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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f@!.mDm]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (sZ"iGn%  
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, 6'f;-2  
#H~64/  
M\BRcz  
0g8NHkM:2a  
  class filler y:uE3Apm  
  { gB33?  
public : +N U G  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X &H"51  
} ; 5{,<j\#L  
W"{N Bi  
8quaXVj^a  
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: !4+<<(B=E  
ox.F%)eQ  
$XH^~i;  
OjA,]Gv6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); CqC`8fD1  
9\(| D#  
Q3?F(ER@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p]c%f 2E>d  
Q"#J6@  
fk-RV>yr  
X:{!n({r=  
二. 战前分析 A04U /;  
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。 q) KKvO  
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 !&E-}}<  
vl)l'  
jPkn[W# 6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aN3;`~{9  
  /* --------------------------------------------- */ e\/w'  
vector < int *> vp( 10 ); )4;`^]F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +=)+'q]S  
/* --------------------------------------------- */ jebx40TA3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qH_Dc=~la  
/* --------------------------------------------- */ 1$ {SRU7l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u*9V&>o  
  /* --------------------------------------------- */ a 1*p*dM#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,a? o aPH  
/* --------------------------------------------- */ veECfR;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I q.*8Oc  
tZo} ;|~'  
u ^RxD^=L  
BY*8ri^u  
看了之后,我们可以思考一些问题: #g!.T g'  
1._1, _2是什么? 2 yz _  
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。 _q^E,P  
2._1 = 1是在做什么? `Q,H|hp;k;  
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。 <~=Vg  
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。 a8Wwq?@  
xgtR6E^k  
yB6?`3A:  
三. 动工 -UT}/:a  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: O#r%>;3*  
;dhQN }7  
&%Tj/Qx  
V(*(F7+  
template < typename T > cB&:z)i4  
class assignment zbPqYhJzA  
  { 2:ylv<\$  
T value; \73ch  
public : apxph2yvS  
assignment( const T & v) : value(v) {}  9gZ$   
template < typename T2 > `r_/Wt{g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )!T/3|C  
} ; Xn ;AZu^'R  
>(RkZ}z  
8dhUBJ0_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %8x#rohP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3;Fhg!Z O  
vvOV2n .WD  
9nbLg5P  
zx7{U8*`<  
  class holder &kw@,];4Z  
  { 5kXYeP3:  
public : ehY5!D1Q  
template < typename T > F6dP,(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :U x_qB  
  { HpnWo DM  
  return assignment < T > (t); 8~gLqh8^V  
} "zy7C*)>r  
} ; I<tm"?q0  
8\gjST*  
Y nZiT e@  
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: BsJC0I(  
4X|zmr:A  
  static holder _1; ReeH@.74  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :\U{_@?`%  
W@!S%Y9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;9g2?-svw  
而不用手动写一个函数对象。 OZ!^ak  
L8 @1THY  
3f;>" P}  
" 2Dngw  
四. 问题分析 FxtI"g\0  
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。 dcT80sOC  
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。 j <RrLn_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _<2E"PrT   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G*v,GR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }o{(S%%  
c[Zje7 @  
五. 问题1:一致性 KY] C6kh  
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?| N,U8YO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dC4'{ n|7  
y*h<MQ  
struct holder 6S\8$  
  { {FTqu.  
  // nt.y !k  
  template < typename T > WOf 4o  
T &   operator ()( const T & r) const 4v|W-h"K  
  { L&OwPd  
  return (T & )r; 61 ~upQaR  
} t&Og$@  
} ; BL58] P84  
RzusNS  
这样的话assignment也必须相应改动: dAe')N:KPI  
H 7 ^/q7  
template < typename Left, typename Right > uRe'%?W  
class assignment da~],MN  
  { &G$Ucc `  
Left l; KCDE{za  
Right r; P L+sR3bR  
public : s&J]zb`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R_xRp&5  
template < typename T2 > .w ,q0<}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } HE_8(Ms ;8  
} ; Vs{|xG7W D  
e(8Ba X _  
同时,holder的operator=也需要改动: /JU.?M35  
Oz#{S:24M+  
template < typename T > d*Fj3Wkx  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q)z8PQl O  
  { sFTy(A/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xi; `ecqS<  
} RY*U"G0#w  
$, fX:x  
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。 EDs\,f}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _t}WsEQ+P  
5+ MS^H  
return l(rhs) = r; $ o#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。 8SS|a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [;sRV<  
HiJE}V;Vq  
template < typename Tp > Y:)e(c"A  
class constant_t B^jc3 VsR  
  { t@+}8^ M  
  const Tp t; S`m]f5u|  
public : BJo*'US-Q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5.J.RE"M  
template < typename T > w^0nqh  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K,:N   
  { 63x?MY6  
  return t; t5IEQ2  
} iMRwp+$  
} ; Ok\7y-w^  
1 I",L&S1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ef13Q]9|  
下面就可以修改holder的operator=了 %BB%pC  
TrR8?-  
template < typename T > g9 5`.V}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @2v_pJy^  
  { =rX>1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IRqy%@)  
} 9490o:s  
)TM4R)r%)9  
同时也要修改assignment的operator() i8HTzv"J  
8Kk(8a&v  
template < typename T2 > DrK{}uM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8BNi1Qn$  
现在代码看起来就很一致了。 I ?.^ho  
LvYB7<zk>  
六. 问题2:链式操作 m/EFHS49  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4#hSJ(~7S  
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。 cDkf qcC  
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。 dzrio-QU~  
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。 r^ ZEImjc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D=&Me=$  
K8Y=S12Ti  
template < typename T > uOdl*|T?  
struct result_1 c<$OA=n  
  { EI^C{ $Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7EO_5/cY  
} ; cq4I pe  
>Wg hn:^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: (7=9++uU  
%vi<Ase g  
template < typename T > As<bL:>dE  
struct   ref 'K,:j 388  
  { UU0,!?o4  
typedef T & reference; 8E]F$.6U  
} ; RhLVg~x  
template < typename T > ZO c)  
struct   ref < T &> fPW@{~t  
  { "OnGE$   
typedef T & reference; -_eLf#3  
} ; $5Ff1{  
WaR`Kp+>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %FIE\9  
<B8!.|19  
template < typename T > 0b(N^$js'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fkNbS  
  { e'D&8z_;  
  return l(t) = r(t); 3WIk  
} O/(xj2~$ J  
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。 vTw>JNVI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GYUn6P  
yd`mG{Z  
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 'u<juFr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y;@:ulv[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $[=%R`~w  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,]c 1A$Sr0  
最后的布局是: 3 xp)a%=7  
                Add !H>R%g#28_  
              /   \ M?uC%x+S$_  
            Divide   5 xAMW-eF?d  
            /   \ AX/m25x  
          _1     3 w!clI8v/  
似乎一切都解决了?不。 Z Sd4z:/  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Pdt vU-(  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 i9][N5\$  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: JbQ) sp  
>]5P 3\AQV  
template < typename Right > pgZXJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Whf.fK  
Right & rt) const _X"N1,0  
  { **gXvTqI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :yjKL^G>  
} WWHoi{ q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?R.j^ S^  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 @A ^;jk  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 k-OPU ,  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 =xx]@  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 'qX|jtdM  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ..'_o~Ka  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /,Re "!jh  
j+v=Ul|l  
template < class Action > FZE"7ec>m  
class picker : public Action Bad:n o\W  
  { JQHvz9Yg  
public : tc{s B\&-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !6Mo]xh  
  // all the operator overloaded ZlzjVU/E  
} ; ptxbDzOz  
JKGe"  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 d-r@E3  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: dP]\Jo=Yh  
`W/>XZl+t  
template < typename Right > s'J:f$flS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g:Xhw$x9  
  { :\7X}n*&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ' AEE[  
} 56-dD5{hxR  
xCl1g4N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > p hzKm9  
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。 !Bq3Z?xA}  
{w^+\]tC  
template < typename T >   struct picker_maker bsA-2*Q+  
  { JKmIvZ)8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r{I% \R!@  
} ; x!58cS*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y+u_IJ  
  { } .y 1;.  
typedef picker < T > result; 3H6lBF  
} ; Bj-: #P@  
_k ~KZ;l  
下面总的结构就有了: s %\-E9 T  
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。 v"XGCi91L  
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。 Ay w ;N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .Cl:eu,]  
至此链式操作完美实现。 !1{e|p 7  
q0R -7O(  
EkNunCls  
七. 问题3 @? QoF#D  
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。 nWYN Np?h  
E`de7  
template < typename T1, typename T2 > n'kG] Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !1 8clL  
  { aa#Y=%^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =sJ7=39  
} H0`]V6+<f  
-0{r>,&Mm  
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: #S*/bao#  
9V@V6TvW>&  
template < typename T1, typename T2 > G5aieD.#  
struct result_2 K<qk.~ S  
  { +:!7L= N#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 27O|).yKX  
} ; Q&=w_Wc  
jun_QiU:2  
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? 1A G<$d5U|  
这个差事就留给了holder自己。 $ig0j`  
    D"rK(  
T)TfB(  
template < int Order > 8xV9.4S  
class holder; |G,tlchprs  
template <> "(z5{z?S  
class holder < 1 > vyX\'r.~7  
  { ADP%QTdqFJ  
public : Et/\xL  
template < typename T > D rHV G  
  struct result_1 *%fi/bimG  
  { vMt/u?oB  
  typedef T & result; [~#WG/!:  
} ; _R13f@NWB:  
template < typename T1, typename T2 > Y^7$t^&  
  struct result_2 ]X5 9  
  { Vjp1RWb  
  typedef T1 & result; *4+"Lh.KS  
} ; ;HJLs2bP  
template < typename T > W=Mb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B!_mC<*4`X  
  { (# Gw1  
  return (T & )r; ?DQsc9y  
} ke]Lw  
template < typename T1, typename T2 > rrqR}}l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4Thn])%I  
  { dx &'fe*?  
  return (T1 & )r1; `YLD`(\  
} D=m9fFz  
} ; f~y%%+{p  
>x+6{^}Q>  
template <> o` ZQd,3  
class holder < 2 > Avd ^  
  { )d1_Wm#B  
public : 2w_WAdi  
template < typename T > 8I8 F/47x  
  struct result_1 $.PuK~}  
  { 'y2nN=CN  
  typedef T & result; PQnF  
} ; !^=*Jq>  
template < typename T1, typename T2 > 6[LM_eP  
  struct result_2 vCxD~+zf  
  { 1[qLA!+  
  typedef T2 & result; QnXA*6DJ  
} ; G!W[8UG  
template < typename T > t.&Od;\[/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hl/ QnI!  
  { P'*)\faw  
  return (T & )r; V=qwwYz~  
} K[Kh&`T  
template < typename T1, typename T2 > cc&axc7I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xg SxN!I  
  { !\i\}feb  
  return (T2 & )r2; {7;8#.S72  
} UXugRk%d  
} ; V_RTI.3p  
dC $Em@Nb  
2FF4W54I  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 8:>1F,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: OjF_ %5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ib\iT:AJ  
YN2sd G  
return l(i, j) = r(i, j); wztA3ZL*W1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H!nr^l'+  
-/cZeQDPb  
  return ( int & )i; ##;Er47@^  
  return ( int & )j; 65p?Igb  
最后执行i = j; #H{<gjs]  
可见,参数被正确的选择了。 ( Qcp{q  
~ ! 3I2  
`m?c;,\  
qT"Q1xU[  
Bck7\  
八. 中期总结 m~Bl*`~M  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: }L3oR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]Nl=wZ#`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2viM)+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9C[ywp  
lR[qqFR  
2?,EzBeal  
"D'B3; uWK  
I8/DR z$A  
#hf ak  
九. 简化 \2}bi:e 6  
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。 te !S09(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <]4i`6{v  
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: ;F#7Px(q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?) [EO(D  
  +-*/&|^等 }!/$M\w  
2. 返回引用。 k.^co I5  
  =,各种复合赋值等 BV(8y.H  
3. 返回固定类型。 a,+@|TJ,i  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r'uGWW"w  
4. 原样返回。 $dzy%lle  
  operator, 0B&Y ]*  
5. 返回解引用的类型。 F;[T#N:~  
  operator*(单目) 7.@TK&  
6. 返回地址。 x{,q]u /  
  operator&(单目) m-DsY  
7. 下表访问返回类型。 >O?U= OeD  
  operator[] J?}WQLVP'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2@~M4YJf  
  operator<<和operator>> Z]WnG'3N  
C,NxE5?h  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 d&u]WVU  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o{EC&-  
iMFgmM|  
template < typename Left > E%v?t1>/  
struct value_return E}_[QEY;Y  
  { vRxM4O~"  
template < typename T > (_*5oj -  
  struct result_1 X*Dj[TD]  
  { W4U@%b do  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^Q ps> A(  
} ; nF4a-H&Fo  
.OqSch|  
template < typename T1, typename T2 > Qb; d:@9  
  struct result_2 J}@z_^|"mJ  
  { VY"9?2?/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ra/Ukv_v  
} ; RJH,  
} ; .8uz 6~  
bY2 C]r(n  
xD /9F18  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait aKlUX  
;?~$h-9)  
下面我们来剥离functor中的operator() |*Yf.-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LIVU^Os.  
wwowez tER  
return l(t) op r(t) ,i6RE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `^Eae  
return op l(t) N2$I}q%  
return op l(t1, t2) 3ZZV<SS  
return l(t) op  6XJ[h  
return l(t1, t2) op }^*F59>H  
return l(t)[r(t)] .R8 HZ}3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $DC*i-}qFg  
iy\nio`  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: st &  
单目: return f(l(t), r(t)); 2Nm>5l  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kctzNGF|  
双目: return f(l(t)); 1 s*.A6EP"  
return f(l(t1, t2)); je4w=]JV  
下面就是f的实现,以operator/为例 tpEI(9>  
5P+t^\  
struct meta_divide :@xm-.D  
  { IU]^&e9u  
template < typename T1, typename T2 > TtDg*kZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1w0OKaF5  
  { )wtaKF.-  
  return t1 / t2; ;.Ie#Vr1N  
} Af5D>/  
} ; {[t`j+J  
:!f(F9  
这个工作可以让宏来做: q$.{j"cZV  
J.+BD\pa  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8; R|  
template < typename T1, typename T2 > \ V~yAE @9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %tt%`0  
以后可以直接用 J3b4cxm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .E~(h*NW  
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 nGf);U#K  
(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。。。) u@P[Vb   
>A q870n  
EIbXmkHl<  
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 BtdXv4V  
sz):oea@f@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7"*|2Xq  
class unary_op : public Rettype F;!2(sPS  
  { Q U F$@)A  
    Left l; G02m/8g3  
public : }o,z!_^PLQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +P`(Rf"luu  
\#x}q'BC4  
template < typename T > E%TpJl'U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9>#:/g/  
      { rf9_eP  
      return FuncType::execute(l(t)); pA#}-S%  
    } (|fm6$  
 <n\`d  
    template < typename T1, typename T2 > )g@S%Yu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l0Ti Z  
      { a!c[!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); W~B5>;y  
    } b~C$R[S  
} ; rspayO<]3  
&~f3psA  
FM5e+$>@  
同样还可以申明一个binary_op  ql&*6KZ"  
i_LF`JhEQT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W:VP1 :  
class binary_op : public Rettype 8{Fm[ %"  
  { 8?Y['  
    Left l; Vjm_F!S  
Right r; M}"r#Plq  
public : yISD/ g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w*w?S  
E}Xka1 Bn  
template < typename T > N(3R|Ii  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =vh8T\  
      { =FBpo2^QB;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qkP/Nl. u  
    } /WnE:3G  
]y)Q!J )Q  
    template < typename T1, typename T2 > baoD(0d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]`w}+B'/  
      { dd7 =)XT+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2#/p|$;Ec'  
    } 2$zU&p7sV  
} ; Q\J,}1<`6  
}yEoEI`  
w.+Eyu_I\  
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 :Px\qh}K  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 oeL5}U6>g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w3D]~&]  
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。 ;ggy5?>Qu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! x@cN3O  
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。。。 K,}w]b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~%|G+m>  
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) xQlT%X;'  
下面是修改过的unary_op H.J5i~s  
?&h3P8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r7!J&8;{K  
class unary_op )3muPMaY  
  { $ A-b vL  
Left l; F}rPY:  
  HrqF![_  
public : XqR{.jF.  
T"E(  F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 02]xJo  
JFqf;3R  
template < typename T > ,i ++fOnQ  
  struct result_1 L,-u.vV  
  { JAn1{<Ky  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]s|lxqP  
} ; G\Q9IcJ0dY  
^^$vR[7  
template < typename T1, typename T2 > #Y,A[Y5jX  
  struct result_2 .Tm- g#  
  { bv\ A,+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Zy wK/D  
} ; IB7tAG8  
T }uE0Z,  
template < typename T1, typename T2 > ]u&dJL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {=At#*=A  
  { G79C {|c\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J/4y|8T/y  
} a|N0(C  
u5gZxO1J5  
template < typename T > 2A$0CUMb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~2N-k1'-'  
  { 2%]hYr;  
  return OpClass::execute(lt(t)); coB6 rW  
} x|apQ6  
3GmK3uM  
} ; }?O[N}>,m  
Yn[x #DS  
`5"/dC  
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 CT5Y/E? }  
好啦,现在才真正完美了。 y-`I) w%  
现在在picker里面就可以这么添加了: /.Wc_/  
Io+IRK  
template < typename Right > REx[`x,GUh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const mM xHR$2  
  { (4)3W^/kk?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $ WFhBak8  
} eECj_eH-  
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。 !5;t#4=  
I>m;G `  
PbUI!Xqe`  
#DaP=k"XV  
712=rUI%!  
十. bind c57bf  
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。 S_!R^^ySG9  
先来分析一下一段例子 s}b*5@8|tA  
-g2{68 1`r  
[n<.fw8$b  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )b9I@)C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 '{D%\w5{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @c"yAy^t  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 h2}am:%mC  
我们来写个简单的。 *Yp qq  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~ iT{8  
对于函数对象类的版本: .xv ^G?GG  
byj[u!{  
template < typename Func > z`9l<Q/  
struct functor_trait {dZ8;Fy4  
  { 9XN~Ln@}  
typedef typename Func::result_type result_type; 2<.Vv\ =  
} ; 2?*1~ 5~I  
对于无参数函数的版本: ` t\z   
2wOy}:  
template < typename Ret > I;iR(Hf)?q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lWl-@ *'  
  { w})NmaT;YF  
typedef Ret result_type; `hF;$  
} ; g Np-f  
对于单参数函数的版本: l_sg)Vr/b  
v=bv@c  
template < typename Ret, typename V1 > ZmO' IT=Ye  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }Ch[|D=Wd6  
  { 3&'R1~Vh  
typedef Ret result_type; hd=j56P5P  
} ; = P8~n2V  
对于双参数函数的版本: IgiqFV {  
w\v&3T   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @{de$ ODu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > lvig>0:M  
  { G\IocZ3Gz  
typedef Ret result_type; EreAn  
} ; iDvpXn  
等等。。。 <lX:eR1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W)  
<VgE39 [  
template < typename Func > c( 8W8R  
struct func_return k%a?SU<f  
  { x_pMG!2  
template < typename T > ;op'V6iG  
  struct result_1 _PdAN= C3  
  { 1uj05aZh}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c; d"XiA  
} ; zrTY1Asw;4  
n K0hTQ  
template < typename T1, typename T2 > X!?wL 0n  
  struct result_2 yL4 -4  
  { kOzt"t&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :'b%5/ ^q  
} ; +"G(  
} ; /T4VJ{D  
}W)Mwu'W  
_/8y1) I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (T`q++  
^K*~ <O-  
template < typename Func, typename aPicker > j!"iYtgV  
class binder_1 \j/}rzo]  
  { )uu wwz  
Func fn; xP{m9_Qj  
aPicker pk; K-ju,4A  
public : ,$SkaTBe  
<y'qo8oqF  
template < typename T > } pSt@3o,  
  struct result_1 |4LQ\'N&  
  { 012:BZR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; paUyS1i  
} ; O\:;q*]  
lP-kZA!  
template < typename T1, typename T2 > orK+B4  
  struct result_2 SSo~.)J  
  { xBt4~q;#sE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xg4T` ])  
} ; }$&);7(w  
[cY?!Qd 0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T\.7f~3  
" Tw0a!  
template < typename T > e*6U |+kJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SIJ# ?0,  
  { Ig='a"%  
  return fn(pk(t)); t P At?  
} Fj36K6!#?  
template < typename T1, typename T2 > 'XG:1Bpm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h7)VJY  
  { 6Eij>{v  
  return fn(pk(t1, t2)); `mQP{od?"?  
} 1'gKZB)TG7  
} ; /,-h%gj  
m.|qVN  
#.RG1-L  
一目了然不是么? v_[)FN"]Y.  
最后实现bind F?!};~$=Z  
fB@K'JQG  
_?*rtDzIM  
template < typename Func, typename aPicker > 3/ yt*cr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -DbH6u3  
  { GC,vQ\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?T$*5d  
} zLE>kK  
AD0ptHUBa  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1 yxZ  
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。 X=-gAutfE=  
m[//_TFf]  
十一. phoenix UA1]o5K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^/ULh,w!fP  
)@sJTAK  
for_each(v.begin(), v.end(), RcKQER  
( m&(%&}g  
do_ :%+^}   
[ Ki&WS<,0Z  
  cout << _1 <<   " , " `bBfNI?3d*  
] mRg ,A\  
.while_( -- _1), a)YJ4\Qg[  
cout << var( " \n " ) !4DG P28  
) nEeQL~:  
); `lH1IA/3  
FCUVP,"T  
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: Po2_ 0uX  
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 v3=&{}+j.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^\Ue7,H-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3Qm t]q  
q!u lE{ ^  
-k|g04Q?  
template < typename Cond, typename Actor > wC4AVJJ^>  
class do_while G "c&C  
  { VPq5xSc?  
Cond cd; %Q>~7P  
Actor act; !HT>  
public : %B*<BgJ;4F  
template < typename T > gdkLPZ<<  
  struct result_1 K{eqB!@j  
  { zyQ,unu  
  typedef int result_type; zz+M1n-;o  
} ; 4w?]dDyc%  
@ ~0G$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T<9dW?'|  
kHz+ ZY<?  
template < typename T > 62k9"xSH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '? !7 Be  
  { k:(e79  
  do xIq"[?m  
    { M+;!]tbc3  
  act(t); Q8M:7#ySji  
  } w|K(>5nz  
  while (cd(t)); %nG~u,_2f  
  return   0 ; S>vVjq?~l(  
} `CTkx?e[  
} ; ]ouUv7\  
)edU <1P  
xC=3|,U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E@'CU9Fo  
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。 d=.n|rS4 W  
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。 uHujw.H/y  
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。 y5Z<uwXc  
下面就是产生这个functor的类: wj";hAw  
_dJVnC1 !  
o0-fUCmC  
template < typename Actor > eKU@>5  
class do_while_actor ,/[dmoe  
  { /o}0oo5B  
Actor act; ozxK?AMgG  
public : b'Piymx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} b@Mng6R  
zd*W5~xKg  
template < typename Cond > nJM9c[Ou^H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y<Z#my$`|n  
} ; (dGM;Dq8  
>uqS  
L`VQ{|&3V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R fVV(X  
最后,是那个do_ hBYh90]  
cr=FMfhB  
)sz 2 9  
class do_while_invoker 66Cj=n5  
  { L3h xe]mr  
public : =^%Pwkz  
template < typename Actor > G-Ml+@e>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X=!n,=xI  
  { .k!k-QO5La  
  return do_while_actor < Actor > (act); (<:rKp  
} !_/8!95  
} do_; y1jGf83  
t"Vr;0!{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 41+E UMc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 fSQ3 :o  
最后来说说怎么处理break和continue b`={s  
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。 "8j;k5<  
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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