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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda nU_O|l9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pjFO0h_Y  
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, vv ,4n&D  
;_(f(8BO   
+>q#eUS)  
mcez3gH  
  class filler  JaY"Wfc  
  { 12n:)yQy  
public : &Pr\n&9A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Zigv;}#  
} ; :82h GU  
2 DW @}[G  
xrkl)7;  
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: B}d&tH2^s  
}'x;J   
Kn~Rck| ]  
Zl5'%b$&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bGWfMu=n  
hN'])[+V  
Tsg9,/vXM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 XH!#_jy  
KR aL+A  
.ImaM  
cFL~< [>_  
二. 战前分析 ZkbE&7Z  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 !y _{mE?V(  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 |Ghk8 WA  
Q6Gw!!Z5EA  
/IpCo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;>?h/tS6  
  /* --------------------------------------------- */ Ki;SONSV~|  
vector < int *> vp( 10 ); 7s(tAbPdB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 92DM1~ *  
/* --------------------------------------------- */ 6CBk=)qH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dDPQDIx  
/* --------------------------------------------- */ _B^zm-}8|B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); OjUPvR2 0  
  /* --------------------------------------------- */  `t U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); p u(mHB  
/* --------------------------------------------- */ F^O83[S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~ 29p|X<  
lxL5Rit@Px  
KG'i#(u[  
xR1G  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4KH492Nq9  
1._1, _2是什么? sT\:**  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 )Z/"P\qo  
2._1 = 1是在做什么? OldOc5D  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 "313eeIt%i  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 NHGTV$T`1  
\]9)%3I  
q\0/6tl_  
三. 动工 )dT@0Ys%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Vx_33";S\  
_M^.4H2  
CZ5\Et6r  
%T/@/,7h  
template < typename T > KrE 'M  
class assignment ntW@Fm:bw>  
  { n"(!v7YNp  
T value; P=94  
public : s\ -,RQ1  
assignment( const T & v) : value(v) {} ! xCo{U=  
template < typename T2 > UD.b b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } r`O Yq  
} ; 75^6?#GS  
?%s>a8w  
x}] 56f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5f-b>=02  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^dQ{vL@9b9  
REUxXaN>Z  
=hPXLCeC  
0xB2  
  class holder Qz~uD'Rs/  
  { "7B}hZ^)W  
public : ?5C'9 V  
template < typename T > @UD:zUT)F  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~r--dU  
  { W: ]FYC  
  return assignment < T > (t); ~e{ @5.g  
} 1 R5 pf  
} ; ZwmucY%3  
-#|D>  
q A)O kR'm  
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: cr1x CPJj  
;5Sdx5`_  
  static holder _1; un{ZysmtB6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m@4Dz|  
6\4-I^=B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \|;\  
而不用手动写一个函数对象。 /at7 H!  
tb3V qFx  
y0* rY  
d!,t_jM0  
四. 问题分析 ++0)KSvw  
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。 %M(RV_R+6  
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。 c3vb~l)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cw Obq\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aB]0?C y9(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2xI|G 3U  
4<efj  
五. 问题1:一致性 `Fy-"Uf  
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?| (j: ptQ2$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V>{< pS  
h@:K=gg K  
struct holder Zj`WRH4  
  { :KLXrr  
  // xA] L0h]  
  template < typename T > ]?Ef0?44  
T &   operator ()( const T & r) const &gXh:.  
  { 4QL>LK  
  return (T & )r; '%NglC[J  
} K+B978XD  
} ; %Sr+D{B  
7},A. q  
这样的话assignment也必须相应改动: =CX1jrLZ  
^kez]>   
template < typename Left, typename Right > rd%%NnT"  
class assignment *IG$"nu  
  { 5(1:^:LGK  
Left l; -3I3 X  
Right r; Gz[yD ~6a  
public : aB9!}3@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ud1M-lY\U  
template < typename T2 > .Eao|;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \CbJU  
} ; UtZ,q!sg  
-fR :W{u  
同时,holder的operator=也需要改动: }lJ;|kx$  
hp\&g2_S0W  
template < typename T > NxT"A)u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [|}IS@  
  { C* 7/iRe  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7>vm?a^D2&  
} #&Sr;hAJ  
X#B b?Pv  
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。 :=*de Z<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9"[;ld<  
v9*m0|T0M  
return l(rhs) = r; JxAQ,oOO  
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。 qWt}8_"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -yYdj1y;  
 N;7/C  
template < typename Tp > `8:0x?X  
class constant_t nwRltK  
  { pSZ2>^";  
  const Tp t; 6cQgp]%  
public :  4M'>oa  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} op,L3:R\Z  
template < typename T > 8[^'PIz  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const QTV*m>D  
  { .n-#A  
  return t; y8Va>ul"U  
} 7R+(3NU1A  
} ; 6b|?@  
8)i""OD@I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g?C;b>4  
下面就可以修改holder的operator=了 *GP2>oEM  
jG5HW*>k0  
template < typename T > nB[-KS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~(5r+Z}*`  
  { k9|5TLXq?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]I*c:(qwu  
} P&-o>mM  
tYS4"Nfb+  
同时也要修改assignment的operator() U, 6iT  
+n3I\7G>  
template < typename T2 > 2_o#Gx'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nQ%HtXt;  
现在代码看起来就很一致了。 vW63j't_  
{h<D/:^v  
六. 问题2:链式操作 @ [$_cGR7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y4V:)@ P  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 s0kp(t!fiu  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 gT+/nSrLV  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 enoj4g7em^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct i;[y!U  
FhE{khc#  
template < typename T > 1v o)]ff  
struct result_1 M[uWX=  
  { >4 OXG7.&f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  ao(T81  
} ; V5|ANt  
,pNx(a  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5pO|^G j1  
X1L@ G  
template < typename T > ,Z. sGv  
struct   ref Rx%S<i;9  
  { ^5mc$~1`  
typedef T & reference; _n&Nw7d2 M  
} ; ngY%T5-  
template < typename T > &)eg3P)7  
struct   ref < T &> (FuIOR  
  { ?RRO  
typedef T & reference; 8~=*\ @^  
} ; y(A' *G9  
"4j~2{{ F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @@EI=\  
lame/B&nc  
template < typename T > 'U@o!\=a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (IJNBJb  
  { Xtp8 ^4Va  
  return l(t) = r(t); 1uF$$E6[  
} Q YJ EUC@  
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。 '\Xkvi  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  EM ,C  
_k-_&PR  
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 "kg`TJf=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7#8Gn=g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z`Yt~{,Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pwUXM?$R  
最后的布局是: eH&F gmU  
                Add `-NK:;^  
              /   \ GW2\YU^{  
            Divide   5 yMs!6c*  
            /   \ Hl*vS  
          _1     3 Cu"Cpt[  
似乎一切都解决了?不。 .nV2 n@SR  
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。 >J"IN I  
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。 DA=!AK>  
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: ~lj~]j  
0D-`>_  
template < typename Right > E-LkP;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ob d n#Wm=  
Right & rt) const f~IJ4T2#N  
  { )7q$PcY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [B0 BHJ~  
} Bous d  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i1iP'`r  
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。 : =QX^*  
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。 qY_qS=H^  
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。 R!nf^*~  
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。 1/_g36\l$  
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? K!|eN_1A  
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: j0=6B  
{>&~kM@  
template < class Action > 'r;mm^cS?  
class picker : public Action .6?"<zdPU  
  { igO>)XbsM  
public : MDMd$] CW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "gJ?LojB<  
  // all the operator overloaded lH-VqkR\  
} ; )m%uSSx#  
6Z\aJ  
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。 'o$j~Mr  
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: {I#_0Q,i  
J~~\0 u  
template < typename Right > b UG,~\Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const pP<8zTLn  
  { c{#2;k Q,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p8Vqy-:  
} =C %)(|  
bQ< qdGa  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <'y<8gpM  
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。 vEv kC  
m*0YMS>Y |  
template < typename T >   struct picker_maker 7vRtTP  
  { =?sG~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /\J0)V  
} ; PN* .9;5Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )ycI.[C  
  { -H| 9 82=  
typedef picker < T > result; U ?[ (  
} ; K7}.#*% ~  
k %I83,+  
下面总的结构就有了: Pk?$\  
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。 U S^% $Z:  
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。 *yq65yZi5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {DO9%ej)  
至此链式操作完美实现。  F/Goq`  
E0HqXd?  
Y&2FH/(M  
七. 问题3 }T5@P {3P3  
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。 LF|0lAr  
/A_:`MAZ  
template < typename T1, typename T2 > h*w9{[L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1;B~n5C.   
  { w[~G^x&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fRp]  
} \"P{8<h.3  
[6GYYu\  
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: .Rr^AGA4  
%9-^,og  
template < typename T1, typename T2 > D(b01EQ;d  
struct result_2 fk*(8@u>  
  { -L2.cN_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !Ko2yn}6l  
} ; l4C{LZ  
"t|)Kl  
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? dX(JV' 18A  
这个差事就留给了holder自己。 Z |$#  
    HoI6(t  
O&!R7T  
template < int Order > &raqrY|V  
class holder; 3%vXB=>T!  
template <> |Xt G9A>  
class holder < 1 > xAm tm"  
  { S^O9}<2g  
public : |}zWH=6  
template < typename T > %m&6'Rpfk  
  struct result_1 f*k7 @[rSv  
  { v,4{:y]p  
  typedef T & result; +C~h(  
} ; >Kgw2,y+  
template < typename T1, typename T2 > Nd8>p.iqO  
  struct result_2 CKAd\L   
  { 8/e-?2l  
  typedef T1 & result; -CPtYG[s  
} ; 7x)Pt@c  
template < typename T > jAJ='|[X\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3,PR6a,b'  
  { mK:gj&N7X|  
  return (T & )r; fA=Z):w  
} 9QQ XB-  
template < typename T1, typename T2 > Xv1vq -cM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m*^)#  
  { x $uhkP  
  return (T1 & )r1; 7# AIX],  
} =D<0&M9C  
} ; %;`Kd}CO  
j~v`q5X  
template <> @SX%q&-  
class holder < 2 > Ak[X`e T  
  { {FI zoR"  
public : s5~k]"{j  
template < typename T > c 4z&HQd  
  struct result_1 %H{pU:[5*  
  { ]r`;89:s>  
  typedef T & result; -K{R7  
} ; 0E.N3iU  
template < typename T1, typename T2 > H cmW  
  struct result_2 1>(EvY}Y\  
  { R"ON5,E  
  typedef T2 & result; G,C`+1$*  
} ; _CD~5EA:  
template < typename T > WD5J2EePT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (MGg r  
  { J[lC$X[  
  return (T & )r; Hq.rG-,p  
} eV7;#w<]  
template < typename T1, typename T2 > RELNWr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *aErwGLB8  
  { .W]k 8N E  
  return (T2 & )r2; r1!1u7dr t  
} ]V"P &; m  
} ; l7`{O/hN  
HT<p=o'$Z  
?Q:SVxzUd  
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> >。 w=KfkdAJ*/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "ESc^28  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )KZMRAT-  
PUQ",;&y1  
return l(i, j) = r(i, j); <]Td7-n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TV`1&ta  
t6Iy5)=zY  
  return ( int & )i; BU -;P  
  return ( int & )j; bEcs(Mc~  
最后执行i = j; Pe`mZCd^  
可见,参数被正确的选择了。 s;A7:_z#7  
?/|Xie  
E/cV59  
^E}?YgNp  
 h,/Aq  
八. 中期总结 )kep:-wm  
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: ^ZMbJe%L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rrL.Y&DTK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =g+}4P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LR=Ji7  
$RDlM  
 IuY9Q8  
etX@z'H  
/8; m.J>bf  
/&Q{B f  
九. 简化 AJyN lQ  
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。 |z)s9B;:#i  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W.3b]zcV  
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: T0 K!Msz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [8T{=+k  
  +-*/&|^等 @)>Z+g  
2. 返回引用。 |_?e.}K  
  =,各种复合赋值等 >XtfT'  
3. 返回固定类型。 5 `1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C1 ^%!)  
4. 原样返回。 a0NiVF-m%  
  operator, jG>W+lq  
5. 返回解引用的类型。 9#9 UzKX#  
  operator*(单目) @gN"Q\;F  
6. 返回地址。 O2fq9%lk  
  operator&(单目) !hVbx#bXl  
7. 下表访问返回类型。 oC`F1!SfOO  
  operator[] :M(uP e=D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !.P||$x`&  
  operator<<和operator>> !E$$ FvL  
n])#<0  
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。 Wt/;iq"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _ [k \S|iY  
z~Q=OPCnY  
template < typename Left > aL1%BGlmZ<  
struct value_return - l X4;  
  { 1$b@C-B@g  
template < typename T > exq5Zc%  
  struct result_1 L-+g`  
  { 6R45+<.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }AS?q?4?  
} ; m-t: ' B  
)Qb,zS6  
template < typename T1, typename T2 > i~h@}0WR"  
  struct result_2 .D@J\<,+l  
  { q-!H7o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >'4A[$$4mM  
} ; Ki><~!L  
} ; r w!jmvHE&  
8m"k3:e^  
3(c-o0M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `,]Bs*~  
8>YF}\D V  
下面我们来剥离functor中的operator() 1<ag=D`F_"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^+x?@$rq  
^fsMfB  
return l(t) op r(t) * zp tbZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G _cJI  
return op l(t) F*P0=DD  
return op l(t1, t2) !<M eWo  
return l(t) op sZrVANyqb  
return l(t1, t2) op gGM fy]]R  
return l(t)[r(t)] 6+$2rS$1V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -;9 }P  
J+/}m}bx  
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: _:Qh1 &h  
单目: return f(l(t), r(t)); F` ybe\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); xFF!)k #  
双目: return f(l(t)); v@zi?D K  
return f(l(t1, t2)); BpIyw  
下面就是f的实现,以operator/为例 4]r_K2.cc  
H9)@q3<  
struct meta_divide D|q~n)TW5  
  { _)45G"M  
template < typename T1, typename T2 > O|H:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &vrQ *jX  
  { s70Z&3A  
  return t1 / t2; DMUirA;  
} +Kk1[fh-  
} ; 8n3]AOc'~-  
poBeEpbs  
这个工作可以让宏来做: 6nTM~]5.  
iTHwH{!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x)C}  
template < typename T1, typename T2 > \ j*>J1M3E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [1rQ'FBB^1  
以后可以直接用 u=0O3-\h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {JfQQP&FV  
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 |<Ls;:5.  
(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。。。) \\SQACN  
`O6#-<>  
F;Q,cg M  
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 s!(R  
L3{(B u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G|,&V0*  
class unary_op : public Rettype -K/+}4i3N  
  { [|:{qQyD  
    Left l; zyS8LZ-y9  
public : YF{MXK}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .\caRb[  
]nsjYsT  
template < typename T > 5e7YM@ng  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XO]^+'U}p  
      { AQZ<,TE0,  
      return FuncType::execute(l(t)); bqbG+ g  
    } ]q"&V\b  
&ZD@-"@  
    template < typename T1, typename T2 > {]>c3=~FQb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $5pCfW8>  
      { kgo#JY-4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7 z    
    } ]({ -vG\m  
} ; hJM& rM7  
2}&ERW  
6La[( )  
同样还可以申明一个binary_op QVjHGY*R  
^(JrOh'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `%Fp'`ZM$8  
class binary_op : public Rettype OG}890$n  
  { x;[ .ZzQ  
    Left l; n~629&  
Right r; d.+*o  
public : 4.,EKw3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :-{"9cgF R  
CmB_g?K  
template < typename T > O_;BZzT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *}vvS^c0  
      { XH%pV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /[TOy2/;%b  
    } UIEvwQ  
c~U0&V_`j  
    template < typename T1, typename T2 > \kQ)fk]^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ]~;*9`:  
      { LtB5;ByeQ0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?d%)R*3IX  
    } |!(8c>]Bo  
} ; l`\L@~ln  
d.f0OhQ  
\~#\ [r_  
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 Z8=?Hu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b%lB&}uw}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) NAo.79   
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。 ]KuM's  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! PzPNvV/o  
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。。。 437Wy+Q|e  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8sj2@d  
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) a[hF2/*  
下面是修改过的unary_op w9Yx2  
uUfw"*D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `p\%ha!,w  
class unary_op l-w4E"n3  
  { 3}}/,pGSc  
Left l; eY 3:Nl^  
  ]L~z9)  
public : }4>u_)nt  
^x&x|ckR!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} oVw4M2!"K  
%ZoJu  
template < typename T > n@`3O'S  
  struct result_1 '`upSJ;e  
  { <l1/lm<#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4&NB xe  
} ; TzC(YWt  
,P <I<QYu  
template < typename T1, typename T2 >  _ %mm  
  struct result_2 gp9O%g3'  
  { -}m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2M+RA}dX  
} ; /eHf8l  
lSR\wz*Fk  
template < typename T1, typename T2 > L~ax`i1:"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XF: wsC  
  { =-!jm? st*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); q5g_5^csM{  
} HZ<#H3_ix  
il >+jVr  
template < typename T > q2 7Ac; y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _,^f,WO~  
  { L^e*_q2d:>  
  return OpClass::execute(lt(t)); &K]|{1+  
} .:H'9QJg  
w'}s'gGE  
} ; TJNE2  
"|i1A R:I  
5S? "<+J'  
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 !& c%!*  
好啦,现在才真正完美了。 > X  AB#  
现在在picker里面就可以这么添加了: (NUXK  
f]1 $`  
template < typename Right > >kAJS??  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1%M^MT%&  
  { leHKBu'd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IO #)r[JZ  
} ~oOv/1v},  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 2h5T$[fV  
(a!E3y5,  
e~QLzZ3  
r;f\^hVy  
HV`u#hZ7C  
十. bind %/zHL?RqJ  
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。 G%gdI3h1Z  
先来分析一下一段例子 ;\"Nekd|  
yzpa\[^  
3>(~5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M/V"Ke"N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 F-Z>WC{+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q9y|1Wg1W  
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。 iP7KM*ks  
我们来写个简单的。 e7G>'K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /_fZ2$/  
对于函数对象类的版本: Yp m*or  
b<fN,U< k  
template < typename Func > Ct /6<  
struct functor_trait Ql7opl,  
  { 'PMzm/;8st  
typedef typename Func::result_type result_type; ;$a|4_U$m  
} ; l$BKE{rg  
对于无参数函数的版本: dFeGibI{  
*y"|/_ *  
template < typename Ret > BvlY\^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6:r1^q6A9L  
  { M]\"]H?  
typedef Ret result_type; oQyMs>g  
} ; T5~Qfl?Y  
对于单参数函数的版本: 5NSXSR9c  
ziW[qH {  
template < typename Ret, typename V1 > =L$RY2S"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "z.!h(Eq  
  { y^p%/p%  
typedef Ret result_type; @Ng q+uXm  
} ; [\HAJA,  
对于双参数函数的版本: IsL=DV/  
suj}A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jaThS!>v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0g#?'sD  
  { Y!E| X 3  
typedef Ret result_type; %4To@#c  
} ; 0@f7`D  
等等。。。 B7ys`eiB5C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy hYCyc -W  
GLl@ 6S>v  
template < typename Func > ZG)C#I1;O  
struct func_return Jf2:[ Mq  
  { \No22Je6d  
template < typename T > a7NX~9 g  
  struct result_1 K3UG6S\B  
  { Q!%CU8!`&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9aqFdlbY  
} ; ~?A,GalS  
cmh/a~vYaY  
template < typename T1, typename T2 > #iGz&S3iN$  
  struct result_2 ?yz}  
  { NOmSLIgt7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j1toV$)P  
} ; 28+ Sz>SP  
} ; y+iuA@WCv  
fs]Zw mA^  
&sA6o"h~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~pSD|WX  
Tf[-8H<  
template < typename Func, typename aPicker > M/sqOhg  
class binder_1 El&pu x2  
  { a( {`<F  
Func fn; &<i>)Ss  
aPicker pk; U7fE6&g  
public : g?o$:>c  
/[#{#:lo2  
template < typename T > L@R%*-a  
  struct result_1 <^ )0M  
  { Iei4yDv ;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J&:0ytG  
} ; +TX p;6pA  
dl$l5z\  
template < typename T1, typename T2 > ow`c B  
  struct result_2 ;1OTK6  
  { O,1u\Zy/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z06pX$Q.<  
} ; SS~Txt75m  
yxQAO_C  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yZ)ScB^  
s*#|EdD6@  
template < typename T > IA!ixabG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zB]T5]  
  { &Y=NUDt_  
  return fn(pk(t)); fR[!=-6^f  
} 17Gdu[E  
template < typename T1, typename T2 > S@"=,Xj M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K ;xW/7?  
  { sBu"$ "]  
  return fn(pk(t1, t2)); hA\8&pI;  
} yRi/YR#  
} ; # nYGKZ  
/eMZTh*1P  
qiF~I0_0  
一目了然不是么? t@JPnA7~  
最后实现bind ?RzT0HRd  
X9gC2iSs]  
Z "=(u wM  
template < typename Func, typename aPicker > dO//  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yEqmB4^-  
  { yaR;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f}'gg  
} }Voh5*$E`  
<d5vVn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (Mm{"J3uv  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 A7RX2  
#f~a\}$I  
十一. phoenix 9G8QzIac  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: EH "g`r  
i }g xq  
for_each(v.begin(), v.end(), t5Mo'*j =  
( d$,i?d,  
do_ v(7A=/W_  
[ E6@ ;e-]j  
  cout << _1 <<   " , " {n{}Y.  
] :{ T#M$T  
.while_( -- _1), 3ElpS^ 2W  
cout << var( " \n " ) +r!h*4  
) eztk$o  
); B;~agr  
_Lb& 2 PAG  
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: ge oN4  
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 6qJB"_.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 66Xt=US  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |\(/dXXP  
9|WWA%p  
` ;=Se_  
template < typename Cond, typename Actor > #"{8Z&Z  
class do_while Lb{D5k*XU  
  { y&Hh8|'mC  
Cond cd; OA=;9AcZ  
Actor act; ?.4l1X6Ba  
public : ibc/x v2  
template < typename T > Xh/av[Q  
  struct result_1 ~=mM/@HD  
  { feW9 >f;  
  typedef int result_type; E\S&} K,s  
} ; bN&da [K  
r?I(me,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nu<!/O  
&Kp+8D*  
template < typename T > U}0/V c26  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a&hM:n4P  
  { z.^ )r  
  do @#tSx  
    { T_Y}1n|7[  
  act(t); {@$3bQ  
  } dSZ#,Ea"  
  while (cd(t)); //@=Q!MW  
  return   0 ; X8x>oV;8  
} 7$=@q|$  
} ; +3>4 ?,^g  
xH[yIfHkG@  
e"6i >w!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3T/j5m}+!  
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。 (FYJ^o  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <Y2!c,"  
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。 fLoVcl  
下面就是产生这个functor的类: <6~;-ZQY  
\pGO}{3 e*  
Z5[:Zf?h7J  
template < typename Actor > sK?-@  
class do_while_actor 8Q -F  
  { U9 *2< c  
Actor act; Oha g%<1#  
public : N=wy)+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y}HC\A77uD  
KgWT&^t  
template < typename Cond > QZox3LM1&.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [9_ (+E[}  
} ; Gnt!!1_8L  
+:%FJCOT  
K>6k@okO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 - (}1o9e\7  
最后,是那个do_ tlgvBRH>  
"'B%.a#k  
[Mc5N  
class do_while_invoker ]!aa#?Fc  
  { QJM!Wx+  
public : A_~5|  
template < typename Actor > MjC%6%HI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k#*yhG,]'  
  { #aX@mPm  
  return do_while_actor < Actor > (act); XSjelA?  
} 4"x;XVNM[  
} do_; iBC>w+t14  
( v:ek_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !F#aodM1N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qjzW9yV+  
最后来说说怎么处理break和continue +|YZEC  
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。 Q5n : f+  
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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