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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C:77~f-+rQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?fB}9(6  
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, S7cxEOfAu  
P +U=/$o  
26fbBt8nP  
rBv  
  class filler 0hTv0#j#  
  { >&K1+FSmyJ  
public : `!?SA<a:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Mf0XQ3n`H  
} ; y{~l&zrl  
~/hyf]*j  
:NL.#!>/  
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: 6~Y-bn"%D5  
sK~d{)+T  
hjB G`S#  
4}:a"1P"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t_@xzt10y  
'H0b1t1S%  
o(iN}.c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X G fLi  
$:I~y| !1  
@D!KFJ  
0ad -4  
二. 战前分析 Jsi [,|G  
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。 uf;^yQi  
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 $9v:(:!Bm  
y6|&bJ @  
+kF$I7LN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  =(kwMJ  
  /* --------------------------------------------- */ (>*<<a22  
vector < int *> vp( 10 ); JO:40V?op  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k^3|A3A  
/* --------------------------------------------- */ `3!ERQU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9QaEUy*,  
/* --------------------------------------------- */ ,Mf@I5?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [gZd$9a  
  /* --------------------------------------------- */ D*d@<&Bl4<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -(FVTWi0  
/* --------------------------------------------- */ \BC|`)0h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h>,yqiY4p  
&:g5+([<  
.d:sQ\k~=  
B mq7w,L.  
看了之后,我们可以思考一些问题: " &B/v"nj  
1._1, _2是什么? ,fQc0gM=[  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 lc/q0  
2._1 = 1是在做什么? {6YLiQ*_  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Yr@)W~  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ?pdvFM  
7bioLE  
Ug=8:a(U.  
三. 动工 t?p[w&@M2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: KQ<pQkhv  
,?;q$Xoi  
riqvv1Nce  
O/M\Q  
template < typename T > wrq0fHwM  
class assignment /g3U,?qP  
  { lgTavs  
T value; f/G YDat  
public : ;+XiDEX0}  
assignment( const T & v) : value(v) {} "J(#|v0  
template < typename T2 > iivuH2/~?[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mBgMu@zt)  
} ; }PGl8F !  
D\8~3S'd  
:(EU\yCzK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ` INcZr"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |V{'W-` |[  
2ul!f7#E  
^y"Rdv  
}YHoWYR  
  class holder n0#HPI"  
  { C.dN)?O  
public : P`wp`HI  
template < typename T > w^09|k  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WZaOw w  
  { uUb[Dqn  
  return assignment < T > (t); v|~ yIywf  
} SEQ bw](ss  
} ; {q%&~  
QSf{V(fs  
az3rK4g  
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: \M M(w&  
9|O#+_=+v  
  static holder _1; hRZ9[F[[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5S:#I5Wa  
a?%X9 +1A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GbG!vo  
而不用手动写一个函数对象。 'Syq!=,  
rgheq<B:  
weC$\st:D  
SLRQ3<0W_  
四. 问题分析 (u@p[ncN}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 `WHP#z  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 iF2/:iP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y8jk9Tv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 - 8&M^-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t5 n$sF  
jI0gQ [  
五. 问题1:一致性 B@dA?w.x  
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?| p;Kw$fQ?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :~BY[")  
k0.|%0?K  
struct holder dC;@ Fn  
  { -xtj:UO  
  // w$UWfL(  
  template < typename T > L !:}  
T &   operator ()( const T & r) const 01q5BQ7u  
  { 1Iu^+  
  return (T & )r; F n4i[|W42  
} G^J|_!.a  
} ; gS ~QlW V  
[#V?]P\uV  
这样的话assignment也必须相应改动: [9NzvC 9I  
C0;c'4(  
template < typename Left, typename Right > zuR!,-W  
class assignment >lxhXYp  
  { HjUs}#</  
Left l; k,O("T[  
Right r; bCHA!zO  
public : +4EQ9-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ve_TpP  
template < typename T2 > s<LF=qGu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Js[dT|>.  
} ; <)+9PV<w  
D_@WB.e L  
同时,holder的operator=也需要改动: _c?&G`  
J< BBM.^]  
template < typename T > b_@MoL@A!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dM8`!~#&PI  
  { 0t ?:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lpLjfHr  
} Mp9wYM*  
!},_,J~(|  
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。 %{g<{\@4(;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Dsc{- <v  
sI/Jhw)  
return l(rhs) = r; zl\mBSBx"  
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。 (gZKR2hO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b&X- &F  
>8+:{NW  
template < typename Tp > }2;~':Mklz  
class constant_t J@w Q3#5a  
  { eS9uKb5n(  
  const Tp t; @13vn x  
public : ;QQLYT  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ntE;*F yH  
template < typename T > TyVn5XHl^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const IGEs1  
  { gH5E+J_$  
  return t; > !k  
} XqMJe'%r  
} ; 'v iF8?_  
deO/`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l -us j%\  
下面就可以修改holder的operator=了 -bT1Qh X  
<5 G+(vP  
template < typename T > #-kG\}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >AI65g  
  { ;HRIB)wF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `8xt!8Z$  
} :it52*3=  
1*<m,.$  
同时也要修改assignment的operator() jh \L)a*  
:4|ubu  
template < typename T2 > Lgl%fO/<t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e>\[OwF-x  
现在代码看起来就很一致了。 Bfwa1#%?  
," ~ew ,  
六. 问题2:链式操作 c.y8x  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]wCg'EUB  
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。 Y S )Q#fP  
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。 l1XA9>n  
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。 zI77#AUM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uc4#giCD  
y6tzmyg  
template < typename T > _Vr>/f  
struct result_1 ;2 -%IA,  
  { ;L(2Ffk8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [h20y  
} ; -E_lwK  
QQ^P IQj  
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: ]Z%9l(  
~Qjf-|  
template < typename T > ~LqjWU  
struct   ref v8Gm ;~  
  { nS'hdeoW  
typedef T & reference; ?v?b%hK!;  
} ; ~ _R 8; b  
template < typename T > 0w[#`  
struct   ref < T &> FY  U)sQ  
  { ,tBb$T)7<  
typedef T & reference; v;4l*)$)  
} ; K1]m:Y<  
Obwj=_+upd  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f/Cf2 K  
_GSl}\  
template < typename T > ,x#5.Koz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const YJi C}.4Q  
  { ]/>(C76  
  return l(t) = r(t); i Qs7L y"  
} ~kM# lh7At  
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。 J_) .Hd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d 2f   
F"o K*s  
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 I\eM8`Y$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2 )oT\m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Kppi N+||  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %!Z9: +;B  
最后的布局是: {x$WBy9  
                Add 3gN#[P  
              /   \ ;#a^M*e  
            Divide   5 zyb>PEd.  
            /   \ ghtvAG  
          _1     3 t;g= @o9YA  
似乎一切都解决了?不。 <49Gsm&0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 M}Sn$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。 S[g{ )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: hfzmv~*  
K]5@bm  
template < typename Right > i#c1 ZC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rt-^?2c?  
Right & rt) const mOm_a9M L  
  { ro:B[XE  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M@\A_x(Mas  
} ?Ybgzb  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x,)|;HXm  
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。 )nncCU W  
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。 a B(_ZX'L  
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。 4#jW}4C{  
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。 aPD4S&"Q  
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? |T!ivd1G  
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: z^;0{q,  
}.bhsy  
template < class Action > h0i/ v  
class picker : public Action 1?k{jt~  
  { PL*Mz(&bf  
public : tCZ3n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E8$k}I  
  // all the operator overloaded j0^%1  
} ; &z'N Q !uV  
ry^FJyjW  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 "9Q @&C  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: OUoN  
y;oPg4  
template < typename Right > fGK=lT$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >iE/t$%1  
  { T["(wPrt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K ?R* )_  
} ep|>z#1  
v[-.]b*5A$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v D"4aw  
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。 RRXnj#<g  
\9r1JP0  
template < typename T >   struct picker_maker ~=xiMB;oH  
  { W@"s~I6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^g^R[8  
} ; "gaurr3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $hND!T+;  
  { 'IVNqfC)u  
typedef picker < T > result; u`K)dH,  
} ; q.xt%`@aA  
[w>T.b  
下面总的结构就有了: ] yg3|C;  
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。 &A}@@d  
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。 2L\}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Nu}x`Qkmr  
至此链式操作完美实现。 G3[X.%g`  
DcjF $E  
|AgdD  
七. 问题3 j%_{tB  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 . #+N?D<  
;^fGQ]`4  
template < typename T1, typename T2 > c:[z({`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I[P43>F3  
  { Ii*tux!S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1W@ C]n4  
} pK_n}QW  
Q:nBx[%  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: #RfNk;kaA  
cJp:0'd  
template < typename T1, typename T2 > nw.,`M,N  
struct result_2 I%4)%  
  { nYA@t=t0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vIMLUL0  
} ; 6A$  Y]u  
jFE1k(2e  
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? {DP%=4  
这个差事就留给了holder自己。 y~16o   
    ;_bZH%o.  
F0Nl,9h('  
template < int Order > `B1r+uTP~  
class holder; |"gg2p  
template <> ( L{>la!  
class holder < 1 > )R~l@QBN  
  { 7IEG%FY T  
public : rzl0*CR  
template < typename T > ]H%S GQPn  
  struct result_1 -}_X'h&"  
  { p'@| O q&  
  typedef T & result; Y! 8 I  
} ; 3izGMH_`  
template < typename T1, typename T2 > utH/E7^8  
  struct result_2 +1uAzm4SL  
  { O6 :GE'S  
  typedef T1 & result; `<cn b!]  
} ; [wLK*9@&  
template < typename T > S)n+E\c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9Q*T'+V  
  { DK6^\k][V  
  return (T & )r; k'(d$;Jgr  
} &"_5?7_N  
template < typename T1, typename T2 > {jK:hQX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c3L)!]kB  
  { aAT!$0H  
  return (T1 & )r1; CC,f*I  
} ,\%qERk  
} ; 2kXa  
>14 x.c  
template <> }{oZdO  
class holder < 2 > xJNV^u  
  { @Yu=65h  
public : i(hL6DLD  
template < typename T > p-qt?A  
  struct result_1 mFGiysM  
  { DI>SW%)>  
  typedef T & result; d?9b6k?  
} ; /Wx({N'h$  
template < typename T1, typename T2 > Kw/7X[|'G  
  struct result_2 %}`zq8Q;  
  { _MmSi4]yd  
  typedef T2 & result; 1:.I0x!  
} ; ~uUN\qx52  
template < typename T > QTC-W2t]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XCP/e p  
  { <3SO1@?  
  return (T & )r; =sIkA)"!=  
} -wdd'G  
template < typename T1, typename T2 > 8AGP*"gI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y|3n^%I  
  { uOv0ut\\G  
  return (T2 & )r2; :(?F(Q^  
} Y!1x,"O'H  
} ; =Z(_lLNmh  
H1fKe=$1  
ab!Cu8~v  
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> >。 i(9 5=t(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n2p(@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I@M3u/7  
;WP%)Z  
return l(i, j) = r(i, j); 8*7,qX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l5/!0]/  
kGkfLY6B  
  return ( int & )i; Wcf;ZX  
  return ( int & )j; NB.s2I7  
最后执行i = j; !k}]`z^d  
可见,参数被正确的选择了。 ?TLzOYJp  
lx H3a :gm  
[S:{$4&  
^C|N  
X:Iam#H  
八. 中期总结 tD j/!L`  
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: kc:>[{9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [" PRxl  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YD@n8?~$$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LJ{P93aq`^  
{;2Gl$\r  
D=^|6}  
i^Ip+J+[  
kp=wz0#  
)J>-;EYb8  
九. 简化 9e _8Z@|  
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。  Qk)E:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 aS3Fvk0R{h  
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: ,| Zkpn8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |ZmWhkOX  
  +-*/&|^等 ;) (F4  
2. 返回引用。 ej;\a:JL  
  =,各种复合赋值等 #*zl;h1(  
3. 返回固定类型。 >S[NI<=8S  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7,IH7l|G  
4. 原样返回。 C?h}n4\B^?  
  operator, aBblP8)8;K  
5. 返回解引用的类型。 D>`lN  
  operator*(单目) ')82a49eA  
6. 返回地址。 _q1b3)`D  
  operator&(单目) ;%YAiW8{Xk  
7. 下表访问返回类型。 {+N7o7  
  operator[] J;#7dRW{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3o.9}`/  
  operator<<和operator>> @@pI>~#zh  
=hq+9 R8=  
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。 #k/NS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [:"7B&&A  
S uo  
template < typename Left > 7@u:F?c  
struct value_return 8Ben}j)H  
  { =P)H3|AdIm  
template < typename T > 8;q2W F{AX  
  struct result_1 C9Xj)5k@R  
  { ZmKxs^5S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Og E<bw  
} ; vNIQ1x5Za  
YCI- p p  
template < typename T1, typename T2 > Pgo^$xn'6  
  struct result_2 V 3yt{3Or  
  { FI=]K8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (;T g1$  
} ; o"M h wh  
} ; o4Hp|iK&0  
UtzM+7r@  
Z%9_vpWc  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]R%+  
fKkH [  
下面我们来剥离functor中的operator() d'UCPg<Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Cj3C%W  
>sl#2,br  
return l(t) op r(t) -+,3aK<[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Jd-u ?  
return op l(t) 7>$&CWI  
return op l(t1, t2) f~-Ipq;F  
return l(t) op ]IeyJ  
return l(t1, t2) op $PbwC6>8  
return l(t)[r(t)] KOYcT'J@vR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Nt/#Qu2#br  
mZ! 1Vh  
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:  M_ii  
单目: return f(l(t), r(t)); 4PDxmH]y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -j"]1JLQ  
双目: return f(l(t)); r{ }&* Y  
return f(l(t1, t2)); 5fuB((fd(  
下面就是f的实现,以operator/为例 |x$2- RUP  
Qk#`e  
struct meta_divide  Y!*F-v@  
  { TBr@F|RXiO  
template < typename T1, typename T2 > d"~-D;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {~a+dEz  
  { 4O1[D? )`x  
  return t1 / t2; # *)X+*  
} :}{,u6\  
} ; @q<F_'7is  
m |%ly  
这个工作可以让宏来做: l/:23\  
 /gUD!@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T/Fj0'  
template < typename T1, typename T2 > \ ;lU]ilYv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ")i>-1_H  
以后可以直接用 "4[8pZO/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (n {,R  
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 hY[Vs5v  
(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。。。) :W*']8 M-  
R0DWjN$j  
'A)r)z {X  
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 #a|.cm>6  
'~;vp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S :%SarhBD  
class unary_op : public Rettype *fg|HH+i  
  { BE LxaV,  
    Left l; SM1[)jZ-  
public : r]lPXj(`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Yj#4{2A  
|a{~Imz{  
template < typename T > gkRbb   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J%SuiT$L&Y  
      { qEy]Rc%  
      return FuncType::execute(l(t)); ;rjd?r  
    } de$0DfK  
,d~6LXr<fM  
    template < typename T1, typename T2 > B kh1VAT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yfjp:hg/!  
      { {- Y.C*E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y>jP]LR4  
    } b 9cY  
} ; 6E0{(*  
.Mz'h 9@  
X|wg7>kh*`  
同样还可以申明一个binary_op JVawWw0q  
:0'2m@x~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZCuLgCP?Z  
class binary_op : public Rettype nQ}$jOU &  
  { rUOl+p_47  
    Left l;  *CS2ndp  
Right r; Y}UVC|Ef  
public : #V#sg}IhM?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _DAj$$ Ru4  
-FrNk>  
template < typename T > 3,[#%}1(S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KV {J>J1  
      { l0GsY.~,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :$5$H  
    } 1$1[6 \3v  
22_%u=p-|  
    template < typename T1, typename T2 > hUO&rov3@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m\xlSNW'q  
      { s6+`cC4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ro`2IE>  
    } -lDAxp6p  
} ; uqFYa bU  
bz4TbGg]  
^j>w<ljzz  
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 qrxn%#\XP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 oasEG6OI8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) n,vs(ZL:  
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。 ?X5Y8n]y\h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }=T=Z#OgH  
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。。。 `iT{H]po  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v[J"/:]  
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) Yv ZcG3@c3  
下面是修改过的unary_op C]'ru  
8\])p sb9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &8R !`uh1  
class unary_op :,[=g$CT:  
  { d]!`II  
Left l; ~f5g\n;  
  'vc>uY  
public : io^ L[  
'j27.Ry.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2(5<Wj"  
LzE$z,  
template < typename T > dw"{inMf  
  struct result_1 rwh,RI) )g  
  {  5i|DJ6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5wgeA^HE2y  
} ; hiBZZ+^[  
Li8$Rb~q  
template < typename T1, typename T2 > XjINRC8^4  
  struct result_2 _Cnl|'  
  { b`yb{& ,?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T2/lvvG  
} ; &U7INUL  
PbpnjvVrM  
template < typename T1, typename T2 > v62O+{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z36C7 kw  
  { S#{gCc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |b^+= "  
} CYFi_6MFl  
/t"F Z#  
template < typename T > O4lHR6M2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vn"+x_  
  { p^>_VE[S  
  return OpClass::execute(lt(t)); m?)REE  
} x_VD9  
y Nc"E  
} ; {$H-7-O$  
mA2L~=v#  
OJ!=xTU%h  
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 sfKu7puc  
好啦,现在才真正完美了。 (Xv' Te?  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4SDUTRo a  
SSo7 U  
template < typename Right > 9?J 3G,&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _`-trE.  
  { ckhU@C|=*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E 8LA+dKN:  
} F(}~~EtPHo  
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。 ;:DDz  
RJhafUJ zH  
OPe3p {]  
h}$g}f%$+  
:)=>,XwL8  
十. bind R;l;;dC=  
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。 l\t\DX"s_  
先来分析一下一段例子 -'%>Fon  
YDxEWK<  
1r?hRJ:'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0+dc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J<;@RK,c_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d":GsI?3  
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&~?r   
我们来写个简单的。 T0TgV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3[F9qDAy  
对于函数对象类的版本: [@;q#.}Z  
,*MA teD  
template < typename Func > (<KFA,  
struct functor_trait 3Z%~WE;I  
  { qEJ#ce]G  
typedef typename Func::result_type result_type; !!:mjq<0  
} ; kH'zTO1  
对于无参数函数的版本: }N,$4h9Dj  
+, |aIF  
template < typename Ret > K{ED mC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Swr 8  
  { *'to#_n&W  
typedef Ret result_type; ``:+*4e9  
} ; kWMz;{I5*w  
对于单参数函数的版本: 7U647G(Sg  
OUFx M  
template < typename Ret, typename V1 > 1"yr`,}?8r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n4sO#p)'  
  { r?2EJE2{V  
typedef Ret result_type; ,[UK32KWI  
} ; xNOArb5e5  
对于双参数函数的版本: {3`cSm6c  
RIdh],-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +=MN_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N> jQe  
  { C116 c"  
typedef Ret result_type; Q5xQ5Le  
} ; Ek6z[G` O  
等等。。。 %5$)w;p.$'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mJNw<T4!/  
E^4}l2m_  
template < typename Func > ;_p$5GVR|  
struct func_return w&[&ZDsK  
  { ISHzlEY  
template < typename T > fW=vN0Z  
  struct result_1 c]%~X&Tg`  
  { w<&R|= 93  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K;Fs5|gFU  
} ; lW|`8ykp  
W+Q^u7K  
template < typename T1, typename T2 > z3Zo64V~7  
  struct result_2 Q].p/-[(  
  { (Cb;=:3G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \"pp-str  
} ; Mj6 0?k  
} ; MAQ(PIc>T  
JnIE6@g<y  
`n?Rxhkwp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 dt||nF  
ZA+w7S3  
template < typename Func, typename aPicker > .]w=+~h  
class binder_1 K1$   
  { F}~qTF;H  
Func fn; Bwl@Muw  
aPicker pk; 6UKZ0~R  
public : Jo''yrJpB  
Ji4JP0  
template < typename T > 8I[=iU7]l  
  struct result_1 Ef$a&*)PH  
  { \IaUsx"#o{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U#Wg"W{  
} ; WZM  
>@)p*y.K  
template < typename T1, typename T2 > $f?GD<}?7r  
  struct result_2 v>0I=ut  
  { J9-n3o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X;]I jha<*  
} ; bae;2| w  
Y'<wE2ZL)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3Fw7q"  
:cvT/xhO  
template < typename T > G=/^]E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =P%?{7  
  { Lpohc4d[V  
  return fn(pk(t)); *,|x p  
} 3i1TBhs6  
template < typename T1, typename T2 > Ae\:{[c_D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6WX?Xc]$3  
  { x[=,$;o+  
  return fn(pk(t1, t2)); A0,h 7<i  
} a<J< Oc!  
} ; &F:%y(;{Y  
$R%tD.d3  
6of9lO:  
一目了然不是么? S!rVq,| d  
最后实现bind ,BFw-A  
sJ{r+wY  
8<Pi}RH  
template < typename Func, typename aPicker > ~b @"ir+g4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z((e-T#,  
  { 5"y)<VLJX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A4g,)  
} K~4bT=   
+ }$(j#h  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )t((x  
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。 l9e=dV:pH  
9k \M<jA  
十一. phoenix *cZ7?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M@JW/~p'  
nDcH;_<;9a  
for_each(v.begin(), v.end(), h$mGaw vZ~  
( PhAD: A  
do_ \l%##7DRp]  
[ a6@k*9D>  
  cout << _1 <<   " , " jvxCCYXR  
] &kcmkRRG  
.while_( -- _1), E 6+ ooB[  
cout << var( " \n " ) P%ThW9^vnj  
) >;lrH&  
); -24ccN;  
M3Qi]jO98  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: I@5$<SN  
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 =KAN|5yn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?D|kCw69SE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: * =*\w\ te  
L1WvX6  
*pDS%,$xe  
template < typename Cond, typename Actor > 4V;-*:  
class do_while U{qwhz(  
  { ^q`RaX)  
Cond cd; /;vHAtt;f  
Actor act; -BSO$'{7  
public : b6xz\zCL  
template < typename T > K:A:3~I!NW  
  struct result_1 9kwiG7V1  
  { Nv|0Z'M  
  typedef int result_type; f|ERZN`uB  
} ; E62_k 0q  
Ls+vWfF=#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ej7L-~lxQ  
zKI1  
template < typename T > n1aOpz6`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dd6%3L{cn  
  { byTH SRt  
  do gLY15v4?  
    { @=%g{  
  act(t); `4?|yp.|L  
  } >3*a&_cI=k  
  while (cd(t)); ~1aM5Ba{  
  return   0 ; 8)2M%R\THn  
} OO'zIC<z  
} ; @iMF&\KC  
# 2FrP5rC  
?o`:V|<v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R](cko=  
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。 }#2(WHf =<  
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。 6y "]2UgQk  
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。 E^A!k=>  
下面就是产生这个functor的类: >vR2K^  
6$kh5$[  
q: X^V$`  
template < typename Actor > 3[m2F O,Z  
class do_while_actor J qmL|S)  
  { ggrkj0  
Actor act; lIZ&' z  
public : x6$3 KDQm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8F'm#0  
Jw>na _FJ  
template < typename Cond > 2kk; z0f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A`Rs n\  
} ; F\v~2/J5v  
So75h*e  
R,BINp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h(GSM'v  
最后,是那个do_ KfYT  
vT @25  
W`P>vK@=  
class do_while_invoker :."6g)T  
  { HIt9W]koO  
public : 2[j`bYNe  
template < typename Actor > 4@Z!?QzW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E$ &bl  
  { 0P!Fci/t  
  return do_while_actor < Actor > (act); /"8|26  
} /{/mwS"W  
} do_; ~;YkR'q0_  
kBnb9'.A1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Rlm28  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 HuK Ob4g  
最后来说说怎么处理break和continue g$vOWSI +  
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。 |/$954Hr#<  
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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