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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =OFx4#6a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *rA]q' jM  
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, ]$I}r= Em  
/z: mi  
=G`g-E2  
8"o@$;C  
  class filler W@D./Th  
  { _P*QX  
public : ?$VkMu$2k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M<P8u`)>4H  
} ; :a9   
tN z(s)  
VPb8dv(a3  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Qw<&N$  
LHSbc!Y'.  
#tA/)Jvi  
]D,\(|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -L!lJ  
[OR"9W&  
6!wk5#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (QQkXlJ  
E@4/<;eKK  
.sD=k3d  
M[(pLYq:  
二. 战前分析 $CZ'[`+  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 <T]ey  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 "egpc*|]  
?/8V%PL~$  
w^N QLV S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G"h}6Za;DO  
  /* --------------------------------------------- */ Nt/hF>"7  
vector < int *> vp( 10 ); #\\|:`YV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L[!||5y  
/* --------------------------------------------- */ e0hY   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w1 eFm:'  
/* --------------------------------------------- */ ER0B{b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `4g}(-  
  /* --------------------------------------------- */ me-uPm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ri6KD  
/* --------------------------------------------- */ <,D*m+BWn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _tE55X&  
P~%+KxwZQ  
>T-4!ZvS\j  
=nqHVRA  
看了之后,我们可以思考一些问题: `\f 3Ij,  
1._1, _2是什么? 9*r^1PRc  
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。 cZ#%tT#  
2._1 = 1是在做什么? .eLd0{JtN  
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。 mv^X{T  
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。 :[7O=[pk  
o7@C$R_#  
zjOOEvi  
三. 动工 n]i#&[*A(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: mi[8O$^iJ  
!s:e  
c=X+uO-  
mhB2l/  
template < typename T > Xt +9z  
class assignment ILqBa:J  
  { (>NZYPw^3  
T value; aemi;61T\  
public : +}PN+:yV  
assignment( const T & v) : value(v) {} Je}0KW3G9L  
template < typename T2 > +wxsAGy_j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m.<u !MI  
} ; Qxk& J  
'u~0rMe4})  
@0d"^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :Qh rh(i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b'Km-'MtH  
"p7nngn~  
y G3aF(  
B{*{9!(l9  
  class holder P^tTg  
  { (|NCxey  
public : DTSf[zP/  
template < typename T > #'0Yzh]qc  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const </u=<^ire  
  { *QV"o{V  
  return assignment < T > (t); ambr}+}  
} ,Vw>3|C  
} ; hS&l4 \I'Z  
ncMzHw  
&} { #g  
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: @\o"zU  
I2Imb9k~B  
  static holder _1; Eku  9u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RB|i<`Z  
s^K2,D]P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z&U:KrFH  
而不用手动写一个函数对象。 H2+b3y-1a]  
@`dlhz  
*@ H\J e`  
tRZ4\Bu  
四. 问题分析 K/K-u  
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 uy^>2p  
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。 Q$v00z]f*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -J8Hsqf@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {/H<_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =*"8N-FU  
]Yw$A  
五. 问题1:一致性 %qiVbm0  
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?| +vaA P=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ikw@B)0}  
G!;PV^6x  
struct holder S_/S2(V"  
  { 7eAV2.  
  // se`Eez}  
  template < typename T > sRA2O/yKCE  
T &   operator ()( const T & r) const U3Z=X TB  
  { t ^[fu,  
  return (T & )r; m|F1_Ggz  
} ^6z"@+;*  
} ; `;J`O02  
YWvD+  
这样的话assignment也必须相应改动: X6r0+D5AvB  
;RRw-|/Wm  
template < typename Left, typename Right > ir/uHN@  
class assignment doOuc4  
  { *=.~PR6W{  
Left l; <r.QS[:h  
Right r; owQ,op #  
public : cw{TS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y<E]; ub  
template < typename T2 > 0o"aSCq8t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #79[Qtkrhm  
} ; &29jg_'W  
| @$I<  
同时,holder的operator=也需要改动: ao"2kqa)r  
w2'q9pB+  
template < typename T > >ItT269G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dpw-a4o}  
  { ; Byt'S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fg3Jv*  
} c|;n)as9(%  
oV0T   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 75zU,0"j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V<J1.8H  
_eOC,J<-~  
return l(rhs) = r; ;=jF9mV.  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 V< W;[#"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o_BTo5]  
[Hx(a.,d  
template < typename Tp > ]i$y;]f  
class constant_t :sJ7Wok6~  
  { C| ~ A]wc=  
  const Tp t; 2cH RiRT  
public : d \l{tmte  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rB$~,q&.V  
template < typename T > rZJJ\ , |  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e ,/]]E/o  
  { ~TEn +  
  return t; .R)P |@z L  
} m^}|LB:5  
} ; Cl<!S`  
P:4"~ ]}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M7cD!s@'I  
下面就可以修改holder的operator=了 8qg%>ZU4d  
Sb/?<$>  
template < typename T > Sv{n?BYq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const peO@ZKmM  
  { :5,~CtF5 `  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y>aO90wJ  
} 1 >j,v+  
*k62Qz3  
同时也要修改assignment的operator() '-YiV  
B_Q{B|eEt&  
template < typename T2 > 1vj@ qw3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4d5c ]%  
现在代码看起来就很一致了。 Sk cK>i.[  
;v@G  
六. 问题2:链式操作 OW4j!W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tr[}F7n9  
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。 X$we\t  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 #dUKG8-HJ  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 < -`.u`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,%*UF6B M  
pqb'L]  
template < typename T > Op ar+|p\  
struct result_1 6I +0@,I  
  { E(4c&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /B@{w-N  
} ; )bOfs*S  
z/ 1$G"  
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: =# Sw.N  
C!*!n^qA  
template < typename T > MONX&$  
struct   ref hi1Ial\Y  
  { n9+33^ PT  
typedef T & reference; s Z[[ymu8  
} ; 0vm>*M*p  
template < typename T > pD%(Y^h?  
struct   ref < T &> O D}RnKL  
  { ~~OFymQ%?q  
typedef T & reference; CvY+b^;  
} ; g %f5hy  
Bdt6 w(`^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &L+uu',M0c  
= UH3.  
template < typename T > [ ulub|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ][$I~ nRf  
  { 5 3%>)gk:  
  return l(t) = r(t); RVatGa0  
} 3 }fOb  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 3Tl<ST\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \9VF)Y.ke  
Q6qW?*Y  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么  p@ ^G)x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \sAaVdZJH(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (?r,pAc:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 SV>tw`2  
最后的布局是: P }sr  
                Add *H QcI-  
              /   \ u1%URen[x  
            Divide   5 z$%twBg}#  
            /   \ eIkKsgr>  
          _1     3 Food<(!.>  
似乎一切都解决了?不。 X/~uF 9a'<  
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。 b"h'7C/  
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。 Jbu2y'zE  
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: bqcCA9 1  
1D*=ZkA)  
template < typename Right > 1|MRXK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]y0Y(  
Right & rt) const h 3CA,$HJ  
  { SndR:{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F^u12R)  
} >NKJ@4Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x s{pGQ6Q  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?R)]D:`  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Z>9@)wo  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ,dIev<  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Y$=jAN  
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?  ? }M81  
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: j]BRfA  
8>v_th  
template < class Action > 7Z6=e6/\  
class picker : public Action ,|]J aZq  
  { nq M7Is  
public : p~$cwbQ!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O(T5  
  // all the operator overloaded 1r;zA<<%R  
} ; *&NP?-E  
w 9dkJo  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 N[e,){v  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: `6U!\D  
` =>}*GS  
template < typename Right > u:l-qD9=(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const entU+Or  
  { )E}v~GW.+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =>$)F 4LW  
} 3Qy@^"  
q)k:pQ   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > npdljLN  
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。 928_e)V  
U) J5K  
template < typename T >   struct picker_maker '$9o(m#  
  { !zA@{gvEc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oW3"J6,S  
} ; m@Z#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y}?|+/ dN  
  { OEW'bT)  
typedef picker < T > result; Pxlc RF  
} ; %O"8|ZG9{  
~non_pJ  
下面总的结构就有了: ^D+J k8  
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。 M-o'`e'  
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。 WMB%?30  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |toP8 6  
至此链式操作完美实现。 y{ ur'**l  
#EPC]jFk  
-YA,Stc-  
七. 问题3 0fsVbC  
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。 n4K!Wv&u  
\Vyys[MMY8  
template < typename T1, typename T2 > l(t&<O(m9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~t6q-P  
  { $^]K611w9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I1Q!3P  
} GcBqe=/B!  
<tr]bCu}  
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:  ;l$$!PJ  
GK@OdurAR  
template < typename T1, typename T2 > Su#0 F0  
struct result_2 !}&|a~U@`k  
  { %* "+kw Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; > i/jqT/  
} ; Tq1\  
b($hp%+yJ  
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? |+#Zuq  
这个差事就留给了holder自己。 V b0T)C  
    y9:4n1fg  
:`bC3Mr  
template < int Order > + jLy>=u  
class holder; gmGK3am  
template <> $Z]&3VxxY  
class holder < 1 > :{7+[LcH7  
  { Xg)8}  
public : ">H*InF  
template < typename T > {9x_E {  
  struct result_1 o<G 9t6~  
  { }9fa]D-a?  
  typedef T & result; jI-a+LnEm  
} ; ?.~1%l!  
template < typename T1, typename T2 > 7N$2N!I(  
  struct result_2 \-\>JPO~<  
  { \[MAa:/  
  typedef T1 & result; I ]m  
} ; y'R}  
template < typename T > nS+Rbhs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <:S qMf  
  { CFtQPTw  
  return (T & )r; }%wd1`l7  
} ?cV,lak  
template < typename T1, typename T2 > zm_8a!.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const feej'l }F  
  { QYH-"-)  
  return (T1 & )r1; \nl(tU#j  
} SI7rTJ]/  
} ; 3c<aI =$^  
78& |^sq  
template <> "5hk%T '  
class holder < 2 > U&^q#['  
  { hkMeUxS  
public : 0m@+ &X>w  
template < typename T > -Jd|H*wWo  
  struct result_1 )qWwh)\;!  
  { n:@!vV   
  typedef T & result; vW+6_41ZM  
} ; `ecseBn3d  
template < typename T1, typename T2 > ({uW-%  
  struct result_2 ]Ry9{:  
  { }[p{%:tP  
  typedef T2 & result; PgBEe @.  
} ; '.A!IGsj  
template < typename T > 8`4M4" lj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DX_ mrG  
  { e(c\U}&  
  return (T & )r; _4S^'FDo  
} !<[+u  
template < typename T1, typename T2 > Xoj"rR9|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !>`Q]M`  
  { mF7 Ak&So^  
  return (T2 & )r2; G~9m,l+  
} sx,$W3zI'G  
} ; FYAEM!dyy  
&^=Lr:I  
s QDgNJbU  
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> >。 T4eJ:u*;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I68u%fCv  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y{Z&W9U  
8v$q+Wic  
return l(i, j) = r(i, j); BQu |qr q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o[C^z7WG0  
r%,?uim#  
  return ( int & )i; {R1]tGOf  
  return ( int & )j; rOJ>lPs  
最后执行i = j; Y=S0|!u  
可见,参数被正确的选择了。 5KC Qvv\  
#xI g(nG  
QkrQM&Im  
DB vM.'b$  
Q):#6|u+  
八. 中期总结 +=tdgw/  
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: Wf~^,]9N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w-|Rb~XT h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @|gG3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor UHl3/m7g  
66=[6U9 *  
%4~"$kE  
Jqoo&T")  
Yh<F-WOo2  
)nm+_U  
九. 简化 4n,&,R r#  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 K?.~}82c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &PMQ]B  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: osp~)icun  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 k+QGvgP[4@  
  +-*/&|^等 }">r0v!3  
2. 返回引用。 Ycr3$n]e  
  =,各种复合赋值等 V U3RFl  
3. 返回固定类型。 HE}0_x.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mxlh\'b  
4. 原样返回。 Xaz "!  
  operator, [4Q;(67  
5. 返回解引用的类型。 [ &TF]az  
  operator*(单目) Qz(D1>5I?  
6. 返回地址。 )*KMU?  
  operator&(单目) j0l,1=^>l  
7. 下表访问返回类型。 1?'4%>kp  
  operator[] (UkP AE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pqG> |#RG  
  operator<<和operator>> ,np=m17  
2Kxb(q"  
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。 v93b8/1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {&1L &f<  
cy%M$O|hX5  
template < typename Left > _}[ Du/c  
struct value_return }?[];FB  
  { gM96RY  
template < typename T > NaR} 0  
  struct result_1 t{})6  
  { ,,H5zmgA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EX)&|2w  
} ; Ez1eGPVr  
k+J3Kl09hM  
template < typename T1, typename T2 > geQ!}zXWi  
  struct result_2 l*ltS(?  
  { ,TBOEu."4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _c>iux;  
} ; ((M,6Q}  
} ; b(K"CL\p  
/k.0gYD  
E '6>3n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \h ~_<)  
#*(}%!rD*  
下面我们来剥离functor中的operator() ;4 O[/;i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hFV,FBsAO  
rS@/@jKZE  
return l(t) op r(t) [6VB&   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z`TfS+O6  
return op l(t) 7?dWAUF  
return op l(t1, t2) O-, "/Z  
return l(t) op * + T(i  
return l(t1, t2) op ,_V V;P  
return l(t)[r(t)] BJ UG<k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :zL)O  
,{*g Q%7  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: %A zy#m  
单目: return f(l(t), r(t)); Ip8ml0oG  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]J Yz(m[   
双目: return f(l(t)); +C% 6jGGh  
return f(l(t1, t2)); q1ysT.{p,  
下面就是f的实现,以operator/为例 )zL@h  
dGZie .Zx  
struct meta_divide J 2O,wb)U  
  { KjGu !B  
template < typename T1, typename T2 > a>j}@8[J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]B/> =t"E  
  { _H$Lu4b)N  
  return t1 / t2; u^MKqI  
} ~&Z>fgOTJ  
} ; qT#e -.G  
e#[Klh$]EW  
这个工作可以让宏来做: s^u  Y   
"7cty\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -XYvjW,|  
template < typename T1, typename T2 > \ D07M!U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z:Am1B  
以后可以直接用 ~"+"6zg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <+QdBp'd;  
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 ` GF w?G  
(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。。。) P<pv@ l9)  
~b_DFj  
'rhgM/I  
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 Lu#qo^  
,z&S;f.f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <rzP  
class unary_op : public Rettype dN2JOyS  
  { NK|UeL7ght  
    Left l; GxdAOiq;  
public : &nEL}GM)E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |k.'w<6mb9  
# xtH6\X  
template < typename T > xmg3,bO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eiK_JPFA-  
      { *PF<J/Pr  
      return FuncType::execute(l(t)); .n<vhLDQn  
    } $zP5Hzx  
)Do 0  
    template < typename T1, typename T2 > U[wx){[|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bq/Aopfr  
      { kj6:P$tH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "2mPWRItO  
    } y% bIO6u:  
} ; 4c5BlD  
%IsodtkDu  
f.w",S^  
同样还可以申明一个binary_op PK]3uh  
+byOThuE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > & ijz'Sg3  
class binary_op : public Rettype o/N!l]r  
  { h'*v$lt  
    Left l; gPd K%"B@  
Right r; Mj@2=c  
public : 7 $y;-[E[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4en3yA0.w  
Gxw1P@<F:  
template < typename T > $a_y-lY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3;>ls~4  
      { NO!Qo:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5cP yi/  
    } y[m,t}gi  
` aVp#  
    template < typename T1, typename T2 > d{YvdN9d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R'Jrbe|  
      { 'rB% a<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]oP1c-GEk  
    } !|[rh,e]  
} ; 4>,X.|9{  
GD4S/fn3  
NW1Jr/  
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 o=Vs)8W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UGAV"0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t6"%u3W8M  
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。 C:B7%<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KlT:&1SB9  
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。。。 `nF SJlr&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Vuz.b.,i`  
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) R*r4)+gd  
下面是修改过的unary_op UF+Qx/4h0  
2>o[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZDW9H6ux  
class unary_op i<Z%  
  { B|m)V9A%-  
Left l; &J 3QO%  
  3RaduN]  
public : KQr+VQdq>  
xO|r<R7d7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D, ")n75  
9,?~dx  
template < typename T > O,r;-t4vYU  
  struct result_1 p!pf2}6Fd  
  { X.b8qbnq[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =v:?rY}  
} ; CXq[VYM&X  
81Z;hO"~  
template < typename T1, typename T2 > f"s_dR  
  struct result_2 *L^W[o  
  { L$5,RUy  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6q^$}eOt  
} ; A|ZT ;\  
@1*^ttC  
template < typename T1, typename T2 > 3L&:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3m>YR-n$  
  { oh{>nwH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7DAP_C  
} w5>[hQR\  
||:> &  
template < typename T > RBQ8+^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3X gJZ  
  { @} Ig*@  
  return OpClass::execute(lt(t)); cQEUHhRg!  
} Wj.t4XG!  
QXb2jWz  
} ; L"b&O<N o  
Bt<)1_  
S)U*1t7[  
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 kp*v:*  
好啦,现在才真正完美了。 lsax.uG5x  
现在在picker里面就可以这么添加了: CzBYH   
 ;+~5XLk  
template < typename Right > .`IhxE~mN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Em!- W5*s  
  { E&8Nh J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i)x0 ]XF  
} _*AI1/>`  
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。 %Xh}{o$G  
j:%,lcF  
$M}"u [Qq  
}2]|*?1,  
=F@ +~)_  
十. bind *H/>96  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 'x%gJi#  
先来分析一下一段例子 Zv@qdY<:  
`PARZ|  
E^)FnXe5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'iW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vbmt0df  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 iYr)Ao5X  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 lrE"phYk  
我们来写个简单的。 TdPd8ig8{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wa@Rlzij>  
对于函数对象类的版本: IP`lx  
KkUK" Vc  
template < typename Func > :A8r{`R'N  
struct functor_trait 8c) eaDu  
  { 'pt(  
typedef typename Func::result_type result_type; DWU=qD+  
} ; FGn"j@m0  
对于无参数函数的版本: /bykIUTKI  
]zYIblpde  
template < typename Ret > lc <V_8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :of([e|u6  
  { @1o X&#  
typedef Ret result_type; [l-o*@  
} ; DZqG7p$u4i  
对于单参数函数的版本: Sn[xI9}O  
6 ) i-S<(  
template < typename Ret, typename V1 > K9@.l~n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0h1u W26^  
  { Y*BmBRN  
typedef Ret result_type; Jh.~]\u  
} ; k@7#8(3  
对于双参数函数的版本: J'2 Yrn  
|Y Lja87  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wS=vm}}u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Gor 9 &aJ1  
  { $2W#'_K+  
typedef Ret result_type; ;87PP7~  
} ; 6'r;6T *  
等等。。。 {|oWU8.l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -Mr_Ao`E  
B=OzP+  
template < typename Func > WD%(RC"Q  
struct func_return &-*l{"7p+%  
  { P6_Hz!vE  
template < typename T > e[iv"|+  
  struct result_1 y^H5iB[SPL  
  { ;?{^LiD+F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N7s0Ua'-v  
} ; Gbhw7 (&  
-;gQy[U  
template < typename T1, typename T2 > '=;e# C`<{  
  struct result_2 `i.fm1I]  
  { W_@ b. 1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @A6iY  
} ; pJFn 8&!J  
} ; `!cdxKLR  
#;8)UNc)}  
_jX,1+M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }36AeJ7L  
K{d3)lVYCS  
template < typename Func, typename aPicker > 9<3(  QR  
class binder_1 z*T41;b  
  { #U-y<[ 3  
Func fn; "&H'?N%9Up  
aPicker pk; A _TaXl(  
public : =+_nVO*  
2Rw<0.i|  
template < typename T > < h#7;o  
  struct result_1 o1#3A  
  { #)}BY"C%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |"K%Tvxe  
} ; ,~cK]!:>s  
6Mk#) ebM  
template < typename T1, typename T2 > ; s(bd#Q  
  struct result_2 sq=EL+=j  
  { b; of9hY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hx6O Dj[-  
} ; ]0'cdC  
r ??_2>Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E"*E[>  
D`QMlRzXy  
template < typename T > c9c]1XJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rng-o!   
  { HIw)HYF 2  
  return fn(pk(t)); s YTJ^Kd  
} T%.Y so{  
template < typename T1, typename T2 > DSHvBFQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^GV'Y  
  { dm/3{\ 4  
  return fn(pk(t1, t2)); 7W}%ralkg  
} "yH?df24  
} ; !r.-7hR$  
{3KY:%6qj  
&FmTT8"l  
一目了然不是么? t8Pf~v  
最后实现bind *JImP9SE  
mD> J,E  
f-#:3k*7S  
template < typename Func, typename aPicker > PI L)(%X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vFHeGq70j  
  { `=;}I@]zj)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r]LP=K1  
} U{dK8~  
RCfeIHL  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "3jTU  
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。  I wj[ ^  
L[44D6Vg  
十一. phoenix E[t[R<v,P!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .feB VRg  
;m] nl_vg  
for_each(v.begin(), v.end(), ,L  
( l'<&H#A;'  
do_ PO5,lcBD<  
[ #O_%!7M{4  
  cout << _1 <<   " , " M5RN Z%  
] M p <r`PM2  
.while_( -- _1), #<Y3*^~5d  
cout << var( " \n " ) CSjd&G *ZB  
) 3_G0eIE"u  
); i<m) s$u  
dSjO 12b  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: w!*ZS~v/r  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor m~;.kc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U$DZht4>u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Wk^{Tn/]  
B{0]v-w  
FnVW%fh  
template < typename Cond, typename Actor > B!<B7Q  
class do_while |{|B70v3Co  
  { R7b-/ !L  
Cond cd; OE[7fDe'  
Actor act; 5X3JQ"z  
public : tHaHBx1P  
template < typename T > bkR~>F]FAu  
  struct result_1 0-OKbw5%=b  
  { CC@U'9]bH  
  typedef int result_type; :icpPv  
} ; 7Z +Fjy-B  
kqX %y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pno}`Cer  
]~$@x=p2e  
template < typename T > ~:,}?9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Cf:\Xs m  
  { nGTGX  
  do Ax|'uvVAPT  
    { I`xC0ZUKj  
  act(t); [x?9< #T  
  } UazK0{t<f  
  while (cd(t)); RJ3uu NK7  
  return   0 ; 8 |= c3Z  
} =KO]w9+\  
} ; @fA| y  
`B&E?x  
+(`D'5EB(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). '%_K"rb  
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。 {8":c n 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。 .mwW`D  
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。 w&#[g9G%  
下面就是产生这个functor的类: ^Rl?)_)1HE  
D:K"J><@  
$EIKi'!8  
template < typename Actor > 5mVO9Q j  
class do_while_actor YG?4DF  
  { M-;Mw Lx  
Actor act; [+5g 9tBJ  
public : lO9Ixhf~iu  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G]xYQ]  
|$\1E+  
template < typename Cond > ?$I9/r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4TQmEM,  
} ; Dg~m}La  
Q<szH1-  
,d!@5d&Zi  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Qhe<(<^J,  
最后,是那个do_ IuFr:3(  
TUGD!b{  
}VWUcALJV  
class do_while_invoker MowAM+?^}  
  { 7C Sn79E  
public : _H}hK kG+  
template < typename Actor > Qa9@Q$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uZf 6W<a  
  { ~tL:r=  
  return do_while_actor < Actor > (act); B<myt79F_[  
} JSq3)o9?/  
} do_; LO%e1y  
FwKY;^`!d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9A{D<h}yk  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n}9<7e~/  
最后来说说怎么处理break和continue 9I5AYa?  
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。 L|D9+u L  
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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