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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda aslb^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a^)@ }4  
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, D' h%.  
X$< CIZ  
239g pf]}  
/6'5uP   
  class filler )4FW~o<i  
  { l=>FoJf!*<  
public : Pu2cU5n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} JIMi~mEiN  
} ; k|rbh.Q  
z| m-nIM  
%hA0  
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: rW2   
]2mfby  
dJ7!je1N*  
 :D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^}Gu'!z9D  
$mst\]&;  
Wl{}>F`W[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sWMY Lo  
)#Id=c  
Uclta  
KCS},X_  
二. 战前分析 NY%=6><t!  
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。 u:}yE^8@  
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 z#srgyLt  
%xN91j["  
!?GW<Rh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LE+#%>z>  
  /* --------------------------------------------- */ 7eyx cr;z  
vector < int *> vp( 10 ); l\&Tw[O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); . L]!*  
/* --------------------------------------------- */ Vdb X4^V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  B"Ttr+  
/* --------------------------------------------- */ m$^v/pLkM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,z|g b]\  
  /* --------------------------------------------- */ ,Y27uey{wa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); joJQ?lG  
/* --------------------------------------------- */ Ft 2u&Rtx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); C <q@C!A  
(x8D ]a  
d6g^>}-!t  
8'VcaU7Nh  
看了之后,我们可以思考一些问题: [_3L  
1._1, _2是什么? w4;1 ('  
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。 b^&nr[DC  
2._1 = 1是在做什么? 2~!+EH  
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。 uVLKR PY  
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。 \']_y\  
.Za)S5U  
LX;" Mz>  
三. 动工 =U3rOYbP;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _iZ9Ch\  
%8! }" Xa  
~d&W;mef-  
]t.6bb4  
template < typename T > 8i?:aN[.1b  
class assignment ? VHOh9|AT  
  { u*<knZ~ty  
T value; s)V<dm;T  
public : njBK{  
assignment( const T & v) : value(v) {} DBZ^n9  
template < typename T2 > P(~vqo>!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Hge0$6l  
} ; hH=}<@z   
*ta?7uSiT  
@SH$QUM(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7\ kixfEg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gwv s  
Y #6G&)M  
vC%8-;8{H  
O" ,*N  
  class holder "1>48Z-UC  
  { NekPl/4  
public : ~Jx0#+z9V  
template < typename T > P^& =L&U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (@;=[5+  
  { gSXidh}^  
  return assignment < T > (t); :B5M#D!dO  
} ^U]B&+m  
} ; ;wj8:9 ;  
QX|y};7\e  
<~-cp61z;  
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: =.8fES  
v0'`K 5M  
  static holder _1; "/qm,$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I2<5#|CXpZ  
>sm<$'vZ/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -)$5[jM]  
而不用手动写一个函数对象。 )~H&YINhn  
^Qa!{9o[  
xHi.N*~D  
m}o4Vr;"  
四. 问题分析 ;]sbz4?  
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。 &u~#bDh  
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。 clO9l=g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h!q_''*;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $ {5|{`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !ui:0_  
<5:`tC2  
五. 问题1:一致性 Z<@dM2b)  
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?| /{*0 \`;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Eao^/MKx-  
[7@9wa1v!  
struct holder bz\-%$^k  
  { )lDmYt7me  
  // kNrN72qg  
  template < typename T > E e 15Y$1  
T &   operator ()( const T & r) const (bo-JOOdY(  
  { qB8R4wCf  
  return (T & )r; dE ]yb|Ld  
} k;xIo(:  
} ; x{#W84  
k{-#2Qz  
这样的话assignment也必须相应改动: QeNN*@ ='i  
k*uLjU  
template < typename Left, typename Right > 6Dz N.fz  
class assignment )HJ#|JpxC  
  { u5E\wRn  
Left l; t @vb3  
Right r; P&}J (;Lbl  
public :  mB<*we  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?$Jj^/luD  
template < typename T2 > RA$q{$arb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } VFLW @  
} ; \ICc?8oL  
y;xY74Nq  
同时,holder的operator=也需要改动: 8\B]!  
c-q=Ct  
template < typename T > 8D6rShx =  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G"D=ozr  
  { WI}cXXUKm0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); caXSt2|'  
} &$8YW]1M  
~zph,bk  
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。 o GN*p_g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m*H' Cb  
} za "rU  
return l(rhs) = r; c= #V*<  
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。 : oO ?A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "1|\V.>>;  
O"V;otlC  
template < typename Tp > nC(<eL  
class constant_t =]m,7v Rq  
  { c 4Wl^E 8  
  const Tp t; ?{rpzrc!*  
public : cbaa*qoU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $i]G'fj  
template < typename T > AtYqD<hl:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .-4]FGg3  
  { bd)'1;p  
  return t; i$JN s)I%  
} X(JE]6_  
} ; KuJNKuHa.  
:jr`}Z%;y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +Hk r\  
下面就可以修改holder的operator=了 5VjO:>  
$~)YI/b  
template < typename T > W@FSQ8b>$m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0AD8X+M{P  
  { ,jq:%Y[KZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :b`ywSp`  
} 5N(OW:M  
xZ(ryE%  
同时也要修改assignment的operator() }BI|M_q.1~  
#6*20w_u  
template < typename T2 > iOJ5KXrAO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7^W(es  
现在代码看起来就很一致了。 UAe8Ct=YJ  
IaT\ymm`  
六. 问题2:链式操作 Pmdf:?B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q:U>nm>xA  
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。 hI 1or4V  
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。 \dJOZ2J<z  
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。 TX).*%f [r  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N~~ sM"n  
hMnm>  
template < typename T > W[<ZI>mf  
struct result_1 3 nnoXc'  
  { 8F9x2CM-[C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )=pa*  
} ; zvK'j"Wq=  
D`R~d;U~  
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: SFR<T  
;cfPS  
template < typename T > <S3s==Cg  
struct   ref &a.A8v)  
  { Z -fiJ75  
typedef T & reference; (\UpJlW  
} ; Y49&EQ  
template < typename T > N;gY5;0m  
struct   ref < T &> $i@I|y/  
  { Y.kgJ #2  
typedef T & reference; M;9s  
} ; *Gul|Lp$<I  
]-;MY@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: spT$}F2n  
>R}G  
template < typename T > U^8S@#1Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }#h`1 uV  
  { #Q'#/\5  
  return l(t) = r(t); `j8pgnY>5~  
} Cy dV$!&mP  
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。 <$??Z;6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3~1Gts  
54].p7  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 fcO|0cQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XAZPbvG|$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /j-c29nz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 HD'adj_,  
最后的布局是: cx]H8]ch7  
                Add ow{J;vFy\  
              /   \ +xd@un[r<  
            Divide   5 r @}N6U~*  
            /   \ !e:_$$j  
          _1     3 Qk >9o  
似乎一切都解决了?不。 Vh?RlIUA  
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。 WPAT\Al&AE  
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。 \/64Xv3L0  
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: td7Of(k'  
&0i$Y\g  
template < typename Right > Fw:_O2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e07u@_'^  
Right & rt) const >gDeuye  
  { WLA&K]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q@g#DP+C  
} Dt! <  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (eAz nTU  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ~ #7@;C<nt  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 `<{LW>Lb  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 "  sC]z}  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 />N#PF  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? vVP.9(  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: yi:}UlO  
l(W?]{C[%  
template < class Action > 8L+A&^qx  
class picker : public Action y^z c @f  
  { 1nw\?r2  
public : TF9A4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} et"Pb_-U  
  // all the operator overloaded bB>.dC  
} ; wJD'q\n  
UVXSW*$  
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。 w{t]^w:  
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: mFeR~Bi>!  
zdw* ?C  
template < typename Right > 5KP\#Y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OADW;fj  
  { Ot)S\s>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ik #Wlz`4  
} `5e{ec c7  
3-&~jm~"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > p8 Ao{  
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。 g)R2V  
N6v?Qzvi  
template < typename T >   struct picker_maker cg o  
  { S}a]Bt  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :%Oz:YxC/  
} ; e"_kH_7sv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JEaTDV_  
  { d14n>  
typedef picker < T > result; )ki Gk}2  
} ; ^`B;SSV  
=H3tkMoi2  
下面总的结构就有了: #4JLWg  
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。 T:@7EL  
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。 k~gOL#$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `a!9_%|8  
至此链式操作完美实现。 vK[%c A"  
%<!YjJ  
+g kJrw  
七. 问题3 TEh.?  
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。 #4lIna%VX  
p_(En4QSH  
template < typename T1, typename T2 > rlGv6)vb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -7]j[{?w  
  { )$1>6C\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T2/:C7zL  
} a+cDH  
gb|;]mk*"  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ]%y>l j?Y  
46pR!k  
template < typename T1, typename T2 > 7~F~'V  
struct result_2 ~\8(+qIv%f  
  { i/skU9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1. +6x4%rV  
} ; 3h:y[Vm#9y  
gnjhy1o  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 7F6 B  
这个差事就留给了holder自己。 /`7+Gy<  
    \PUJD,9H  
;kY~-Om  
template < int Order > pu+Q3NfR  
class holder; "TJ*mN.i{}  
template <> mLpM8~L  
class holder < 1 > m./PRV1$x  
  { -fl6M-CYX  
public : ,oh;(|=  
template < typename T > ]d-.Mw,'  
  struct result_1 vsZ?cd  
  { ]gg(Z!|iQ  
  typedef T & result; fggs ;Le  
} ; D[#V  
template < typename T1, typename T2 > jeJgDAUv  
  struct result_2 `d$@1  
  { -YAtM-VL  
  typedef T1 & result; FOk;=+  
} ; @aZTx/  
template < typename T > 9$Z0mzk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /1v9U|j  
  { KMz!4N  
  return (T & )r; &H]/'i-  
} RG""/x ;  
template < typename T1, typename T2 > [5& nH@og  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #MlpOk*G  
  { Y}v3J(l  
  return (T1 & )r1; U31@++C[  
} DrkTM<  
} ;  L"%SU  
eu9*3'@A  
template <> 4$[o;t>  
class holder < 2 > CDRbYO  
  { vM6W64S  
public : gWGDm~+  
template < typename T > $q)YC.5$  
  struct result_1 4minzrKM\  
  { _OTVQo Ap  
  typedef T & result; Bskp&NV':  
} ; Tk4>Jb  
template < typename T1, typename T2 > Lr D@QBT  
  struct result_2 j}eb _K+I  
  { DkEv1]6JI_  
  typedef T2 & result; L;%w{,Ji  
} ; ~(ke'`gJ0-  
template < typename T > G:":CX"O(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5EcVW|(  
  { (+epRC  
  return (T & )r; 7!pKlmQ  
} ZQ_6I}i")  
template < typename T1, typename T2 > ~}}<+JEEO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :86:U 0^  
  { nYj rEy)Q  
  return (T2 & )r2; R-S<7Q3E0=  
} #%\0][Xf  
} ; {9U!0h-2"  
fk5'v   
<[cpaZT,  
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> >。 #mw !_]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;na%*G`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: < ,*\t  
{g<D:"Q  
return l(i, j) = r(i, j); $TXxhd 6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {:K_=IRZ  
fUkqhqe  
  return ( int & )i; 0X5cn 0L^  
  return ( int & )j; dA~:L`A|X  
最后执行i = j; iVI&  
可见,参数被正确的选择了。 ^w\22 Q  
#f2k*8"eAF  
8m?(* [[  
B#Ybdp ;  
bTc >-e,  
八. 中期总结 F nA Kfh(  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 6M*z`B{hV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 lx%c&~.DiB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -[L\:'Gp5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tF`L]1r>  
F,wB6Cw  
7Ed0BJTa  
112 WryS  
qjP~F  
W^tD6H;  
九. 简化 S)WxTE9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 (BVqmi{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 C e-ru)  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: tb+gCs'D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (XO=W+<'  
  +-*/&|^等 h9H z6 >  
2. 返回引用。 Yub}AuU`v  
  =,各种复合赋值等 Cdz&'en^  
3. 返回固定类型。 _Sr7b#)o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) iWf+wC|  
4. 原样返回。 G&g;ROgY  
  operator, 0+FPAqX  
5. 返回解引用的类型。 .n]"vpWm[  
  operator*(单目) j#5a&Z  
6. 返回地址。 )/$J$'mcxd  
  operator&(单目) NZvgkci_(u  
7. 下表访问返回类型。 &)1.z7T  
  operator[] STW?0B'Jr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )[Tm[o?Y.  
  operator<<和operator>> rv*{[K  
L3, /7  
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。 rFg$7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o72r `2  
-qIi.]/f"9  
template < typename Left > f CU]  
struct value_return *#Cx-J  
  { oe|#!SM(  
template < typename T > fs 'SCwx  
  struct result_1 !cyrt<  
  {  ##rkyd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3x+lf4"  
} ; ZbYC3_7w  
=0g!Q   
template < typename T1, typename T2 > 9p W~Gz  
  struct result_2 zr.\7\v  
  { 6<];}M_{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Fc5.?X-  
} ; X,k^p[Rcu  
} ; $gUlM+sK  
|H?t+Dyn)q  
_Vr- bpAf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v76Gwu$ d  
W@T \i2r$z  
下面我们来剥离functor中的operator() {cXr!N^K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &>JP.//spi  
o P`l)`  
return l(t) op r(t) GTP'js  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) X0;u7g2Yz  
return op l(t) [Yt{h9  
return op l(t1, t2) hC\ l \y  
return l(t) op ( s3k2Z  
return l(t1, t2) op E!9WZY  
return l(t)[r(t)] k H.dtg_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] r:g\  
f$C{Z9_SX  
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: EqW~K@  
单目: return f(l(t), r(t)); JQ03om--(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :wC\IwG~CE  
双目: return f(l(t)); :0J`4  
return f(l(t1, t2));  >(Y CZ  
下面就是f的实现,以operator/为例 <YaTr9%w  
LiG$M{0  
struct meta_divide &i5@4,p y9  
  { vjS`;^9  
template < typename T1, typename T2 > E_ns4k#uG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W+ S~__K  
  { <fUo@]Lv  
  return t1 / t2; S^rf^%  
} `8!9Fp  
} ; h=#w< @  
` B)@  
这个工作可以让宏来做: _,J+b R+b  
ix!xLm9\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m/=nz.  
template < typename T1, typename T2 > \ A=N$5ZJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G}nJ3  
以后可以直接用 lFzVd N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =1IK"BA2?  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 }DhqzKl  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) sW]_Ky.]  
m;@q('O  
:PO./IBX  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 = lo.LFV  
6("_}9ZOc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?:"ABkL|+Y  
class unary_op : public Rettype 2%%\jlT_  
  { =]7o+L4  
    Left l; p!UR;xHI\  
public : ALMsF2H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} o2!738  
T9nb ~ P[  
template < typename T > ? :H+j6+f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4aXIRu%#7  
      { 1/}H 0\9'  
      return FuncType::execute(l(t)); =-U0r$sK+F  
    } bU=Utniq  
!d72f8@9  
    template < typename T1, typename T2 > enQ*uMKd^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =QqH`.3  
      { &A0OYV3i.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); CHgip&(.F  
    } U{2xgN J  
} ; i~';1 .g  
f'*-<sSr  
'PF>#X''  
同样还可以申明一个binary_op 5u!\c(TJ+  
c*IrZm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Pq /5Dy  
class binary_op : public Rettype (0 T!- hsP  
  { \L Q+ n+  
    Left l; _C !i(z!d  
Right r; @DysM~I  
public : :q9!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~i.*fL_Y  
<],{at` v  
template < typename T > H>TO8;5(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `ASDUgx Mq  
      { JK/{Ik F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :;{M0  
    } Btm,'kBG  
9j 2t|D4uT  
    template < typename T1, typename T2 > @c|=onx5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2) X#&IE  
      { .6wPpLG?{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \g}]u(zg%  
    } U6.aoqb%  
} ; '09|Y#F  
(y9KO56.V&  
dFz"wvu` o  
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 h^3gYL7O6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 '<Zm>L&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) h:4(Gm;  
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。 Q#g`D,:o%~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8V:;HY#  
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。。。 <C`bf$ak  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 EFX2>&mWo8  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) [q9B" @X  
下面是修改过的unary_op 0*{(R#  
\YvG+7a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > OUBGbld  
class unary_op D3Q+K  
  { {)" 3  
Left l; (| QJ[@?q  
  !Tnjha*  
public : wps/{h,  
C$w%! jE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u^2`$W  
alb3oipOB  
template < typename T > Y% iqSY  
  struct result_1 @O#!W]6NT6  
  { Cut~k"lv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >_}isCd,  
} ; @|Pm%K`1  
_(m72o0g>>  
template < typename T1, typename T2 > Pe%[d[ k  
  struct result_2 Hx#YN*\.M  
  { ? }HK!feU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j yHa}OT  
} ;  S!?T0c?>  
:;%Jm  
template < typename T1, typename T2 > ? |M-0{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aT0~C.vT  
  { R~g|w4a@sC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !gX xM,R  
} \+o\wTW  
'?rR>$s  
template < typename T > tc~gn!"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RC_Pj)  
  { SAm%$v z%M  
  return OpClass::execute(lt(t)); yY$^ R|t  
} /zIG5RK>  
kz=ho~ @  
} ; *V&M5  
:2/L1A)O  
!9d7wPUFr  
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 D6ZHvY8R  
好啦,现在才真正完美了。 MdBmq/[O  
现在在picker里面就可以这么添加了: VzG|Xtco [  
//8W">u  
template < typename Right > 7 A0?tG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i c{I  
  { ?N{\qF1Mz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }3z3GU8Q-  
} X'OpR   
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。 k0Vri$x  
J jAxNviG  
WuK<?1meN  
V!:!c]8F  
e:G~P u`  
十. bind 24wDnDyh  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 pm O9mWq   
先来分析一下一段例子 KM&P5}  
8^_:9&)i  
7C|AiSH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} l!p`g>$&f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7-S?RU]g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 dDS{XR  
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。 Xqf\}p n  
我们来写个简单的。 ANm@$xO*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6mcb'hy  
对于函数对象类的版本: KS_+R@3Z  
%M x|"ff  
template < typename Func > q^[t</_ N  
struct functor_trait ykQb;ZP8jh  
  { ~<k>07  
typedef typename Func::result_type result_type; "dpjxH=xO  
} ; A f`Kg-c_(  
对于无参数函数的版本: }+j B5z'w  
RLf-Rdx/  
template < typename Ret > JpXv+V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9d1km~  
  { O/eZ1YAC  
typedef Ret result_type; ?;tPqOs&  
} ; z$&B7?  
对于单参数函数的版本: |5flvkid  
>33=0<  
template < typename Ret, typename V1 > _`gF%$]b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Mmz; uy_  
  { mAlG }<  
typedef Ret result_type; K+Him] b  
} ; yl$Ko  
对于双参数函数的版本: 1ZF KLI`V  
!w7/G  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -aT-<+?s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |?KYY0  
  { D:k< , {  
typedef Ret result_type; K qJE?caw  
} ; kw59`z Es  
等等。。。 ,X/j6\VBO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -#I]/7^  
GkOk.9Y,5  
template < typename Func > Pz50etJ  
struct func_return LB@<Q.b,U  
  { N+.Nu= +i2  
template < typename T > cK|Uwzif d  
  struct result_1 -O &>HA  
  { ]fb@>1 jp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?EUg B\  
} ; <HnJD/g  
!v2/sq$G  
template < typename T1, typename T2 > +~=a$xA[C  
  struct result_2 jA "}\^%3  
  { qz- tXc ,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M XW1 :  
} ; j~_iv~[  
} ; +aOevkY]  
9o,Eq x4J  
2:Yvr_L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Zwq\m.h  
W$]qo|2P  
template < typename Func, typename aPicker > 8K2@[TE=5  
class binder_1 M? 8sy  
  { 3^KR{N p  
Func fn; 7mS Nz.  
aPicker pk; uWx<J3~q.  
public : glC,E>  
(?A c`H  
template < typename T > .]E"w9~  
  struct result_1 iq3)}hGo  
  { IS" [<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; XR]bd  
} ; ;):;H?WS|A  
`Ku:%~$/  
template < typename T1, typename T2 > NtGJpT4YX  
  struct result_2 #i~P])%gNP  
  { HB#!Dv&'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7Td 9mkO  
} ; S\ak(<X  
tRPIvq/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =WUNBav  
HG /fp<[   
template < typename T > ms3"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >Ec;6V e  
  { yVVyWte,  
  return fn(pk(t)); 0(o2<d7  
} 8nZ_.  
template < typename T1, typename T2 > ##By!F TP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T0A=vh;S  
  { CH `Kpt  
  return fn(pk(t1, t2)); `i|!wD,=\  
} ")9^  
} ; <:AA R2=  
w nBvJb]4l  
#[i3cn  
一目了然不是么? -5v{p  
最后实现bind @u$NB3  
R{[v#sF >#  
+PBl3  
template < typename Func, typename aPicker > p+ReQ.5|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) HJb^l 4Q  
  { 5(2 C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Tcv/EST  
} {li Q&AZ  
AaU!a  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |L89yjhWBs  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 pFs/ipZX^*  
,2 xD>+=  
十一. phoenix t"9r`0>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +9]t]Vrw  
i{9.bpp/  
for_each(v.begin(), v.end(), N G vb]  
( 3rMi:*?  
do_ \0Xq&CG=E  
[ #'@@P6o5  
  cout << _1 <<   " , " 2f{p$YIt  
] ]w,|WZm  
.while_( -- _1), vH}VieU  
cout << var( " \n " ) 5GPrZY"  
) 6Ik v}q_j  
); hVyeHbx  
``]NB=N}{1  
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: ltrti.&  
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 !yi*Zt~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ve9) ?=!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %<8?$-[  
mYfHBW:  
p<pGqW  
template < typename Cond, typename Actor > bz 7?F!  
class do_while OZz/ip-!lc  
  { Zcw <USF8  
Cond cd; {|0YcL  
Actor act; 9*~";{O.Oa  
public : YHY*dk*|C  
template < typename T > nxEC6Vh'  
  struct result_1 d%L/[.&  
  { 2zbn8tO  
  typedef int result_type; J!|R1  
} ; InRRcn(  
=/xx:D/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mm*nXJ  
uwi.Sg11  
template < typename T > 4Q1R:Ra  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const , ExY.'%1  
  { 0,&] 2YJ  
  do Jq"3xj   
    { !K2QD[x  
  act(t); Piw i  
  } O`!XW8  
  while (cd(t)); ml)\RL  
  return   0 ; #N|JC d_  
} ,y-!h@(  
} ; T tWzjt  
o:*$G~. k  
V@y&n1?6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (+xT5 2  
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。 mBB"e"o  
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。 X,lhVT |  
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。 t+pA9^$[ `  
下面就是产生这个functor的类: `WMU'ezF  
Z;tWV%F5  
\R-'<kN.*  
template < typename Actor > JSylQ201  
class do_while_actor {md5G$* %  
  { MLi aCG;  
Actor act; hhWy-fP#  
public : \QG2V$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }G^'y8U  
m$hkmD|  
template < typename Cond > '~7zeZ'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?I+$KjE+  
} ; 6Hy_7\$(-  
L?M x"  
e]dFNunFq0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Nw"?~"bo  
最后,是那个do_ ;;C2t&(  
uvR l`"Y  
*c%{b3T_  
class do_while_invoker >[nR$8_J-l  
  { g-ZXj4Ph!  
public : lu+KfKa  
template < typename Actor > RU/SJ1wM"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I#]pk!  
  { De{ZQg)  
  return do_while_actor < Actor > (act); .!+7|us8l\  
} ,h/l-#KS  
} do_; f)Y~F/[$P  
=HV${+K=~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0`v-pL0|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #Jp|Cb<qx  
最后来说说怎么处理break和continue n{{"+;oR  
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。 r XBC M  
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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