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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda yQhrPw> m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "JVz v U]  
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, 5S$HDO&  
$t 1]w]}d  
GU'5`Yzd9  
9;Wz;p  
  class filler l4F4o6:]n  
  { h1K 3A5  
public : ACl:~7;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~A8lvuw3  
} ; =Mn! [  
A i9*w?C  
R_vZh|  
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: *&UVr  
=JO|m5z8>  
M=o,Sav5*  
PBn(k>=+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0 nWV1)Q0=  
UUb!2sO  
![abDT5![  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 83i%3[L  
_5 tw1 >  
a4`@z:l  
m1F<L  
二. 战前分析 #yr19i ?  
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。 ^ ?tAt3dMI  
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 :1Fm~'  
fwsq:  
,C&h~uRi#f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $Q{1^  
  /* --------------------------------------------- */ 82J0t}:U  
vector < int *> vp( 10 ); j&T/.]dX&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); & p_;&P_  
/* --------------------------------------------- */ qZ\zsOnp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^Y'J0v2  
/* --------------------------------------------- */ o4~ft!>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n+Ag |.,|  
  /* --------------------------------------------- */ )7j"OE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7vj[ AOq3l  
/* --------------------------------------------- */ P< WD_W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); HENCQ_Wra  
uhc0,V;S  
hLm9"N'Pf  
/$eEj  
看了之后,我们可以思考一些问题: mu{%%b7|^  
1._1, _2是什么? ^ w&TTo(  
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。 @{CpC  
2._1 = 1是在做什么? EL}v>sC  
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。 rM=Hd/ki5  
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。 --^D)n  
:X4\4B*~  
~36c0 =  
三. 动工 FwW%@Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @nc!(P7_  
xrX("ili  
FBY~Z$o0.  
w5*18L=O\  
template < typename T > vy#c(:UQR  
class assignment X^.r@tT  
  { [ThzLk#m  
T value; 2(c#m*Q!b  
public : A.h?#%TLL  
assignment( const T & v) : value(v) {} D$mrnm4d  
template < typename T2 > { a_L /"7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A&M/W'$s  
} ; =[jBOx&  
` q@~78`  
]_pL79y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _ x'StD  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B}FF |0<  
5-3gsy/Mo  
785iY865  
?#[K&$}  
  class holder [ho'Pc3A<  
  { '9[_ w$~(  
public : Grub1=6l  
template < typename T > 8)tyn'~i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g Q9ff,  
  { e5/_Vga  
  return assignment < T > (t); n^%u9H  
} $-0u`=!  
} ; G`P+J  
"D/ fB%h`  
y5ExEXa  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: `^}9= Q'r  
Fi`:G}   
  static holder _1; Xm-63U`w5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MDq@:t  
3OZ}&[3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Pn#Lymxh_a  
而不用手动写一个函数对象。 ?l(hS\N,  
hJ@nW5CI  
c9[5)  
OG+$F  
四. 问题分析 *k}d@j,*"  
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。 tc',c},h~,  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 nr^p H.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;$i'A&)OC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E*l"uV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?xet:#R'  
^n]s}t}csV  
五. 问题1:一致性 smU+:~  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| tFQFpbI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KOQTvJ_#  
'FhnSNT(4=  
struct holder WToAT;d2h  
  { rU O{-R  
  // Sf8d|R@O  
  template < typename T > f/x "yUq  
T &   operator ()( const T & r) const +9X[gef8  
  { ]@>|y2  
  return (T & )r; Z:_y,( 1Q  
} -ZB"Yg$l  
} ; ht |r+v-  
NP8TF*5V  
这样的话assignment也必须相应改动: 7yp*I[1Qf>  
Nt8(  
template < typename Left, typename Right > vF&b|V+,  
class assignment @2gMtf?<  
  { q1y4B`  
Left l; F?=u:  
Right r; 8=~>B@'  
public : Ub,unU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L ~w=O!  
template < typename T2 > eW0=m:6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x8Sq+BY  
} ; :3f2^(b~^  
nQ\k{%Q  
同时,holder的operator=也需要改动: WIm7p1U#V  
,X^_w g  
template < typename T > 8:xo ~Vc  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 16|S 0 )  
  { vXbT E$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b U NYTF{  
} Q8y|:tb$Y  
SK52.xXJ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 "zbE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 - (1\ `g07  
Tm52=+uf$  
return l(rhs) = r; @'@6vC  
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。 SWpUVZyd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \BXVWE|  
BA,6f?ktXS  
template < typename Tp > 8n5nHne  
class constant_t 31& .Lnq  
  { tY=%@v'6?  
  const Tp t;  c^s>  
public : ,rQ)TT  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} x-&v|w'  
template < typename T >  2p>SB/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Y)}%SP>,  
  { +o]BjgG  
  return t; Aw;vg/#~md  
} 'V#ew\  
} ; N?0y<S ?!  
C+XZDY(=Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4rG 7\  
下面就可以修改holder的operator=了 1m;*fs  
,hLSRj{  
template < typename T > CqK#O'\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {yMA7W7]  
  { dM{~Ubb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J"/z?!)IB  
} yB%)D0  
'-33iG  
同时也要修改assignment的operator() 0WE1}.J<  
R2THL  
template < typename T2 > n~u3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Cfo 8gX*  
现在代码看起来就很一致了。 F*t_lN5{  
lk1Gs{(qhH  
六. 问题2:链式操作 \&&(ytL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NjN?RB/5  
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。 cvE.r330|  
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。 : 5<9/  
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。 cO+Xzd;838  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YQV?S  
s%[GQQ-N  
template < typename T > rn:zKTyhw  
struct result_1 jS3(>  
  { F4E3c4 81  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4bev* [k  
} ; L'XdX\5  
h^+C)6(58n  
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: UlNfI}#X  
B$TChc3B  
template < typename T > AXP`,H  
struct   ref 6QLQ1k`  
  { OssR[$69  
typedef T & reference; D"XX920$~  
} ; [AZ aT  
template < typename T > Afy .3T @)  
struct   ref < T &> .6ngo0<g   
  { .blft,'  
typedef T & reference; %7v@n+Q  
} ; Fu4EEi  
Cb{A:\>Q{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /}$T38  
O5qW*r'  
template < typename T > 2zKo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const '9 e\.  
  { r%F(?gKXkd  
  return l(t) = r(t); _+\:OB[Y  
} ,9Z2cgXwJ  
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。 FL`1yD^2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Xqg.kX  
4W!\4Va  
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 BjyXQ9D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -jxWlO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 * {gxI<   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dY/u<4  
最后的布局是: +[whh  
                Add 4e+BqCriC*  
              /   \ *5y W  
            Divide   5 n{64g+  
            /   \ V~T`&  
          _1     3 '<%Nw-  
似乎一切都解决了?不。 "*w)puD  
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。 Any Zi'  
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。 ]l=O%Ev  
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: eu}Fd@GO  
B;GxfYj  
template < typename Right > L1 9 MP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const x2C/L  
Right & rt) const =t3vbV  
  { N.0HfYf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ht|",1yr+  
} $N;"}G z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >*`>0Q4y  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?ds f@\  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 3>Q@r>c  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Km)X_}|  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 xd^&_P$=  
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? q%-&[%l  
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: .Vo"AuC}  
>f\zCT%cf  
template < class Action > -BA"3 S  
class picker : public Action ~$4]HDg  
  { -`!_h[   
public : B2~f;zy`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h; 'W :P  
  // all the operator overloaded F0&~ ?2nG  
} ; )L |tn  
bZ>&QM  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 YH[XRUa  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: {*QvC g?  
T?X^0UdJj  
template < typename Right > cQT1Xi  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >`7OcjLg  
  { pi`;I*f/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~`t%M?l  
} qyg*n>nt  
atY *8I|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K??1,I  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~ HK1X  
8[{|xh(  
template < typename T >   struct picker_maker !2}rtDE  
  { g4N%PV8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; jHAWK9fa  
} ; /M3y)K`^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ku{XW8  
  { cz2,",+~  
typedef picker < T > result; \O kc5;kB2  
} ; S dIGU[fm  
j%pCuC&"  
下面总的结构就有了: \ V6   
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 }{ n\tzR  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 \Yj#2ww  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 96c"I;\GXX  
至此链式操作完美实现。 [ njx7d  
XtCoX\da  
%_R$K#T^,  
七. 问题3 *(k%MTG  
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。 i"L }!5  
QU:EY'2  
template < typename T1, typename T2 > 4,2(nYF  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E{uf\Fc   
  { (cvh3',  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i{8]'fM  
} 16I&7=S,  
%=V"CJ$|  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: R N@^j  
 bRNK.[|  
template < typename T1, typename T2 > eGLO!DdxZ  
struct result_2 -b cG[W3  
  { k, f)2<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oEJaH  
} ;  ]nUR;8  
cTM$ZNin  
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? 7_DG 5nT  
这个差事就留给了holder自己。 D!oZ?dGCo6  
    i;c'P}[K  
)s7bJjT0=X  
template < int Order > V1<ow'^i  
class holder; %`#G92Z_  
template <> C\ vC?(n  
class holder < 1 > t9.,/o,  
  { j'+ELKQ  
public : A t{U~^  
template < typename T > :q^R `8;(t  
  struct result_1 ;{k=C2  
  { BRb\V42i;  
  typedef T & result; ^|#>zCt^  
} ; S?L#N  
template < typename T1, typename T2 > Go1(@  
  struct result_2 eJ)1K  
  { RU0i#suiz  
  typedef T1 & result; YZ+>\ x  
} ; :X_CFW  
template < typename T > \eQ la8s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vQ 4}WtvA  
  { |zq4*  5  
  return (T & )r; Bz+.Qa+  
} 2{-!E ^g  
template < typename T1, typename T2 > Vo,[EVL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Edw2W8  
  { QBoFpxh=  
  return (T1 & )r1; Pp+~Cir  
} g<$. - g  
} ; (? \?it-  
o~#f1$|Xn  
template <> T"?Y5t`(  
class holder < 2 > jv =EheD  
  { !EOQhh  
public : mQ}Gh_'ps  
template < typename T > kn}z gSO  
  struct result_1 {) xWD%  
  { GW3>&j_!d  
  typedef T & result; xYI;V7  
} ; O|I+],  
template < typename T1, typename T2 > $Jp~\_X  
  struct result_2 "(,2L,Zh  
  { f2yq8/J8.  
  typedef T2 & result; hGI+:Js6  
} ; Q".g.k  
template < typename T > =q+R   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1a$IrQE  
  { := <0=JE#  
  return (T & )r; }_}KVI  
} t0Zk-/s  
template < typename T1, typename T2 > _({@B`N}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $W&:(&  
  { zBY~lNB  
  return (T2 & )r2; t<638`{kk  
} q$gz_nVq,b  
} ; E ] B7  
D`pQ7  
5qbq,#Pf  
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> >。 jvHFFSK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]78!!G[`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pYo=oI  
W;zpt|kAH  
return l(i, j) = r(i, j); XA<ozq'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K]/Od  
h/2/vBs  
  return ( int & )i; rkDi+D6`q  
  return ( int & )j; u7s"0f`  
最后执行i = j; +-BwQ{92[:  
可见,参数被正确的选择了。 (}smW_ `5  
[Atc "X$  
Fi2xr<7"  
sN~\+_  
+C+<BzR~A.  
八. 中期总结 xJc$NV-JzK  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: a460|w6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c8Z A5|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Qz,|mo+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w^q7n  
(ChD]PWQ  
6L9, 'Bg  
UKtSm%\  
y$b]7O  
`Ye8 Q5v"]  
九. 简化 \X|sU:g  
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。 yNCEz/4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Eectxyr?;N  
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: vXv;1T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [AS}RV  
  +-*/&|^等 dJ ~Zr)>  
2. 返回引用。 lCIDBBjy^  
  =,各种复合赋值等 Ez+Z[*C  
3. 返回固定类型。 l_{8+\`!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) epg#HNP7^Y  
4. 原样返回。 J !HjeZ  
  operator, g(Yb^'X/  
5. 返回解引用的类型。 *?t%0){  
  operator*(单目) A"uULfnk  
6. 返回地址。 K j3?ve~  
  operator&(单目) t"vRc4mf  
7. 下表访问返回类型。 hyg8wI  
  operator[] DM{ 4@*]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,"\@fwy{  
  operator<<和operator>> lv%9MW0 z  
D`yEwpV^  
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。 J2VTo: In  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ["3\eFg  
i7*EbaYzUO  
template < typename Left > 4J0Rv od_  
struct value_return LWnR?Qve<  
  { VT%:zf  
template < typename T > k; ZxY"^  
  struct result_1 4x;_AN  
  { ABh&X+YD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !w39FfU{  
} ; p{D4"Qn+P9  
;dR=tAf0$Q  
template < typename T1, typename T2 > ?D`T7KSe~D  
  struct result_2 O|kOI?f  
  { T,%j\0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; aUU7{o_Z  
} ; fCWGAO2  
} ; )h{ ]k=  
QDx$==Fo  
)e|=mtp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q~{H@D`<  
=u[k1s?  
下面我们来剥离functor中的operator() Wb}c=hZv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: yQNV@T<o  
P"/G  
return l(t) op r(t) IZ/m4~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8s{?v &p  
return op l(t) d5`3wd]]'v  
return op l(t1, t2) lQ'GX9hN@  
return l(t) op '' O7=\  
return l(t1, t2) op dG7OqA:9  
return l(t)[r(t)] g%[c<l9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #_93f |  
G<|8?6bq#  
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: @#g<IBG=*  
单目: return f(l(t), r(t)); U1nw- Q+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "VG+1r+]4  
双目: return f(l(t)); %D g0fL  
return f(l(t1, t2)); @Fp_^5  
下面就是f的实现,以operator/为例 EJ@p-}I!  
4db(<h  
struct meta_divide *z*uEcitW  
  { c2t=_aAIPQ  
template < typename T1, typename T2 > j>-gO,v, y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4%nE*H%  
  { q@t0NvNSu  
  return t1 / t2; )G^ KDj"  
} ="wzq+U  
} ; y*pUlts<  
l*\y  
这个工作可以让宏来做: PYbVy<xc  
i0$Bx>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q/>{f0  
template < typename T1, typename T2 > \ C CBfKp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eIRLNxt+v  
以后可以直接用 ia\eLzj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =U%Rvm  
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 bef_rH@`  
(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。。。) Oy U  
~T&<CTh  
l&iq5}[n&  
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 R}^~^#  
?qCK7 $ j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pn.wud}R  
class unary_op : public Rettype q\m2EURco  
  { $,+O9Et  
    Left l; x8S7oO7  
public : -gSUjP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ])xx<5Jt4  
1N7Kv4,  
template < typename T > ]QzGE8jp*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a}%#*J)!  
      { =|3fs7  
      return FuncType::execute(l(t)); *%{gYpn  
    } P"B0_EuR<T  
):i&`}SY  
    template < typename T1, typename T2 > CC#;c1t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .pvi!NnL-  
      { LaQ-=;(`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yKYTi3_(  
    } Hemq +]6^  
} ; 5R(/Uiv3F  
\,u_7y2 c  
sZx/Ee   
同样还可以申明一个binary_op At-U2a#J{  
$ s9Vrw0Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {r@Ty*W} L  
class binary_op : public Rettype gw, UQbnu  
  { ma"3qGy  
    Left l; ]IoUwgpI)  
Right r; VeW>[08  
public : *:ZDd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `s\?w5[  
g !rQ4#4  
template < typename T > .Fdgb4>BXX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N[s}qmPha  
      { -$\+' \  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b )B? F  
    } {q"OM*L(  
{NHdyc$  
    template < typename T1, typename T2 > DRcNdO/1E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;kY(<{2  
      { &*+'>UEe5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "rx-_uK*  
    } O^oWG&Y;v  
} ; vQ;Ex  
9I6a"PGDb  
H Z'_r cv  
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&)4+ckL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 : Zlwp6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;M)QwF1  
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。 z6*X%6,8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r"P|dlV-  
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。。。 eA E`# t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7S}_F^  
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) 0*f)=Q'  
下面是修改过的unary_op [ucpd  
\WxukYH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L7dd(^  
class unary_op o,_? ^'@  
  { < jJ  
Left l; OX\A|$GS  
  3yVMXK  
public : 59h)-^!  
f|\onHI)>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C{U?0!^  
&5yV xL:  
template < typename T > <g"{Wv: h  
  struct result_1 Y$"O VC  
  { bbE!qk;hEP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U~:-roQ(\  
} ; 17%Mw@+  
hb}+A=A=+  
template < typename T1, typename T2 > g:hjy@ w  
  struct result_2 5>[u `  
  { ,J+}rPe"sf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'uBu6G  
} ; 4y|BOVl  
$g> IyT[  
template < typename T1, typename T2 > aAD^^l#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]n6#VTz*  
  { ]s<[D$ <,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t'n pG}`tE  
} 2LF/H$] o5  
\NPmym_ 6J  
template < typename T > VK m&iidU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k>;`FFQU>  
  { qLD ?juas  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q'=x|K#xj  
} dYJ(!V&  
y [}.yyye  
} ; Mk"^?%PxT  
H?yK~bGQ  
,Lr. 9I.  
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 "\w 7q  
好啦,现在才真正完美了。 g6j?,c|y  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9jM}~XvV  
H\ F :95  
template < typename Right > KcWN,!G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const m| n  
  { | )K8N<n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ua3~iQj-  
} !fE`4<|?  
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。 "\: `/k3  
+r2+X:#~T  
]d$8f  
^aItoJq  
0"<H;7K#W  
十. bind V?6a 8lJ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ZMQ Zs~;~d  
先来分析一下一段例子 .*OdqLz  
wr$("A(  
oH97=>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y%"{I7!A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 DX#Nf""Pw  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <cps2*'  
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。 dqU~`b9  
我们来写个简单的。 we;-~A5J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n] ._uza  
对于函数对象类的版本: xQ7l~O b  
fDv2JdiU  
template < typename Func > -_=nDH  
struct functor_trait ,LHn90S  
  { 3c-GY:VkLM  
typedef typename Func::result_type result_type; #NEE7'&S  
} ; L>jY.d2w=K  
对于无参数函数的版本: ]C!gQq2'a  
u-QB.iQ+s  
template < typename Ret > ha]VWt%}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > f\|w '  
  { n@<YI  
typedef Ret result_type; V'z1  
} ; i1}:8Unxf  
对于单参数函数的版本: G|bT9f$  
f z'@_4hg  
template < typename Ret, typename V1 > LBw1g<&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > g];!&R-  
  { p_RsU`[  
typedef Ret result_type; >^u2cAi3[  
} ; Snj'y,p[  
对于双参数函数的版本: >FeX<L  
Cjn#00  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zO-z%y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ouk ^O}W6  
  { Vr3Zu{&2  
typedef Ret result_type; KjD/o?JUr  
} ; "Wct({n  
等等。。。 *3+4[WT0]a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )8a~L8oN  
=Qy<GeY  
template < typename Func > \j$&DCv   
struct func_return G<L;4nA)  
  { yuh *  
template < typename T > ik)|{%!K]H  
  struct result_1 X]ipI$'+C  
  { x+\`gK5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2=*H 8'k  
} ; OAgniLv  
9)l$ aBa  
template < typename T1, typename T2 > hZm"t/aKc  
  struct result_2 tHU2/V:R  
  { U7?;UCmX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #]\Uk,mhZB  
} ; ^ gdaa>L  
} ; )*u8/U  
`}p0VmD{NE  
7y.kQI?3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /T"+KU*  
`aOFs+<)  
template < typename Func, typename aPicker > * ` JYC  
class binder_1 z0 d.J1VW  
  { lov!o: dJ  
Func fn; &)QX7*H  
aPicker pk; Na<pwC  
public : xB@ T|EP  
?>VLTp8]  
template < typename T > dn& s*  
  struct result_1 !Lu2  
  { 5tl< 3g `  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8=!D$t\3  
} ; l5~os>  
ko!)s  
template < typename T1, typename T2 > AzPu)  
  struct result_2 [CY9^N  
  { ,<.V7(|t)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &j;wCvE4+  
} ; xw.A #Zb\_  
{4l8}w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} zOJ%}  
QRw"H 8nW  
template < typename T > Z*F3G#A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9p]QM)M  
  { )Om*@;r(  
  return fn(pk(t)); ~-k9%v`  
} jV i) Efy  
template < typename T1, typename T2 > td$E/h=3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IYv`IS"  
  { 9gW|}&-  
  return fn(pk(t1, t2)); e+EQ]<M  
}  8$=n j  
} ; ?d*z8w  
@@f"%2ZR[  
"MeVE#O  
一目了然不是么? -abt:or  
最后实现bind x[p|G5  
KR} ?H#%  
9+|$$)  
template < typename Func, typename aPicker > Q3'llOx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !t"4!3  
  { Z{*\S0^ST  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); & l<.X  
} YP oSRA L  
aj='b.2)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &$+AXzn  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,~U>'&M;  
x>K Or,f  
十一. phoenix 4Z3su^XR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6jaEv#  
/|}EL%a  
for_each(v.begin(), v.end(), &C_j\7Dq  
( cVv=*81\  
do_ `bq<$e  
[ w7L{_aom  
  cout << _1 <<   " , " b! t0w{^w  
] kdiM5l70  
.while_( -- _1), f_OQ./`  
cout << var( " \n " ) ic:zsuEm  
) G[PtkPSJ  
); ScOK)nL"  
38B2|x  
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: 4> K42m  
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 vO^m;['  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 b=C*W,Q_#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zpn9,,~u  
, >a&"V^k  
fgTg7 m  
template < typename Cond, typename Actor > ^e,.  
class do_while RNk\.}m  
  { kt#fMd$  
Cond cd; u[;\y|75  
Actor act; NWESP U):w  
public : 0D.Mke )  
template < typename T > >Er|Jxy  
  struct result_1 c^xIm'eob  
  { I9A~Ye 5O&  
  typedef int result_type; P8:dU(nlW  
} ; $S6`}3  
s[>,X#7 y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} XT%nbh&y  
P;.W+WN  
template < typename T > <dWv?<o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +HpA:]#Y  
  {  tU5zF.%  
  do #lo6c;*m5  
    { Wtd/=gmiI  
  act(t); NG=-NxEcN  
  } :`#d:.@]o@  
  while (cd(t)); QO:!p5^:  
  return   0 ; /{J4:N'B>  
} d'gfQlDny  
} ; F~vuM$+d  
R_cA:3qc~  
x;KOqfawv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AR%4D3Dma  
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。 Tk[ $5u*,  
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。 !PlEO 2at  
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。 Dj?> <@  
下面就是产生这个functor的类: [85spub&}  
( $MlXBI  
@gEUm_#HTs  
template < typename Actor > D/gw .XYL  
class do_while_actor .hb:s,0mP  
  { 3pROf#M  
Actor act; n38p!oS  
public : %IA\pSE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G_8RK,H.  
Y5Bo|*b  
template < typename Cond > BwEN~2u6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _.Nbt(mz  
} ; Et_bH%0  
Lg+Ac5y}`  
eQm1cgMdz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H|<[YYk  
最后,是那个do_ ;8&3 dm]  
NiEUW.0  
RLXL&  
class do_while_invoker ,-LwtePJ0  
  { +o{R _  
public : M/'sl;  
template < typename Actor > [S%_In   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wmL'F:UP  
  { UhWNl]Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); )EuvRLo{S7  
} nHAS(  
} do_; {]!mrAjD  
f}ji?p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \)904W5R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ah&D%8E  
最后来说说怎么处理break和continue 6'57  
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。 %(#y 5yJ]  
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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