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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1, m\Q_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Su$18a"Bc  
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, kEp.0wL'  
X(4s;i  
<]Ij(+J;  
FgXu1-  
  class filler co \[{}}  
  { "2*G$\  
public : qXXYF>Z-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^`l"'6  
} ; { z-5GH|  
l\q*%'Pe  
s@[C&v  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: f 1sy9nQs  
5oVLv4Z9u  
%M|Z}2qv  
L4MxU 2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xnJjCEZ  
x, G6\QmA  
i}.{m Et  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5LDQ^n  
it(LphB8  
G> f^ 2  
D+bB G  
二. 战前分析 Nr> c'TH  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 4JX`>a{<  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 LXBbz;vYl  
#JK;& Dg!  
8 m%>:}o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yd7lcb [  
  /* --------------------------------------------- */ p:DL:^zx  
vector < int *> vp( 10 ); nAQyxP%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3!i. Fmo  
/* --------------------------------------------- */ fG:PdIJ7_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Xz;et>UD*B  
/* --------------------------------------------- */ ;X?Ah  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); TYs+XJ'Xj  
  /* --------------------------------------------- */ u5xU)l3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >wz;}9v  
/* --------------------------------------------- */ 4^ d+l.F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <_##YSGh,  
}"F ?H:\  
F Q8RK~?`  
xi '72  
看了之后,我们可以思考一些问题: w$w>N(e  
1._1, _2是什么? ovhC4 2i  
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。 @rnp- +kq  
2._1 = 1是在做什么? jxRF"GD  
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。 C><<0VhU  
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。 *(?U  
:z0s*,QH  
]_^"|RJ  
三. 动工 \_m\U.*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .V5q$5j  
\zk?$'d  
:FX'[7;p  
RB S[*D  
template < typename T > ,pQ'w7  
class assignment 3::3r}g  
  { DhtU]w}  
T value; c!'A)JD@  
public : Y9IJ   
assignment( const T & v) : value(v) {} K7 t&fDI  
template < typename T2 >  ltCwns  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ua]\xBWx  
} ; (SgEt  
\Dvl%:8   
/0 B07B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 no~OR Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4kW 30Ma  
wx]+*Lzz  
c,#~L7  
J~_L4* Jw  
  class holder }m=t zHB*  
  { p56KS5duI.  
public : )bB"12Z|8  
template < typename T > g|&.v2 '  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const J8sJ~FnUj  
  { l _kg3e4  
  return assignment < T > (t); u4b3bH9U  
} LY@1@O2@  
} ; hj^G} 4  
E5,%J  
s)=!2AY  
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: -Z`(? k  
6=Y3(#Ddt  
  static holder _1; ]Ks]B2Osz  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 B$}wF<`k7  
<3SFP3^:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2 pM  
而不用手动写一个函数对象。 kcq9p2zKv  
?G~/{m.  
WrE-Zti  
o 1 hdO  
四. 问题分析 H{ n>KZ]\  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .c=$ bQ>^  
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。 _1w.B8Lyz@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E)&NP}k-P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1=9qAp;?o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 r+{!@`dYi  
Vze!/ED  
五. 问题1:一致性 TnvHO_P,  
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?| kbIY%\QSO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 JEK%yMj  
>\6jb&,%O  
struct holder I,],?DQX2)  
  { 6i9Q ,4~  
  // j:rs+1bc  
  template < typename T > "W?l R4  
T &   operator ()( const T & r) const OBKC$e6I  
  { vxbH^b  
  return (T & )r; }<5\O*kX4  
} eeI9[lTw  
} ; /I`cS%U  
OEy:#9<'  
这样的话assignment也必须相应改动: sx)$=~o  
KRnB[$3F1  
template < typename Left, typename Right > E>l#0Zw  
class assignment 2R_opbw  
  { C,OB3y  
Left l; haEZp6Z  
Right r; *#prSS  
public : CO:m]oj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bBeFL~  
template < typename T2 > I&'S2=s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K^]?@oHO  
} ; Mv7w5vTl  
~WYE"(  
同时,holder的operator=也需要改动: 75hFyh;u  
^td!g1"<  
template < typename T > jt'Y(u]2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8^P2GG'+-  
  { 323yAF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *'s2 K  
} GDo)6du  
c"%_]7  
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。 Gg}LC+Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?j&~vy= T  
UijuJ(Tle  
return l(rhs) = r; !~|"LA!jn  
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。 9AVK_   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $.r}g\43P  
X_0{*!v8  
template < typename Tp > oSu|Yn  
class constant_t y7;XOPm  
  { AXNszS%4  
  const Tp t; a!^-~pH:  
public : <M =W)2D7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} G(7\<x:  
template < typename T > o3TBRn,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const FM;;x(sg  
  { /_zF?5h  
  return t; %CsTB0Y7n,  
} T,xVQ4J?  
} ; cOZajC<G  
8eS@<[[F#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %b>y  
下面就可以修改holder的operator=了 $E4O^0%/p  
0-t4+T  
template < typename T > m|#(gX|F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wNf*/? N  
  { p@NEr,GB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0()9vTY+  
} ( 7Ca\H3$  
tI!R5q;k  
同时也要修改assignment的operator() . f.j >  
93Ci$#<y  
template < typename T2 > o{-USUGj7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e~2*> 5\:  
现在代码看起来就很一致了。 }07<(,0n  
-fSKJo#}|  
六. 问题2:链式操作 AVevYbucB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G"UH4n[1ur  
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。 oVuj020  
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。 xt<, (4u  
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。 {7pE9R5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /bNVgK`L5  
L/ICFa.G  
template < typename T > bbPd&7  
struct result_1 i_ODgc`H  
  { u7y7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z7l;|T  
} ; B'BbTI,  
}&C!^v o  
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: HU'`kimWb  
[%)B%h`XGf  
template < typename T > {If2[4!z  
struct   ref 7N~qg 7&  
  { #35S7G^@`  
typedef T & reference; )S;Xy`vO  
} ; `w+9j-  
template < typename T > q@RY.&mgW  
struct   ref < T &> O,xAu}6f+  
  { ?BWvF]p5/  
typedef T & reference; 5@&i:vs5y  
} ; ygy#^  
Kn9=a-b?,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [>]VN)_J5  
T=p}By3a  
template < typename T > ~E6+2t*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const aab4c^Ms=  
  { :PjUl  
  return l(t) = r(t); OAnn`*5Up  
} OrH1fhh   
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。 YDzF( ']o:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sp |y/r#  
 ?Ge*~d  
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 K/.hJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7rDRu]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r`E1<aCr|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4oa P"T@6  
最后的布局是: T[!q&kFB  
                Add Mp @(/  
              /   \ ,E8>:-boL  
            Divide   5 y@8399;l  
            /   \ 9q@YE_ji  
          _1     3 wM&x8 <  
似乎一切都解决了?不。 fvBC9^3  
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。 zl8\jP  
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。 I(kIHjV|  
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: ) ImIPSL  
b%~3+c  
template < typename Right > R\Ynn^w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VflPNzixb!  
Right & rt) const b+j_EA_b  
  { m&z %kVsg]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7;s0m0<%~  
} :)V0zHo&(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 au}0PnA;  
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。 ZxeE6&#M^w  
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。 @U.}Ei  
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。 m=l3O:~J  
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。 I EsD=  
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:h4  
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: (Gk]<`d#N  
G@I_6c E  
template < class Action > x 3co?  
class picker : public Action _nFvM'`<  
  { J1ro\"  
public : 2F@<{v4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )xy{[ K|M(  
  // all the operator overloaded C%o/  
} ; 3)MM5 b b$  
iC0,zk4&  
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。 }~,cCtg:o  
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: J3SbyI!T  
Glc4g  
template < typename Right > A(sx5Ynp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =xWW+w!r  
  { dSD}NM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D~?*Xv]s ~  
} n[S*gX0  
7XC}C+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > CpdY)SMSL  
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。 5<8>G?Y  
f2e$BA  
template < typename T >   struct picker_maker ]x{H  
  { _^s SI<&m  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^ J@i7FOb  
} ; #"YWz)8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -ddatc|  
  { x=|@AFI  
typedef picker < T > result; >oYwzK0&  
} ; $[;eb,  
\J g#X:d  
下面总的结构就有了: bD[W~ku  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 \ bmboNe  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 X?xm1|\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4~MUc!  
至此链式操作完美实现。 NW Qu-]P  
x(6.W"-S  
A/6nV n  
七. 问题3 f5XcBW9E  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 WSccR  
BqAwo  
template < typename T1, typename T2 > X"59`Yh  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bGnJ4R3J  
  { eb woMG,B-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j`M<M[C*4N  
} BnY|t2r  
(&x\,19U$  
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: c`=h K*  
3/<^R}w\  
template < typename T1, typename T2 > yAkN2  
struct result_2 ?^GsR[-x  
  { @  MoMU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A+ *(Pds  
} ; GB Un" _J  
rxA)&  
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? NGGd6V%'-  
这个差事就留给了holder自己。 /P}tgcs  
    :iiTz$yk  
5 : >  
template < int Order > %R"nm  
class holder; 4B>|Wft{p]  
template <> _ L6>4  
class holder < 1 > DuZ]g#  
  { Rzj!~`&N  
public : J=bOw//  
template < typename T > WuXRL}!\,  
  struct result_1 "2j~3aWj  
  { vv_?ip:t  
  typedef T & result; ozwqK oE  
} ; r/:'}os;  
template < typename T1, typename T2 > ;8kfgp M_  
  struct result_2 @}RyW&1Z  
  { QCnVZ" !(  
  typedef T1 & result; Y0'^S<ox  
} ; 3{E}^ve  
template < typename T > Mi-9sW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +& Qqu`)?F  
  { }('QIvq2  
  return (T & )r; 6% axbB  
} l'R`XGT  
template < typename T1, typename T2 > IMEoov-x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (jMp`4P  
  { `N,Jiw;bw  
  return (T1 & )r1; Ghe=hhZ  
} 1 .k}gl0<  
} ; _~<TAFBr  
uf3 gVS_h=  
template <> I9aber1  
class holder < 2 > {(Z1JoSl  
  { EFOQ;q  
public :  .l'QCW9  
template < typename T > `/iN%ZKum  
  struct result_1 9LRY  
  {  =7@  
  typedef T & result; [a6lE"yr  
} ; 3F3?be  
template < typename T1, typename T2 > Etk<`GRfA  
  struct result_2 pswppC6f  
  { $nN$"  
  typedef T2 & result; }e w?{  
} ; _"TG:RP  
template < typename T > =]Bm>67"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =^}2 /vA  
  { u^9,u/gj  
  return (T & )r; 81g0oVv  
} evP`&23tP  
template < typename T1, typename T2 > CjCnh7tm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W5 }zJ)x  
  { }])f^  
  return (T2 & )r2; OMNdvrE*=O  
} o!&*4>tF  
} ; )A"7l7?.n)  
:W55JD'  
dD!SgK[Jv  
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> >。 N9Vcp~;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A&#Bf#!G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: KcE=m\h  
J0o[WD$A x  
return l(i, j) = r(i, j); !b_IH0]U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _l<"Qqt  
PV Q%y  
  return ( int & )i; X?a67qL  
  return ( int & )j; umYdr'p!v  
最后执行i = j; a WC sLH  
可见,参数被正确的选择了。 F!'"mU<f  
iBt5aUt  
Z m>69gl  
1owoh,V6  
*QJ/DC$  
八. 中期总结 P nDZi  
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: P*Nl3?T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7va%-&.&t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >@o*v*25  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T9 1Iz+j  
JKGZ0yn  
9:>vl0  
~Fh(4'  
yDrJn* r^  
2 r)c?  
九. 简化 3]Mx,u  
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。 zjS<e XLs[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t!$/r]XM h  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: :yeTzIz]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /:)4tIV  
  +-*/&|^等 *@Z'{V\  
2. 返回引用。 Z9y:}:j"  
  =,各种复合赋值等 {zcjTJ=Zt8  
3. 返回固定类型。 ZBWe,Xvq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) yO)Qg* r  
4. 原样返回。 -_dgd:or  
  operator, ;DOz92X94  
5. 返回解引用的类型。 l;fH5z  
  operator*(单目) %]` WsG  
6. 返回地址。 pD9c%P  
  operator&(单目) 1Ppzch7  
7. 下表访问返回类型。 K`sm  
  operator[] ' =kX   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :0l(Ll KD  
  operator<<和operator>> ))vwofkw4  
g o@}r<B$  
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。 t&0p@xLQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: iJK9-k~  
I <7K^j+5:  
template < typename Left > jdzV&  
struct value_return d:aQlW;}  
  { h=aHZ6v  
template < typename T > d>}%A ]  
  struct result_1 4C$,X!kzF  
  { _<8y^ymo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @QEV l  
} ; &nss[w$%C  
/:DxB00  
template < typename T1, typename T2 > l#Tm`br  
  struct result_2 b]~M$y60q  
  { Hcpw [%(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K|&y?w  
} ; TFhj]r^ {  
} ; UTz;Sw?~hw  
DRnXo-Aaj  
-p 1arA  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Co M8  
l40$}!!<  
下面我们来剥离functor中的operator() 6 eBQ9XV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LLMkv!%D  
 Y+N87C<  
return l(t) op r(t) X$aMf &x  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )c*~Y=f  
return op l(t) z t1Q_;  
return op l(t1, t2) W$&Q.Z  
return l(t) op 6 B )   
return l(t1, t2) op Oj2[(7 mO/  
return l(t)[r(t)] Mo/xEB/O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] e1#}/U  
] 3v  
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: W{`;][  
单目: return f(l(t), r(t)); ;pNfdII(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (- uk[["3  
双目: return f(l(t)); a36<S0R  
return f(l(t1, t2)); 9:Y\D.M  
下面就是f的实现,以operator/为例 4-\a]"c  
C'Ymz`iQ  
struct meta_divide ` :2C9,Xu  
  { Vo\d&}Q  
template < typename T1, typename T2 > +$9w[ARN+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }K/[3X=B  
  { -vMP{,  
  return t1 / t2; 'K`)q6m  
} E,;nx^`!l  
} ; m=R4A4Y7  
Djzb#M'm  
这个工作可以让宏来做: 1osI~oNZ  
@ZmpcoDI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3|A"CU/z@  
template < typename T1, typename T2 > \ 6 3HxQH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Vq*p?cF .  
以后可以直接用 Ai/#C$MY$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (GeJBw,Q  
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 NT/}}vES  
(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。。。) qAU]}Et/  
oyHjdPdY#  
oxRu:+N  
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 Qcw/>LaL:  
k_ skn3,u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A4# m&o  
class unary_op : public Rettype BKIt,7j  
  { n4:WM+f4  
    Left l;  2}`OjVS  
public : rnW i<Se  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L3/ua  
U{ Y)\hR-  
template < typename T > A_2ppEG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i,~{{XS<  
      { (<f[$ |%  
      return FuncType::execute(l(t)); N>/U%01a  
    } wC[J=:]tA5  
`pKQ|zGw  
    template < typename T1, typename T2 > 29E^]IL?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CV`  I.  
      { <"t >!I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'd28YjtoX  
    } rlds-j''  
} ; /q>"">  
@M(vaJB8u  
, w_Ew  
同样还可以申明一个binary_op v/kYyz  
/ og'W j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0uZHH  
class binary_op : public Rettype Di&tm1R1  
  { 2sXWeiJy;  
    Left l; )'qZ6%  
Right r; s^ 6S{XJ  
public : +>s[w{Svy  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F`3I~(  
rUj]6j=e  
template < typename T > y :457R2F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4WNWn#M  
      { $,R|$0B7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); mtHw!*  
    } l<gg5 Zea  
`=FfzL  
    template < typename T1, typename T2 > N~a?0x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~O<Bs{8  
      { /{Nx%PqL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); J3K!@m_\  
    } x1TB (^aX  
} ; 2cww7z/B  
aK,G6y  
P2lj#aQLS  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 :imp~~L;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wp} PQw:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .~Td /o7  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 2?HLEiI1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .i&]VGv  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 "6.kZ$`%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 dfk=%lZYd9  
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) :sJVklK  
下面是修改过的unary_op kMUjSa~\  
65g\WB+/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > A_CK,S*\,&  
class unary_op Iz VtiX  
  { c$>Tfa'H  
Left l; Z5+qb  
  './s'!Lj  
public : n&&X{Rl  
o@"H3 gz  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'b%S3)}  
h\jwXMi,tj  
template < typename T > d?'q(6&H  
  struct result_1 y_QK _R<f  
  { 3^C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2b2/jzO}J  
} ; hbn2(e;FZ  
3PPN_Z  
template < typename T1, typename T2 > g&&5F>mF  
  struct result_2 {8'I+-  
  { iFpJ /L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )p 2kx  
} ; IE,xiV  
>=$( ,8"  
template < typename T1, typename T2 > 85m_jmh[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @=:( b"Sg  
  { V D-,)f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [$f  
} Bh<)e5lP:  
fsb_*sh&  
template < typename T > Q/L:0ovR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :IvKxOv  
  {  qauk,t  
  return OpClass::execute(lt(t)); # sm>;+J  
} |h4aJv  
>}Fe9Y.o  
} ; X)x$h{ OE  
xV}-[W5sr'  
6o!+E@V b  
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 F^z&s]^~  
好啦,现在才真正完美了。 HvLvSy1U  
现在在picker里面就可以这么添加了: yMB*/vs  
xXQDHc -Ba  
template < typename Right > kg1z"EE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @.@O#  
  { U TC|8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <S <@V?h  
} CM|?;PBuv  
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。 c/%i,N\5  
cba ~  
^1nQDd*  
Kj.4Z+^  
ET.c8K1f  
十. bind \%g# __\  
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。 XcD$xFDZ  
先来分析一下一段例子 #|ETH;HM  
+a0q?$\  
EA) K"C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B=8],_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +O8rjVg)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `2.[8%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。 krnxM7y  
我们来写个简单的。 _vr> -:G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Xz4T_-X8d  
对于函数对象类的版本: E>NRC\^@  
kLtm_  
template < typename Func > %a$ l%8j&  
struct functor_trait DSf  
  { [Wf%iwB  
typedef typename Func::result_type result_type; .?|pv}V  
} ; ^M_0M  
对于无参数函数的版本: AXFQd@#  
`v) :|Q  
template < typename Ret > 9=YX9nP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K8,Q^!5]"  
  { H!PMb{e  
typedef Ret result_type; 41dB4Td5t  
} ; mqUn3F3  
对于单参数函数的版本: R+}7]tva6C  
J B[n]|  
template < typename Ret, typename V1 > j%%& G$Tfu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > F8Y_L\q  
  { gn,D9d+  
typedef Ret result_type; Pk)>@F<  
} ; p$.m=+K~  
对于双参数函数的版本: _/xA5/V  
awu18(;J  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2nz^%pLT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IqD;*  
  { ePLpGT  
typedef Ret result_type; iX (<ozH  
} ; }Y9= 3X  
等等。。。 x6N)T4J(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |0^~S  
M it3q  
template < typename Func > FglW|Hwy  
struct func_return ] 40@yrc  
  { CmP_9M?ce  
template < typename T > VO u/9]a  
  struct result_1 ;[) O{%s  
  { ?E +[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Fw.df<  
} ; mQd L"caA  
z.Y`"B'j`  
template < typename T1, typename T2 > K)DpC*j  
  struct result_2 J> Z.2  
  { !pT i.3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  VB&` S+-  
} ; 5TynAiSD_>  
} ; 1|bg;X9+  
<b>g^ `}?D  
+ PAb+E|,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^L4"X~eM  
Rq`d I~5!b  
template < typename Func, typename aPicker > t nvCtuaR  
class binder_1 e)BU6m%  
  { $@utlIXA'  
Func fn; 6>Dm cG:.  
aPicker pk; 2UbTKN  
public : M1HGXdN*B  
"Sb<"$ :  
template < typename T > a*2JLK  
  struct result_1 ka=EOiX.  
  { 9@3cz_[J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %r =9,IJ  
} ; 'LX]/ D  
b%wm-p  
template < typename T1, typename T2 > x u<oQBt  
  struct result_2 \0fS;Q^{j  
  { 15J t @{<r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vCX 54  
} ; 0]k-0#JM  
X:2)C-l?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &9OnN<mT1  
jCp^CNbA  
template < typename T > (Q(=MEar  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4ux^K:z  
  { }kZ)|/]kn  
  return fn(pk(t)); 3Z_\.Z1R@  
} ssY5g !%  
template < typename T1, typename T2 > |\BxKwS^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EBMZ7b-7  
  { as^!c!  
  return fn(pk(t1, t2)); G0h/]%I  
} ioT+,li  
} ; wGLSei-s  
CbW>yr  
Xte"tf9(C  
一目了然不是么? }'u0Q6Obj  
最后实现bind wNm1H[{  
e| Sw+fhy<  
:meq4!g{1  
template < typename Func, typename aPicker > p N+1/m,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y^:N^Gt  
  { ?s]+2Tq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); eKvQS}11  
} W&=F<n`  
Lq#$q>!K  
2个以上参数的bind可以同理实现。 H^fErl  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 \AY*x=PF  
#-7w |  
十一. phoenix UPcx xtC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {?uG] G7  
x5(B(V@b  
for_each(v.begin(), v.end(), Y]neTX [ef  
( g9G 8;  
do_ |R3A$r#-  
[ M _e^KF  
  cout << _1 <<   " , " ?#gYu %7DN  
] >A.m`w  
.while_( -- _1), 2)T.Ci cx  
cout << var( " \n " ) W.m2`] &  
) M32Z3<  
); l<-0@(x)  
ov|/=bzro  
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: WUK{st.z  
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 aTFT'(O,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m\eYm;R Vj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~8tb^  
L(`Rf0smt  
Dssecc'  
template < typename Cond, typename Actor > BvqypLI  
class do_while k.6(Q_TS  
  { 4l~B/"}  
Cond cd; }ZB :nnG  
Actor act; glUf. :]  
public : eb=#{  
template < typename T > X;QhK] Z  
  struct result_1 wPQRm[O|  
  { q3e^vMK"  
  typedef int result_type; nO;t5d  
} ; $E6bu4I  
?bw1zYP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} EF8'ycJk+  
HwxME%w  
template < typename T > -+Gd<U$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const " "{#~X}  
  { uTvck6  
  do RGz NZc  
    { q-D|96>8  
  act(t); vN$j @h .  
  } 859ID8F  
  while (cd(t)); =*=qleC3  
  return   0 ; Zd <8c^@  
} IgNL1KRD  
} ; @ $2xiE.[  
aP`V  
A[Pz&\@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !_pryNcb  
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。 V)3S.*]  
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。 ]vUTb9>{?  
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。 cwBf((~  
下面就是产生这个functor的类: J`[He$7)  
I3" GGp3L  
tish%Qnpd  
template < typename Actor > |P`:NAf2  
class do_while_actor :M9 E  
  { ,+o*>fD  
Actor act; TW!>~|U)y  
public : woyeKOr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Hmv@7$9s\  
~]C m  
template < typename Cond > <}t<A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `>N_A!pr`  
} ; .!yw@kg  
7!jb ID~  
BjAmM*k  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 M'}iIO`L  
最后,是那个do_ 3}V -'!  
cRS2v--\-  
? yek\X  
class do_while_invoker {3){f;b  
  { eG\`SKx_  
public : 9xM7X?  
template < typename Actor > /8"9 sf *  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const NTy0NH  
  { sFa5#w*>  
  return do_while_actor < Actor > (act); $^louas&  
} +Q!  
} do_; 5~E'21hJ  
KV]8o'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /><+[\q4LM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W>T6Wlxu`6  
最后来说说怎么处理break和continue wC>Xu.Z:  
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。 pipqXe  
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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