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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Oeg^%Y   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ZS&+<kGD  
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, bI;u};v  
+OI nf_O  
loyhNT=  
8RZqoQDH  
  class filler &$pQ Jf  
  { Ni;jMc  
public : /5>A 2y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \3 rgwbF  
} ; RbA.&=3  
8X\":l:  
0w2<2grQ  
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: L1SZutWD?  
)5diX + k  
IS{>(XT{  
JAmpU^(C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  </Dv?  
kf' 4C "}  
Lp{uA4:=K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !|,djo!N  
*u>[  
=@;\9j  
@# p{,L  
二. 战前分析 -{*QjP;K  
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。 UQT=URS  
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 Og2w] B[  
NdI~1kemr  
~MK%^5y?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kKVNE h Tp  
  /* --------------------------------------------- */ ^ -lWv  
vector < int *> vp( 10 ); E@@XWU21;N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S]c&T`jx  
/* --------------------------------------------- */ `y&2Bf  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T' )l  
/* --------------------------------------------- */ ir;az{T#U  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s<LYSrd  
  /* --------------------------------------------- */  (=Lx9-u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 40;4=  
/* --------------------------------------------- */ O 0P4uq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); baR*4{]  
V9D>Xh!0H  
,V+,3TT  
5q}7#{A  
看了之后,我们可以思考一些问题: RDu{U(!  
1._1, _2是什么? s%l^zA(  
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。 6l(HD([_p  
2._1 = 1是在做什么? q+ 9c81b  
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。 (;nh?"5  
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。 Bh q]h  
_GL:4  
5&Le?-/\  
三. 动工 8/ CK(G  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Fau24-g  
MB?762 Q  
8SO(pw9  
FlLk.+!t  
template < typename T > t\,X G  
class assignment ;c#jO:A5  
  { x?G"58  
T value; IKeO&]k  
public : f2M}N  
assignment( const T & v) : value(v) {} |#O>DdKHT  
template < typename T2 > ALp|fZ\vp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K!|J/W  
} ; =D^R,Q  
_VLA2#V>   
!='L`.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 AbOF/ g)C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k4~2hD<|  
u_%L~1+'  
z~RE}k  
:>m67Zq  
  class holder +nQp_a1{9%  
  { a`;nB E  
public : ^[hx`Rh`t  
template < typename T > S,qEKWyLd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jtQ}  
  { _h P7hhR  
  return assignment < T > (t); mq oB]H,  
} nW_cjYS%  
} ; \2y [Hy?  
2j-^F  
T5+9#  
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: bG!/%,s  
:Mnl1;oh  
  static holder _1; 7SJtW`~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3|1v)E  
h9l 6AnbJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [|APMMYK1  
而不用手动写一个函数对象。 \) g?mj^  
l[b`4  
A0gRX]  
e#|YROHf  
四. 问题分析 ECvTmU'=  
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。 u:%Ln_S  
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。 \ H!Klp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `:YCOF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g3vR\?c`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G Y+li {  
{1J4Q[N9m  
五. 问题1:一致性 h=MEQ-3jg  
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?| - ~`)V`@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 18G=j@k7  
RfzYoBN  
struct holder 9%^O-8!  
  { AkVgFQg" n  
  // _'Hw` 0}s  
  template < typename T > k[5:]5lp+  
T &   operator ()( const T & r) const E8b:MY  
  { aJ$({ZN\#  
  return (T & )r; ^_G@a,  
} gE~LPwM  
} ; )i$KrN6  
({WV<T&  
这样的话assignment也必须相应改动: 4~z-&>%  
6l& ,!fd  
template < typename Left, typename Right > x^)W}p"  
class assignment M.fA5rJ^  
  { "{M?,jP#  
Left l; v] hu5t  
Right r; hf< [$B  
public : @5*$yi 'Cp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dc,qQM  
template < typename T2 > -s9()K(vZG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #,Cz+ k*4  
} ; sTw+.m{F  
9 f= ~E8P  
同时,holder的operator=也需要改动: :HkX sZ  
b r\_  
template < typename T > IRT0   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n|eM}ymF+  
  { b>L?0p$ej  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); r&Qq,koE  
} q:u,)6  
tYMPqP,1.  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1}3tpO;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z^_gS&nDa~  
p'\zL:3  
return l(rhs) = r; sI6coe5n  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 )_SpY\J  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :?SD#Vvrh.  
!TLJk]7uC  
template < typename Tp > )F,z pGG  
class constant_t cr~.],$Om  
  { D4$2'h  
  const Tp t; /o9 0O&  
public : [Z;ei1l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} KRb'kW  
template < typename T > 1\-r5e; BE  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jR>`Xz  
  { Y]bS=*q  
  return t; > Ft)v  
} 5Kw?#  
} ; i7%`}t  
ry0YS\W  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x.Tulo0/  
下面就可以修改holder的operator=了 ]D[\l$(  
T}59m;I  
template < typename T > j%=X ps  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $+$4W\-=X  
  { vL8Rg} Jh4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zJo?,c  
} L5r02VzbD  
XvVi)`8!u  
同时也要修改assignment的operator() H`1q8}m  
@;}vK=6L  
template < typename T2 > H h35cj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4`Lr^q}M+  
现在代码看起来就很一致了。 ZP '0=  
2 ])e}& i  
六. 问题2:链式操作 |!{ Y:f;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `N8t2yF  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *auT_*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 (#8B  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 vQ,<Ke+d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :Q8*MJ3&V  
L}rYh`bUP[  
template < typename T > izs=5  
struct result_1 ojc.ykP$  
  { 6B+?X5-6DH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; iP6?[pl8  
} ; Zxh<pd25Y  
%F\.1\&eE  
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: 3Uej]}c  
_{$<s[S  
template < typename T > zwk& 3  
struct   ref v[V7$.%5Q  
  { v2k@yxt(  
typedef T & reference; tXcZl!3x  
} ; s"R5'W\U  
template < typename T > N5zx#g  
struct   ref < T &> Po*!eD  
  { & H8  %  
typedef T & reference; 3n~O&{  
} ; &hih p"  
m|3 Q'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 88l1g,`**  
u~PZK.Uf0  
template < typename T > KW$.Yy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _|T{2LvwT  
  { yhrjML2K  
  return l(t) = r(t); HuR774f[  
} M4(57b[`  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 FC WF$'cO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 dh9@3. t  
#}l$<7Z U  
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 %+/Dv  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r+k&W  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E1SWZ&';  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 bo1J'pU  
最后的布局是: sf/m@425  
                Add E\TWPV'/  
              /   \ q3C  
            Divide   5 4U~'Oa @p  
            /   \ <KfR)7I$0a  
          _1     3 L/In~' *-  
似乎一切都解决了?不。 W]XM<# ^^  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 2_ 1RJ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ;e.8EL  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: p=3t!3  
HJBGxy w  
template < typename Right > {Q c,Nl [?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xojt s;n   
Right & rt) const Mdq|: ^px  
  { Kwi+}B!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'T$Cw\F&  
} T?RN} @D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -xbs'[  
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。 rT\~VJ>+i  
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。 mE_%  
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。 h=\1ZQKC)  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 I L,lXB<  
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? wE"lk  
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: MV2$0  
|}UA=? Xl  
template < class Action > KDP"z  
class picker : public Action N;,zPWa  
  { R!yh0y}Z  
public : )_\;l%&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2vU-9p {  
  // all the operator overloaded Pm%5c\ef  
} ; fDqDU  
HEAW](s  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 3Gr"YG{,  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: x)Zb:"  
:,M+njcFc  
template < typename Right > ?zQW9e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &iZt(XD  
  { (P;TM1k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QT zN  
} m.!LL]]  
<VSB!:ew  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /KNR;n'  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 *rbgDaQ  
j Neb*dPoK  
template < typename T >   struct picker_maker M$Bb,s  
  { QmSMDWkh  
typedef picker < constant_t < T >   > result; egBk7@Ko  
} ; %hN(79:g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,i|K} Y&  
  { E_I-.o|  
typedef picker < T > result; pJs`/   
} ; g],]l'7H  
$STGH  
下面总的结构就有了: (F 9P1Iq  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 rsa_)iBC  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ~JNE]mg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 MgJ5FRQ  
至此链式操作完美实现。 _KKux3a  
F(zCvT   
ju3@F8AI  
七. 问题3 ;Z`a[\i':  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 jMCd`Q]K  
q,<l3rIn  
template < typename T1, typename T2 > 6 rj iZ%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xf/K+  
  { . AOc$Nt  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mtkZF{3Jx  
} ms;zC/  
]kx<aQ^  
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: ']fyD3N  
G6qZ>-GiL  
template < typename T1, typename T2 > 8_w6% md  
struct result_2 'jMs&  
  { -:p VDxO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ] Ok &%-  
} ; Y0kcxpK/  
}!k?.(hpE  
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? 9H;Os:"\|  
这个差事就留给了holder自己。 *3E3,c8{A  
    [W{|94q  
ezbk@no  
template < int Order > -,YI>!  
class holder; YpXd5;'  
template <> `GBJa k  
class holder < 1 > ,jeHL@>w[  
  { 74:( -vS  
public : Te~jYkCd  
template < typename T > <}A6 )=T  
  struct result_1 N\&VJc  
  { 2;*G!rE&*`  
  typedef T & result; Q]GS#n  
} ; ks("( nU  
template < typename T1, typename T2 > _Dqi#0#40p  
  struct result_2 Gey-8  
  { _<jU! R  
  typedef T1 & result; ,mvFeo;@f  
} ; ,r~^<m  
template < typename T > ~Q Q1ZP3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~PQR_?1  
  { h lc!}{$%8  
  return (T & )r; XUh&an$  
} ^H2TSaJ;  
template < typename T1, typename T2 > xu"-Uj1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,1B4FAR&  
  { S LeA,T  
  return (T1 & )r1; -6uLww=w4  
} COm^ ti-p  
} ; #y7MB6-  
rA8NE>  
template <> RA!m,"RM  
class holder < 2 > mt0v (  
  { i <gt`UCO  
public : 04=RoYMM  
template < typename T > a6ryyt 5  
  struct result_1 T,a{mi.hNR  
  { 0S;Ipg  
  typedef T & result; t4d/%b~{:U  
} ; eYoc(bG(+  
template < typename T1, typename T2 > ]j,o!|rx7  
  struct result_2 S{bp'9]$y  
  { ;Ccp1a~+  
  typedef T2 & result; G7,v:dlK   
} ; 7b-[# g  
template < typename T > YqXN|&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }j1;0kb?  
  { W7~_XI  
  return (T & )r; >YXb"g@.  
} P8=J0&5  
template < typename T1, typename T2 > |5FEsts[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !,Gavt7f  
  { `FNU- I4s  
  return (T2 & )r2; k5tyOk  
} []N&,2O  
} ; ,K6ODtw.  
k5bv57@  
h82y9($cZ  
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> >。 rVsCJuxI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i@WO>+iB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2uY:p=DxG9  
xJ:Am>%\^  
return l(i, j) = r(i, j); qkc,93B3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I Gb'ii=A  
QjJlVlp  
  return ( int & )i; veh=^K%G |  
  return ( int & )j; ]5`A8-Q@  
最后执行i = j; *kF/yN  
可见,参数被正确的选择了。 i>G:*?a  
I|Hcs.uW  
d/*EuJYin<  
{[NQD3=+F  
1yU!rEH  
八. 中期总结 OEbZs-:  
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: c<cYX;O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 TQ/#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5HL>2 e[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a04S&ezj  
{/?{UbU  
 }l]r-  
HP3%CB  
<>-gQ9  
M_75bU  
九. 简化 .g}Y! l  
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。 kIt1kw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 PiR`4Tu  
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: tC f@v'1t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 q4"^G:  
  +-*/&|^等 aG@GJ@w  
2. 返回引用。 >/@Q7V99{  
  =,各种复合赋值等 B1i'Mzm-4  
3. 返回固定类型。 A"+t[0$.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 436SIh  
4. 原样返回。 #vBSg  
  operator, R5uz<  
5. 返回解引用的类型。 >i61+uzEd+  
  operator*(单目) {EU]\Mp0j  
6. 返回地址。 ;yZY2)L   
  operator&(单目) Pff-eT+~m  
7. 下表访问返回类型。 Ja\B%f  
  operator[] .fhfO @  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +`m0i1uI3  
  operator<<和operator>> u |$GOSD  
/~<Przw  
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。 MD>E0p)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: waV4~BdL  
K~5(j{Kb8  
template < typename Left > ,0>_(5  
struct value_return X)[QEq^  
  { j=>WWlZ  
template < typename T > )s 1 Ei9J  
  struct result_1 V-i:t,*lk(  
  { %-!:$ 1;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;]/cCi  
} ; JvW!w)$pY  
0b,{4DOD  
template < typename T1, typename T2 > {`L,F  
  struct result_2 !:g\Fe]  
  { 1tpt433  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .N#grk)C  
} ; zq#gf  
} ; ooYs0/,{  
e7U9"pk  
?nR$>a`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }T=\hM  
,}Ic($ To  
下面我们来剥离functor中的operator() AlgVsE%Va  
首先operator里面的代码全是下面的形式: VD=F{|^  
n6INI~,  
return l(t) op r(t) h&{>4{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xoE,3Sn  
return op l(t) 4Gy3s|{  
return op l(t1, t2) hA"z0Fszh  
return l(t) op 90$`AMR  
return l(t1, t2) op 0L7^Vr)  
return l(t)[r(t)] G{|F V m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'BEM:1)  
YjG:ECj}  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: UFa00t^5  
单目: return f(l(t), r(t)); :OY7y`hRG  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Dw2$#d  
双目: return f(l(t)); &\r_g!Mh  
return f(l(t1, t2)); EmcwX4|  
下面就是f的实现,以operator/为例 C1~Ro9si  
,rQPs  
struct meta_divide MWc{7,  
  { _~ 7cn  
template < typename T1, typename T2 > ;|K(6)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Aa%ks+1  
  { ds QGj&  
  return t1 / t2; fbW#6:Y  
} HmEU;UbO-  
} ; *:,7 A9LY  
s|8_R;  
这个工作可以让宏来做: x"PMi[4  
N &vQis  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ((_v>{  
template < typename T1, typename T2 > \ 4T#Z[B[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TWQ{, B  
以后可以直接用 >E(IkpZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *W<g%j-a  
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 !O8vr4=  
(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。。。) L_7-y92<W  
o"A%dC_  
nF| m*_DW  
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 <0)@Ikhx  
uI[lrMQYa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IqONDdep9  
class unary_op : public Rettype P!2[#TL0  
  { $yg}HS7HC  
    Left l; !7[Rhk7bW  
public : dCMWv~>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~4~>; e  
kv3jbSKCT  
template < typename T > axi%5:I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V?Zvu9b&  
      { Eq/%k $6#1  
      return FuncType::execute(l(t)); G;pxB,4s5  
    } $X;fz)u  
X<"W@  
    template < typename T1, typename T2 > 7:T 5P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BI6o@d;=4  
      { ?en%m|}0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <:BhV82l  
    } +#y[sKa  
} ; /F 1mYq~  
eJ!a8   
D8Vb@5MW  
同样还可以申明一个binary_op T|[ o  
#| Et9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w_i$/`i+  
class binary_op : public Rettype 6*2z^P9FRj  
  { I6FglVQ6  
    Left l; N5[fw z w  
Right r; } Pc6_#  
public : &wZ:$lK#o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p,9eZUGy  
 G l*C"V  
template < typename T > 8V3SZ17  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eESJk 14  
      { ;dYpdy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  p68) 0  
    } n2H2G_-L[  
%8+'L4  
    template < typename T1, typename T2 > +x0-hRD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]E)gMf   
      { 2FS,B\d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;wz YZ5=Di  
    } CxtH?9# |  
} ; A{hWFSv  
> c7fg^@  
Piz/vH6M}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 d+fi g{<b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2,<!l(X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) HtIM8z#/  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 RxkcQL/Le  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c>r0 N[  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 .)mw~3]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9oY%v7  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "Gxf[6B  
下面是修改过的unary_op q$s0zqV5  
U:xr['  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > t{K1ht$[:  
class unary_op nMXSpX>!|  
  { [ua{qJ9  
Left l; ]pr;ME<M{  
  P$D1kcCw  
public : ?!-2G  
z@biX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I "9S  
uV*&a~  
template < typename T > #2&_WM!   
  struct result_1 jQ_j#_Vle  
  { dd>stp   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (Y!@,rKd   
} ; jO$3>q  
Xi1/wbC  
template < typename T1, typename T2 > WrL&$dEJ?M  
  struct result_2 U)+Yh  
  { }} l04kN_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xq.,7#3  
} ; l>S~)FNwXJ  
;Zc(qA  
template < typename T1, typename T2 > $q{-)=-BXQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rRL:]%POT  
  { qI"@ PI!s  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Jpws1~  
} sL XQ)Ce  
4jj@"*^a  
template < typename T > k| nv[xY0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c ++tk4  
  { +dk}$w[ g  
  return OpClass::execute(lt(t)); QVI4<Rxg  
} $GYcZN&  
ep Eg 6   
} ; W)?B{\  
hO@'WoniW  
X) xQKkL0  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug d?*=<w!A  
好啦,现在才真正完美了。 \:\rkc9LI  
现在在picker里面就可以这么添加了: ](@Tbm8  
S=ebht=  
template < typename Right > q3e %L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !,PG!Gnl  
  { s 7iguFQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )avli@W-3j  
} TB4|dj-%  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 R-"A* /A 2  
j}'spKxu  
|28z4.  
 =h\,-8  
;dNKe.`Dg  
十. bind cRK1JxU  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 [GX5jD#  
先来分析一下一段例子 4}Y2 B$  
:e`;["(,  
~%B^`s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =M)+O%`*6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ksT2_Ic  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nWfOiw-t  
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。 J"L+`i  
我们来写个简单的。 e-ILUzT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (u+3{Eb  
对于函数对象类的版本: Lk6UT)C  
*pCT34'--  
template < typename Func > x-+Hy\^@|  
struct functor_trait 1RZhy_$\.  
  { 6SIk?]u  
typedef typename Func::result_type result_type; { ,qm=Xjq  
} ; n:,At] ky  
对于无参数函数的版本: R~iJ5@[  
x-,+skZs  
template < typename Ret > v{"$:Z ow  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [84ss;.$  
  { MJd!J ]E6  
typedef Ret result_type; UYn5Pix  
} ; %Iw6oG  
对于单参数函数的版本: <<W{nSm#  
T$)&8"Xya  
template < typename Ret, typename V1 > u;GS[E4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a_P8!pk+5  
  { >}%  
typedef Ret result_type; j{U?kW{o  
} ; 9`81br+~  
对于双参数函数的版本: R$IxR=hMx  
:[|4Zn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o<`Mvw@Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u+a" '*  
  { N?TXPY  
typedef Ret result_type; lO! Yl:;m%  
} ; lM~ 3yBy  
等等。。。 OaY.T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P3UU~w+s  
f^b.~jXSR}  
template < typename Func > z'Atw"kA  
struct func_return t<wjS|4  
  { tAO,s ZW  
template < typename T > sygxV  
  struct result_1 d _ )5Ks}  
  { DJvmwFx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]1h W/!  
} ; "`qmeZ$rg  
uT:'Kkb!  
template < typename T1, typename T2 > :jlKj}4A  
  struct result_2 3oc p4x`[  
  { E1IT>_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L& ucTc =  
} ; 7ESSx"^B  
} ; F_.rLgGY  
CT,PQ  
Yl4XgjG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Is1P,`*!  
^)oBa=jL4  
template < typename Func, typename aPicker > viB'ul7o  
class binder_1 A?i ~*#wE  
  { Wu3or"lcw*  
Func fn; g<pr(7jO  
aPicker pk; yNCd} 4Ym5  
public : [qbZp1s|(  
4&%0%  
template < typename T > ,Ta k',  
  struct result_1 0M=A,`qk  
  { (iQ< [3C=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0z&]imU  
} ; @+Ch2Lod  
.aS`l~6  
template < typename T1, typename T2 > KUJCkwQ  
  struct result_2 mq 0d ea  
  { K!W7a~ @  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q:h7Jik  
} ; )!z4LE  
m31l[e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O|%03q(  
x*>@knP<-  
template < typename T > Qw>~] d,Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &:Q^j:  
  { 0V;9v  
  return fn(pk(t)); XhEZTg;  
} Ckd j|  
template < typename T1, typename T2 > \Lu aI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /LwS|c6}}  
  { {A^3<=|  
  return fn(pk(t1, t2)); wwh1aV *  
} NM FgCL  
} ; uuHg=8(  
EzII!0 F  
U]/iPG &_  
一目了然不是么? "x1?T+j4  
最后实现bind Me;XG?`  
Q1kZ+b&  
(\8IgQ{  
template < typename Func, typename aPicker > pLYLHS`*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |D*a"*1+A  
  { wrP3:!=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); mVXwU](N  
} R+sv?4k  
p1F{ v^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y{>T['"@  
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。 l,fwF ua  
&{4KymB:  
十一. phoenix >]{{5oOQ>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /(oxK>*F  
K;8{qQ*  
for_each(v.begin(), v.end(), <C1w?d$9I  
( --OAsbr  
do_ ^8.s"4{  
[ h`i*~${yg  
  cout << _1 <<   " , "  *.us IH2  
] ;t~Y>,  
.while_( -- _1), "2 \},o9  
cout << var( " \n " ) pTB1I3=.u  
) , wXixf2  
); H 0( .p'eN  
^O0trM>h-  
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: @`mr|-Rp@  
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 i[Qq,MmC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 / jLb{Ky  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]hMs:$}  
g3|k-  
8Y"R@'~  
template < typename Cond, typename Actor > h ?_@nQ!  
class do_while xiv8q/  
  { Vp$<@Y  
Cond cd; /np05XhEa  
Actor act; G^ShN45   
public : :3N6Ej  
template < typename T > VwN=AFk Oj  
  struct result_1 3>>Ca;>$  
  { KzZfpdI92  
  typedef int result_type; ilRPV'S^  
} ; A&N$=9.N1  
GvzaLEo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B/Js>R  
7Y?59 [  
template < typename T > _U|rTil  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uK%0,!q  
  { ?%cZO "  
  do g& ou[_A  
    { /Qu<>#[?  
  act(t); L,yq'>*5s  
  } 5{gv \S1  
  while (cd(t)); }wB!Bx2  
  return   0 ; \zh`z/=92  
} : ]JMsa6  
} ; )Vz=:.D  
A(9$!%#+L  
/&H l62Ak  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Fs}B\R/J  
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。 (]Q0L{~K  
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。 C%#w1k  
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。 #/"Tb ^c9  
下面就是产生这个functor的类: C>Q|"Vf2  
%H[~V f?d  
e/uLBZ  
template < typename Actor > }#q0K  
class do_while_actor DzbcLg%:W  
  { `z^50Vh|  
Actor act; hwQrmVwvP  
public : mGpBj9jr1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s"`Oj5  
(zPsA  
template < typename Cond > _Tf %<E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \#v(f2jPF  
} ; *:% I|5  
Z,-J tl  
UGxF}Q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %CZGV7JdA  
最后,是那个do_ IL,iu  
33ZHrZ  
#nQboTB@  
class do_while_invoker } rX)A\ g6  
  { (&=3Y8  
public : 4Wu(Tps  
template < typename Actor > DoNN;^H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const HJ!!"  
  { 2eRv{_  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?pdN!zOeL  
} bZ#KfR  
} do_; dUBf.2 ry  
cj4o[l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? HqI[]T@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y=i_2R2e2  
最后来说说怎么处理break和continue KGf@d*ZOMz  
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。 k$.l^H u  
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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