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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 31o7R &v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <+i`W7  
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, |qudJucV  
9(FcA5Y  
]a%\Q 2[c  
CDTk  
  class filler zm)CfEF 8  
  { ^) b7m  
public : WE Svkm;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]K0,nj*\c  
} ; -)->Jx:{  
pS|JDMo  
m(7_ZiL=  
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: ~V$5m j   
dv4r\ R^  
(m =u;L"o  
$Bwvw)(%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;KjMZ(Iil1  
qU x7S(a  
/wCxf5q0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?H7p6m u  
?;.+A4  
*!7SM 7  
@l6 dJ  
二. 战前分析 C7*Yg$`{  
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。 B=RKi\K6a  
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 J<P/w%i2  
@1qUC"Mg  
t"74HZO >  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MT#[ - M\  
  /* --------------------------------------------- */ 7zk m  
vector < int *> vp( 10 );  d7-F&!sQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); aid)q&AcQ  
/* --------------------------------------------- */ G}hkr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B8#f^}8  
/* --------------------------------------------- */ c,s<q j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :-'ri Ry  
  /* --------------------------------------------- */ LM`tNZ1Fc!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cF<DUr)Ve  
/* --------------------------------------------- */ pcxl2I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ()IgSj?,  
Xk fUPbU  
f.xSr!  
);.<Yf{c  
看了之后,我们可以思考一些问题:  D]>86&  
1._1, _2是什么? T6?d`i i1  
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。 93p9?4;n-  
2._1 = 1是在做什么? RkXLE"G '  
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。 ~(doy@0M  
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。 "e};?|y  
vR.6^q  
%^@0tT  
三. 动工 Fb4S /_ V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -){^ Q:u  
oIR%{`3"I  
x:wq"X  
1XKIK(l  
template < typename T > Z.Y8z#[xg  
class assignment Zo6a_`)d  
  { ^J=txsx  
T value; sAAIyPJts  
public : ewlc ^`  
assignment( const T & v) : value(v) {} Q^5 t]HKn  
template < typename T2 > xx2:5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WRyv >Y  
} ; `fE:5y  
` ];[T=  
9(Xch2tpO!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Fl(ZKpSZU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5TW<1'u  
$G([#N<  
gmH0-W)=  
HE .Dl7 {  
  class holder p.7p,CyB  
  { RPqn#B  
public : ZFw743G  
template < typename T > @[ N~;>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -Y,Ibq  
  { 4'eVFu+62  
  return assignment < T > (t); 9 u89P  
} k5\ zGsol  
} ; )$.9Wl Q  
Y7I  
.c K  
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: |vE#unA  
]V7hl#VO  
  static holder _1; *>H'@gS  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4>eg@sN  
pv.),Iv-68  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \A"a>e  
而不用手动写一个函数对象。 9jFDBy+  
L.&Vi"M <@  
Gi_X+os  
~x#-#nuh"  
四. 问题分析 yq^$H^_O p  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 RR {9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 2MrR|hLx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fC:\Gh5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f*f9:xUY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 UE](`|4H  
9K_HcLO%y  
五. 问题1:一致性 ^Q:`2C5  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| G`K7P`m  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KUV{]?'  
,tc]E45  
struct holder obkv ]~  
  { (.t:sn"P  
  // }{PtQc6RL!  
  template < typename T > ~oyPmIcb  
T &   operator ()( const T & r) const W| eG}`  
  { Hd}t=6  
  return (T & )r; ^8t*WphZC  
} K_Gf\x  
} ; @y%qQe/g  
Gs?sO?j  
这样的话assignment也必须相应改动: Xc<9[@  
Cf 8 - %  
template < typename Left, typename Right > J8[Xl.  
class assignment dTNgrW`4  
  { ITOGD  
Left l; ?7dDQI7^(  
Right r; RLr-xg$K-t  
public : dz DssAHy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .j,&/y&  
template < typename T2 > >@\-m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SQRz8,sqkw  
} ; +4RaN`I  
!T1i_  
同时,holder的operator=也需要改动: $ :P~21,  
cA^7}}?e  
template < typename T > XBBRB<l)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0 N^V&k   
  { ?Io2lFvI@Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L 3Iz]D3s  
} =swcmab;  
Lf<9GYNy>`  
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。 $t?e=#G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N($]))~3&  
=sJHnWL[  
return l(rhs) = r; [C#pMLp,~  
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。 *]k"H`JoFC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: n*|-"'j  
Fs~-exY1  
template < typename Tp > "R]K!GUU  
class constant_t `hhG^ O_  
  { u-<s@^YG  
  const Tp t; L~zet-3UNf  
public : 6ns_4, e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +d15a%^`  
template < typename T > ~-zC8._w3r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b s*Z{R  
  { a+Nd%hoe  
  return t; A`8If  
} "*WXr$  
} ; 1Sr}2@>  
HyMb-Us  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sJvn#cS  
下面就可以修改holder的operator=了  )BB a  
C <)&qx3  
template < typename T > MS)bhZvO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _u!G 6   
  { R["7%|RV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C$; ~=  
} EtG)2)  
#v<+G=r*O  
同时也要修改assignment的operator() <WmCH+>?r  
)<&QcO_  
template < typename T2 > ; U4X U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } woKdI)f $  
现在代码看起来就很一致了。 Sy55w={  
:-8u*5QK]`  
六. 问题2:链式操作 7]Yd-vA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iE5^Xik ,  
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。 R&p53n  
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。 XDQ1gg`  
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。 YKk%;U*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _XtY/7n  
$P~a   
template < typename T > NI)nf;C  
struct result_1 %mJ)pMV  
  { 4#uoPkLK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o%iTYR :x  
} ; !{LwX Kf  
UYUd IIoL  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: S7*:eo  
5 Da( DA  
template < typename T > [d}1Cq=_  
struct   ref 8Sa<I .l  
  { Os;\\~e5  
typedef T & reference; >XN&Q VE  
} ; j3U8@tuG  
template < typename T > x$*OglaS  
struct   ref < T &> aMWNZv  
  { %qhaVM$]  
typedef T & reference; rjzRH  
} ; *,u{~(thR  
r+2dBp3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }ls>~uN  
.u&g2Y  
template < typename T > 5q[@N  J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P? n`n!qZ  
  { t!LvV.g+  
  return l(t) = r(t); Bdi~ B")  
} :>z0m 0nI\  
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。 c2QC`h(Wb  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C;|Ru*  
5Z'pMkn3  
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 tee%E=P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: uU0'y4=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i&#c+iTH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 bV ym  
最后的布局是: e"Z~%,^A  
                Add t<-Iiq+tL  
              /   \ @NZ?D0"  
            Divide   5 U.\kAEJ  
            /   \ VlH9ap  
          _1     3 MLl:)W*  
似乎一切都解决了?不。 pmZr<xs   
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。 xfilxd  
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。 \BA_PyS?W+  
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: (Y%}N(Jg  
{ .AFg/Z  
template < typename Right > 6aL`^^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dJk.J9Z  
Right & rt) const !#QD;,SE+  
  { :Fh* 4 &Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LF8B5<[O  
} H)Yv_gT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vhKD_}}aP  
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。 2B|3`trY4x  
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。 #*fB~Os:  
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。 iPao54Z  
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。 YB[P`Muj  
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?  c`TgxMu  
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: Xv9C D  
};|'8'5  
template < class Action > xZhh%~  
class picker : public Action 0z .&  
  { SRMy#j-  
public : B; ~T|exu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} z[B7k%}  
  // all the operator overloaded fE >FT9c  
} ; &A>J>b  
-1[ri8t;nV  
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。 /}V9*mD2  
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: C]}0h!_V  
]0o78(/w2  
template < typename Right > 2HUoT\M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }wn GOr  
  { l`d=sOB^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9,4a?.*4~  
} Bi]%bl>%  
/%~`B[4F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FYzl-7!Y  
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。 % nR:Rc!  
7kO 1d{u6b  
template < typename T >   struct picker_maker K-K+%U  
  { %k"-rmW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6_XTeu  
} ; 7l?-2I'c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `*! .B  
  { nRvV+F0#  
typedef picker < T > result; F4*f_lP  
} ; 9K)2OX;$w  
MYu-[Hg  
下面总的结构就有了: = fm/l-P@  
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。 Mv_4*xVc  
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。 0&<{o!>k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O\x Uv  
至此链式操作完美实现。 !5pp A  
cdk;HK_Ve.  
qr :[y  
七. 问题3 lgU7jn  
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。 H}A67J9x  
Oa{M9d,l  
template < typename T1, typename T2 > 'EXp[*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I\":L  
  { \;4RD$J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Xf:-K(%e  
} bBGLf)fsTG  
4!D!.t~r  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: a &j H9  
g8^$,  
template < typename T1, typename T2 > Fq~de%y  
struct result_2 {2-w<t  
  { VF;%Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =>&d[G[m!  
} ; L,n'G%  
%h^; "|Z  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ugOcK Gf  
这个差事就留给了holder自己。 Ta~Ei=d^  
    (g5T2(_6L  
6ZX{K1_q  
template < int Order > d^4!=^HN  
class holder; V;9.7v  
template <> 23 3jT@Z  
class holder < 1 > uV{cvq$jy  
  { y/E%W/3  
public : q^EG'\<^  
template < typename T > ~u.CY  
  struct result_1 RxcX\:  
  { .F |yxj;I7  
  typedef T & result; L ej3? k  
} ; Y'58.8hl  
template < typename T1, typename T2 > C&r&&Pw  
  struct result_2 *&!&Y*Jzg  
  { T2GJoJ!  
  typedef T1 & result; U",kAQY  
} ; GkVV%0;&J1  
template < typename T > CPAizS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t '* L,  
  { XNsMXeO]&  
  return (T & )r; j&u{a[Y/}  
} K%)u zP  
template < typename T1, typename T2 > (zte'F4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ] vQn*T"^  
  { kk& ([ xqU  
  return (T1 & )r1; ("ql//SL  
} SK#; /fav6  
} ; *$Bx#0J8  
qo/`9%^E?  
template <> iU5M_M$G  
class holder < 2 > kect)=T(  
  { 0"LJ{:plz  
public : 5@6F8:x}V  
template < typename T > ??)IPRv?yF  
  struct result_1 \\xoOA.  
  { V-IXtQR  
  typedef T & result; G,3.'S,7  
} ; lh{U@,/  
template < typename T1, typename T2 > LS <\%A}  
  struct result_2 m?0caLw<  
  { vjmNS=l  
  typedef T2 & result; TZ3"u@ 06  
} ; "]B:QeMeF!  
template < typename T > f }P6P>0T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PVLLuv  
  { 67?O}~jbG  
  return (T & )r; Z0 @P1  
} !o1+#DL)MU  
template < typename T1, typename T2 > rUmaKh?v|X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bW-9YXj%  
  { 4zzJ5,S1  
  return (T2 & )r2; 0QcC5y;  
} 8Q4yllv4  
} ; {S,L %  
lf-1;6nyk"  
y<|8OTT  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 9#cPEbb~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,%6!8vX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {el,CT#  
D?A3p6%  
return l(i, j) = r(i, j); Y?IvG&])  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?g+uJf  
z>}H[0[#  
  return ( int & )i; ';'gKX!9V  
  return ( int & )j; }6b" JoC  
最后执行i = j; j2^Vz{  
可见,参数被正确的选择了。 yGj'0c::  
b v5BV  
4z6kFQgu  
2K wr=t  
@` 5P^H7  
八. 中期总结 *QH~ z2:[  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: xU9T8Lw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5d|hP4fEc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fkk&pu  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  2:GS(%~  
t[}&*2"$/  
VY G o;  
DsX+/)d  
JP{Y Q:NF  
ZW>iq M^9  
九. 简化 C@b-)In  
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。 W<Ri(g-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 q[}W&t,  
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: efN5(9*9R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T]oVNy  
  +-*/&|^等 zPm|$d  
2. 返回引用。 `]F}O \H  
  =,各种复合赋值等 @5}(Y( @  
3. 返回固定类型。 rUn1*KWbE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $-AG $1  
4. 原样返回。 ,)?!p_*@:  
  operator, 4m1@lnjp  
5. 返回解引用的类型。  \uG^w(*)  
  operator*(单目) yo^M>^P\N  
6. 返回地址。 *jCHv  
  operator&(单目) &a8%j+j  
7. 下表访问返回类型。 '"C& dia  
  operator[] XmJ?oPr7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .VXadgM  
  operator<<和operator>> s+0n0C  
F rd>+   
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 U2G[uDa;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jI/#NCKE  
k|4}Do%;  
template < typename Left > }y>/#]X  
struct value_return __%){j6  
  { 3;?DKRIcX  
template < typename T > GahIR9_2  
  struct result_1 >1BDt:G36  
  { bt=z6*C>A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ROi_k4Fj  
} ; 4OOI$J$Jh  
ec h1{v\B|  
template < typename T1, typename T2 > U{ 52bH<  
  struct result_2 AB+HyZ*//  
  { *E|#g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zX8'OoEH*9  
} ; `D $ "K1u  
} ; Y>2oU`ly,  
QC Jf   
h^v+d*R N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E3V_qT8  
'i:S=E F  
下面我们来剥离functor中的operator() Esdv+f}4;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _a\$uVZ  
tq=7HM  
return l(t) op r(t) w&e q *q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *4y0Hq  
return op l(t) ?>Bt|[p:s)  
return op l(t1, t2) '$h0l-mQ  
return l(t) op }6To(*  
return l(t1, t2) op ;>CM1  
return l(t)[r(t)] II]-mb  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] RveEA/&&  
mXT{c=N)w  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: L"L a|  
单目: return f(l(t), r(t)); a(_3271  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ' -td/w  
双目: return f(l(t)); ^!6T,7 B B  
return f(l(t1, t2)); )O,+'w?  
下面就是f的实现,以operator/为例 yRWZ/,9x   
1}q(Pn2  
struct meta_divide iw^"?:'%  
  { E?h'OR@_ L  
template < typename T1, typename T2 > 5Z>+NKQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ZMEYF!j N  
  { ,8.zbr  
  return t1 / t2; I:UN2`*#  
} \Icd>>)*  
} ; :!w;Y;L:+  
G LA4O)  
这个工作可以让宏来做: ~p{ fl?  
Mk/ZEyq^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U]Fnf?(  
template < typename T1, typename T2 > \ Va$JfWef  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s+9b.  
以后可以直接用 0Wb3M"#9<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Tffdm  
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 yK>s]65&  
(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。。。) >mMmc!u>G  
V 9;O1  
+7Qj%x\  
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 XZ 4H(Cj  
^. ~ F_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,-V7~gM%}  
class unary_op : public Rettype Lpk`qJ  
  { @<$_X1)s  
    Left l; 5XZ\7Z|  
public : m^;A]0h+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} D26A%[^O  
T# 3`&[  
template < typename T > `;Xwv)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K 5AArI  
      { Ym wb2]M  
      return FuncType::execute(l(t)); "b0!h6$!H  
    } g7r0U6Y  
tC&jzN"  
    template < typename T1, typename T2 > |DUOyQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oF.H?lG7`  
      { 9R N ge;*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d[&Ah~,  
    } p><DA fB  
} ; =UV=F/Af^  
q;<Q-jr&O  
~2}^ -,  
同样还可以申明一个binary_op 2(>=@q.1H  
eB5<N?;s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tVHQ$jJY%  
class binary_op : public Rettype 1-}$sO c  
  { +||[H)qym  
    Left l; J Sms \  
Right r; 2KSt4oa  
public : s/OXZ<C|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QW>(LGG=  
h<FEe~  
template < typename T > [zhcb+^5l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EakS(Q?  
      { hJGWa%`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Iq(;?_  
    }  o[>p  
y0 qq7Dmu  
    template < typename T1, typename T2 > (^= Hq'D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (Ek=0;Cr  
      { @v=A)L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); etL)T":XV  
    } vA#?\j2  
} ; Kvh6D"  
YL@d+ -\  
\?NT,t=3J  
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 ?]2OT5@&s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v QL)I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #mbl4a  
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*:+|"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E']Gh  
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。。。 i ,g<y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9Jp "E5Ql)  
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) Tp%4{U/0`  
下面是修改过的unary_op .E0*lem'hE  
c$]NXKcA  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *,p16"Q;  
class unary_op Vr<ypyC  
  { D(gpF85t  
Left l; -Q P&A >]7  
  gfAVxMg  
public : 'gv7&$X}4  
OvW/{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bHH=MLZR:  
V39)[FH}  
template < typename T > ^1NtvQe@Y\  
  struct result_1 |cq%eN  
  { 0Z>oiBr4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (r )fx  
} ; a3oSSkT  
m&Lc."  
template < typename T1, typename T2 >  kn|z  
  struct result_2 rFR2c?j8  
  { M)!:o/!cS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s\ i.pd:Q  
} ; Ue0Q| h  
7Om)uUjU4  
template < typename T1, typename T2 > P;!4 VK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i*%2 e)  
  { }V % b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \^%5!  
} Y/w) VV  
9 ulr6  
template < typename T > bNO/CD4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6Bfu89  
  { IWcYa.=tZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); },5_h0  
} 7w=%aW|  
S+C^7# lT  
} ; to*<W,I  
MF^I] 7_  
P=9Zm  
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 ^NTOZ0x~#  
好啦,现在才真正完美了。 =xX\z\[A  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6">jf #pE  
eX>X=Ku  
template < typename Right > JSQ*8wDcl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .o5r;KD  
  { o$r]Z1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1f1J'du  
} k6 f;A  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 |79!exVMBp  
 ]=g |e  
x9NLJI21/  
__V6TDehJ$  
;zO(bj>  
十. bind WwDxZ>9jw  
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。 A fctycQ-  
先来分析一下一段例子 KCed!OJ+  
S,,3h0$X  
3f :I<S7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U;:,$]+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +xlxhF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~4iI G}Y<  
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。 Th%1eLQ  
我们来写个简单的。 Tl3{)(ezx  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0R2 AhA#  
对于函数对象类的版本: 0Fh*8a}?b  
tnmuCz  
template < typename Func > N+PW,a  
struct functor_trait ?%h JZm;  
  { g~@0p7]Y  
typedef typename Func::result_type result_type; :*!u\lV\  
} ; Y2Y2>^  
对于无参数函数的版本: E#FyL>:.h  
?s5zTT0U>$  
template < typename Ret > y6o^ Knl  
struct functor_trait < Ret ( * )() > l%A~3  
  { }x1mpPND  
typedef Ret result_type; Sn/~R|3XA7  
} ; GJItGq`)  
对于单参数函数的版本: (r.{v@h,dV  
m!:7ur:Y  
template < typename Ret, typename V1 > >1tGQ cg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6Bp{FOj:Ss  
  { 7 v<$l  
typedef Ret result_type; sz wXr  
} ; K`FgU 7g{  
对于双参数函数的版本: ^[CD-#  
!DCJ2h%E[_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m=S[Y^tR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u hP0Zwn  
  { O`dob&C  
typedef Ret result_type; :u{0M&  
} ; dTaR 8i  
等等。。。 j78xMGKO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy GD'C^\E aZ  
.VmI4V?}h  
template < typename Func > ZjEO$ ts=@  
struct func_return 5 ^iU1\(L  
  { B<[;rk  
template < typename T > E!VAA=  
  struct result_1 [JVI@1T  
  { FV$= l %  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lrh6lt)  
} ; ]+ ':=&+:  
);z}T0C  
template < typename T1, typename T2 > %MP s}B  
  struct result_2 #Y}Hh7.<  
  { .tN)H1.:B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2>O2#53ls0  
} ; J6 [x(T  
} ; u?g!E."v  
H8K<.RY  
@\!wW-:A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ".xai.trr  
:Rt5=0x   
template < typename Func, typename aPicker > Ai->,<Ig]  
class binder_1 ;^DUtr ;  
  { W'XMC"  
Func fn; ,mYoxEB kl  
aPicker pk; !Y]}& pUP  
public : +ZE&]BO{  
<\^X,,WtO  
template < typename T > @?Y^=0  
  struct result_1 YC=BP5^  
  { h;4g#|,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |7`Vw Z  
} ; Uzb"$Ue4  
M:`hb$k:  
template < typename T1, typename T2 > 4Ro(r sO  
  struct result_2 BQS9q'u_  
  { .4!N #'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N`Bt|#R  
} ; a LmVOL{  
? 3}UO:B  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Xe+&/J5b  
<YeF?$S}  
template < typename T > _;B!6cRLps  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  29sgi"  
  { 0!vC0T[  
  return fn(pk(t)); \;7DS:d@  
} FOk @W&  
template < typename T1, typename T2 > M2@q{RiS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b=|&0B$E  
  { |}M']Vz  
  return fn(pk(t1, t2)); J82{PfQ"  
} ~2H7_+.#  
} ; Jl]]nO BQ/  
kmc9P&  
u=E?N:I~F  
一目了然不是么? '-i tn  
最后实现bind p fBO5Ys  
_kY5 6  
zi?'3T%Ie  
template < typename Func, typename aPicker > ^CK)q2K>[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J.<%E[ z  
  { ax^${s|{-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); / a$+EQ$  
} D`t e|K5  
rmMO-!s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Yip9K[  
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。 pz&=5F  
jujx3rnK?  
十一. phoenix D} .t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3-mw-;.  
+1)C&:  
for_each(v.begin(), v.end(), `C*!de]Y%  
( f <w*l<@  
do_ VNYLps@4H  
[ @Qs-A^.  
  cout << _1 <<   " , " !GIsmqVY  
] HQ s)T  
.while_( -- _1), Z@[,"{Sn  
cout << var( " \n " ) :>X7(&j8  
) I }/Oi]jA6  
); li%-9Jd  
Y;&#Ur8q  
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)J*Df0@  
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 ^X&9"x)4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "qj[[L Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `5 6QX'?  
)2FO+_K?T  
tH'VV-!MZ  
template < typename Cond, typename Actor > vR)7qX}  
class do_while 6fV)8,F3  
  { '!2t9B8XX  
Cond cd; NdNfai  
Actor act; b}4/4Z.  
public : N/%#GfXx  
template < typename T > (t]>=p%4g  
  struct result_1  wi9|  
  { Q jBCkx]g  
  typedef int result_type; Yjl0Pz .q  
} ; }-L@AC/\#  
t3GK{X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} d_,tXV"z&  
m@,>d_|-K-  
template < typename T > g \-3c=X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S!q}Pn  
  { Lq[wabF  
  do pMquu&Td  
    { `e9uSF:9C  
  act(t); ;:|KfXiC8  
  } $McO'Bye{h  
  while (cd(t)); q8h{-^"  
  return   0 ; Qwa"AY 5pW  
} ?8,N4T0)  
} ; +wUhB\F *  
'sF563kE  
d>`(.qvxR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). if}]8  
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。 rl^LS z  
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。 -7O/ed+  
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。 ^ <VE5OM  
下面就是产生这个functor的类: z`5I 1#PVA  
(7b_g6>:  
]-'9|N*}l  
template < typename Actor > spx;QLo  
class do_while_actor 2SJh6U  
  { U(N$6{i_  
Actor act; u}1vn}F{  
public : )/Xrhhx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \!QF9dP4  
=Yj[MVn  
template < typename Cond > lkZC?--H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5 WppV3;  
} ; u-9t s  
_;q-+"6L;  
`fkri 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。 %'T>kz*A  
最后,是那个do_ @L!#i*> 9  
tKeO+6l  
'r n;|K  
class do_while_invoker "|'`'W  
  { tTFoS[V  
public : ptv 4v[gQ  
template < typename Actor > y+scJ+<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E E|zY%  
  { %gMpV  
  return do_while_actor < Actor > (act); H27Oq8  
} i 9tJHeSm  
} do_; wDhcHB  
'h^DI`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $JB:rozE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 g yQ9Z}  
最后来说说怎么处理break和continue =(X'c.%i  
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。 LXC`Zq\  
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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