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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda aF%V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =w2_1F"  
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, R/?ZbMn]!  
X^9eCj;c  
&M*f4PeXb  
^Bu55q  
  class filler ysFp`  
  { [WW ~SOJe  
public : (I\qTfN4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} QBL|n+  
} ; iuS*Vw  
)T!3du:M  
l&oc/$&|[  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: }<qT[m  
 NH0uK  
~(K{D D7[N  
9jW"83*5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #0'%51Jcl  
#7|73&u(  
k07pI<a?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 D%!GY1wdn  
^]ig*oS\`  
"]ZDs^7  
xDEjeM G  
二. 战前分析 t(:w):zE  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ;T*o RS  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 <T+{)FV  
-&JQdrs  
-SN6&-#c_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _FtsO<p)"  
  /* --------------------------------------------- */ QI*<MF,1  
vector < int *> vp( 10 ); ,WQg.neOA  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); v]X*(e  
/* --------------------------------------------- */ K410.o/=-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xvTz|Y  
/* --------------------------------------------- */ h"t\x}8qq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vk.P| Y-;  
  /* --------------------------------------------- */ VQl(5\6O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,'&H`h54  
/* --------------------------------------------- */ JUd Q Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #VynADPs`o  
/nB|Fo_&Q  
_BHEK  
^vha4<'-qG  
看了之后,我们可以思考一些问题: e]-%P(}Z  
1._1, _2是什么? oUx%ra{  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 2./;i>H[u  
2._1 = 1是在做什么? YuFR*W;$  
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。 W$Sc@!M3{  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 MZ"|Jn  
Usq.'y/ o  
Q?/qQ}nNw  
三. 动工 jj6yf.r6c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e"&QQ-q  
njckPpyb@  
M$UZn  
X}B ]0z>  
template < typename T > ;bRyk#  
class assignment {B[ }}wX$  
  { Nx=rw h  
T value; x4-_K%  
public : =Hx]K8N)  
assignment( const T & v) : value(v) {} f[wxt n'r  
template < typename T2 > 52t6_!y+V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *cAI gO7  
} ; RZP7h>y6@  
/_</m?&.U&  
I'0{Q`}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l;i /$Yu7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -mw`f)?Ev  
#Fz/}lO  
M.\V/OX  
Cf>(,rt};  
  class holder I`;SA~5  
  { 7> 8L%(7  
public : 58P[EMhL  
template < typename T > XeX` h_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uYC1}Y5N  
  { nYE%@Up  
  return assignment < T > (t); OXI>`$we  
} ;b!qt-;.<  
} ; pv]" 2'aQ  
SM\qd4  
i>e?$H,/  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %S/?Ci  
EO%"[k  
  static holder _1; '9!J' [W  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J?C:@Q  
Vrs?VA`v$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qyP={E9A  
而不用手动写一个函数对象。 5i+cjT2  
U=PTn(2  
^@^K <SVc  
`T{'ufI4B  
四. 问题分析 hlmeT9v{  
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。 @MO/LvD  
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。 V.Tn1i-v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 PU8dr|!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  fj'7\[nZ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )3k?{1:  
<QD[hO^/  
五. 问题1:一致性 JJK-+a6cX  
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?| Rqr>B(|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rFaG-R  
ty'/i!/\  
struct holder 2'u%  
  { fZrh_^yH  
  // LGK@taw^  
  template < typename T > _!,Ees=b  
T &   operator ()( const T & r) const ^h^.;Iqr=  
  { in6*3C4  
  return (T & )r; (e Ssx/  
} ")<5 VtV  
} ; /36gf  
%j.n^7i]^:  
这样的话assignment也必须相应改动: \440gH`  
h"nhDART<  
template < typename Left, typename Right > R3%%;`c=  
class assignment *wx95?H0Z  
  { ERia5HnoD,  
Left l; Zz"8  
Right r; EjMVlZC>  
public : 4w)>}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5Dzf[V^]`  
template < typename T2 > $ ^@fV=e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S=\cF,Zs  
} ; D -d  
x#gZC 1$Y  
同时,holder的operator=也需要改动: nW}jTBu_K+  
i%[+C  
template < typename T > [+Fajo;0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a~ dgf:e`  
  { !o1IpTN  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 83 <CDjD  
} HQ]mDo  
HLOr Dlj7  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 f;AI4:#I  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7hTpjox2  
?Yzw]ag.  
return l(rhs) = r; d::9,~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 OTl9MwW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .>z1BP:(  
YgdQC(ib  
template < typename Tp > "blq)qo)  
class constant_t lV$CBS  
  { )K$YL='kX  
  const Tp t; ;dPaWS1D  
public : U!NuiKaQ26  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zXD/hM  
template < typename T > h8X[*Wme  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XwFTAaZ  
  { .]s? 01Z  
  return t; *@p"  
} s1h|/7gG  
} ; }0tHzw=#%e  
4.^T~n G  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #:By/9}-  
下面就可以修改holder的operator=了 xy b=7  
mPHto-=fB  
template < typename T > c@Br_ -  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .$7RF!p  
  { bX$1PY X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a"X h  
} NU3TXO  
z~3GgR"1d  
同时也要修改assignment的operator() `+rwx  
AwjXY,2  
template < typename T2 > ZuybjV1/f6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H(gY =  
现在代码看起来就很一致了。 I;-Y2*  
oyr b.lu/  
六. 问题2:链式操作 QkC*om'/!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v0VQ4>  
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。 @&Z^WN,x  
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。 : NA(nA 3  
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。 3UaW+@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct qZ'2M.;  
qxDMDMN  
template < typename T > "T{WOGU+  
struct result_1 Km $o@  
  { 1Y*k"[?dW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yQMwt|C4  
} ; Zp^O1&\SK?  
)obgEJ7Y`l  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: H`'a|Y  
w7.,ch  
template < typename T > 1Acs0` 3  
struct   ref ?'Hd0)yZ  
  { l _%<U  
typedef T & reference; bm 4RRI  
} ; g4b#U\D@)/  
template < typename T > IdN3Ea]  
struct   ref < T &> |Y05 *!\P*  
  { mvK^')  
typedef T & reference; 7P<f(@0h$E  
} ; /'aqQ K<  
(Hj[9[=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;Mo_B9  
p]EugLEmG  
template < typename T > \*=wm$p&*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9?MzIt  
  { J@2wPKh?Yp  
  return l(t) = r(t); |Z94@uB  
} )~)l^0X  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Ht4O5yl"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X!K>.r_Dg  
`(h^z>%  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 nAWb9Yk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n0T|U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~HhB@G!3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #Zw:&' QB  
最后的布局是: Bh' fkW3  
                Add @, GL&$Y:W  
              /   \ :>JfBJ]|  
            Divide   5 P*BRebL:  
            /   \ lYCvYe  
          _1     3 7)V"E-6h  
似乎一切都解决了?不。 'I&0$<  
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。 F5RL+rU(h  
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。 T>'O[=UWh  
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: !IdVg$7  
_wK.n.,S~  
template < typename Right > On}1&!{1]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /uX*FZ  
Right & rt) const xws{"m,NX~  
  { /nQuM05*Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6"* <0  
} OQ hQ!6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T2S_> #."l  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 PXYLL X\3  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 cJaA*sg  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 k:Y\i]#yP  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 O^`EuaL  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 0S$k;q  
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: (&Rk#iU 2  
NGSts\D'}  
template < class Action > t&?{+?p: 9  
class picker : public Action qWheoyAB  
  { k\ .9iI'6  
public : t_jn-Idcf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Rtz~:v%  
  // all the operator overloaded Bh2l3J4X  
} ; <[)-Q~Gg5  
W&Fm ;m@M  
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。 9GH5  
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: vvv'!\'#  
N'VTdf?  
template < typename Right > P.XT1)qo*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T,/rC{  
  { 'wk,t^)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?'6@m86d  
} I?}jf?!oM  
F1stRZ1ZI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {WrEe7dLy  
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。 0fXMY-$I  
K 77iv  
template < typename T >   struct picker_maker G-T^1?  
  { * ) <+u~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >|A,rE^Ojt  
} ; S[3"?$3S  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,~naKd.ZY  
  { e9{0hw7  
typedef picker < T > result; dgpE3 37Lt  
} ; !2KQi=Ng  
~dr,;NhOLJ  
下面总的结构就有了: hJ{u!:4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 N9_* {HOy  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 dYrgL3'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ud `- w  
至此链式操作完美实现。 ]##aAh-P4&  
C*b[J  
*uyP+f2O  
七. 问题3 # -luE  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ]qT&6:;-]  
U<w8jVE  
template < typename T1, typename T2 > HKrENk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "iK= 8  
  { =4eJ@EVM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6P{^j  
} ?Tc#[B  
E)$>t}$  
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: *I(6hB  
Mqd'XU0L  
template < typename T1, typename T2 > I@KM2 KMN  
struct result_2 -j3Lgm  
  { ^<OYW|q?\r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (NvjX})eh  
} ; PK2;Ywk`  
6h>#;M  
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? ;bB#P g  
这个差事就留给了holder自己。 hi[nUG(OI  
    '|SO7}`;Q  
G(a5@9F  
template < int Order > R|C`  
class holder; tr<f ii 3<  
template <> `HRL .uX  
class holder < 1 > e%JIqKS  
  { eT".psRiC  
public : skcyLIb  
template < typename T > A O:F*%Q u  
  struct result_1 H[~ D]RG}'  
  { h:8P9WhWF  
  typedef T & result; @A1f#Ed<  
} ; e3 v^j$  
template < typename T1, typename T2 > "u^Erj# /  
  struct result_2 2PlhnUQ7  
  { ;_bRq:!j;  
  typedef T1 & result; $ ZI ]  
} ; G]ek-[-  
template < typename T > r W`7<3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f7_( C0d  
  { Nnh\FaI  
  return (T & )r; 7 XxZF43  
} *-9i<@|(U^  
template < typename T1, typename T2 > wG,"X'1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :|W=2( >  
  { DJ"PP 5d  
  return (T1 & )r1; I<D#   
} \AwkK3  
} ; "A}sD7xy9  
^N/d`IAjv  
template <> qk<jvha  
class holder < 2 > :PT{>r[  
  { R 0RxcB tG  
public : 8 MO-QO  
template < typename T > hBX*02p   
  struct result_1 /2? CB\  
  { ^K<3_D>1>  
  typedef T & result; 0>od1/`  
} ; YCDH0M  
template < typename T1, typename T2 > B.; qvuM~  
  struct result_2 # sw4)*v  
  { Y$ jX  
  typedef T2 & result; a.V5fl0?I@  
} ; G3DgB!  
template < typename T > J#$U<`j*G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I}_}VSG(  
  { ;stjqTd  
  return (T & )r; {U;yW)  
} |6 Q5bV  
template < typename T1, typename T2 > 1 sHjM %  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /JS_gr@DK  
  { c& ;@i$X(  
  return (T2 & )r2; @5^&&4>N  
} i47LX;}  
} ; HEVj K$  
D./{f8  
GeP={lj  
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> >。 O^cC+@l!4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qnp}#BZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n<C] 6H  
<L]Gk]k_R  
return l(i, j) = r(i, j); ?0; 2ct  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TaRPMKk  
VW\S>=O99  
  return ( int & )i; b$b;^nly  
  return ( int & )j;  WwB_L.{  
最后执行i = j; [OCjYC`  
可见,参数被正确的选择了。 e{E\YEc  
2fTuIS<yr  
86=W}eV1r  
blQ&QQL  
i%FC lMF  
八. 中期总结 MDF_Xr-hZ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: O(/~cQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b&P)J|Fe  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  JQQ[jl;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor , '0#q  
 v%:deaF  
E<jajYj  
xq((]5Py  
;}E}N:A  
fQ5v?(  
九. 简化 t1w]L  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Mc,|C)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6Hnez@d  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 2p&$bf t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \8xSfe  
  +-*/&|^等 ?"Ez  
2. 返回引用。 \x-2qlZ  
  =,各种复合赋值等 DO(};R%=  
3. 返回固定类型。 <G}Lc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tY;<S}[@7w  
4. 原样返回。 Rt?CE jy  
  operator, ui>jJ(  
5. 返回解引用的类型。 $bG*f*w  
  operator*(单目) RxqNgun@  
6. 返回地址。 )Jjp^U3Ub  
  operator&(单目) Z9DfwWI2nu  
7. 下表访问返回类型。 x[58C+  
  operator[] n0lOq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 GY%5N= u  
  operator<<和operator>> |N`0G.#  
;8^k=8  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 1L*[!QT4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: YIRe__7-NU  
}>6e-]MHfR  
template < typename Left > >+J}mo=*  
struct value_return Q2 !GWz$  
  { j{Px}f(=  
template < typename T > S a +Y/  
  struct result_1 tM]Gu?6  
  { F- -g?Q^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m FTuqujO  
} ; 8r(a wp  
IB&G#2M<  
template < typename T1, typename T2 > u:APGR^  
  struct result_2 n$C- ^3 c  
  { KdkL_GSLT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; nms[No?  
} ; )xy>:2!#Y  
} ; #r#[&b  
v)Y)tu>  
#ELe W3 S}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b\0>uU  
B2kZ_4rB  
下面我们来剥离functor中的operator() DujVV(+I  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LG:k}z/T  
mI7lv;oN<5  
return l(t) op r(t) 6]iU-k0b  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W+a/>U  
return op l(t) .6`r`|=  
return op l(t1, t2) [ iTP:8  
return l(t) op <OEIG 0  
return l(t1, t2) op 4,;*sc6*  
return l(t)[r(t)] LVg#E*J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /[_aK0U3  
)IcSdS0@M  
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: 5! );4+  
单目: return f(l(t), r(t)); =;-C;gn:w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =Smd/'`_  
双目: return f(l(t)); {j$2=0Cec  
return f(l(t1, t2)); i975)_X(  
下面就是f的实现,以operator/为例 y!1X3X,V  
Jpduk&u  
struct meta_divide UK,bfLPt~  
  { ?L0;, \-t  
template < typename T1, typename T2 > -u@ ^P7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,mz;$z6i  
  {  lPZ>#  
  return t1 / t2; n,FyK`x  
} KfjWZ4{v  
} ; _+48(Q F<  
ht%qjE  
这个工作可以让宏来做: w=XIpWl  
!M8_PC*a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4tm%F\Izy  
template < typename T1, typename T2 > \ _6fy'%J=U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?w(hPUd!2  
以后可以直接用 \C$e+qb~{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) In1{&sS  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 B]tj0FB`-*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) RVA ku  
_b<;n|^  
kKlNhP(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 OvT[JpV  
9.(|ri  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {{G3^ysa  
class unary_op : public Rettype AM=,:k$  
  { Y0g]-B  
    Left l; oIO@#   
public : b\JU%89  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )yyH_Ax2  
[lML^CYQ  
template < typename T > ZY,$oFdsi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LC]0c)v#  
      { /4(HVua  
      return FuncType::execute(l(t)); G%HG6  
    } }~W/NP_F  
L91vp'+2  
    template < typename T1, typename T2 > f#&z m} t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a_!H_J  
      { N & b3cV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y]t19G+  
    } *eHa4I  
} ; |?J57(  
*DIY;)K  
*=oO3c0|b,  
同样还可以申明一个binary_op +- qk\sQ  
ez32k[eV!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,oH\rrglf  
class binary_op : public Rettype }*bp4<|  
  { <eEIR  
    Left l; c<Cf|W  
Right r; p^ (Z  
public : w#)u+^-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |a03S Zx  
Lp-$Ie  
template < typename T > &ic'!h"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sxr,] @  
      { d8;kM`U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +%TgX&a  
    } _'w:Sx?d7  
`^/8dIya  
    template < typename T1, typename T2 > Ub f5 :  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P<X?  
      { Ba?1q%eG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ! $mY.uu  
    } +w[ZMk  
} ; wtSU43D  
(<_kq;XtN0  
^f>c_[fR  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ,gk'8]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \dU.#^ryp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |_ED*ATR=  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。  ;@k=9o]A  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1c QF(j_  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 rZwSo]gp  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (z8ZCyq7r[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) vcj(=\ e8v  
下面是修改过的unary_op !i8)si_  
41=H&G&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %r.OV_04  
class unary_op &I=o1F2B)  
  { i/*)1;xsk  
Left l; dH5*%  
  hN K wQ  
public : <gi~:%T  
:Ni#XZ{F-/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} cQ<|Of  
9 Vq   
template < typename T > ma-GvWD2  
  struct result_1 s@&3;{F6D  
  { VDOC>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,j>FC j>  
} ; @7"n X  
0xDn!  
template < typename T1, typename T2 > 3mofp`e  
  struct result_2 nygGI_[l  
  { HD#>K 7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;39a`  
} ; zd2_k 9  
0kCo0{+n  
template < typename T1, typename T2 > c;/vzIJj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VF11eZ"  
  { ;]xc}4@=mg  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _)<5c!  
} uQbag]&j  
;;i419  
template < typename T > m$W2E.-$'#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zQ:nL*X'Z"  
  { &a'mG=(K_c  
  return OpClass::execute(lt(t)); !BW!!/U  
} b=BNbmX  
8J&9}@y  
} ; h #gI1(uL  
+C;;4s)  
[4C_iaE  
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 2k=|p@V n~  
好啦,现在才真正完美了。 Has}oe[  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^L.I9a#]  
2HVqJib4Yn  
template < typename Right > 03)irq%l;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rD$5]%Y  
  { kuBtPZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2{WZ?H93a  
} vv)w@A:Vn)  
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。 :RIqA/  
uPcx6X3]  
p q?# X0  
yqK_|7I+  
$X:,Q,?  
十. bind EP;ts  
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。 c{to9Lk.#  
先来分析一下一段例子 Cp!9 "J:  
:(OV{ u  
WwoT~O8R  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &FRf-6/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U~sC%Ri-@U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2\.23  
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。 $ #/8l58  
我们来写个简单的。 Fv,c8f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: E$8-8[  
对于函数对象类的版本: +W1l9n*  
dk1q9Tx  
template < typename Func > d< XY"Y%  
struct functor_trait .$d:c61X  
  { +KExK2=  
typedef typename Func::result_type result_type; xS/=9l/G  
} ; E)Qg^DHP/  
对于无参数函数的版本:  h8p{  
Xo(W\Pes  
template < typename Ret > jQz^)8)B  
struct functor_trait < Ret ( * )() > RF6]_-  
  { OAo03KW  
typedef Ret result_type;  n}b/9  
} ; >o p/<?<  
对于单参数函数的版本: Vm@VhCsp  
X`v6gv5qj  
template < typename Ret, typename V1 > (/&ht-~EL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q ijO%)  
  { E{-pkqx  
typedef Ret result_type; 8Rw:SU9H?T  
} ; zN9@.!?X2  
对于双参数函数的版本: MwD+'5   
&{WEtaXaa  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7 v3%dCvf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > aB G*  
  { z,C>Rh9Id  
typedef Ret result_type; b; ;y|H  
} ; 6,CK1j+tZ  
等等。。。 Yx. t+a-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LfrjC@_y  
w U]8hkl?  
template < typename Func > p8F$vx4,  
struct func_return V^.Z&7+E`_  
  { 2&s(:=  
template < typename T > T|oDJ]\J  
  struct result_1 /YwwG;1  
  { 26zif  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |%X_<Cpk  
} ; ]Zay9jD}c-  
)"P.n-aF  
template < typename T1, typename T2 > Tnf&32 IA  
  struct result_2  wN0?~  
  { },5LrX`L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W^:g_  
} ; 6xh -m  
} ; XxB%  
|QH )A  
z}VCiS0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B%[#["Ol  
+C`vO5\0  
template < typename Func, typename aPicker > {iLr$ 89  
class binder_1 RKs_k`N0  
  { .$G^c   
Func fn; j\.pS^+  
aPicker pk; ^=cX L  
public : /xA`VyHO  
'HvW&~i(  
template < typename T > ER]C;DYX  
  struct result_1 ocp3JR_0  
  { |@>Zc5MY$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; MhFj>t   
} ; qP%[ nY  
T5-'|+  
template < typename T1, typename T2 > |>I4(''}  
  struct result_2 kP~ ;dJD  
  { 9fSX=PVRmQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uTrGb:^  
} ; rPW 9lG  
cz>`$Zz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "Jyb?5  
7.^1I7O  
template < typename T > Ce3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LrV4^{9(  
  { q p1rP#  
  return fn(pk(t)); LTD;  
} <8Q?kj  
template < typename T1, typename T2 > !%C&hH\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *UG=dl#F#  
  { P}p6{  
  return fn(pk(t1, t2)); O >&,h^  
} WgV[,(  
} ; +7)/SQM5  
^yF2xJ)9-  
f=MR.\  
一目了然不是么? /0F <GBQ"v  
最后实现bind vi.q]$ohbV  
}5;3c%  
J&b&*3   
template < typename Func, typename aPicker > ^UpwVKdP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (e{pAm  
  { oU~e|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %1]Lc=[j  
} TH}+'m  
O~g0R6M6e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &_c5C  
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。 {7q +3f <  
pe@/tO&I  
十一. phoenix ] i\a[3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;6zp,t0  
? #;zB  
for_each(v.begin(), v.end(), [+$o`0q;N?  
( ~{O@tt)F  
do_ =gr3a,2  
[ {~d8_%:b  
  cout << _1 <<   " , " }NJ? .Y  
] d`+cNKf  
.while_( -- _1), >*mLbp"  
cout << var( " \n " ) bPdbKi{j@  
) ut^^,w{o>  
); ViT$]Nv  
VlFDMw.4.+  
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: e_pyjaY!s  
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}6? |ir  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B\!.o=<h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u>-!5=D8  
'xp&)g L  
Q|}Pc>ae  
template < typename Cond, typename Actor > [I` 6F6  
class do_while PizPsJ|&  
  { ! =c&U.B  
Cond cd; {utIaMb]&v  
Actor act; nK9A=H'Hc  
public : 6|:]2S  
template < typename T > !23#Bz7  
  struct result_1 Y|iALrx  
  { PUViTb  
  typedef int result_type; ^Ru/7pw 5  
} ; ^^Tu/YC9x  
U8KEg)Msk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} GzUgzj|BN~  
SW%d'1ya  
template < typename T > 9WuKW***  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vb.`rj6  
  { _,4f z(  
  do Ls^$E  
    { =2eG j'}  
  act(t); `cr.C|RT:  
  } S)*eAON9  
  while (cd(t)); Qy@r&  
  return   0 ; )#dP:  
} ^25[%aJI  
} ; ?qQRA|n*  
Y<S,Xr;J:  
@kLpK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?9801Da#/  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 `jb?6;15  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 r`L$[C5I  
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。 <vV?VV([  
下面就是产生这个functor的类: Ot]PH[+  
 :RW0<  
HJ*W3Mg  
template < typename Actor > a[GlqaQy+-  
class do_while_actor b='YCa  
  { l~M86 h  
Actor act; bgm$<;`U  
public : ?8X+)nU@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @3K 4,s  
'N0/;k0ax  
template < typename Cond > )nS;]7pB@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d\V\,% &.  
} ; PU^Z7T);  
s!2pOH!u   
h30~2]hH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ds4)Nk4%O  
最后,是那个do_ W/uaNp  
08S|$_  
f[!Q R  
class do_while_invoker @&]j[if (s  
  { C/+8lA6NV  
public : ?K/z`E!xhN  
template < typename Actor > xxm1Nog6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3L4lk8Dd  
  { #{l+I( M  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?'h<yxu]u0  
} qf9.S)H1Z  
} do_; #]|9aVrr  
ge[+/$(1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S3Tww]q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 AtA}OY]D /  
最后来说说怎么处理break和continue lV^sVN Z]  
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。 xgtdmv%  
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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