo  
  return (T & )r; $*$4DG1gaR  
} =WI3#<vDG  
template < typename T1, typename T2 > #o[n.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <dE~z]P  
  { FN/l/OSb  
  return (T1 & )r1; {+cx}`  
} Lg,ObVt!  
} ; 1|-C(UW>  
EXjR&"R  
template <> yx&}bu\  
class holder < 2 > EZ/_uj2&SN  
  { 42hG }Gt  
public : eYoc(bG(+  
template < typename T > ]j,o!|rx7  
  struct result_1 0Bp0ScE|FA  
  { g#l!b%$  
  typedef T & result; 9Z=hg[`]<  
} ; s/~pr.>-l  
template < typename T1, typename T2 > u81F^72U  
  struct result_2 | B$JX'_  
  { C" `\[F`.k  
  typedef T2 & result; []N&,2O  
} ; 5N6R%2,A  
template < typename T > ]Hi1^Y<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zK1\InP  
  { \8a014  
  return (T & )r; ASMItT  
} bT9:9LP  
template < typename T1, typename T2 > wRwx((eb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Bqa_l|  
  { WTt /y\'6  
  return (T2 & )r2; 0e]J2>  
} }V.fY3J-  
} ; &.z-itiV  
GpO@1 C/  
Ue,eEer  
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> >。 #q0xlF@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2y8FP#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P??pWzb6HH  
r[kHVT8  
return l(i, j) = r(i, j); z=jzr=lP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n],cs  
MfLus40;n  
  return ( int & )i; (lYC2i_b#  
  return ( int & )j; ^H<VH  
最后执行i = j; YWi Y[  
可见,参数被正确的选择了。 Pj8Vl)8~NV  
>i61+uzEd+  
T%}x%9VO7  
5=8_Le  
&|zV Wl  
八. 中期总结 a,M/i&.e`  
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: zCwb>v  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E*9W'e~=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1 EV0Y]T1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D{[i_K  
)MM(HS  
L#IY6t  
 :KRe==/  
Rg~[X5  
)[t3-'  
九. 简化 <("P5@cExU  
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。 hM(Hq4ed,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k}{K7,DM  
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: 0R,Y[).U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ahg6>7+R.  
  +-*/&|^等 u C`)?f*I  
2. 返回引用。 bqR0./V  
  =,各种复合赋值等 rf&nTDaWI  
3. 返回固定类型。 gD6BPW~0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;wr]_@<~  
4. 原样返回。 =1F F2#zS  
  operator, :OY7y`hRG  
5. 返回解引用的类型。 gi\UNT9x  
  operator*(单目)  YwB\kN  
6. 返回地址。 P$;_YLr  
  operator&(单目) Tj=g[)+K  
7. 下表访问返回类型。 F8Z6Ss|v3  
  operator[] :3*0o3C/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +)d7SWO6]!  
  operator<<和operator>> NslaG  
zhde1JE  
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。 1FC 1*7A[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: y `w5u.'  
TWQ{, B  
template < typename Left > DfP vi1  
struct value_return ?Wp{tB9N0  
  { q|ZQsFZ  
template < typename T > V|dKKb[Lve  
  struct result_1 KY;E.D`  
  { o//PlG~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *,__\/U98  
} ; 1 Xu^pc  
~4~>; e  
template < typename T1, typename T2 > c7N`W}BZ  
  struct result_2 $f<Rj/`&  
  { =u`^QE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X'>]z'0W  
} ; o%A@ OY  
} ; +Gvf5+ 5VR  
Z$5@r2d)  
/F 1mYq~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @7';bfsix  
8>K2[cPD  
下面我们来剥离functor中的operator() jW+L0RkX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /CN^">|_  
~3z10IG  
return l(t) op r(t) ';!02=-@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~?{@0,$  
return op l(t) QJ s /0iw  
return op l(t1, t2) 5fBW#6N/  
return l(t) op Em R#)c~(W  
return l(t1, t2) op `W[oLQ  
return l(t)[r(t)] U vOB`Vj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] pOip$Z  
|&TRN1  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: @Tr8.4  
单目: return f(l(t), r(t)); kqA`d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )vk$]<$  
双目: return f(l(t)); Tl Z|E '_C  
return f(l(t1, t2)); {j E}mzi  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^YKEc0"w(  
cQUmcK/,  
struct meta_divide ^r$P&}Z\b  
  { 6?ylSQ]1  
template < typename T1, typename T2 > d7tH~9GX8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y4Plm.  
  { e2%Y8ZJG.  
  return t1 / t2; A=|&N%lP'  
} g(MeCoCc  
} ; dM7-,9Vc  
Ut8yA"Y~  
这个工作可以让宏来做: fn(KmuNA  
gh|TlvnA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ WrQe'ny  
template < typename T1, typename T2 > \ %,E\8{I+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c=K . |g,  
以后可以直接用 <T+)~&g$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) De@GNN"-  
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 T$)&8"Xya  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) anjU3j  
8<z+hWX=4  
9^,MC&eb  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 k*d0ws#<l  
Jw)Uk< \  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Eq=~SO%  
class unary_op : public Rettype /-)\$T1d  
  { X]d;x/2  
    Left l; D]\of#%T  
public : U}<5%"!;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X?&(i s  
/]zn8 d  
template < typename T > VPoA,;Y"-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D^8]+2r  
      { y_boJ  
      return FuncType::execute(l(t)); e` 9d&"  
    } ce@1#}*  
82l$]W4  
    template < typename T1, typename T2 > Oo^kV:.)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^)oBa=jL4  
      { m/@ ;N,K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jYDpJ##Zb  
    } =?]H`T:  
} ; X5@+M!`  
#t N9#w[K{  
*?bOH5$@Nw  
同样还可以申明一个binary_op Od_xH  
>-U'mkIH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q*4{2oQ  
class binary_op : public Rettype czNi)4x  
  { }C-K0ba7  
    Left l; Buc{dcL/  
Right r; a',6WugIP  
public : <@:RS$" i  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S$#"bK/p^  
S 7pf QF  
template < typename T > #+CH0Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X83,f CCl5  
      { O-P'Ff"}t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zF: :?L~  
    } qzon);#7w  
2{U5*\FhVX  
    template < typename T1, typename T2 > |"]#jx*8KC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _[)f<`!g_V  
      { HSwC4y}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); BD.&K_AW  
    } R+sv?4k  
} ; ,9,cN-/a  
} H#C<:A  
>]{{5oOQ>  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 88x2Hf5I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J:Mn 5hdK=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^8.s"4{  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +{~ cX] |  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "+XF'ZO  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 G*s5GG@Z.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 d+qeZGg^A  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) xig4H7V  
下面是修改过的unary_op pk8`suZ  
vzX%x ul  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >O]u4G!  
class unary_op E]w2 {%  
  { lvOM1I  
Left l; 9y'To JZ6  
  Sq ]VtQ(  
public : %OJ"@6A  
B#]:1:Qn  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0VnRtLnqI  
GX+Gqj.  
template < typename T > I*z|_}$  
  struct result_1 |.OS7Gt?  
  { G>edJPfQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -G[TlH06  
} ; :jy}V'bn$  
ZU$QwI8  
template < typename T1, typename T2 > v4]#Nc$~T  
  struct result_2 }S"qU]>8a  
  { ')T*cLQ><  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C).+h7{nd  
} ; Cp?6vu|RA  
lDL(,ZZS`  
template < typename T1, typename T2 > ' %&-`/x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5g`J}@"k  
  { x*!*2{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vA{DF{S 4  
} ;Kh[6{W  
4~AY: ib|  
template < typename T > l\"CHwN?Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TyvUdU  
  { CD. XZA[  
  return OpClass::execute(lt(t)); `46|VQAx  
} J vl-=~  
2q UX"a4  
} ; %EYh*g{G  
ac,<+y7A  
J|@O4 g   
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 ~<}?pDA}~  
好啦,现在才真正完美了。 VVEJE$  
现在在picker里面就可以这么添加了: v5I5tzt*%H  
+f}w+  
template < typename Right > a# Uk:O!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Pz|}[Cx-  
  { l$!Z};mw0E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @7t*X-P.;-  
} H? %I((+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ^Ge|tBMoKE  
#4AqWyp#f  
x}f)P  
Ko!a`I2M}  
MIu'OJ"z~  
十. bind 3!Mb<W.3  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 BA9;=orx  
先来分析一下一段例子 Wt=%.Y( x  
5r0Sl89J  
M2A3]wd2a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} IFXnGDG$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .4!wp&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R_IT${O  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 cr!sq.)s  
我们来写个简单的。 B~3qEdoK5`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: RRtOBrIedI  
对于函数对象类的版本: 08$l=  
lC^?Jk[N  
template < typename Func > _z3^.QP  
struct functor_trait =I$:-[(  
  { g:>dF#  
typedef typename Func::result_type result_type; Tt{ft?H71  
} ; =/N0^  
对于无参数函数的版本: aV n+@g<.  
(k %0|%eR  
template < typename Ret > AH ]L C6-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k= 9a/M u  
  { B 3eNvUFZg  
typedef Ret result_type; B)ibxM(n*  
} ; (<yQA. M  
对于单参数函数的版本: <-|g>  
KkZo|\V  
template < typename Ret, typename V1 > WtbOm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i'0ol^~y6  
  { ;7yt,b5&C  
typedef Ret result_type; ,,(BW7(  
} ; RTYhgq  
对于双参数函数的版本: |R>I#NO5  
_lG\_6oJ,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mvBUm-X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "cX*GTNi8  
  { Y.8mgy>   
typedef Ret result_type; 9/50+2F  
} ; }!Xj{Eoc  
等等。。。 ON$-g_s>)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy B ? D|B  
4Yl:1rz  
template < typename Func > Z+x`q#ZQr  
struct func_return W_G'wU3R  
  { z,=k F I  
template < typename T > }5Pzen  
  struct result_1 nYO4JlNP  
  { v]BMET[w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nK|WzUtp  
} ; W RVm^  
. vQCX1V(  
template < typename T1, typename T2 > . xdSUe  
  struct result_2 eI*o9k$Qs  
  { !`#xFRHe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SiQszV.&  
} ; |0/~7l  
} ; _8"%nV  
=`6_{<&  
 uvf}7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uVw|fT  
2N:|BO>  
template < typename Func, typename aPicker > weky 5(:  
class binder_1 KPSHBv-#  
  { r .b!3CoQ  
Func fn; Ljjuf=]  
aPicker pk; vmZyvJSE  
public : ?ydqmj2[F  
[<M~6]  
template < typename T > L) ]|\|  
  struct result_1 8%wu:;*]%  
  { 5L4{8X0X8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ? @Y'_f  
} ; Q-}yZ  
'{?7\+o.x  
template < typename T1, typename T2 > ^xwnX=Np  
  struct result_2 o1 kY|cnGH  
  { e$3{URg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C.[abpc  
} ; :_FnQhzg  
j!:^+F/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #r}O =izi  
=k\V~8XZ  
template < typename T > eZMDtB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u2G{I?  
  { V_T.#"C4=z  
  return fn(pk(t)); =-e` OHA  
} M;\iL?,  
template < typename T1, typename T2 > ^T#bla893  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ju-tx :  
  { b!7*bFTt  
  return fn(pk(t1, t2)); VM1`:1Z:$  
} N:]71+  
} ; 8tR(i[L   
Nj<}t/e  
(|EnRk-E  
一目了然不是么? t0 1@h_ WS  
最后实现bind [!ghI%VK  
ok"v`76~f5  
PtUea  
template < typename Func, typename aPicker > %8_bh8g-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [<+A?M=  
  { ?+]prbt)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'Olp2g8=  
} ^]&uMkPN  
a5/6DK>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 i: 6`Rmz1.  
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。 e'FBV[e  
=q1=.VTn  
十一. phoenix csceu+ IA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B^;P:S<yG  
! z^%$;p  
for_each(v.begin(), v.end(), CWP),]#n  
( ZPktZ  
do_ |a3v!va  
[ dr|>P*  
  cout << _1 <<   " , " /k$h2,O"*  
] .^aakM  
.while_( -- _1), Rqi= AQ  
cout << var( " \n " )  I~'%  
) $>PXX32  
); SXYH#p  
o$*aAgS+  
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: q#{.8H-X'  
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 Z*+0gJ<Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !e8OC9 _x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: XX85]49`%  
_JVFn=  
k<.$7Pl3U  
template < typename Cond, typename Actor > 9g7d:zG  
class do_while KASuSg+  
  { :y/1Jf'2f  
Cond cd; hA6   
Actor act; (E{>L).~  
public :  n[vwwY  
template < typename T > Ic 5TtN~/>  
  struct result_1 jGg,)~)Y  
  { 6:fHPlqW  
  typedef int result_type; PykVXZ7j;  
} ; N('=qp9  
 Re=()M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Kyf,<z F  
wMW."gM|  
template < typename T > / [s TN.MG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1^f7  
  { jmp0 %:+L  
  do HT`k-}ho,  
    { ,4Q1[K35B  
  act(t); x0KW\<k  
  } ]u]BxMs  
  while (cd(t)); 3X;k c>  
  return   0 ; &RJ*DAmL  
} t@&U2JaL>W  
} ; %O69A$Q[m  
R)@2={fd}  
NmuzAZr  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L@5j? N?F  
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。 (-no`j  
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。 ^xyU *A}D  
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。 Dhe*)  
下面就是产生这个functor的类: %(uYYr 6  
o7r7HmA@  
K7 J RCLA  
template < typename Actor > 1dhuLN%Ce  
class do_while_actor E/3i _R  
  { r4isn^g  
Actor act; aw923wEi  
public : y}F;~H~P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;!+-fn4C  
?u?Nhf %b  
template < typename Cond > $a01">q&y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /fSsh;F  
} ; Q}: $F{  
5|jsv)M+  
'ti~TG  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S}b^_+UbP  
最后,是那个do_ ri`;   
64L;np>  
GGs7]mhA  
class do_while_invoker !(F?Np Am  
  { iG ,z3/~v  
public : .(&w/jR  
template < typename Actor > 7w<e^H?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x[y}{T  
  { <])]1r8  
  return do_while_actor < Actor > (act); &qzy?/i8  
} 0j!xv(1  
} do_; 8B(=Y;w  
1u8hnG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S"t\LB*'Ls  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 iR!]&Oh  
最后来说说怎么处理break和continue :Xs4C%H;  
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。 jLA)Y [h  
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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