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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H6%!v1 u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 IyG = 7  
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, "oE^R?m  
D,}'E0  
$nGbT4sc  
Z ,|1G6f@  
  class filler f_re"d 3u  
  { 5{R#h :  
public : d I#8CO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M5cOz|j/*R  
} ; `_J^g&y~  
b2/N H1A  
:f?,]|]+-  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: SQ~N X)  
APHtJoS  
+!L_E6pyXE  
g:.,}L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *O(/UVuD\  
| Q1ub S  
ecY ^C3+S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @n~>j&Kp  
E]u'MX  
5oT2)yz  
m' Ekp  
二. 战前分析 L#7)X5a__  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 [x$eF~Kp  
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 -CU7u=*b  
A]tf>H#1  
eZR8<Z %  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9Th32}H  
  /* --------------------------------------------- */ e\d5SKY  
vector < int *> vp( 10 ); {0A[v}X ~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hVT=j ?~  
/* --------------------------------------------- */ DSDl[;3O{s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D<_,>{$gW  
/* --------------------------------------------- */ }QWTPRn  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); RKo P6LGw  
  /* --------------------------------------------- */ :{wsd$Qlj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Zv1Bju*y  
/* --------------------------------------------- */ BqLtTo?'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "x:)$@  
o/  x5  
wQdW lon  
~x0-iBF  
看了之后,我们可以思考一些问题: U>L=.\\|  
1._1, _2是什么? Zeme`/aBb  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 PBAz` y2  
2._1 = 1是在做什么? YL9t3 ]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Lilk8|?#W  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 282+1X  
+QXYU8bYZ  
uwH)/BW)[  
三. 动工 EMW4<na[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9p[W :)P4d  
7uv/@(J"$  
8JtI&aH-L  
Z0F>"Z _qn  
template < typename T > Z+``/Q]>+  
class assignment FQ9csUjpB  
  { NqQ(X'W7  
T value; Hz3 S^o7  
public : $@u^Jt, ?  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1VjeP *  
template < typename T2 > /SqFP L]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M|Dwk3#  
} ; cT>z  
U3_yEvZ  
q*RaX 4V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ltr;pc*)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F"m}mf  
3f:1D=f  
];b!*Z  
*nsnX/e(-  
  class holder pZ_FVID  
  { LKf5r,C  
public : !aW*dD61  
template < typename T > %8} ksl07  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7u`}t83a  
  { #hE3~+ i  
  return assignment < T > (t); W &0@&U  
} XJxs4a1[t  
} ; zFdz]z3  
3U9+l0mBa  
od5w9E.  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: :LIKp;  
@8<uAu%  
  static holder _1; L"[wa.<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1&@wb'MBs.  
"mP*}VF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p=`x  
而不用手动写一个函数对象。 hml\^I8Q>F  
se n{f^U  
~gi( 1<#  
L$TKO,T  
四. 问题分析 p\]LEP\z,  
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。 DO-K  
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。 Ji}IV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (y+5d00  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 li_pM!dWU_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [>J~M!yu:r  
{ZsWZJ!  
五. 问题1:一致性 8F\Msx  
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?| 3R=3\;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |L_g/e1A3  
_[OEE<(  
struct holder ZvnZ}t >?  
  { 1M~:]}*<  
  // .{]c&Ef+f  
  template < typename T > 8 {4D|o#O  
T &   operator ()( const T & r) const $L#Z?76v  
  { :AE;x&  
  return (T & )r; <j8&u/Za~'  
} fkv{\zN  
} ; N>6yacTB  
u.L8tR:(  
这样的话assignment也必须相应改动: g*AD$":  
u&d v[  
template < typename Left, typename Right > Yq hz(&*)  
class assignment 9uq+Ve>  
  { 8apKp?~yW  
Left l; Pl5NHVr  
Right r; Uo[5V|>X6  
public : hq8/`u YF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zUUxxS_?  
template < typename T2 > v!RB(T3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zju,#%  
} ; "MS`d+rf\  
l6DIsR  
同时,holder的operator=也需要改动: xc]C#q  
|3T|F3uEX  
template < typename T > SSsQu^A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :Ye#NPOI  
  { 4FHX#`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f({-j% m  
} K^qUlyv  
\PMKmJ X0O  
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。 > %cWTC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9@z|2z2\G  
$?A Uk  
return l(rhs) = r; v/ 00L R  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 X3=Jp'p$h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L z>{FOR  
rNzhP*Fw  
template < typename Tp > s)DNLx  
class constant_t m6Cd^'J9^  
  { E~@HC5.M  
  const Tp t; l0_E9qh-i  
public : [U7,\o4w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OTHd1PSOu  
template < typename T > k -DB~-L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `# M.t);^  
  { U*fj5  
  return t; ;7`um  
} rRG\:<a  
} ; K#C56k q&  
D*r Zaqy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rB&j"p}Q  
下面就可以修改holder的operator=了 dpn&)?f  
}}bi#G:R+  
template < typename T > GxBPEIim  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :2Rci`lp  
  { 8J?`_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X-r,>o:  
} !#4HGjPI  
kR~4O$riG  
同时也要修改assignment的operator() mF:s-+  
ABe^]HlH  
template < typename T2 > lGHu@(n<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {ugKv?e ;  
现在代码看起来就很一致了。 *9{Wn7pck/  
%TTL^@1!b  
六. 问题2:链式操作 {*Wwu f.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )I-?zyL  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 oS|~\,p"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 }~~^ZtJ\  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 )7%]<2V%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u{nWjqrM*5  
n6UU6t{  
template < typename T > uZ?CVluP  
struct result_1 j72] _G  
  { #`)-$vUv^f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hRZS6" #  
} ; j{-7Pf8A  
;OCI.S8  
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: Odjd`DD1  
Bsk2&17z  
template < typename T > o^"3C1j  
struct   ref 0?;Hmq3  
  { [T#a1!  
typedef T & reference; xI\s9_"Qy  
} ; Y^m=_*1g5  
template < typename T > n*4X/K  
struct   ref < T &> ;)pV[3[  
  { 4bi\$   
typedef T & reference; } 9s  
} ;  glX2L ~  
MkGq%AE`Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V42*4hskL  
3$yL+%i  
template < typename T > @`8 B} C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 18tQWI$  
  { A;`U{7IST  
  return l(t) = r(t); Qbpl$L  
} jh](s U  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 e^_@^(||!6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 jz7ltoP  
<Jrb"H[ T"  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 u#,'ys  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U5$DJ5>8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sP8&p*TJF  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4_0/]:~5  
最后的布局是: Ns= b&Uyc  
                Add [ .uaO  
              /   \ ZBq*<VtV  
            Divide   5 s1$#G!'  
            /   \ J9c3d~YW  
          _1     3 LtWU"42  
似乎一切都解决了?不。 <$2zr4  
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。 ^o\p|f>f  
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。 &u\z T P  
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: z\d2T%^:g(  
VgTI2  
template < typename Right > NWN)b&}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3C[4!>|  
Right & rt) const  n(xlad  
  { :bDn.`KG#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {^MAdC_  
} xKzFrP;/{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5T3>fw2G  
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。 t% B!\]  
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。 RAQ;O  
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。 Vzm+Ew _  
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。 h`rjDd  
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? KrG6z#)Uz  
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: |5B9tjJ"  
Y8{1?LO  
template < class Action > TaJn2cC^  
class picker : public Action #$C]0]|  
  { $<mL2$.L~  
public : |aJ6363f.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n$Fm~iPo,  
  // all the operator overloaded H{zuIN/.1  
} ; oxXW`C<  
^Es)?>eah  
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。 nKkTnTSa  
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: c7!`d.{90  
Cbvl( (  
template < typename Right > A0u:Fm{E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w=o m7%J@l  
  { -\C6j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Qnx92   
} :FpBz~!a  
6WcbJ_"mq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =,G(1#  
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。 ;-^9j)31+F  
>F_Ne)}qTQ  
template < typename T >   struct picker_maker 6mpUk.M"  
  { $%8n,FJ[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \9zC?Cw  
} ; OBQ!0NM_b  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {;M/J  
  { %,D%Q~  
typedef picker < T > result; {5-{f=Rk  
} ; S*s9 ?  
tah%jRfT&  
下面总的结构就有了: =Fl4tY#X  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 wh+ibH}@!  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 6ng g*kE<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j&GKpt  
至此链式操作完美实现。 K): sq{  
bl-s0Ax-  
jk}PucV  
七. 问题3 GFkte  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 c &(,  
Lb 4!N` l  
template < typename T1, typename T2 > P"@^'yR5WK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S`@*zQ  
  { RUh{^3;~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y36aoKH  
} 7Apbi}")  
"T=LHjE  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %'O(Y{$Y.  
x:lf=D lA  
template < typename T1, typename T2 > l= S_#  
struct result_2 ]+9:i!s  
  { U5 "v1"Ec  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !Sh5o'D28  
} ; jzMGRN/67  
HbVm O]#$D  
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? b"bj|qF~E  
这个差事就留给了holder自己。 k]5L\]>y  
    sH: &OaA  
Ve) :I  
template < int Order > h(sKGCG  
class holder; i.4[]f[/h  
template <> n(VMGCZPV  
class holder < 1 > !W^II>Y  
  { 6mLE-( Z7  
public : CZ}tQx5ga  
template < typename T > K\Q 1/})  
  struct result_1 j,jUg}b  
  { QNEaj\   
  typedef T & result; -.{7;6:(k  
} ; ,CF~UX% bU  
template < typename T1, typename T2 > <:-&yDh u  
  struct result_2 u\?u}t v  
  { N6'Y N10  
  typedef T1 & result; /VkJ+%}+j  
} ; ABGL9;.8  
template < typename T > ZVU)@[s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const li^E$9oWC  
  { wE2?/wb  
  return (T & )r; Ta$<#wb  
}  I9 m  
template < typename T1, typename T2 > q1Mk_(4oJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i%w'Cs0y  
  { 4HAfTQ 1G  
  return (T1 & )r1; :+$_(* Z  
} >=Veu; A  
} ; 0IuU4h5Fr  
ccAEN  
template <> m%puD 9  
class holder < 2 > 6m&I_icM  
  { J( 60eTwQ  
public : (fS4qz:&l  
template < typename T > v<4zcMv  
  struct result_1 4r$t}t gX  
  { n2~rrQ \/p  
  typedef T & result; UqbE  
} ; #D8)rs.9  
template < typename T1, typename T2 > )DMbO"7  
  struct result_2 3{z }[@N  
  { >EjBk nl  
  typedef T2 & result; b-XBs7OAx  
} ; =6:Iv"<  
template < typename T > bfgLU.1I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9UX-)!  
  { 5/<Y,eZ/  
  return (T & )r; 0)#I5tEre  
} ^+&}:9Ml  
template < typename T1, typename T2 > FMiYZ1^r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wqsnyP/m  
  { .H "gH-I  
  return (T2 & )r2; V-57BKeDz  
} ( ;q$cKy  
} ; 4"@yGXUb  
'_8Vay~  
NDi@x"];  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 = 8n*%NC  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]up:pddIh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Sw~<W%! ?  
h 9/68Gc?6  
return l(i, j) = r(i, j); yL1\V7GI{[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O;r8l+  
5k@ k  
  return ( int & )i; F7d f  
  return ( int & )j; 0@KBQv"v  
最后执行i = j; aqlYB7  
可见,参数被正确的选择了。 k<y$[xV  
?*g]27f11  
2C>PxA6l  
}v{F9dv  
F-t-d1w6  
八. 中期总结 ~ lS3+H  
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: M II]sF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zKZ6Qjd8!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8u4]@tJH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8G=4{,(A  
`YJ`?p  
);C !:?  
b^ZrevM  
' x|B'  
~$5[#\5%G  
九. 简化 f3O3pIA  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 K>-m8.~\E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J_tJj8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: _h#G-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'RhMzPmY>  
  +-*/&|^等 n*V^Q f  
2. 返回引用。 > 2$M~to"1  
  =,各种复合赋值等 _\"?:~rUN  
3. 返回固定类型。 k0,~wn\#h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #Ew}@t9  
4. 原样返回。 /[mCK3_  
  operator, *+iWB_  
5. 返回解引用的类型。 [@(zGb8  
  operator*(单目) |h;MA,qva  
6. 返回地址。 7G xNI  
  operator&(单目) b]Jh0B~Y  
7. 下表访问返回类型。 YVzK$k'3U  
  operator[] f -#fi7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v{I:Wxe  
  operator<<和operator>> TE/2}XG)  
}=++Lr4*  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 edm&,ph]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 15870xS  
 ^rI&BN@S  
template < typename Left > 6oC(09  
struct value_return C>LkU|[  
  { FQ[::*-  
template < typename T >  ,}bC  
  struct result_1 45# `R%3  
  { w>#~_x, `  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +Q{jV^IT9  
} ; (2S,0MHk  
7eY*Y"GX  
template < typename T1, typename T2 > >_R5Li  
  struct result_2 h><;TAp  
  { '&\km~&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -.xs=NwB.|  
} ; {8E hC/=  
} ; t &*$@0A  
  ]3%Z  
=U?"#   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait K,J:i^2  
~;{)S}U@R  
下面我们来剥离functor中的operator() B1Xn <Wv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C! :\H<gI  
S\Q/ "Y  
return l(t) op r(t) TkK- r(=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) M6?*\ 9E  
return op l(t) !X8:#a(  
return op l(t1, t2) a7ZPV1k  
return l(t) op kfn5y#6NZ  
return l(t1, t2) op k;"=y )@o  
return l(t)[r(t)] h:l\kr|9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2;A].5>l  
Rj-<tR{  
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: ]NN9FM.2b/  
单目: return f(l(t), r(t)); gXG1w>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  IF uz'  
双目: return f(l(t)); Z$T1nm%lo:  
return f(l(t1, t2)); ;]|Z8#s  
下面就是f的实现,以operator/为例 )t =Cj?5  
G<$UcXg  
struct meta_divide JGJQ5zt  
  { @>JO &,od  
template < typename T1, typename T2 > R}*e%EG/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %3Y&D]  
  { 6kHAoERp  
  return t1 / t2; iN_G|w[d  
} Riw#+#r]/  
} ; o XA*K.X<  
U$qSMkj6RK  
这个工作可以让宏来做: 7kHEY5s "  
\acjv|]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Uq7 y4zJ  
template < typename T1, typename T2 > \ + 6O5hZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'a*tee ^RS  
以后可以直接用 &c0U\G|j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0IxXhu6v  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 @2]_jW  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)  z>hA1*Ti  
 |G{TA  
kE=}.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ^b'|`R+~}  
we!}"'E;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R9~%ORI#;  
class unary_op : public Rettype ?HttqK)  
  { JZ'`.yK:  
    Left l; <1>\?$)D  
public : yX?& K}JI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} RD<l<+C^~  
UuW"  
template < typename T > Ydh]EO0'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 36e !je  
      { #"=_GA^.{  
      return FuncType::execute(l(t)); "^yTH/m  
    } ggfL d r  
?u"MsnCXYn  
    template < typename T1, typename T2 > 9PIm/10pP^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8NWvi%g  
      { pl%3RVpoc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x)h5W+$  
    } #O* ytZ  
} ; 3w#kvtDVm  
+-1t]`9k4  
#toKT_  
同样还可以申明一个binary_op 1 @tVfn}  
nJNdq`y2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T dlF~ca|  
class binary_op : public Rettype Oe5=2~4O  
  { 1@im+R?a  
    Left l; }>>lgW>n,;  
Right r; v=$v*W  
public : ]z;%%'gW6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p=V (_  
vE^Hk!^  
template < typename T > uAwT)km {  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const );'8*e'  
      { C A VqjT7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^W{+?q'  
    } 0ZlF#PJA  
]^uO3!+  
    template < typename T1, typename T2 > LSS3(l[,:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TU&gj1  
      { 17 Hdj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O|}97a^  
    } 8(&Jy RT  
} ; Tl6%z9rY@  
FhVi|V a  
"hdc B 0  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 e/'d0Gb-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h/W@R_Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1-!u=]JDE  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :''^a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~m2tWi@  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 "9:1>Gr{G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F 0 q#.   
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) +q[puFfl  
下面是修改过的unary_op ;9MsV.n  
Ew~piuj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,Y6Me+5B  
class unary_op v,#*%Gn`%  
  { =yJJq=!  
Left l; pj4M|'F7  
  X`YAJG  
public : B[w~bW|K  
p)NhV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &W)Lzpx8c  
96x0'IsaG  
template < typename T > apPn>\O  
  struct result_1 [Dni>2@0  
  { cD{I*t$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y5M>&}N  
} ; f^z/s6I0  
q{?Po;\D  
template < typename T1, typename T2 > }@>=,A4Y  
  struct result_2 W7r1!/ccj  
  { dt%waM!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3C{3"bP  
} ; @=B'<&g$Xv  
M}MXR=X,  
template < typename T1, typename T2 > O:3LA-vA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~OO&%\$k  
  {  [R:\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `],'fT|,S  
} &>y[5#qOl  
r*'a-2A u  
template < typename T > hY X H9:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k\rzvo=U  
  { Rl@k~;VV  
  return OpClass::execute(lt(t)); xrd@GTaI  
} {W*_^>;K  
W=fs"<  
} ; xO"fg9a  
gI a/sD2m>  
ASME~]]?  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug c~bi ~ f  
好啦,现在才真正完美了。 tp"dho  
现在在picker里面就可以这么添加了: %QH "x`;  
qP@d)XRQ  
template < typename Right > ^o^[p %  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r^3/Ltd5/  
  { 7.@$D;L9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); tCH4-~,#  
} OW!cydA-  
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。 SUwSZ@l^|  
~7a(KJgvd"  
GZXBzZ}  
BBnW0vAZ*  
=g| e- XC  
十. bind zG)XB*c  
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。 j}}:&>;  
先来分析一下一段例子 |eH >55 b  
e%. Xya#\  
IO3`/R-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NGZEUtj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R+,eXjz"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m:U.ao6  
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。 v%N/mL+5L  
我们来写个简单的。 aD)XxXwozm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x|C[yu^c  
对于函数对象类的版本: y\ Su!?4!  
;{'{*g[  
template < typename Func > 5MUM{(C  
struct functor_trait mqxgrb7  
  { (3PkTQlE  
typedef typename Func::result_type result_type; g%z'#E 97  
} ; }@Rq'VPZd  
对于无参数函数的版本: n/*BK;  
/Xa_Xg7  
template < typename Ret > ^Qrezl&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *j9{+yO{ZE  
  { FgA'X<  
typedef Ret result_type; )c~1s  
} ; <k'JhMwN  
对于单参数函数的版本: RW19I,d  
IO/%X;Y_  
template < typename Ret, typename V1 > 9gFb=&1k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pdCn98}%-  
  { &%3$zgvR  
typedef Ret result_type; Fl)p^uUtl  
} ; 2p'ujAK  
对于双参数函数的版本: *a }NRf}W  
pZ4]K xX@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ' *hy!f]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P=v 0|Y*q|  
  { L%4[,Rsw  
typedef Ret result_type; P%HvL4R  
} ; o&M2POI~q  
等等。。。 Ut"~I)S{LT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  -)  
CZE!rpl  
template < typename Func > v,6  
struct func_return 0V{a{>+  
  { +bC-_xGuh  
template < typename T > !=%E&e]  
  struct result_1 wkSIQL  
  { QUa_gYp0v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g-B~" tp  
} ; d V+%x"[:  
Cm)_xnv  
template < typename T1, typename T2 > v.Fq.  
  struct result_2 b'i-/l$  
  { B<)c{kj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oy+``W~  
} ; "$)Nd+ny  
} ; y k=o  
QEd>T"@g  
'C=8.P?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 k&Z3v.  
}9Yd[`  
template < typename Func, typename aPicker > QP+zGXd}(  
class binder_1 9G)Sjn`AQ  
  { gcLwQ-  
Func fn; MDETAd  
aPicker pk; \ ) H}  
public : NpS*]vSO  
V?KACYd@O  
template < typename T > 8NY $Iw  
  struct result_1 9rhIDA(wc  
  { N^,@s"g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; kz4d"bTb  
} ; Be?b| G!M  
jpND"`Q  
template < typename T1, typename T2 > J LOTl.  
  struct result_2 V=#L@ws  
  { v9Kx`{1L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '2`MT-  
} ; Y6LoPJ  
?~G D^F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X6_m&~}15  
UdBP2lGd  
template < typename T > \9[_*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w&6c`az8  
  { EBF608nWfW  
  return fn(pk(t)); $i# 1<Qj  
} @8[3 ]<  
template < typename T1, typename T2 > OC0dAxq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8)(<U/  
  { Xy_ <Yqx}  
  return fn(pk(t1, t2)); r >%reS  
} Dx<">4   
} ; gQ]WNJ~>  
P(z#Wk  
8;'fWV? U  
一目了然不是么? Z<j(ZVO  
最后实现bind gO C5  
R-xWZRl>  
O0`k6$=6r  
template < typename Func, typename aPicker > o+U]=q*|)$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V{51wnxT  
  { lZpa)1.tiC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jY.iQBhjEB  
} 7|~j=,HU+Z  
3:q\]]]S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 BIx Z4Ft  
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。 PFP/Pe Ng;  
)ESF)aKMiz  
十一. phoenix 5o2W[<%v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: TF)OBN~/  
&?.k-:iN  
for_each(v.begin(), v.end(), h/9{E:ML  
( 4J lB\8rc  
do_ l.tNq$3pS  
[ 6mH0|:CsY  
  cout << _1 <<   " , " 7nh,j <~;2  
] aOWE\I c8  
.while_( -- _1), ! E\xn^  
cout << var( " \n " )  ;d"F'd  
) q%HT)^F9oO  
); 7C7eX J9q  
{~=Edf  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: )"j)9RQ}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor fX)C8J^=G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [K2\e N~g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: k0;ND  
} Qjp,(ye  
&"bcI7uGT  
template < typename Cond, typename Actor > (h8M  
class do_while 3EGQ$  
  { K]mR9$/  
Cond cd; Z<@Kkbj  
Actor act; <|= UrG  
public : R#ayN*  
template < typename T > 3?Ckk{)&  
  struct result_1 vR m.# +Td  
  { qMD!No  
  typedef int result_type; MPt:bf#  
} ; bv&A)h"S  
}t4?*:\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {3RY4HVT?  
`N 0Mm7  
template < typename T > 'n> ,+,&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L4th 7#  
  { ]fH U/%  
  do "*o54z5"  
    { y( M-   
  act(t); _I;+p eq  
  } L,Jl# S  
  while (cd(t)); & i,on6  
  return   0 ; #bX~.jKW  
} TV$Pl[m   
} ; a9rn[n1Q  
m>4jRr6sF  
Y)@mL~){  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :Mz$~o<  
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。 S1Q2<<[  
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。 \79KU   
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。 voRr9E*n  
下面就是产生这个functor的类: cP[3p :  
*2O4*Q1  
}wmn v  
template < typename Actor > 4_3O?IY  
class do_while_actor /]=d Pb%  
  { t7|uZHKK  
Actor act; odxsF(Q0p  
public : ,#G>&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6< x0e;>  
2UYtFWB9o  
template < typename Cond > F,0 @z/8a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >sAZT:&gv  
} ; %-? :'F!1  
(17%/80-J  
/ d S!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 QG\lXY,  
最后,是那个do_ bH}6N>Fp  
+^% y&8e  
ns_5|*'  
class do_while_invoker !6_lD 0  
  { :>gzWVE<  
public : Kp") %p#  
template < typename Actor > H\A!oB,sw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &IGTCTBP  
  { DXPiC[g]  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,: X+NQ  
} /{pVYY  
} do_; eto3dJ!R  
9g3J{pKcZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YDBQ6X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yYmV^7G  
最后来说说怎么处理break和continue fI"q/+  
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。 q1j<p)(  
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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