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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zSq+#O1#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 aX  ?ON  
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, Bq$bxuhV  
cc^V~-ph  
3cOXtDV YT  
e|kYu[^  
  class filler a{u)~:/G  
  { w93yhV?  
public : ].1R~7b  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^|gN?:fA}  
} ; 4s$))x9p  
da 2BQ;  
!A<?nz Uv  
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: g\jdR_/  
!J6k\$r  
Crey}A/N  
4z$ eT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); b9\=NdyCY  
#D}NT*w/  
H ($=k-+5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^Nc\D7( l  
4Q!*h8O  
&t6L8[#yd  
^,`yt^^A  
二. 战前分析 `#l_`j=r$  
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。 WRo#ZVt9$  
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 fd)}I23Q'  
l5@k8tnz  
(2a~gQGD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "2Ye\#BU6  
  /* --------------------------------------------- */ X#Hs{J~@p  
vector < int *> vp( 10 ); kszYbz"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Li7/pUq>}!  
/* --------------------------------------------- */ ixU1v~T  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -aec1+o  
/* --------------------------------------------- */ 8cW]jm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); & d~6MSk  
  /* --------------------------------------------- */ @s@r5uR9B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q|Ga   
/* --------------------------------------------- */ >B3_P4pW9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z/2#h<zj  
6t@3 a?  
XfY]qQP  
Z4rK$ B  
看了之后,我们可以思考一些问题: X+hyUz(%R  
1._1, _2是什么? 8# 9.a]AX  
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。 t4 aa5@r  
2._1 = 1是在做什么? M'[J0*ip  
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。 CaK 0o*D  
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。 h],_1!0  
==Y^~ab;K  
i  #8)ad  
三. 动工 t/nu/yz5E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >pn?~  
PY) 74sa  
.+ _x|?'  
ON !1lS  
template < typename T > eP;lH~!.0  
class assignment RX#:27:  
  { 3ne=7Mj  
T value; (Kx3:gs  
public :   5)mn  
assignment( const T & v) : value(v) {} )2:d8J\  
template < typename T2 > 5 kQC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sx|=*j,_  
} ; ZfIQ Fh>  
M<Eg<*  
Wny{qj)=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c!6.D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment HbV[L)zYG  
k}JjSt1_A;  
Q?Q!D+~mND  
^gD&NbP8  
  class holder 0~"{z >s '  
  { nww,y  
public : y/ vE  
template < typename T > * y u|]T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const hfVJg7-  
  { o_jVtEP  
  return assignment < T > (t); _>*TPlB  
} 9'T nR[>  
} ; ^|OxlfS  
j].XVn,  
J4=~.&6  
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: %~G)xK?W*  
@7.Ews5Mke  
  static holder _1; y1@{(CDp"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I+ydVj(Op  
W!htCwnkF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .y|*  
而不用手动写一个函数对象。 >~2oQ[ n  
9Yd<_B#  
Wc#4%kT  
U%m,:b6V  
四. 问题分析 _@SC R%  
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。  iCa#OQ  
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。 jIg]?4bW[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P;][i|x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T[q2quXgk  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qN[U|3k  
`BF+)fs  
五. 问题1:一致性 ~xkcQ{  
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?| FAo\`x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wNq#vn  
g2BE-0,R  
struct holder }cEcoi<v!  
  { 9K~X}]u  
  // <Zn]L:  
  template < typename T > b-\ 1D;]  
T &   operator ()( const T & r) const 2w+w'Ag_R  
  { (HDR}!.E  
  return (T & )r; i=nd][1n  
} h b_"E, `F  
} ; Qw}uB$S>  
V*}ft@GPD  
这样的话assignment也必须相应改动: 4ba[*R2  
PFu{OJg&  
template < typename Left, typename Right > EWrIDZi  
class assignment xo a1='  
  { 3c}@_Yn  
Left l; fl9`Mgu  
Right r; 3fM8W> *7  
public : I w~R@,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WB K6Ug  
template < typename T2 > BF b<"!Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _h6SW2:z!E  
} ; "A6m-xE~  
QVJq%P  
同时,holder的operator=也需要改动: +0_e a~{  
oIrO%v:'!  
template < typename T > TD!--l*gL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const SYkwM6  
  { @>cz$##`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); UQ c!"D  
} FC@h6 \+a  
kUGOkSP8[  
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。 C.].HQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ($'W(DH4  
2RG6m=Y8y  
return l(rhs) = r; 0Ta&o-e  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -n FKP&P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9kHVWDf  
vJ9I z  
template < typename Tp > ^m~&2l\N=  
class constant_t iO+,U}&  
  { r2yJ{j&s  
  const Tp t; ti'B}bH>'  
public : 70Jx[3vr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jVi> 9[rz  
template < typename T > !mHMFwvS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const GZH{"_$  
  { 4PjC[A*  
  return t; Pm&hv*D  
} : e1kpQ  
} ; sPX&XqWx  
,.9k)\/V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }C4wED.  
下面就可以修改holder的operator=了 s|IY t^  
YLJ^R$pi  
template < typename T > aKjP{Z0k$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5(>SFxz"t  
  { ,2YZB*6h{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~=va<%{ U  
} ^G|* =~_  
vMd3#@  
同时也要修改assignment的operator() o1`\*]A7J  
;3x*pjLG:Q  
template < typename T2 > b:Z&;A|"{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A:y HClmn  
现在代码看起来就很一致了。 y+3+iT@i  
E75/EQ5p]p  
六. 问题2:链式操作 v5>A1\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [?%q,>F  
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。 >)F "lR:o  
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。 zD)/QFILy  
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。 ]Hp>~Zvbb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XeX\u3<D  
n{u\t+f  
template < typename T > B*Q9g r  
struct result_1 e:%|.$4OG  
  { cbN;Kv?ak}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m g,1*B'  
} ; ,qx^D  
T/a=z  
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: 4-~Z{#-  
o]E L=j  
template < typename T > vJLGy]  
struct   ref c {/J.  
  { > vdmN]  
typedef T & reference; >H^#!eaqw  
} ; gk6UV2nE?  
template < typename T > v3#,Z!  
struct   ref < T &> {j=`  
  { fuzB;Ea  
typedef T & reference; P q$0ih  
} ; N_I KH)  
Cb1w8l0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: LH)XD[  
I)tiXcJw  
template < typename T > ]?pQu'-(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~: {05W  
  { M@#T`aS  
  return l(t) = r(t); 9.8%Iw  
} 4qdoF_  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 XEQTTD<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;-6-DEL  
|GtvgvO,  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 y{S8?$dU$:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B*N1)J\5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y(o)} m*0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lDTHK2f  
最后的布局是: -QroT`gy  
                Add 3V<@ Vkf5  
              /   \ .4p3~r?=S  
            Divide   5 yL*]_  
            /   \ s'h;a5Q1'Q  
          _1     3 ,$0-I@*V  
似乎一切都解决了?不。 } vmRm*8z  
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。 |RFBhB/u  
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。 odCt6Du  
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: &W,jR|B  
yEq7ueJ'  
template < typename Right > TG%B:^Yz!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .^?zdW  
Right & rt) const $P=C7;  
  { R|C 2O[r}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U}LW8886  
} =eDIvNps  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =j62tDS  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 _p^ "l2%D/  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 d=/0A\O  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 J0?kEr  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 |M7cB$y  
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( hGkY=(  
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: X_]rtG  
xSm;~')g  
template < class Action > & 3BoK/y3  
class picker : public Action |'q%9 #  
  { 'v"=   
public : |;vQ"8J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $@D a|d4  
  // all the operator overloaded g1s%x=7/  
} ; #;$]M4  
pFvu,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。 X H-_tvB  
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: $VuXr=f}  
){*+s RBW  
template < typename Right > "j@\a)a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5&ku]l+  
  { :OG I|[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !cwZ*eM  
} "9wD|wsz  
Dwp,d~z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FQ]/c#J  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 zaqX};b  
xG9Sk  
template < typename T >   struct picker_maker >?, Zn  
  { ;]u9o}[ 2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wI$ a1H  
} ; {FNkPX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `Mnu<)v  
  { rm iOeS`:  
typedef picker < T > result; =~B"8@B  
} ; J@s>Pe)  
K#0TD( "  
下面总的结构就有了: j]Jgz<  
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。 BAf$ty h  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 8]ZzO(=@{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .T| }rB<c  
至此链式操作完美实现。 UEU/505  
=dmr ,WE  
`*C=R  _  
七. 问题3 +$h  
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。 [_,as  
~HZdIPcC  
template < typename T1, typename T2 > e$# *t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FSIiw#xzH  
  { 5(3O/C{?~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +0'F@l  
} fw%`[( hK  
!%iHJwS#  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: E TT46%Y  
Ld4U  
template < typename T1, typename T2 > UB/> Ro  
struct result_2 M+)a6ge  
  { 1( pHC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; WYw#mSp  
} ; lW+mH=  
tt"<1 z@  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? NRi5 Vp2=  
这个差事就留给了holder自己。 c-a,__c?hx  
    CXa[%{[n  
eb62(:=N6  
template < int Order > ?=VvFfv%  
class holder; ~}Xus?e  
template <> A,}M ^$@  
class holder < 1 > YX\vk/[|  
  { J|`0GDSn  
public : kT% wt1T4  
template < typename T > v}G^+-?  
  struct result_1 '! [oLy  
  { *g/klK  
  typedef T & result; !"rPSGK*  
} ; xa>| k>I  
template < typename T1, typename T2 > c{z$^)A/  
  struct result_2  : T*Q2  
  { BOs/:ZbK0W  
  typedef T1 & result; LG #^g6P  
} ; BR,-:?z  
template < typename T > KZm&sk=QM-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _yg_?GH  
  { 2u"lc'9v  
  return (T & )r; 1F@k9[d~  
} YR%iZ"`*+O  
template < typename T1, typename T2 > +r:g}iR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iUx\3d,  
  { .tngN<f  
  return (T1 & )r1; ~zVxprEf_  
} w5@ 5"M  
} ; YH&=cI@  
z/@_?01T=  
template <> }A#IBqf5  
class holder < 2 > 7]ieBUf S  
  { 0> f!S` *  
public : h9vcN#22D  
template < typename T > /%wS5IZ^  
  struct result_1 |Splbs k  
  { %opBJ   
  typedef T & result; xoaO=7\io  
} ; +$2{u_m,  
template < typename T1, typename T2 > S;|:ci<[=  
  struct result_2 k6G _c;V  
  {  T]#V  
  typedef T2 & result; <`H0i*|Ued  
} ; ll:UIxx  
template < typename T > 0RUk^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +#O+%!  
  { {e|qQ4~h  
  return (T & )r; K_7pr~D]@r  
}  @/2Kfr  
template < typename T1, typename T2 > 9t`;~)o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &#r+a'  
  { LQ+/|_(.  
  return (T2 & )r2; ?jx]%n fV  
} VF]AH}H8I  
} ; nm'l}/Ug  
80xr zv  
_z\/{  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /d`"WK,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^^y eC|~N:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fgLjF,Y  
\}jMC  
return l(i, j) = r(i, j); / 3A6xPOg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *Gsj pNr-  
+y7z>Fwl  
  return ( int & )i; %@$UIO,(  
  return ( int & )j; 0I}e>]:I  
最后执行i = j; 'B@`gA  
可见,参数被正确的选择了。 0[;2dc  
X>q`F;W  
lu8G $EQI  
rfXxg^  
ys_2?uv  
八. 中期总结 >)><u4}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _)A|JC!jId  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8tY>%A~^z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7& M-^Ev  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {#,<)wFV\  
}^"6:;,  
.;#T<S "  
q=1 N&#R G  
d2\ !tJm  
Ni$'# W?t  
九. 简化 fF Q|dE;cF  
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。 TlG>)Z@/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N&9o  1_}  
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: T j$'B[cv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !avol/*  
  +-*/&|^等 9&mSF0q  
2. 返回引用。 bO~y=Pa \  
  =,各种复合赋值等 mHD_cgKN  
3. 返回固定类型。 WT *"V<Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) R@e'=z[%1  
4. 原样返回。 ^-o{3Q(w  
  operator, /:dLqyQ_V  
5. 返回解引用的类型。 }nmlN  
  operator*(单目) 2YD\KXDo  
6. 返回地址。 b@CB +8 $  
  operator&(单目) n1[c\1   
7. 下表访问返回类型。 t],a1I.gk  
  operator[] <_?zln:4.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j,IRUx13f  
  operator<<和operator>> !MbzFs~  
Hv,|XE@Y  
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。 Ufr@j` *  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pR0[qsQM  
,Oo`*'a[o7  
template < typename Left > QcegT/vO  
struct value_return 0K!3Ny9(  
  { eJDZ| $  
template < typename T > z^Hc'oVXj:  
  struct result_1 WQ|:TLQ  
  { J^!;$Hkd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;vx5 =^7P  
} ; 1gI7$y+?  
P.~UU S  
template < typename T1, typename T2 > | dQ>)_  
  struct result_2 kVn RSg}R  
  { X>(1fra4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,67Q!/O  
} ; A40DbD\^ad  
} ; >e]g T  
o3WOp80hz  
ChBf:`e  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,H7X_KbFD4  
Ee>VA_ss  
下面我们来剥离functor中的operator() dQ:,pe7A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z]7 WC  
A(Ct^/x-  
return l(t) op r(t) b?wrOS  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Dy08.Sss  
return op l(t) b,!C8rJ  
return op l(t1, t2) !R{IEray  
return l(t) op kG^76dAQL  
return l(t1, t2) op !$I~3_c  
return l(t)[r(t)] |x[I!I7.F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _~FfG!H ^X  
aq,1'~8XR  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: xC76jE4  
单目: return f(l(t), r(t)); 0TN28:hcD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S"bN9?;#u  
双目: return f(l(t)); nz 10/nw  
return f(l(t1, t2)); R'c*CLaiE  
下面就是f的实现,以operator/为例 q~{) {t;  
c r=Q39{  
struct meta_divide gC7!cn  
  { `Fqth^RK?p  
template < typename T1, typename T2 > G':3U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5D s[?  
  { [@$ SLl^Y  
  return t1 / t2; f\&X$g  
} pyEQb#  
} ; 2- iY:r  
!$)reaS  
这个工作可以让宏来做: HZrA}|:h  
J+D|/^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :UwBs  
template < typename T1, typename T2 > \ KQ~y;{h?b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [8ZDMe  
以后可以直接用 jaS<*_~#R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ammi4k/  
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 fe .=Z&  
(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。。。) c!w[)>v  
'1u?-2  
i?L=8+9f  
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 QE 4   
g-3^</_fZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +'F;\E  
class unary_op : public Rettype y_PA9#v7  
  { #N{]  
    Left l;  lKbWQ>  
public : )x-b+SC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s,R:D).  
T CT8OU|  
template < typename T > 74^v('-2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7cc^n\c?Y  
      { -jQ*r$iRE  
      return FuncType::execute(l(t)); hqRC:p#9  
    } 0 kJ8H!~u  
Y e0,0Fpw  
    template < typename T1, typename T2 > lHiWzt u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~[H8R|j "  
      { Y S3~sA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); WZa6*pF  
    } -TD\?Q  
} ; }L0 [ Jo:  
(bm^R-SbB  
MqJTRBs%  
同样还可以申明一个binary_op Zo UeLU  
B*/!s7c.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DG&'x;K"$  
class binary_op : public Rettype 8Qi)E 1n  
  { x,n l PU  
    Left l; LhG\)>Y%  
Right r; {S0-y  
public : av'DyNW\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CU=sQfE  
D5gj*/"  
template < typename T > `%YMUBaI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |s3;`Nxu7  
      { m|NZ093d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u|KjoO   
    } Na@bXcz)  
Z?P^Y%ls  
    template < typename T1, typename T2 > w|dfl *  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ss-W[|cHU  
      { (]w6q&,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tE %g)hL-  
    } W"=l@}I  
} ; $9%F1:u  
Y:CX RU6eD  
7U7!'xU  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 8#!g;`~ D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A%#M#hD/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sOqFEvzo1%  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 EIw] 9;'_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Tm^kZuT{  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ~q`f@I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;*?>w|t}w  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) [IHo ~   
下面是修改过的unary_op 2 G.y.#W  
_DxHJl  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > cs6oD!h  
class unary_op ti61&)(  
  { vom3 C9o  
Left l; 1$RJzHS  
  J0V m&TY  
public : ILr=< j  
1;[KBYUH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +cfcr*  
]x)!Kd2>  
template < typename T > rC@VMe|0  
  struct result_1 pZ8J\4+  
  { G:*vV#K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OROvy  
} ; Oj-\  
?Uq"zq  
template < typename T1, typename T2 > pPa]@ z~O  
  struct result_2 .B~}hjOZK  
  { B*_K}5UO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0 s+X:*C~  
} ; RP$u/x"b  
'( I0VJJ   
template < typename T1, typename T2 > ZK;/~9KU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4T3Z9KD!8  
  { % PzkVs  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Z*M{  
} Jqb~RP~  
NsI.mTc2  
template < typename T > D\M"bf>q1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NzAh3k  
  { $'KQP8M+  
  return OpClass::execute(lt(t)); c:7V..   
} Dtd~}-_Q  
6):1U  
} ; N!ihj:,  
LEM%B??&5z  
a4UwhbH  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Sm<*TH!\n_  
好啦,现在才真正完美了。 ~AjPa}@ f  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]AQ}_dRi=  
fY^CI b$Y  
template < typename Right > M(L6PyEa!Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const # bHkI~  
  { !p$p 7   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R*vQvO%)h  
} ,c"J[$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。 VwH|ed$  
d<d3j9u(#  
CNb(\]  
@'>RGaPV  
.X%J}c$  
十. bind EMP|I^  
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。 )Xqjl  
先来分析一下一段例子  g*a+$'  
PP{ 9Y Vr  
P@PF" {S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^'[QCwY~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 JXL?.{'A  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HnArj_E  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Btxtu"]nJo  
我们来写个简单的。 |kK5:\H  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mt+i0PIfj  
对于函数对象类的版本: e_e\Ie/pDc  
.;g kV-]  
template < typename Func > {ol7*%u  
struct functor_trait Uj;JN}k  
  { ="78#Wfj2  
typedef typename Func::result_type result_type; MO$y st?fK  
} ; }$z(?b  
对于无参数函数的版本: Eu' ;f_s  
]7}!3m  
template < typename Ret > ~-Kx^3(#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > oc)`hg2=  
  { 1N(#4mE=  
typedef Ret result_type; hYpxkco"4'  
} ; QOEi.b8r  
对于单参数函数的版本: `bBkPH}M  
\}4Y]xjV2  
template < typename Ret, typename V1 > Y Iwa =^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0?$|F0U"J  
  { r'Wf4p^Xd  
typedef Ret result_type; 3" m]A/6C}  
} ; *-PjcF}Y  
对于双参数函数的版本: e4Nd  
^7 \kvW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x?o#}:S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > RAl/p9\A+  
  { ?:3hp2k<  
typedef Ret result_type; )M dddz4  
} ; #1U>  
等等。。。 ]fzXrN_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy UstUPO  
S>I` y]qlR  
template < typename Func > K-:y  
struct func_return EtzSaB*|  
  { ZeuL*c \  
template < typename T > -_nQn  
  struct result_1 VIdKe&,  
  { msgR"T3'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o3hgkoF   
} ; :se$<d%  
xgMh@@e  
template < typename T1, typename T2 > l#enbQ`-~  
  struct result_2 peu9B gs  
  { />mK.FT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "'bl)^+?,  
} ; ,2$<Pt;  
} ; <4.Exha;=  
! DOyOTR&3  
by'KJxl[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 beo(7,=&  
:=y5713  
template < typename Func, typename aPicker > 2c]"*Pb  
class binder_1 Ez~5ax7x  
  { "7y, d%H  
Func fn; *JDz0M4f  
aPicker pk;  7qy PI  
public : z*h:Nt%.  
2j8GJU/L  
template < typename T > iH4LZ  
  struct result_1 iV/I909*''  
  { JD#q6 &|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =gI41Y]  
} ; OJpfiZ@Q_  
[TOo 9W  
template < typename T1, typename T2 > chL1r9V)v  
  struct result_2 pp"#pl  
  { s4_Dqm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >fWGiFmlk  
} ; 3!l>\#q6  
9{OO'at?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6Yn>9llo}=  
(*$F7oO<  
template < typename T > ^'E^*R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w"?Q0bhV9y  
  { y/\b0&  
  return fn(pk(t)); }qM^J;uy  
} 53{\H&q  
template < typename T1, typename T2 > TiI/I`A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l SdA7  
  { 8^}/T#l  
  return fn(pk(t1, t2)); E#+2)Q  
} w@^J.7h^  
} ; *@''OyL  
r\Y,*e  
=F$?`q`  
一目了然不是么? pgES)  
最后实现bind O8 .xt|  
7 2JwG7qh  
I}bu  
template < typename Func, typename aPicker > %3qjgyLZ|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pFY*Y>6ar  
  { :@i+yN cV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~'%d]s+q  
} G/p\MzDko  
G^t)^iI"'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F2}Fuupb.  
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。 ybiTWM  
7JBs7LG  
十一. phoenix aC[G_ACwc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cxs@ph&Wk  
$B-/>Rz  
for_each(v.begin(), v.end(), %TQ4 ZFD3  
( |p[Mp:^^  
do_ &Tt7VYJfIV  
[ -+@N/d5  
  cout << _1 <<   " , " n#x_da-m]  
] ]%D!-[C%1  
.while_( -- _1), Pv5S k8  
cout << var( " \n " ) F%-@_IsG#  
) `f}s<At  
); +8zACs{p  
U\lbh;9G  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: E2r5Pg  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor aInt[D(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~|Vq v{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 39 }e }W"  
,;}   
w{DU<e:  
template < typename Cond, typename Actor > "'[M~Js  
class do_while s`=| D'G(=  
  { ,nYa+e  
Cond cd; xcw:H&\w6  
Actor act; &D M3/^70  
public : +:@^nPfHy  
template < typename T > P?V+<c{  
  struct result_1 =F_uK7W  
  { m+'1c}n^7  
  typedef int result_type; -lJ|x>PG'  
} ; &mN]U<N  
;>Z+b#C[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y_Lnk=Q ^  
n )X%&_  
template < typename T > P 2_!(FZ<l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u;$qJjS N  
  { B0b|+5WhR  
  do k_}$d{X  
    { $V 3If  
  act(t); L?nhm=D  
  } MXaik+2  
  while (cd(t)); >bV3~m$a+  
  return   0 ; ?<t?G  
} dYISjk@  
} ;  it H  
@I4HpY7:  
F'[Y.tA ,#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,]0BmlD  
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。 <fHHrmZ#/.  
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。 T%%EWa<a  
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。  P s>Y]  
下面就是产生这个functor的类: RjVU m+<  
ub8d]GZJ  
>oq\`E  
template < typename Actor > h<?Px"& J  
class do_while_actor k:?)0Uh%^  
  { QaO9-:]eN  
Actor act; t+A*Ws*o  
public : ^ulgZ2BQ|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]Y]]X[@  
(enr{1  
template < typename Cond > bMc[0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z#u{th  
} ; q'S[TFMNE  
q(~jP0pj%  
/F.<Gz;w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &,{ >b[  
最后,是那个do_ l\L71|3"g  
[O\ )R[J  
iuWUr?`\  
class do_while_invoker  cRK Lyb  
  {  Me z&@{  
public : UBW,Q+Q  
template < typename Actor > y$fMMAN7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W3/] 2"0  
  { ]+,L/P  
  return do_while_actor < Actor > (act); U0 -RG  
} . h)VR 5?j  
} do_; Zq33R`  
a:*N0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yH:p*|%:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ih)\P0wed  
最后来说说怎么处理break和continue >{Ayzz>v  
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。 }~LGq.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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