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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /B)`pF.n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 d9q`IZqee  
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, -S7i':  
O'h f8w  
dF$&fo%  
/p$+oA+  
  class filler TGHyBPJb  
  { Af Y ]i  
public : U3~rtc*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y 'Ah*h  
} ; !3`X Gg  
jx14/E+^  
qW`DCZu  
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: $ D.*r*c6  
E?S  
^j7>Ul,  
aRy" _dZ2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |J$ Bj?  
Egmp8:nZl@  
^J'O8G$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ){*9$486  
epgAfx-_OH  
T'!p{Fbg;  
HutQx  
二. 战前分析 Nr?CZFN#  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 +<bvh<]Od  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^Q9K]Vo  
KzQuLD(e  
@]etW>F_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kQD~v+u{`  
  /* --------------------------------------------- */ eh}|Wd7J  
vector < int *> vp( 10 ); B*:W`}G]_c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?-JW2 E"uT  
/* --------------------------------------------- */ m= rMx]k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q\xsXM  
/* --------------------------------------------- */ v^aI+p6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9XmbHS[0V  
  /* --------------------------------------------- */ Rk#p zD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); QL:Qzr[  
/* --------------------------------------------- */ sKC(xO@L;`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,*8)aZ1 k  
~d-Q3n?zR  
+ cZC$lo  
%k @4}M>  
看了之后,我们可以思考一些问题: $}B&u)  
1._1, _2是什么? !uP8powO  
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。 pZKK7   
2._1 = 1是在做什么? Oj '^Ww m  
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。 $B`ETI9g-N  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 j\iNag(   
ySHpN>U  
^O<@I  
三. 动工 Y>x3`f]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Hi^ Z`97c  
rJ(AO'=  
Vi#[k n'  
C!Jy;Z=+u  
template < typename T > \+"Jg/)ij  
class assignment [9yd29pQ]  
  { ]e$n;tuW  
T value; .E;}.X  
public : Ld 0j!II(  
assignment( const T & v) : value(v) {} |Xmzq X%  
template < typename T2 > -Gjz+cRns  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qv[w 1;U"  
} ; GJ:oUi  
[8>#b_>  
m[v%Qe|~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r`i.h ^2De  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment OZ/"W)  
H(kxRPH4@]  
G 2uM6  
Z/q'^PB p  
  class holder 2 ,krVb?<  
  { ?*6Q ;.f<  
public : BwAmNW&i  
template < typename T > {vk%&{D0)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const nfh<3v|kvR  
  { !QC ErE;r  
  return assignment < T > (t); h6?o)Q>N  
} oJ|m/i)  
} ; G=l:v  
l!": s:/'  
bl{W{?QI  
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: }!"Cvu  
(dh9aR_a  
  static holder _1; /Mj|Px%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2fXwJG'  
8! /ue.T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {\X$vaF  
而不用手动写一个函数对象。 TN<"X :x9  
^!$=(jh.  
n`! 6EaD  
yv: Op\;R  
四. 问题分析 &3SmTg %  
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。 H9Vn(A8&`  
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。 ,+X:#$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >1HXC2 Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ErFt5%FN.O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {kvxz  
}?MbU6"  
五. 问题1:一致性 kx;7/fH  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Q_dMuoI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &UO/p/a  
93 =?^  
struct holder V9cj  
  { _|{Z850AS  
  // 5g.K yj|  
  template < typename T > 9P*f  
T &   operator ()( const T & r) const wUL 5"\  
  { Yp\Y]pym  
  return (T & )r; ?1r<`o3l\  
} eI%k xqc  
} ; M"-.D;sa1  
f1 XM_  
这样的话assignment也必须相应改动: )u0 /s'  
3J8M0W   
template < typename Left, typename Right > /. H(&  
class assignment Ucz=\dO1  
  { }PM7CZSq  
Left l; 40z1Qkmaey  
Right r; yCkX+{ki  
public : Bn.5ivF3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \jZ)r>US"  
template < typename T2 > 24wr=5p]Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K[x=knFO  
} ; KOoV'YSC[(  
8idIJm%y  
同时,holder的operator=也需要改动: tKds|0,j|  
CWJN{  
template < typename T > X&Sah}0V&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4vNH"72P  
  { |:,`dQfw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /lhk} y^  
} N#@v`S  
'8FHn~F  
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。  ?$y/b}8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r]]:/pw?t  
_xBhMu2f  
return l(rhs) = r; Aj(y]p8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 LBmXy8'T`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B>sQcZ:  
^ > ?C  
template < typename Tp > ^/#8 "  
class constant_t oFT1d  
  { DyA1zwp}  
  const Tp t; p*Yx1er1  
public : 4n1 g@A=y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <9T,J"y  
template < typename T > ?b93! Q1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nB]mj _)R^  
  { 1&vR7z]*  
  return t; Wtp=1  
} #%L_wJB-  
} ; qE VpkvEq  
P + C5 s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?.n1t@sG&  
下面就可以修改holder的operator=了 \j &&o  
` k(Q:  
template < typename T > nc1?c1s,f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T0.sL9  
  { e E(+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0QxBC7` qp  
} t:xTmK&vt  
8 qZbsZi4  
同时也要修改assignment的operator() =k;X}/  
4vND ~9d  
template < typename T2 > ^(@]5$^Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MBnxF^c&P  
现在代码看起来就很一致了。 c#>:U,j  
hZ.](rD  
六. 问题2:链式操作  kKY,&Fn-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LabI5+g  
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。 F8M};&=*1r  
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。 EMdU4YnE"  
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。 qT&zg@m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct . ~a~(|  
h cu\c+ A  
template < typename T > <q Q@OUI   
struct result_1 9e}%2,  
  { Qz_4Ms<o  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [57`V &c5  
} ; x<@i3Y{[  
8@|{n`n]  
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^5'  
T)Q_dF.N  
template < typename T > 6Q{OM:L/;.  
struct   ref mS49l  
  { !D V0u)k(  
typedef T & reference; $BG]is,&5  
} ; f zL5C2d  
template < typename T > z46Sh&+  
struct   ref < T &> } :gi<#-:G  
  { [HQ/MkP-Z  
typedef T & reference; }_H\ 75Iv  
} ; U-U(_W5&  
kf#S"[/E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: : #so"O  
`-K[$V  
template < typename T > NL2D,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q]/{6:C  
  { W7{^/s5r  
  return l(t) = r(t); B|{E[]iK  
} VW;E14  
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。 (E~6fb "c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ZS`Kj(D  
8o.|P8%  
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 =.J cIT'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dP>FXgY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4r86@^c*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _'^_9u G  
最后的布局是: jE8}Ho_#)  
                Add Vs Z7 n~e  
              /   \ ]86*k %A  
            Divide   5 H\a\xCP3  
            /   \ :)kHXOb.  
          _1     3 '+'h^  
似乎一切都解决了?不。 @hrIu" '!  
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。 ikb77 ?.  
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。 \((5Sd  
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: @=Dc(5`[  
?ef7%0  
template < typename Right > Dd-a*6|x  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Uv~|Xj4.  
Right & rt) const }([}A`@  
  { BWB}bq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %c%`< y<~L  
} ZCMH?>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s?4nR:ZC}  
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。 r`RLDN!`  
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。 e-1G\}E  
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。 WLta{A?  
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。 \MPbG$ ^  
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? m'k>U4  
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: tCPK_Wws?Z  
oMOh4NH,x  
template < class Action > fr$6&HDZ9  
class picker : public Action :JZV=@<T  
  { #7}YSfm^6  
public : xr7M#n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a`?Vc}&  
  // all the operator overloaded  5PC:4  
} ; ]\k& l ['  
7#7|+%W0  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 rp2g./2  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: !\O!Du  
FJxb!- 0&  
template < typename Right > mAJ'>^`^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Kb1@+  
  { r:4]:NKCi  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YD{N)v  
} ?{5}3a bB`  
X|QokAR{$>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .])X.7@x  
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。 :VLYF$|  
4^d).{&X  
template < typename T >   struct picker_maker c++q5bg@)  
  { JZE@W -2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -(ST   
} ; #hMkajG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > GaL UZviJ_  
  { 9\=SG"e(  
typedef picker < T > result; cqW(9A|8  
} ; UnEgsf N  
!41"`D!1  
下面总的结构就有了: p{ ``a=  
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。 GCv1x->  
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。 $H]NC-\+>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 aygK$.wos  
至此链式操作完美实现。 W"CG&.  
f&RjvVP?s  
>J_ P[v  
七. 问题3 j'hWhLax  
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。 i&DUlmt)f  
>m{>0k(^`  
template < typename T1, typename T2 > ugTnz$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jpTk@  
  { z^WY5~?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >&F:/   
} jpoNTl'  
rls{~ZRl  
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: u]ps-R_$G  
N%1nii  
template < typename T1, typename T2 > UdA,.C0  
struct result_2 v$g\]QS p  
  { bk a%W@Y%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Fdq5:v?k  
} ; /q'-.-bo  
(NJ.\m  
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? -dfs8[i  
这个差事就留给了holder自己。 GMoz$c6n_  
    #CB Kt,  
|oe  
template < int Order > <E^;RG  
class holder; [ q[2\F?CE  
template <> ,Tk53 "  
class holder < 1 > tYSfeU  
  { GZY:EHuz[  
public : s~ o\j/  
template < typename T > 9|OOT[  
  struct result_1 BlcsDB =ka  
  { YIb7y1\UM  
  typedef T & result; 'm-5  
} ; Z5EII[=$o  
template < typename T1, typename T2 > ^gR~~t;@  
  struct result_2 }qZ^S9  
  { NVB#=!S  
  typedef T1 & result; h]&~yuI>  
} ; t -fmA?\  
template < typename T > Sl% 6F!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kXlI *h  
  { W ,v0~  
  return (T & )r; iWW >]3Q  
} 4%JJ} {Ff  
template < typename T1, typename T2 > UQ@szE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &0J8I Cd=  
  { 3v`@**  
  return (T1 & )r1; \YF07L]qs-  
} ,^eOwWV  
} ; Hc8!cATQk  
J6rWe  
template <> %,aSD#l`f  
class holder < 2 > x{Dw?6TP  
  { 'SrDc'?  
public : 4nh0bIN1  
template < typename T > &Mt0Qa[  
  struct result_1 dNov= w  
  { [6/8O  
  typedef T & result; NZFUCD)  
} ; :()K2<E  
template < typename T1, typename T2 > OIjG`~Rx  
  struct result_2 DNyt_5j&:  
  { _?$w8 S%  
  typedef T2 & result; 0(&Rm R  
} ; v!3Oq.ot  
template < typename T > @uG/2'B(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c%+uji6  
  { R9QW%!:,\2  
  return (T & )r; d5R2J:dI  
} h%v qt~0  
template < typename T1, typename T2 > mC?}:W M@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1|:;~9n<t  
  { uX&h~qE/  
  return (T2 & )r2; lZ <D,&  
} pigu]mj  
} ; SxcE@WM  
wu b7w#  
Be<bBKQb  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 &SPr#OkW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ilZ5a&X;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !0):g/2h  
&+ H\ST(/  
return l(i, j) = r(i, j); I'N!j>5oX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) BuxU+  
'AmA3x)9u  
  return ( int & )i; t?=V<Yd1  
  return ( int & )j; 4\uq$.f-  
最后执行i = j; ~SsfkM"  
可见,参数被正确的选择了。 |t;Ktl  
T| R!Aw.  
nB5^  
g9d/nR X&  
q~*|Wd'&  
八. 中期总结 !FB2\hiM  
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: w6^TwjjZ$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (Fq]y5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 oU*e=uehj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s:z  
_)4zm  
BIg2`95F|  
x@pzgqi3  
uv{*f)j/d  
wWq-zGH|&  
九. 简化 L},o;p:  
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。 l-Dgm  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ??++0<75  
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: Gvr>n@n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 '] _7Xa'  
  +-*/&|^等 t_(S e  
2. 返回引用。 :r{W)(mm  
  =,各种复合赋值等 7ks!0``  
3. 返回固定类型。 .E{FD%U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8&bNI@:@  
4. 原样返回。 ;$qc@)Uwp  
  operator, 2(Yt`3Go(  
5. 返回解引用的类型。 !MmbwB'  
  operator*(单目) A-$ C6q   
6. 返回地址。 pF}E`U=Z  
  operator&(单目) N~S#( .}[  
7. 下表访问返回类型。 5p3: 8G7  
  operator[] q>6,g>I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dKw[#(m5v  
  operator<<和operator>> %uo#<Ny/ I  
+j$nbU0U  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 k9VWyq__  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]J/;Xp  
6k+tO%{~  
template < typename Left > !L/.[:X  
struct value_return (+BrC`  
  { =OKUSHu@V  
template < typename T > L%pAEoSG  
  struct result_1 7&L8zl|K  
  { >Tn[CgH]7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; KQ(S\  
} ; '}F9f?  
m]{/5L  
template < typename T1, typename T2 > -:b<~S[  
  struct result_2 2t=&h|6EW  
  { 2%`8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; qi8AK(v  
} ; ogya~/  
} ; /~?[70B}E  
yV&]i-ey  
NxFCVqGb  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qa6HwlC1  
!yKrA|w1  
下面我们来剥离functor中的operator() l[nf"'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5\ }QOL  
(F:|tiV+  
return l(t) op r(t) !wro7ilMB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7a.iT-*  
return op l(t) 7&V3f=aj6  
return op l(t1, t2) OSC_-[b-  
return l(t) op ye| 2gH  
return l(t1, t2) op E <r;J  
return l(t)[r(t)] ~4ijiw$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >R\@W(-g`  
Nvd(Tad  
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: fRzJiM{  
单目: return f(l(t), r(t)); T+!0`~`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s>TC~d82  
双目: return f(l(t)); x LK,Je  
return f(l(t1, t2)); !__^M3S,k  
下面就是f的实现,以operator/为例 e.!~7c_z?  
W,nn,%  
struct meta_divide 1X?q4D"  
  { \PmM856=ms  
template < typename T1, typename T2 > H;FzWcm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) P1`YbLER5  
  { QX. U:p5C  
  return t1 / t2; 8yuTT^  
} KXu1%`x=%Z  
} ; XhOg>  
mt-t8~A  
这个工作可以让宏来做: =]<X6!0mR  
u:^9ZQ+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W:2]d  
template < typename T1, typename T2 > \ ,^@/I:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; XKT[8o<L  
以后可以直接用 \@_?mL@=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) SMQC/t]HT  
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 $@WA}\D  
(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。。。) n+Ng7  
+ ^4HCyW  
W9A F}  
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 G[P<!6Id!p  
1L3 $h0i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]v$2JgF]@  
class unary_op : public Rettype #Jfmt~ks '  
  { A5G@u}YS5  
    Left l; )/bv@Am  
public : Ek '% % %  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \6/!{D,  
}9+Vf'u|l  
template < typename T > ,Fu[o6x<^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  w4UJXc  
      { !nF.whq  
      return FuncType::execute(l(t)); pq]>Ep  
    } m2F+ 6G  
2o0WS~}5  
    template < typename T1, typename T2 > [?)He} _L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X>MDX.Z  
      { M7(]NQ\TQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Lcs?2c:%  
    } cvV8 ;  
} ; d ?,wEfwp  
<!?ZH"F0  
asYUb&Hz88  
同样还可以申明一个binary_op _^F%$K6  
=jRC4]M})  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nA+gqY6 6|  
class binary_op : public Rettype 1]7v3m  
  { p4Xhs@.k  
    Left l; kyD*b3MN  
Right r; NcIr; }  
public : G-DOI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _2<d6@}  
N9O}6  
template < typename T > , .uI>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j|y"Lcq  
      { PkF'#W%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <T$rvS  
    } 3MHByT %  
R=L-Ulhk  
    template < typename T1, typename T2 > ER<Z!*2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const snny! 0E\m  
      { qB3=wFI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @P<Mc )o^  
    }  `=I@W  
} ; ],f%: ?%50  
FW"gj\  
? UBE0C  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 5Yx 7Q:D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p@+D$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) eg>]{`WQ  
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。 oD%B'{Zs4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;VgB!  
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。。。 Yg]!`(db  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Kd3EZo.  
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) NO.5Vy  
下面是修改过的unary_op b!z=:  
_RG2I)P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !JPZ7_nn  
class unary_op qD5)AdCGO  
  { uBo~PiJ2"  
Left l; #!]~E@;E  
  OH vV_  
public : `xFgYyiQd  
ljk,R G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >F;yfv;  
PKt;]T0  
template < typename T > +HY.m+T  
  struct result_1 5Fa/Q>N  
  { -W)8Z.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~@'DYZb- H  
} ; jN sM&s,  
w#RfD  
template < typename T1, typename T2 > gPy}.g{tH$  
  struct result_2 !F# ^Peb  
  { uS{WeL6%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lC=T{rR  
} ; 8"J6(KS  
V%n7 h&\%  
template < typename T1, typename T2 > ~|=G3( I[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w)%/Me3o  
  { F ss@/-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e&F=w`F\  
} vA0f4W 8+  
Rc`zt7hbJ  
template < typename T > S(hT3MAW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O|0}m  
  { Xa&0j&AH  
  return OpClass::execute(lt(t)); m~vEandm  
} 78FK{Cr  
Cg%}=  
} ; n,%/cUl  
jg=}l1M"  
UJrN+RtL  
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 `:EU~4s\  
好啦,现在才真正完美了。 IFF3gh42.  
现在在picker里面就可以这么添加了: RJA#cv~f  
WlnS.P\+E  
template < typename Right > G'6f6i|<I@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^1z)\p1  
  { =-n7/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8POLp9>X  
} lxOUV?m^N  
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。 p!2t/XIM  
p(x<h  
3Cl&1K #5  
420yaw/":  
L ^{C4}x=  
十. bind N PE7AdB8  
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。 K7]IAV  
先来分析一下一段例子 {@T<eb$d  
>D*%1LH~V  
,HfdiGs}j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R ;3!?`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3+ WostOx  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !i?aRI/6  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 j'nrdr6n  
我们来写个简单的。 1_G5uHO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %scQP{%aD  
对于函数对象类的版本: 0*8uo W t&  
A<[X@o}92  
template < typename Func > [fr!J?/@  
struct functor_trait x.aqy'/`  
  { uKd79[1  
typedef typename Func::result_type result_type; t%]b`ad  
} ; rb<9/z5-  
对于无参数函数的版本: dZ'H'm;,!  
c"^g*i2&0  
template < typename Ret > xX2/uxi8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k= oCpXq^  
  { #=aTSw X  
typedef Ret result_type; @!2vS@f  
} ; yo"!C?82=  
对于单参数函数的版本: XF Wo"%}w  
mA0|W#NB  
template < typename Ret, typename V1 > Gque@u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > </)QCl'd  
  { wVtBH_>  
typedef Ret result_type; lyQNE3   
} ; 3d*wZ9qz  
对于双参数函数的版本: 3\&I7o3V  
cg'z:_l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wTPHc:2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #]FJx  
  { OK=ANQjs(  
typedef Ret result_type; 1c}LX.9K  
} ; 2+qU9[kd|  
等等。。。 oq9gG)F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }tUr V   
n3JSEu;J  
template < typename Func > u1_NC;  
struct func_return DjQgF=;  
  { RS /*Dp^  
template < typename T > =!P$[pN2  
  struct result_1 @1iH4RE*  
  { \6K1Z!*;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L|K^w *\C  
} ; 9:]|TIPi  
FpFkZFtG'm  
template < typename T1, typename T2 > .V?>Jhok  
  struct result_2 SyCa~M!}>  
  { 95hdQ<W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]{PJ  
} ; PBp+(o-  
} ; \:`-"Ou(*  
^U0)iz  
:ej`]yK |  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 e[*%tx H  
p )w{}@%r  
template < typename Func, typename aPicker > /faP@Q3kR  
class binder_1 y`p(}X`>  
  { &U0Y#11Cx  
Func fn; 5qQ\H}  
aPicker pk; F@Cxjz  
public : nj5Hls  
l\1_v7s  
template < typename T > &1,{.:@e  
  struct result_1 #wP$LKk  
  { Q'K[?W|C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (ixlFGvEq  
} ; TM^.y Y  
+IPMI#n  
template < typename T1, typename T2 > >`u/#mrd  
  struct result_2 g,d'&r"JWt  
  { b{hdEb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wQw y+S  
} ; 6V6,m4e  
>q)VHV9P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p 28=l5y+  
g"Gj8QLDz  
template < typename T > zvHeoM ,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T$Rj/u t1  
  { YKG}4{T  
  return fn(pk(t)); [pYjH+<  
} px=r~8M9}  
template < typename T1, typename T2 > %6HJM| {H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k9 NPC"  
  { g RBbL1  
  return fn(pk(t1, t2)); F=r`'\JV[  
} f4r)g2Zb[  
} ; #CTHCwYo  
qASV\ <n  
mVdg0  
一目了然不是么? B{\qYL/~  
最后实现bind gWpG-RL0  
 T6N~L~J  
cSWn4-B@l  
template < typename Func, typename aPicker > LP:F'Q:<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) YB3?Ftgw  
  { _omz74   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ul%D}(,  
} '(!U5j  
N(= \S:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 19 <Lgr  
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。 +N:=|u.g  
eL{6;.C  
十一. phoenix 5;Q9Z1 `  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (|U|>@  
|tqYRWn0  
for_each(v.begin(), v.end(),  dPCn6  
( Rg6/6/ IN  
do_ _1kcz]]F  
[ gzeTBlXg  
  cout << _1 <<   " , " Lm"zW>v  
] (YKkJ  
.while_( -- _1),  '  
cout << var( " \n " ) z]bcg$m  
) =Xh*w  
); $61j_;WF`  
6 P U]I+  
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: m.2=,,r<Fq  
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 2}jC%jR2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xI(Y}>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Yo;Mexo!  
l~c# X3E  
pIP ^/H  
template < typename Cond, typename Actor > N@G~+GCxL  
class do_while (7J (.EG2e  
  { G*\U'w4w|*  
Cond cd; /j:fc?yv  
Actor act; *nc9 u"  
public : $KMxq=  
template < typename T > 6h3TU,$r  
  struct result_1 fs;pX/:FR  
  { u RPvo}!=1  
  typedef int result_type; %% A==_b  
} ; *e}1KcJ  
6;{E-y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h&j9'  
)R@M~d-o  
template < typename T > *Ph@XkhU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UcxMA%Pw7$  
  { SvN2}]Kh  
  do gq[`g=x  
    { _yP02a^2  
  act(t); sTChbks  
  } +#MQ8d  
  while (cd(t)); yi@mf$A|  
  return   0 ; Kb,#Ot  
} G0&'B6I>  
} ; 6*tbil_G+  
&=`6- J  
z)0%gd|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2X!!RS>qg  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 I^itlQ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 BOf)27)  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 #) bqn|0l  
下面就是产生这个functor的类: fOkB|E]  
+3%i7  
)*T <s  
template < typename Actor > d6ABgQi0  
class do_while_actor Jl|^  
  { 2E_*'RT  
Actor act; DX#_0-o  
public : G;Thz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >C"QV `+  
/{HK0fd  
template < typename Cond > V^5Z9!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w;(B4^?  
} ; kV:C=MLI  
f+W8Gszi  
ruTj#tWSo  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C8bv%9  
最后,是那个do_ W9%B9~\G;+  
(D <o=Q  
fS?fNtD6<  
class do_while_invoker Od@<L  
  { #7yy7Y5  
public : 8j<+ ' R  
template < typename Actor > \B1<fF2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?QfomTT  
  { !|`vW{v  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;OD+6@Sr  
} K}1eQS&$a  
} do_; Sw^-@w=!U5  
]`GDZw`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *&sXC@^@^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Oxq} dX7S  
最后来说说怎么处理break和continue *Qe{CE  
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。 [[8.Xb  
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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