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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4{J'p19  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 iBPx97a  
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, Q2K)Nl >_  
31n|ScXv  
eKek~U&  
"i/3m'<2  
  class filler s&~.";b  
  { d&5GkD.P  
public : B)L;ja  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Dd$CN&Ca  
} ; kU$M 8J.  
j aq/]I7  
ljRR{HOl  
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: qr[+^*Ha  
DU.[Sp  
R22P ol  
%QKRl 5RM-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "f3KE=cUm  
?ne!LDlE|  
wO3K2I]>0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Mv^G%zg2  
?jRyw(Q  
?UV ^6  
J t,7S4JL  
二. 战前分析 I0]"o#Lj T  
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。 }c-tvK1g  
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 ?L~Z]+-  
1q(o3%   
y6 !Zt}m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); txW<r8  
  /* --------------------------------------------- */ .3*VkAs  
vector < int *> vp( 10 ); m1(cN%DBd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NK0hT,_  
/* --------------------------------------------- */ [Q*aJLG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9dXtugp|  
/* --------------------------------------------- */ a?QDf5C q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6 w:@i_2^  
  /* --------------------------------------------- */ jt8% L[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *,=WaODO%  
/* --------------------------------------------- */ MX#MDA-4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z`lCS o;  
*^5..0du  
s(Tgv  
4yu ^cix(  
看了之后,我们可以思考一些问题: Q8 r 7  
1._1, _2是什么? |xQq+e}l<  
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。 M`kR2NCi  
2._1 = 1是在做什么? ,"!P{c  
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。 6X.lncE@p  
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。 !rMl" Y[  
4$<-3IP,  
^>fjURR  
三. 动工 7,N>u8cTh  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #Zy-X_r  
DG $._  
d^<a)>5h  
,Cckp! 6  
template < typename T > wf8GH}2A  
class assignment -O=a"G=  
  { (iZE}qf7 g  
T value; h.W;Dmf6]  
public : );.q:"  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;qF#!Kb5  
template < typename T2 > (~>L \]!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ck0R%|  
} ; Z 7M%}V%  
$&|*v1rH  
Nl^{w'X0h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &G>EBKn\2`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @#%rTKD9F  
p 8q9:Tz  
$N#f)8v  
' 1aU0<  
  class holder ]'UO]i/  
  { 2eBA&t  
public : LF~=,S  
template < typename T > O/(qi8En  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w*Gv#B9G  
  { 3 TN?yP)  
  return assignment < T > (t); >Rbgg1^]5  
}  *YFe  
} ; r4~Bn7j2  
icf[.  
fr0iEO_  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: eiF!yk?2  
*eO@<j?  
  static holder _1; &!{wbm@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~OXC6z  
U$`)|/8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >_biiW~x:  
而不用手动写一个函数对象。 qK4E:dD  
%8T:rS  
{da Nw>TH  
"kKIVlC  
四. 问题分析 6SMGXy*]^  
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。 e_wz8]K)n  
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。 }V3p <  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Qj? G KO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IA|V^Wmt;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pX]*&[X?  
In0kP"  
五. 问题1:一致性 *a@pZI0'  
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?| .Jz$)R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "9 -duDg  
Y'n TyH  
struct holder HB4Hz0Fa  
  { [ed%"f  
  // HB$*xS1  
  template < typename T > ! G%LYHx  
T &   operator ()( const T & r) const 8Us5Oi  
  { k})Ag7c  
  return (T & )r; 9BGPq)#  
} Jr18faEZw  
} ; .e2u)YqA  
(9BjZ&ej  
这样的话assignment也必须相应改动: ?J+[|*'yK  
~u&3Ki*x  
template < typename Left, typename Right > 0*%j6*XDq9  
class assignment 3R?7&oXvH  
  { 5( lE$&   
Left l; 9jiZtwRpk  
Right r; 1{%EQhNd  
public : ,LXuU8sB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &tKs t,UR8  
template < typename T2 > xyx.1o e!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 56*}}B$?  
} ; >Ge&v'~_|  
:eI .E:/'  
同时,holder的operator=也需要改动: *&B*/HAN  
}Xs=x6Mj  
template < typename T > j?6%=KuX<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^"ywltW>  
  { $.(>Sj1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O@3EJkv  
} 9c806>]U^  
'=x   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 S,vrz!'>A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V5K!u8T  
 :XF;v  
return l(rhs) = r; Wn24eld"x  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !wvP 24"y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'r4 j;Jn  
K2L+tw  
template < typename Tp > T"t3e=xA  
class constant_t +J$[RxQ#  
  { F5.Vhg  
  const Tp t; WB5[!  
public : pr/yDG ia  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} PBr-< J  
template < typename T > kAf:_0?6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const PP&AF?C  
  { GFx >xQk  
  return t; v4(!~S  
} Gw3|"14  
} ; Qm,|'y:Tg  
Hw<t>z k  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 j0o_``  
下面就可以修改holder的operator=了 8;.WX  
R3&W.?C T  
template < typename T > a`GoNh,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zp"sM z]  
  { kwK<?\D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %|o4 U0c  
} *gu~7&yoP  
L]kSj$A  
同时也要修改assignment的operator() i+jSXn"_  
 F[115/  
template < typename T2 > ;hmy7M1%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fT/;TK>z>  
现在代码看起来就很一致了。 2M= gpy  
,/|"0$p2x  
六. 问题2:链式操作 Q9X_aB0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WU{G_Fqaz  
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。 sBq @W4  
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。 qJVW :$1q  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 bKmR &  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v%= G~kF}[  
.!,T> :R  
template < typename T > #=5/D@  
struct result_1 \Q?r+VZ  
  { ` *8p T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zhKb|SV  
} ; [st4FaQ36  
(m=-oQ&Ro  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:  MI!C%  
EG59L~nM  
template < typename T > }Hrm/Ni  
struct   ref WWc{]R^D  
  { CG@ LYN  
typedef T & reference; F%lP<4Vx  
} ; X|7gj &1  
template < typename T > ]U! ?{~  
struct   ref < T &> Bh"o{-$p8`  
  { ,F.\z^\{  
typedef T & reference; $=TFTSO  
} ; 3rTYe6q$U  
-2w\8]u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4At%{E  
Obrv5 %'  
template < typename T > Q~#udEajI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5pI2G  
  { i(2s"Uww,  
  return l(t) = r(t); SI*O#K=w  
} pqBd#  
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。 d11~ mU\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5K;jW  
#<S+E7uTs  
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 "D2 `=D!+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,*Tf9=z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .4Jea#M&x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `Ou\:Iz0u  
最后的布局是: 7d]}BLpjWz  
                Add gb|C592R5C  
              /   \ C3u/8Mrt7  
            Divide   5 )Pakb!0H@t  
            /   \ lDnF(  
          _1     3 sikG}p0mx<  
似乎一切都解决了?不。 =m:xf&r#  
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。 B5~S&HQ?B6  
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。 0ym>Hbax)  
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: B4r4PSB>!  
.v9#|d d+  
template < typename Right > >93vMk~hU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /w^}(IJ4  
Right & rt) const p2GkI/6)uu  
  { =66dxU?}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '0[D-jEr  
} E;*#fD~@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !=3[Bm G  
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。 /9,!)/j  
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。 t Q385en  
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。 UIi;&[  
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。 Q35$GFj"jD  
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? Pb]: i+c)  
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: %# ?)+8"l  
?]]> WP  
template < class Action > Fc M  
class picker : public Action IC{\iwO/~c  
  { U}~SY  
public : z8G1[ElY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NGOc:>}k>  
  // all the operator overloaded o|*ao2a  
} ; y>_lxLhmO#  
szu!*wc9  
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。 f',n '  
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: T@GT=1E)  
{Xb 6wQ"  
template < typename Right > p#wQW[6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (/Lo44wT  
  { 6oMU) DIa  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SMY,bU'a  
} oDogM`T`  
26.),a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \1cay#X  
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。 ig5 d-A  
'G;y!<a  
template < typename T >   struct picker_maker 9E5Ec~l  
  { 3gV 17a  
typedef picker < constant_t < T >   > result; XZD9vFj1Z  
} ; zePVB -@u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2a|9D \  
  { As }:~Jy|  
typedef picker < T > result; 5ltEnvN  
} ; dQT A^m  
{}kE=L5  
下面总的结构就有了: {+%|n OWV  
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。  S {oW  
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。 B9^ @d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |T\`wcP`q  
至此链式操作完美实现。 b;G3&R]  
-c|dTZ8D)8  
AiKja>Fl<  
七. 问题3 4r&DW'  
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。 \  {` `r  
G_vWwH4XtL  
template < typename T1, typename T2 > >-J%=P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _;L%? -2c  
  { }Q&zYC]d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h\| ~Q.kG  
} ^YG'p?r.s  
(k/[/`3ST  
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: U l8G R  
#JMww  
template < typename T1, typename T2 > ;,2i1m0"  
struct result_2 v;m`d{(i2  
  { o81RD#>E)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fy]z<SPhVJ  
} ; Bn:" q N~  
J<hqF4z  
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? :/UO3 c(  
这个差事就留给了holder自己。 ko<u0SjF)u  
    }MQNzaXY^  
}p,#rOX:A  
template < int Order > (K9pr>le  
class holder; \OPJ*/U  
template <> x-27rGN  
class holder < 1 > &O8vI ,M  
  { riw0w  
public : 7q\&  
template < typename T > RP[^1  
  struct result_1 +g %h,@  
  { [bM$n m  
  typedef T & result; cxX/ b ,  
} ; F{*{f =E!B  
template < typename T1, typename T2 > h,-2+}  
  struct result_2 8xf]zM"Q  
  { YX*NjXL  
  typedef T1 & result; )(b, v/:  
} ; s/Ne,v  
template < typename T > >-8r|};+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QIl=Ho"c  
  { ]hE%Tk-  
  return (T & )r; 5SV w71 *  
} 03N|@Tu  
template < typename T1, typename T2 > C_> WU   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m q#8 [D  
  { E~}@56ER}  
  return (T1 & )r1; +"J2k9E  
} @M( hyS&on  
} ; s Zn@ye^  
*<HA])D,  
template <> eBT+|  
class holder < 2 > CgT5sk}  
  { _*iy *:(o  
public : B:mtl?69g  
template < typename T > om_UQgC@r  
  struct result_1 h]6m+oPW  
  { 9 +1}8"~  
  typedef T & result; #*;G8yV  
} ; EBQ,Ypv  
template < typename T1, typename T2 > Z$*m=]2  
  struct result_2 ,8.Fd|#L  
  {  9}-;OJe  
  typedef T2 & result; (JMk0H3u  
} ; Gx)U~L$B  
template < typename T > =;L44.,g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,I|3.4z  
  { bi{G :xt  
  return (T & )r; o|7ztpr  
} ~K$dQb])  
template < typename T1, typename T2 > ]g] ]\hS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *ggai?  
  { \]Bwib%h  
  return (T2 & )r2; d\O*Ol*/v  
} s2=`haYu  
} ; {!0f.nv  
wXR7Ifrv  
"udA-;!@&  
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> >。 ^7Z#g0{^w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2I[(UMI$7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z:1"d R   
R) ep1X^  
return l(i, j) = r(i, j); 6Pp3*O`/V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %2@O,uCo@  
?3#L?Cq  
  return ( int & )i; }1kZF{KD<[  
  return ( int & )j; O[Yc-4  
最后执行i = j; F_I.=zQr  
可见,参数被正确的选择了。 jjT)3 c:J[  
0{^ 0>H0  
qtR/K=^i  
)U|0vr8:  
g:oB j6$ q  
八. 中期总结 j{$2.W$  
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: E"<-To  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <`)vp0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =w;~1i% .k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o? LJ,Z  
~'#yH#o  
M o?y4X  
|=u }1G?  
4e20\q_{  
50`=[l`V  
九. 简化 zI7iZ"2a  
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。 Um~DA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 BMdcW MYU\  
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: he! Uq%e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Vi=u}(*  
  +-*/&|^等 pgw_F  
2. 返回引用。 ?B32,AS@  
  =,各种复合赋值等 A$jf#,  
3. 返回固定类型。 A.+Qa  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) IkP; i_|  
4. 原样返回。 GMKY1{   
  operator, dbG902dR  
5. 返回解引用的类型。 G2 0   
  operator*(单目) f0@4 >\g  
6. 返回地址。 >F5E^DY  
  operator&(单目) ) :VF^"  
7. 下表访问返回类型。 ubs>(\`q"  
  operator[] ]KM3G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +.J/7 gD  
  operator<<和operator>> `f<&=_,xfH  
3f-J%!aH  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。  myOdf'=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;q33t% j  
Sa9p#OQ  
template < typename Left > FY9nVnIoI  
struct value_return =m-nvXD  
  { TcpaZ 'x  
template < typename T > Ake$M^Bz  
  struct result_1 Yln[ZmK9g  
  { !NO)|N>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aZ'(ar :  
} ; |hD)=sCj  
{k uC+~R  
template < typename T1, typename T2 > 3~EPX`#[W  
  struct result_2 }X9G(`N(}  
  { @/8O@^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; z3p TdUt  
} ; 8 3Tv-X  
} ; r7+Ytr  
G%MdZg&i  
Z8I0v$LjR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =rN_8&  
9Pql\]9"o  
下面我们来剥离functor中的operator() 6KE?@3;Om  
首先operator里面的代码全是下面的形式: U>hpYqf_  
UO( ?EELm  
return l(t) op r(t) SnVb D<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~o27~R ]  
return op l(t) VXO.S)v2J  
return op l(t1, t2) ]sD lZJX<M  
return l(t) op }u.I%{4  
return l(t1, t2) op y_M,p?]^,  
return l(t)[r(t)] PouWRGS_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }k0B   
bScW<DZJ-  
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: /s Bs eI  
单目: return f(l(t), r(t)); Zvkb=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !@T5](zV  
双目: return f(l(t)); LMaY}m>  
return f(l(t1, t2)); MDauHtF,  
下面就是f的实现,以operator/为例 h\/T b8  
`s8!zy+  
struct meta_divide i4\DSQJ  
  { G O[u  
template < typename T1, typename T2 > _F`RwBOjs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X\1.,]O >  
  { 8X# \T/U  
  return t1 / t2; Q#PkfjXS  
} $D m|ol.Z  
} ; A>C8whx  
,&LGAa  
这个工作可以让宏来做: O4oI&i 7  
nEgYypwr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4Un%p7Y~  
template < typename T1, typename T2 > \ ;3&HZq6Z (  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Gj&`+!\  
以后可以直接用 }8dS[-.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P"a9+ti+'  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 j>)yV@g/  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) r2=4Wx4(  
T:g=P@  
+jyWqld.K1  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Lnc>O'<5P9  
[!YSW'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SquuK1P=  
class unary_op : public Rettype -d *je{c |  
  { <xh";seL  
    Left l; HFW8x9Cc  
public : v5 I}a7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P( 1Z  
;v m$F251  
template < typename T > F/:Jp3@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i\C~]K~O!  
      { =2/[n8pSsM  
      return FuncType::execute(l(t)); .9!?vz]1  
    } S?u@3PyJm  
~y>NJM>1  
    template < typename T1, typename T2 > C!^[d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l~ZIv   
      { {Z1^/F v3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /=g$_m@yWI  
    } c=<5DC&p  
} ; =6xxZy[  
]] 50c  
'7UIzk|  
同样还可以申明一个binary_op XX'mM v  
`J-&Y2_/k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %YwIR.o  
class binary_op : public Rettype c52S2f7  
  { :tT6V(-W  
    Left l; 3>%:%bP  
Right r; mH 9_HK.C  
public : A;7At!kK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tjbI*Pw7(  
Bn5$TiTcl  
template < typename T > J'@`+veE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,rWej;CzN  
      {  4_d'Uh&]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2py [P  
    } TSUT3'&~p  
Mcqym8,q|3  
    template < typename T1, typename T2 > W*9*^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1Ts$kdO  
      { Ax'o|RE)x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %Mr^~7nN  
    } 4+q3 Kw  
} ; ,7ZV;f 81  
6HRr 4NDcj  
,L$, d  
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 Y(6p&I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9K4Jg]?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  TgvBy  
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。 qORRpWyx&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Mc<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。。。 ObSRd$M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aLO'.5 ~^  
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) Gk]6WLi  
下面是修改过的unary_op ?(>fB2^  
eY8rm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d< b,].  
class unary_op */y (~O6  
  { .a7!*I#g  
Left l; j S<."a/n  
  WbGN 5?9Q  
public : @q+X:K5b  
1[4 0\sM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PEPf=sm  
v-!^a_3Ui  
template < typename T > Og<nnq  
  struct result_1 !Hx[ `3  
  { L<Q>:U.@\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i?B(I4a!G  
} ; r"&VG2c0K  
@y(<4kLz  
template < typename T1, typename T2 > UzT"Rb:e  
  struct result_2 eKW^\  
  { "RLv{D<)J,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $n* wS,  
} ; cCO2w2A[*  
;Miag'7  
template < typename T1, typename T2 > !M;><b}=5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >wf.C%  
  { k@>y<A{;D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @w73U; 9\  
} G1G*TSf  
` *q>E  
template < typename T > ~;yP{F8?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @3Gr2/a  
  { s_%KWkS  
  return OpClass::execute(lt(t)); E@_]L<Z  
} `]j:''K  
~ ^*;#[<  
} ; nj6|WJ  
.^V9XN{'a  
l#fwNM/F  
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 '|@?R|i0  
好啦,现在才真正完美了。 $$e"[g  
现在在picker里面就可以这么添加了: lky5%H  
]4eIhj?  
template < typename Right > Eh&-b6:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z \>mAtm  
  { ?<STl-]&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SYwB #|  
} >o )v  
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。 ]i Yp  
+jb<=ERV[  
tO+Lf2Ni+  
[^0 S#,L  
pYz\GSd  
十. bind N;R I A  
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。 T7?cnK"  
先来分析一下一段例子 0[.T`tpN'  
^0HgE;4  
lw=!v%L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q#\4/Dt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >!W H%J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Dy|)u1?  
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。 'f-8P  
我们来写个简单的。 /Jf}~}JP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >G}g=zy@  
对于函数对象类的版本: Jsf"h-)P  
$3]]<oH  
template < typename Func > SGP)A(,k9  
struct functor_trait 8:fq!m  
  { U# U*^#  
typedef typename Func::result_type result_type; OCEhwB0  
} ; N~tq ]  
对于无参数函数的版本: )jGB[s";)y  
Cq[<CPAS  
template < typename Ret > OBL2W\{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > < Wm'V-  
  { *;[g Ga~  
typedef Ret result_type; (O"-6`w[  
} ; ^NXxMC( e+  
对于单参数函数的版本: ]h%~'8g,  
*AJYSa,z  
template < typename Ret, typename V1 > #Q@~ TW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b=XXp`h~a  
  { q aG8:  
typedef Ret result_type; dy3fZ(=q^  
} ; T\w{&3ONm  
对于双参数函数的版本: }6!m Q  
_~bG[lX!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -8Hv3J'=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n!&F%|o^^  
  { vP'#x  
typedef Ret result_type; 0DX)%s,KO  
} ; @1s 2# )l(  
等等。。。 3|PV.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _*++xF1  
th%T(D5n  
template < typename Func > Wo{4*~f  
struct func_return nQ#NW8*Fs  
  { ZoR6f\2M  
template < typename T > { t@7r  
  struct result_1 6[Wv g  
  { DLO2$d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ie(M9QMp  
} ; cC]lO  
Q!{,^Qb  
template < typename T1, typename T2 > ?*&5`Xh  
  struct result_2 yOO@v6jO)  
  { ,"5][RsOn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RMlx[nsq  
} ; LwcAF g|  
} ; E|y  
h-6x! 6pm  
v+C%t!dx  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0t%`jY~%  
upiYo(sN.  
template < typename Func, typename aPicker > 3;F up4!4}  
class binder_1 ` >[Offhd  
  { $l_\9J913  
Func fn; ZMGC@4^F  
aPicker pk; gWfMUl  
public : pkc*toW  
g`dAj4B  
template < typename T > W1ql[DqE{  
  struct result_1 bMGXx>x  
  { O? 0`QMY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q +!i6!6r  
} ; c~u91h?  
!M}ZK(  
template < typename T1, typename T2 > YL/B7^fd8  
  struct result_2 Hb\['VhzM  
  { b1EY6'R2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A`*Sx"~jdx  
} ; :@~mN7O*  
byPqPSY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \?vn0;R4  
!d&SVS^mo  
template < typename T > bzh:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O+t'E9Fa  
  {  {?Cm  
  return fn(pk(t)); JZ/T:Hsh4  
} *fI\|%K  
template < typename T1, typename T2 > n( zzH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qp+M5_  
  { u<EPK*O*  
  return fn(pk(t1, t2)); L=&}s[5  
} w[#*f?at~  
} ; >3&9Wbv>  
\"b'Z2g  
%II o  
一目了然不是么? /|@~:5R5H  
最后实现bind "Fz1:VV&  
6Oy6r  
ohi0_mBz  
template < typename Func, typename aPicker > #!t6'*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {/i&o  
  { *RFBLCt  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r-,u)zf"  
} *9 (E0"  
3-BC4y/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =d/$B!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。 P?Kg7m W  
XO}SPf-  
十一. phoenix !UHX? <3r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yeA]j[ #  
fa!8+kfi  
for_each(v.begin(), v.end(), >^D5D%"  
( FY pspv?4  
do_ V^_U=Ed@M  
[ #lF 2q w  
  cout << _1 <<   " , " }brBhe8a  
] dte-2?%~j  
.while_( -- _1), f |NXibmP  
cout << var( " \n " ) V5p->X2#  
) IEY\l{s  
); YcW) D  
Z61L;E  
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: Px&)kEQ  
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 'q l<R0g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XW:%YTv  
那么我们就照着这个思路来实现吧: BOv^L?)*Z  
WQMoAPfqL  
<4TF ]5  
template < typename Cond, typename Actor > b?:?"   
class do_while G-'CjiMu  
  { izR#XeBm  
Cond cd; nI/kX^Pd  
Actor act; (+(bw4V/  
public : zEDN^K '  
template < typename T > w@H@[x  
  struct result_1 K;]Dh?  
  { 9&{HD  
  typedef int result_type; PNH>LT^  
} ; M6y|;lh''c  
#v*3-) 8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dv?t;D@p!  
XI"IEwB  
template < typename T > 4GS:kfti  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I>lblI$7  
  { 37 *2/N2  
  do X39%O'  
    { A @e!~  
  act(t); u/%Z0`X  
  } a\KM^jrCD  
  while (cd(t)); cCcJOhk|d  
  return   0 ; j9.%(*  
} iYGa4@/uM  
} ; r|y\FL  
n<ecVFft  
kArF Gb2c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O;.DQ  
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。 " "S&zN  
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。 [d=BN ,?  
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。 ?O0,)hro  
下面就是产生这个functor的类: EjP)e;  
NRI[|  
AR c  
template < typename Actor > Y6 a9S`o  
class do_while_actor MR zY<MD  
  { 'l3 DP  
Actor act; # S0N`V  
public :  KON^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Rb0{W]opt+  
y2nT)nL  
template < typename Cond > [-^xw1:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L%Ms?`i,  
} ; sTvw@o *  
Q1!+wC   
 {IT xHt  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f]2;s#cu  
最后,是那个do_ xu@xP5GB^  
WA5.qw  
ktM7L{Nz  
class do_while_invoker dwb^z+   
  { T*k}E  
public : VRg y  
template < typename Actor > $<L@B|}F)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0Y8Cz/$  
  { CDT;AdRw7  
  return do_while_actor < Actor > (act); lInf,Q7W  
} i0~Af`v  
} do_; eL [.;_  
azG"Mt |7Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *P?Rucg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q1(4l?X@  
最后来说说怎么处理break和continue f67t.6Vw2+  
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。 W)L*zVj~  
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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