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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S"*wP[d.9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P:G^@B3^  
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, @xo9'M<l  
*=rl<?tX  
idHBz*3~ps  
\O56!,k  
  class filler zrcSPh  
  { xpae0vw  
public : ==& =3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ] '..G-  
} ; o&zeOJW  
s&4Y+dk93  
c(:GsoO  
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: ]'{<O3:7  
Lq:Z='Kc  
FKPI{l  
cOcm9m#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >5\rU[H>  
r!+)U#8  
|2Q;SaI^\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 LaRY#9  
d:3G4g  
7C=t19&R'  
Tw$lakw  
二. 战前分析 Vx'_fb?wap  
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。 "~tEmMz  
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 :2La,  
/IODRso/!  
ws@;2?%A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mAz':R[  
  /* --------------------------------------------- */ > >p3#~/  
vector < int *> vp( 10 ); y 2bZo'Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o}<}zTU  
/* --------------------------------------------- */ )tB mSVprl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OX!9T.j  
/* --------------------------------------------- */ e(sQgtM6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); zUeS7\(l  
  /* --------------------------------------------- */ ~Os~pTo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  QHOem=B  
/* --------------------------------------------- */ ? r^+-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); MbYAK-l.h  
m3,i{  
|+%K89W  
+`zM^'^$  
看了之后,我们可以思考一些问题: rk `x81  
1._1, _2是什么? VHJOj  
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。 A#*0mJ8IK  
2._1 = 1是在做什么? @wb V@  
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。 nI&Tr_"tm  
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。 C,.$g>)MZK  
0Db#W6*^  
lj(}{O  
三. 动工 :`25@<*u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .xS}/^8iD  
R["_Mff  
mJl|dk_c  
~]3y66 7  
template < typename T > p\1-.  
class assignment ,*Jm\u  
  { F|9 W7  
T value; wjDLsf,  
public : ki48]#p  
assignment( const T & v) : value(v) {} zrri&QDF<  
template < typename T2 > gq!| 0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;vnG  
} ; v [\' M  
?"\X46Gz;  
'7 SFa]tH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 X2v|O3>/N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0& 54xP  
NLf6}  
jNBvy1  
4vQ]7`I.f  
  class holder 8wMu^3r  
  { r&U5w^p  
public : ?VmE bl  
template < typename T > bd_&=VLTC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const kO>F, M  
  { S jgjGJw  
  return assignment < T > (t); M:YtW5{  
} x8|sdZFxo  
} ; NBU[>P  
'tm%3` F  
O0[.*xG  
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: )*Xd  
)2~Iqzc4  
  static holder _1; R9%Um6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b ;A(6^V  
{a;my"ly  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?VaWOwWI  
而不用手动写一个函数对象。 PZ06 _  
1 w*DU9f  
_\uyS',  
v0v%+F#>@  
四. 问题分析 SkU'JM7<95  
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。 oP vk ^H  
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。 8$4@U;Vh;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9O1#%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 WCJ$S\#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 KElzYZl8  
S&N[@G  
五. 问题1:一致性 i^ `]TOP  
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?| 6_1v~#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KVQ|l,E, /  
<O+T4.z  
struct holder  #4?Z|_j3  
  { 7S'3U}Y>VX  
  // 8Evon&G59  
  template < typename T > x"7`,W  
T &   operator ()( const T & r) const BUhLAO  
  { St 4YNS.|  
  return (T & )r; nZ7FG  
} NWx.l8G  
} ; +OM`c7M:  
q3Tp /M.  
这样的话assignment也必须相应改动: :70n%3a  
1j4(/A  
template < typename Left, typename Right > Vm+e%  
class assignment J)yNp,V  
  { EkWipF(  
Left l; rsSE*(T t  
Right r; 01~&H8 =  
public : WJ D1U?`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VkKq<`t<  
template < typename T2 > GP|G[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >U?U ;i  
} ; 2pu8')'P  
Dj0`#~  
同时,holder的operator=也需要改动: ^ hoz<Ns  
LY> -kz]  
template < typename T > b d!|/Lk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `VJJ"v<L  
  { D`|.%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SY: gr  
} fYv= yP~  
39j "z8 n  
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。 #a : W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \:`'!X1*U  
Yr7%C  
return l(rhs) = r; Tno[LP,  
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。 e<Pbsj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P8Nzz(JF  
aDXdr\ C6  
template < typename Tp > 2`|1 !x  
class constant_t ^&nC)T<w  
  { vO2I"Y*\  
  const Tp t; $8k QM  
public : [5KzawV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N001c)*7Q  
template < typename T > [;IW'cXNq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~[E@P1  
  { G|WO  
  return t; }M9R5!=q  
} f{]eb1  
} ; q '6gj  
[#}A]1N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 iymOq9  
下面就可以修改holder的operator=了 ML6V,-KU  
BC/oh+FW3  
template < typename T > ]{` 8C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Yn0l}=, n  
  { (6Ssk4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?2#!63[Kg  
}  p^=>N9  
vSu|!Xb]  
同时也要修改assignment的operator() }8+rrzMUB  
T);eYC"@  
template < typename T2 > d@ +}_R"c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } urJ>dw?FI  
现在代码看起来就很一致了。 )kMA_\$,  
Afpj*o  
六. 问题2:链式操作 zvvF 9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]e*Zx;6oi  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 H|E{n/g  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 t>W^^'=E  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @ y{i.G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &}TfJ=gj  
[31vx0$_p  
template < typename T > RoL5uha,l  
struct result_1 kG =nDy  
  { ^LA.Y)4C2%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w|~d3]BqT  
} ; ER z@o_  
A578g  
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: 9t`Z_HwdCb  
(IAc*V~  
template < typename T > o6H\JCne  
struct   ref I'23$IzPA  
  { $_2S,3 }  
typedef T & reference; /F>\-    
} ; n?@3+wG  
template < typename T > -3YsrcJi  
struct   ref < T &> ?q}XD c  
  { iQrTEp  
typedef T & reference; =Mg/m'QI  
} ; UV?.KVD~  
gq$]jWtCD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,bv?c@  
 Bld%d:i  
template < typename T > ;$ot,mH?T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9.bMA<X  
  { lX)RG*FlTC  
  return l(t) = r(t); Tk9/1C{8  
} {gSR49!Q  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 /}~; b#t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #3:;&@#  
Rp#9T?i``[  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Dxc`K?M   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^':Az6Z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 QlbhQkn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >s@6rNgf  
最后的布局是: &FQ]`g3_@  
                Add 8&AHu  
              /   \ l:!4^>SC  
            Divide   5 4:!KtpR[O  
            /   \ w|6;Pf~1y)  
          _1     3 _$OhV#LKG  
似乎一切都解决了?不。 uUAib<wdPL  
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。 UX-l`ygl  
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。 F8q&v"  
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: vXUrS+~x  
SE0"25\_G  
template < typename Right > 'E/vE0nN?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const b";w\H  
Right & rt) const +C~,q{u  
  { dXKv"*7l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RvL-SI%E  
} cJ 5":^O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  E%g_O_  
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。 NT~L=x sY  
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。 .Gq)@{o>  
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。 U=<E,tM  
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。 PVAs# ~  
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? %eoO3"//  
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: z3IQPl^  
MSPzOJQPy  
template < class Action > cw 3JSz9  
class picker : public Action &[BDqi  
  { {nH.  _  
public : 1>W|vOv"Z?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \h6_m)*H4  
  // all the operator overloaded cad%:%p  
} ; Im{I23.2  
;9,<&fe  
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。 OQ<|Xd I$  
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: @DT${,.49  
I;`)1   
template < typename Right > ?i*kwEj=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const NQq$0<7.=W  
  { @?_<A%hz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EEQW$W1@  
} 9N>Dp N  
o.5w>l!9K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [wAI;=.  
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。 }Vw"7  
4LYeacL B  
template < typename T >   struct picker_maker `B;^:u  
  { 1F'j .1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; be`\ O  
} ; <`EZ^S L;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ![os5H.b#q  
  { *]%{ttR~  
typedef picker < T > result; R;6(2bTN6  
} ; tk4~ 8  
}p0|.Qu9  
下面总的结构就有了: ZK))91;v  
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。 +*[lp@zU{  
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。 U/E M(y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z.{T`Pn  
至此链式操作完美实现。 5haJPWG|'  
;5 cg<~t  
79<{cexP  
七. 问题3 DPn]de:e  
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。 xZt]s3?  
m4(:H(Za  
template < typename T1, typename T2 > Z^9;sb,x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NKd!i09`  
  { I,D24W4l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w> `3{MTQ  
} +\G/j]3f  
WE \912j  
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: bLoAtI  
W:8_S%~d  
template < typename T1, typename T2 > F!jYkDY  
struct result_2 g7@G&Ro9J\  
  { %qRbl4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %..{c#V  
} ; n= yT%V. l  
zC6,m6Dv  
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? s=Pwkte  
这个差事就留给了holder自己。 xlF$PpRNM  
    z c N1i^   
,g%2-#L%  
template < int Order > ]+Yd#<j(u  
class holder; L%9DaK  
template <> #\1;d8h  
class holder < 1 > 5+dQGcE@  
  { TYW$=p|  
public : jgbUZP4J>  
template < typename T > roYoxF;\  
  struct result_1 !'(bwbd  
  { ;>Y,b4B;  
  typedef T & result; j K?GB  
} ; to9 u%d8  
template < typename T1, typename T2 > *A.E?9pL\  
  struct result_2 ?e9Acc`G5  
  { L=ZKY  
  typedef T1 & result; (1gfb*L  
} ; IZBU<1M  
template < typename T > Q~<$'j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -qz;  
  { +CtsD9PA  
  return (T & )r; sG*1?  
} ^yg`U(  
template < typename T1, typename T2 > =8[4gM+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4- z3+e  
  { bIt%KG{PY6  
  return (T1 & )r1; q:@$$}FjL  
} EaGh`*"w(7  
} ; XZhuV<  
vBAds  
template <> 74hGkf^S  
class holder < 2 > Q-fi(UP  
  { #`)zD"CO  
public : )| @'}k+  
template < typename T > AGkk|`  
  struct result_1 ;o }pRC  
  { SbU=Lkx#  
  typedef T & result; We% -?l:"  
} ; pJ-/"Q|:i  
template < typename T1, typename T2 > TcA+ov>TD  
  struct result_2 0G?0 Bo  
  { 26un=  
  typedef T2 & result; 6T0[ ~@g5  
} ; `G> 6  
template < typename T > vUh.ev0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gE'b.04Y9i  
  { ujsJ;\c  
  return (T & )r; T<kyxbjR  
} R}7>*&S:  
template < typename T1, typename T2 > [ah%>&u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nf?;h!_7  
  { fvccut;K  
  return (T2 & )r2; W#!![JDc  
} &niROM,;K  
} ; &> 43l+  
*kE2d{h^=C  
_UKH1qUd4  
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> >。 ?<VahDBS+A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: SFAh(+t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !~PLW]Z4  
i3g;B?54  
return l(i, j) = r(i, j); $[txZN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) sr,8zKM)  
SOQm>\U'i  
  return ( int & )i; C*Avu  
  return ( int & )j; r!+-"hS!  
最后执行i = j; aY7kl  
可见,参数被正确的选择了。 ~t\Hb8o  
(r,tU(  
l<0 BMwS8  
TMZg GUn  
Qag@#!&n  
八. 中期总结 +*-u_L\'  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: jz(}P8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !Ziq^o.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,p6X3zY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C'3/B)u}l  
xb$eFiQ  
*X_CtjgF  
:9!? ${4R  
tkU"/$Vi\  
&qqS'G*  
九. 简化 xq1 =O  
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。 F3[3~r  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u (V4KUk  
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: h7mJXS)t|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z=`\U?,  
  +-*/&|^等 44axOk!G[/  
2. 返回引用。 SA s wP  
  =,各种复合赋值等 ukBj@.~  
3. 返回固定类型。 _uU}J5d.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uTY5.8  
4. 原样返回。 1MV\Jm  
  operator, _KVge)j  
5. 返回解引用的类型。 D(6d#c  
  operator*(单目) 9Cbf[\J!bq  
6. 返回地址。 Zn&S7a>7  
  operator&(单目) H: q(T >/w  
7. 下表访问返回类型。 l?E7'OEF:  
  operator[] Qe<D X"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ka3Jqy4[  
  operator<<和operator>> #MYhKySku  
VaQqi>;\  
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。 @WVpDhG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ht#5;c2/  
CbTYt6DC  
template < typename Left > S;[g0j  
struct value_return m/l#hp+  
  { 7kapa59  
template < typename T > EJ&[I%jU  
  struct result_1 E?san;K u  
  { XUeBK/aQ{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R /J@XP  
} ; a!YpSFr  
]&%_Fpx  
template < typename T1, typename T2 > L/,#:J  
  struct result_2 A+i|zo5p=k  
  { td{M%D,R"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P wL]v.:  
} ; >-fOkOWXy  
} ; t~m >\(&  
!C>}j* 4  
=jZ}@L/+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z^w11}  
&t1?=F,]  
下面我们来剥离functor中的operator() m3zmyw}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'B&gr}@4O=  
Zhb) n  
return l(t) op r(t) `0a=A#]1o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) L h"K"Uv  
return op l(t) R5=2EwrGP  
return op l(t1, t2) ^b)8l  
return l(t) op }& ;49k  
return l(t1, t2) op  )! 2$yD  
return l(t)[r(t)] Z%_"-ENT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] nRq @hk  
f4Aevh:  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ;`<uo$R  
单目: return f(l(t), r(t)); It.G-(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2L}F=$zz  
双目: return f(l(t)); 8nn%wps  
return f(l(t1, t2)); KICy! "af  
下面就是f的实现,以operator/为例 hkOhY3K5  
PMPB}-d  
struct meta_divide +RLHe]9&  
  { YU! SdT$  
template < typename T1, typename T2 > % \OG#36  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /.!ytHw8  
  { #P[d?pY  
  return t1 / t2; 6;rJIk@Fx=  
} NYopt?Xg  
} ; ;OjxEXaq  
@64PdM!L  
这个工作可以让宏来做: k@QU<cvI  
*N5cC#5`=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y" 4Nw]kU  
template < typename T1, typename T2 > \ r9:Cq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <)01]lKH  
以后可以直接用 -P"9KnsO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]z5`!e)L  
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 @ 63Uk2{W>  
(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。。。) 0< i]ph  
$#q:\yQsPC  
d8l T+MS=  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 (.6~t<DRv  
YK(I '  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t[>y=89  
class unary_op : public Rettype "[W${q+0x  
  { -"m4 A0  
    Left l; !brXQj8D7  
public : ')!+>b(P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NCm>iEeY  
$$my,:nH  
template < typename T > 3{wr*L1%-~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z4+S4cqnh  
      { JIeKp7;^  
      return FuncType::execute(l(t)); khS b|mR)  
    } $#|iKi<Y@j  
{J_1.uN=  
    template < typename T1, typename T2 > pv/LTv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const px`o.%`'  
      { +n#(QOz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k 4|*t}o7  
    } }6Y D5?4  
} ; >e F4YZ"  
3awh>1N2 W  
Mlr]-Gu5Z  
同样还可以申明一个binary_op @y3u'Y,B  
8^/V2;~^,>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xc|pl!ns  
class binary_op : public Rettype aI8k:FK"  
  { kJ^)7_3  
    Left l; {R`,iWV  
Right r; %Pl 7FHfB  
public : rLt`=bl&&U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2=?/$A9p  
y]1:IJL2;  
template < typename T > )TYrb:M'm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3_%lN4sz  
      { U%E6"Hg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8&q|*/2  
    } dy>iIc>  
|$$gj[+^  
    template < typename T1, typename T2 > y,I?3 p|S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oH;0_!  
      { +f#o ij  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); EN OaC  
    } TDvUiJm  
} ; x6=Yt{  
<:v2 N/i  
PQ}q5?N  
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 b{:c0z<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \>8r)xC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #Y)Gos  
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。 Oy U[(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .=y-T=}  
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。。。 2&L2G'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6 [q<%wA  
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) D{b*,F:&@)  
下面是修改过的unary_op aSu6SU  
:?!kZD!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >Ln/)j  
class unary_op mkJC *45  
  { <<xUh|zE  
Left l; P)h ZFX  
  L^}i7nJ  
public : xwSi}.  
v0~'`*|&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y[oNg>Rz  
b< ]--\  
template < typename T > n|G x29 E  
  struct result_1 ]p,sve vo  
  { y)`f$Hl@1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H9d! -9I  
} ; L|O'X4"&_  
v]"W.<B,  
template < typename T1, typename T2 > @S69u s}  
  struct result_2 O$'BJKj-4  
  { ~Ibq,9i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gBF2.{"^  
} ; _$wXHONt  
?Cg",k'  
template < typename T1, typename T2 > AFd3_>h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HnDz4eD  
  { x,f=J4yco  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZGstD2 N$  
} -k$*@Hq  
L4fM?{Ic:s  
template < typename T > ;7Hse^Oc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WtT* 1Z  
  { RmR-uQU-c  
  return OpClass::execute(lt(t)); m :6.  
} }8H_^G8  
Ts+S>$  
} ; ;oe j~  
h92'~X36  
C\ ~!2cy  
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 Q]Kc< [E  
好啦,现在才真正完美了。 -r.Qy(}p  
现在在picker里面就可以这么添加了: # :^aE|s  
f!3$xu5  
template < typename Right > S;!l"1[;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const v-(Ry<fT9  
  { +#|| w9p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~1_v;LhH5+  
} COV8=E~  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 nnv&~C  
q_5hKipd\b  
mz|#K7:  
Ia> 07av  
V30Om3C  
十. bind %OI4}!z@l  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *,hg+?lZ  
先来分析一下一段例子 S< TUZ /;  
V^v?;f?  
oS2L"#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vlygS(Y_7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _TGv"c@V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 LSX;|#AI  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 <)f1skJsP  
我们来写个简单的。 3lkz:]SsE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ng1{ NI+S  
对于函数对象类的版本: @X$~{Vp__  
xI'sprNa_1  
template < typename Func > |a>W9Ym  
struct functor_trait )~u<u:N  
  { qs9q{n-Aj  
typedef typename Func::result_type result_type; M, uQ8SZA[  
} ; !=-{$& {  
对于无参数函数的版本: ;ui=7[ Us  
5{`a\;*  
template < typename Ret > :1O49g3R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n7CwGN%  
  { ><l|&&e-  
typedef Ret result_type; =>y%Aj&4  
} ; Te\i;7;4u  
对于单参数函数的版本: kMCg fL  
a 8(mU%  
template < typename Ret, typename V1 > ./Y5Vk#Rp\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Cyn_UE  
  { h'wI  
typedef Ret result_type; SU8vz/\%y  
} ; <w9<G  
对于双参数函数的版本: T@{ }!  
t'7A-K=k3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F\)?Ntj)>@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $G,#nh2 oD  
  { 9i8 ~  
typedef Ret result_type; \DgWp:|  
} ; (E*pM$  
等等。。。 bb@3%r|_<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dXBXV>rbB  
M%aA1!@/  
template < typename Func > :S_3(/} \  
struct func_return UHaY|I${U  
  { x5Z(_hU  
template < typename T > '1f:8  
  struct result_1 Bh%Yu*.f  
  { 0v"h /  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r;~2NxMF/  
} ; &3_S+.JO  
usFhcU  
template < typename T1, typename T2 >  4u.v7r  
  struct result_2 5 `Mos  
  { MODi:jsl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DV6B_A{kI  
} ; xnp5XhU  
} ; /Y7Yy jMi  
aj\ zc I  
?T (@<T  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 YU (|i}b  
`#Yv(a2TY  
template < typename Func, typename aPicker > '|jN!y^ 2p  
class binder_1 X1N*}@:/  
  { w~lxWgaY7  
Func fn; ;vkk$ -  
aPicker pk; Y \oz9tf8  
public : 9Z_!}eY2mc  
=eB^( !M  
template < typename T > xUw)mUn@N  
  struct result_1 m0$~O5|4  
  { (vXes.|+t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0;6 ^fiSY;  
} ; TM?RH{(r  
!=t.AgmL  
template < typename T1, typename T2 > 1#OM~v6B  
  struct result_2 <aVfgVS  
  { rO;Vr},3\%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &i8UPp%  
} ; +o*&JoC  
|."thTO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YS|Ve*t(L=  
ZR"BxE0_k  
template < typename T > \'}? j-8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FsXqF&{  
  { 8`4Z%;1  
  return fn(pk(t)); ~6HaZlBB  
} )8244;  
template < typename T1, typename T2 > G|,'6|$jE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^CtA@4  
  { uz8Y)b  
  return fn(pk(t1, t2)); ]>%M%B  
} )c"m:3D@  
} ; 3ug-cq  
9bVPMq7}i  
y"o@?bny  
一目了然不是么? x,~ys4  
最后实现bind YlP8fxS  
IBY(wx[5S  
D$W09ng-  
template < typename Func, typename aPicker > nTd[-3o  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {WYHT6Z  
  { n\x@~ SzrX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yo=0Ov  
} 4a6WQVS  
pk&;5|cCD  
2个以上参数的bind可以同理实现。 WdvXVF  
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。  $w@0}5Q  
P+j5_V{\b  
十一. phoenix b+rn:R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 61"w>;d6  
rgOc+[X  
for_each(v.begin(), v.end(), (uk-c~T!u  
( @|hn@!YK  
do_ ~$ FgiW  
[ Z91GM1lrf8  
  cout << _1 <<   " , " [$bK%W{f  
] |_ u  
.while_( -- _1), I6B`G Im5  
cout << var( " \n " ) \dzHG/e  
) W? ^ ?Kx  
); },W<1*|  
F4|Z:e,Hr  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: c'gV  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ET[vJnReC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 btV Tt5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /`b(} m  
f'>270pH  
&LD=Zp%  
template < typename Cond, typename Actor > >Y\$9W=t  
class do_while pm 4"Q!K  
  { 2[; 4D/`*  
Cond cd; MMYV8;c  
Actor act; x%WL!Lo  
public :  erW[q  
template < typename T > A/%+AH(  
  struct result_1 EG|fGkv"  
  { ?;dfA/  
  typedef int result_type; AzmISm  
} ; eInx\/  
km(Mv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G+$A|'<`z  
:nPLQqXGQ  
template < typename T > 6*({ZE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \~O}V~wE  
  { !jIpgs5  
  do a0]n>C`~  
    { REe<k<>p~  
  act(t); u*aFWl]=  
  } Jn/"(mM  
  while (cd(t)); L#|, _j=9  
  return   0 ; B"903 g 1  
} u0M? l  
} ; T/$6ov+K  
AusCU~:>  
M2.Pf s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =DT7]fU  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 f'2Ufd|J|  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 O6[,K1,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 f.~-31  
下面就是产生这个functor的类: ?<l,a!V'6  
J!5>8I(_wX  
j?YZOO>X  
template < typename Actor > t5qNfiKC  
class do_while_actor ;ZSJ-r  
  { h)MU^aP  
Actor act; }!W,/=z*  
public : rerl-T<3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _,U`Iq+X  
BM@:=>ypQ  
template < typename Cond > UZ`GS$D@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S"/M+m+ ]  
} ; S S/9fT"[  
5c W2  
G/w&yd4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 POl[]ni=>  
最后,是那个do_ FBR]) h'Z  
8l, R|$RKP  
"8'aZ.P  
class do_while_invoker <ah!!  
  { ~Lyy7 B9  
public : z&3in  
template < typename Actor > {!$E\e^d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [|XMR=\>  
  { >sUavvJ~x  
  return do_while_actor < Actor > (act); # -0}r  
} <Ag`pZ<s  
} do_; tY1M7B^~  
k4:e0Wd  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rhLm2q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @-7h}2P Q  
最后来说说怎么处理break和continue -UHa;W H  
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。 ;{zgp  
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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