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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Q$.V:#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vi!r8k  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, (ln  
(m3I#L  
:S99}pgY  
U8QR*"GmT  
  class filler 8A8xY446)  
  { 1f@U :<:  
public : uWR,6\_jY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} HDSA]{:sl  
} ; bV )PT`-,  
J!A/r<  
34m']n  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: qSC~^N`  
f}lT|.)?VD  
DA4edFAuE  
jWv3O&+?X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U8WHE=Kk\h  
))CXjwLj;  
M89-*1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n$m]58w  
{*<O"|v  
@wB'3q}(  
d)hzi  
二. 战前分析 ^aD/ .  
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。 N}}PlGp$  
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 =hugnX<9  
3<jAp#bE  
1fO2)$Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fUp|3bBE  
  /* --------------------------------------------- */ `Dz]z_  
vector < int *> vp( 10 ); mHI4wS>()+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D?\"  
/* --------------------------------------------- */ @\6nXf  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %7C%`)T]  
/* --------------------------------------------- */ nv_m!JG7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s`Be#v  
  /* --------------------------------------------- */ vh. Wm?qQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *,pZ fc  
/* --------------------------------------------- */ `b^#quz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +;:aG6q+  
"9U+h2#]  
j:v~MrQ7|  
j h1bn  
看了之后,我们可以思考一些问题: hyk|+z`B  
1._1, _2是什么? B{OW}D$P#  
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。 V`R)#G>IH%  
2._1 = 1是在做什么? e}](6"t`5  
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。 i3M?D}(Bs  
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。 Pghva*&  
AT%* ~tr  
As6)_8w  
三. 动工 M\\e e3Ih  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "UhK]i*@l  
Z0()pT  
;"d,~nLn  
`Ct'/h{  
template < typename T > %?]{U($?  
class assignment [Hv*\rb  
  { [D<RV3x9  
T value; 'B:Z=0{>N  
public : WIEx '{  
assignment( const T & v) : value(v) {} a%MzNH  
template < typename T2 > @O}IrC!bf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]HJ{dcF  
} ; vDK:v$g  
<K DH  
Nl=m'4 @`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]= ?X*,'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^Txu ~r0@  
xUiWiOihr6  
9:9N)cNvfX  
?$30NK3G  
  class holder 5 4ak<&?  
  { r3+<r<gs  
public : 5YTb7M  
template < typename T > *} *!+C3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const QQ^Gd8nQ  
  { T@K7DkP@  
  return assignment < T > (t); 45Nv_4s  
} b"ol\&1 #  
} ; msA' 5>  
ShL1'Z} ^{  
X[GIOPDx  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 86;+r'3p.  
G*P[z'K=  
  static holder _1; h.4qlx|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }j+~'O4m  
qy7hkq.uX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fbh6Ls/  
而不用手动写一个函数对象。 + >T7Q`64  
vh9kwJyT  
b{~fVil$y  
Gt^|+[gD  
四. 问题分析 Wphe%Of  
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。 ewb*?In  
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。 ntrY =Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Nk lz_ ]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M(n<Iu4^_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 JDC=J(B  
$l#v/(uFa  
五. 问题1:一致性 ( GFgt_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +G*"jI8W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a za o`z  
d u.HSXK  
struct holder h|J;6Sm@  
  { ]4Nvh\/P9  
  // ?8Hn {3X  
  template < typename T > /_NkB$&  
T &   operator ()( const T & r) const fkdf~Vb  
  { 33=Mm/<m$P  
  return (T & )r; x2 w8zT6M  
} #5'c\\?Q  
} ; jo 7Hyw!g  
aqcFY8b '  
这样的话assignment也必须相应改动: "-G&=(  
u/z,92mmS  
template < typename Left, typename Right > 8ku? W  
class assignment d4jVdOq2  
  { Ivz+Jj w  
Left l; ((Vj]I% ;  
Right r; Hfh@<'NL]  
public : MC4284A5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;V|M3  
template < typename T2 > l%^h2 o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o `b`*Z  
} ; 6!4';2Q  
Of1IdE6~  
同时,holder的operator=也需要改动: pBlRd{#fL  
Qy4X#wgD  
template < typename T > Ty`-r5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >pgQb9 T+_  
  { IkSX\*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e{v,x1Y_z(  
} L@7Qs6G2u  
pwa.q  
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。 "V:   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v*&Uk '4E  
Vh 2Bz  
return l(rhs) = r; $-m@KB  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 w@87]/4Rq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: i?ZA x4D  
oR-O~_) U  
template < typename Tp > /0Z|+L9Jo  
class constant_t N YCj; ,V  
  { 5){tBK|  
  const Tp t; zx ct(  
public : [<_"`$sm=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MB1sQReOO  
template < typename T > 4O$mR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  pgC d  
  { ?g5iok {  
  return t; 4BHtR017r  
} 5i^`vmK  
} ; \M+MDT&  
gdOe)il\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7;^((.]ln  
下面就可以修改holder的operator=了 {?w"hjy  
MKomq  
template < typename T > YKc>6)j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @/9>=#4c  
  { -oU@D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [6O04"6K  
}  ,Qat  
DNmb[  
同时也要修改assignment的operator() $"/UK3|d  
DLU[<! C  
template < typename T2 > VK9Q?nu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5(423"(y  
现在代码看起来就很一致了。 Ud$Q0m&  
])eOa%  
六. 问题2:链式操作 /j11,O?72  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 I"B8_  
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。 f(!E!\&n^  
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。 ,g%o  
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。 w- r_H!-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ft3I>=f{  
BlL|s=dlQV  
template < typename T > 8B j4 _!g  
struct result_1 HC?0Lj  
  { P= e4lF.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'c#IMlv  
} ; h iAxh Y  
mU>&ql?e  
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: Jms=YLIAA  
itw{;j   
template < typename T > )^&,Dj   
struct   ref <]~ZPk[  
  { wcwQjHwd  
typedef T & reference; ~ eHRlXL'  
} ; 2@sr:,\1  
template < typename T > kQy&I3  
struct   ref < T &> CF\R<rF<VS  
  { :"VujvFX  
typedef T & reference; D@#0dDT  
} ; Tj&'KF8?L  
#$FY+`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n"iNKR>nW  
"@4ghot t  
template < typename T > :VJV5f{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N ,+(>?yE  
  { s_xV-C#q@  
  return l(t) = r(t); #Gd7M3  
} l^ARW E  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 \9'!"-i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p'gb)nI  
?d4Boe0-a2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 cs t&0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h20Hg|   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^xt9pa$f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Cw%BZ  
最后的布局是: RE 9nU%!  
                Add MA$Xv`6I\  
              /   \ `os8;`G  
            Divide   5 U~wjR"='  
            /   \ JIMWMk;ot  
          _1     3 j AQU~Ol_  
似乎一切都解决了?不。 C-Ig_Nc  
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。   La9r  
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。 a&C.=  
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: 7lwTZ*rnY  
M'DWu|dIBA  
template < typename Right > '#A:.P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const IfMpY;ow=  
Right & rt) const VRtO; F  
  { IO"hF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )yrAov\z*  
} ./7v",#*.'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Sl"BK0:%7  
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。 @UO}W_0ZD  
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。 }"n7~|  
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。 qi&D+~Gv!  
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。 Ib6(Bp9.L  
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? 1M+oTIN  
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: N 'i,>  
-6`;},Yr  
template < class Action > x#mtS-sw2Q  
class picker : public Action >fH*XP>(  
  { +;dXDZ2  
public : q? 9GrwL8F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ] IS;\~  
  // all the operator overloaded 4%J|DcY2  
} ; g8l5.Mpx  
@o&Ytd;i  
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。 ?Wa<AFXQ  
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: [Tp%"f1  
nv)))I\  
template < typename Right > w.uK?A>W,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const csDQva\  
  { ;Xu22f Kh  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @\jQoaLT$_  
} nvt$F%+  
h>klTPM>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I+",b4  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Ak A!:!l  
@1bH}QS  
template < typename T >   struct picker_maker CW-Ae  
  { 'E-FO_N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^C7C$TZS  
} ; G6Nb{m  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \ha-"Aqze3  
  { )7Ixz1I9g  
typedef picker < T > result; W5Zqgsy($F  
} ; %i"}x/CD[  
EnJ!mr  
下面总的结构就有了: =EpJZt  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 0hwj\{"  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 1TZPef^y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +s~.A_7)  
至此链式操作完美实现。 H^ BYd%-  
f4"4ZVcr  
pj; I)-d/  
七. 问题3 6t7fa<  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 k ZxW"2  
k>5O`Y:  
template < typename T1, typename T2 > /_*>d)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wa ky<w,  
  { X#ZgS!Mn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V!&P(YO:  
} ehT%s+aUw  
7ZsA5%s=,  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -DCa   
Y(r@v  
template < typename T1, typename T2 > n8u*JeN  
struct result_2 !ni>\lZ  
  { /oL8;:m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K5`Rk" s  
} ; O('Nn]wo~9  
HnU Et/  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ,@.EpbB  
这个差事就留给了holder自己。 VLdB_r3lQ  
    IzUo0D*@  
af'@h:  
template < int Order > *aRX \ TnN  
class holder; < kP+eD  
template <> .~mCXz<x  
class holder < 1 > *7RvHHf  
  { CT*,<l-D  
public : 3ZojE ux`  
template < typename T > <kbyZXV@K  
  struct result_1 KOSQQf o  
  { }l;Lxb2`  
  typedef T & result; ~pz FZ7n4  
} ; tsv$r$Se  
template < typename T1, typename T2 > u|fXP)>.  
  struct result_2 ]db@RbaH  
  { 5<+KR.W  
  typedef T1 & result; 8omC%a}9m  
} ; 2"&)W dm  
template < typename T > zOB=aG?/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A'-_TFwW  
  { Ik~1:D]f  
  return (T & )r; Fn+ ?u  
} v}[dnG  
template < typename T1, typename T2 > "b,%8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v>m n/a  
  { NXU`wnVJ  
  return (T1 & )r1; v(O=IUa  
} lddp^ #f  
} ; cdTsRS;E  
XsL#;a C  
template <> xs!p|  
class holder < 2 > JhX=l-?  
  { yI)~]K r  
public : VKW|kU7Cs$  
template < typename T > }}T,W.#%u  
  struct result_1 T ):SGW  
  { Uyx&E?SlEq  
  typedef T & result; ao$.6X8fQ  
} ; L CSeOR  
template < typename T1, typename T2 > YnTB&GPxl  
  struct result_2 /:[2'_Xl  
  { {{!Y]\2S  
  typedef T2 & result; rU2iy"L  
} ; YQ]\uT>}&  
template < typename T > =6T 4>rP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tju|UhP3  
  { +  WDq =S  
  return (T & )r; [j9E pi(  
} 0KvVw rWJ  
template < typename T1, typename T2 > ,1 UZv>}S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A3{0q>CC  
  { IL!=mZ>2O  
  return (T2 & )r2; jbmTmh1q  
} Y(6Sp'0  
} ; la^ DjHA$  
vkcRm`.  
#A<P6zJXR  
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> >。 0q6I;$H  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ee2c5C!|C  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RBGX_v?  
Of[;Qn  
return l(i, j) = r(i, j); tE"Si<[]H$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F n|gVR  
]v29 Rx  
  return ( int & )i; `-UJ /{  
  return ( int & )j; 'Kbl3fUF  
最后执行i = j; QIU,!w-3X  
可见,参数被正确的选择了。 G|u3UhyB  
BNucc']  
%NARyz  
eon!CE0  
b,^*mx=  
八. 中期总结 S h4wqf  
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: <7sIm^N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 K_BPZ5w  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b~0N^p[&%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor r)T[(D'Tm-  
{}Ejt:rKN  
t?)pl2!A  
[=%YV# O  
D'[Uc6  
pwX C  
九. 简化 Z)"61) )  
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。 E~hzh /,34  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 53OJ-m%a  
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: V'gw\mcb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pchBvly+0  
  +-*/&|^等 s(2GFc  
2. 返回引用。 H-5<S@8  
  =,各种复合赋值等 % _M2N.n  
3. 返回固定类型。 wts:65~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +cB&Mi5  
4. 原样返回。 >cR)?P/o  
  operator, 3OqX/z,  
5. 返回解引用的类型。 XvGA|Ekf<  
  operator*(单目) ]!{y a8  
6. 返回地址。 K k[`dR;  
  operator&(单目) @y|_d  
7. 下表访问返回类型。 -X1X)0v$  
  operator[] n!ok?=(kQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SZ!=`a]  
  operator<<和operator>> I9y.e++/  
cma*Dc  
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。 -$a>f4]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0@=MOGQb  
H AB#pd9  
template < typename Left > $#NQ <3  
struct value_return F} DUEDND*  
  { eiMH['X5  
template < typename T > 6[dur'x  
  struct result_1 ,^s  
  { )R)a@op  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Rm>^tu -  
} ; j|(Z#3J  
c6AWn>H  
template < typename T1, typename T2 > ]$iN#d|ZU  
  struct result_2 d^D i*&X  
  { 6XV<? 9q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pBJAaCGm  
} ; GH4iuPh]  
} ; L/r@ S'  
IMLsQit*  
lC?Icn|o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zY9 H%  
0Bolv_e  
下面我们来剥离functor中的operator() XSRdqU>Aun  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2%UBw SiqR  
mxG]kqi  
return l(t) op r(t) / !xF?OmVd  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6vy7l(%  
return op l(t) )ZR+lX }  
return op l(t1, t2) CnF |LTi  
return l(t) op ^HA %q8| n  
return l(t1, t2) op X]*QUV]i  
return l(t)[r(t)] |;vi*u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Sfjje4R  
K`KLC.j  
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: _7)F ?  
单目: return f(l(t), r(t)); %b!-~ Y.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2z0n<`  
双目: return f(l(t)); udqS'g&  
return f(l(t1, t2)); Q=cQLf;/'  
下面就是f的实现,以operator/为例 fQLax  
C;B}3g&  
struct meta_divide Xa 9TS"  
  { $ 0Yh!L?\  
template < typename T1, typename T2 > 5F $V`kYT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =P77"Dd  
  { TYgQJW?  
  return t1 / t2; |$lwkC)O  
} o>D  
} ; '` CspY  
\' li  
这个工作可以让宏来做: t!;/Z6\Pb  
R MYP"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -e@!  
template < typename T1, typename T2 > \ $ChK]v 6C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }-<zWI {p  
以后可以直接用 qCMl!g'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]dPZ.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 p='-\M74K  
(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。。。) deX5yrvOie  
!b|'Vp^U  
j5 wRGn3  
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 3TuC+'`G  
\k8rxW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > keAcKhj  
class unary_op : public Rettype }E^S]hdvz  
  { X=X\F@V:u  
    Left l; $ItF])Bj5N  
public : HL{$ ^l#v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r4 dOK] 0  
I*[tMzE  
template < typename T > &~DTZg Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z'v-F^  
      { T6 #"8qz<  
      return FuncType::execute(l(t));  $6>?;  
    } 6gO9 MQY  
GJ(d&o8  
    template < typename T1, typename T2 > 4/> Our 5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2s ,8R  
      { P* #8 ZMA<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); J]/}ojW3  
    } <&!]K?Q9i  
} ; lT8\}hNI+  
E">T*ao  
VrP}#3I  
同样还可以申明一个binary_op n]CbDbNw7)  
5ua?I9fY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,5k-.Md>2*  
class binary_op : public Rettype I0= NaZ7  
  { [\ )Ge  
    Left l; ffDc 6*.Q  
Right r; mXWTm%'[  
public : I=DLPgzO9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |PVt}*0"  
M@UVpQwgv  
template < typename T > l0]d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;."<m   
      { WT3gNNx|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ),^eA  
    } 6iezLG 5  
PFSLyV*  
    template < typename T1, typename T2 > 1'w:`/_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yWIm&Q:  
      { rx ~[Zs+*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5t:8.%<UK  
    } 0au)g!ti  
} ; '{?C{MK3Q  
YhKZ|@  
 NY  
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 FpV`#6i7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YrI|gz)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R""%F#4XJ2  
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。 5CYo7mJ6+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 43:t \  
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。。。 V-O(U*]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 CX/(o]  
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) H3/caN:  
下面是修改过的unary_op #~ v4caNx  
[ .yJV`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =5]n\"/  
class unary_op ?^!,vh  
  { yOXO)u1n  
Left l; Q'NmSX)0  
  9>*c_  
public : czWw~'."  
4 2) mM#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *b(wVvz  
4n( E;!s  
template < typename T > ^J=hrYGA  
  struct result_1 6o&ZIYJ9k  
  { +JdZPb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {Q (}DI  
} ; :>3=gex@^0  
dz9Y}\2tf  
template < typename T1, typename T2 > g$37;d3Tx  
  struct result_2 GY!C|7kN  
  { h^|5|l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z5cYyx r>  
} ; &k>aP0k"  
`$;+g ,  
template < typename T1, typename T2 > @uleyB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3x*z\VJ  
  { 0~A#>R'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); eb:A1f4L  
} uGtV}-t:  
H?rg5TI0  
template < typename T > t1]6(@mj5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fjz) Gp  
  { <lwuTow  
  return OpClass::execute(lt(t)); |^n3{m  
} ! >.vh]8g  
nS.G~c|  
} ; Zc5 :]]  
9M$/=>^ Z  
@s* ,xHE  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 3}Xc71|v  
好啦,现在才真正完美了。 /Bv#) -5  
现在在picker里面就可以这么添加了: y.a]r7  
5N/Lk>p1u  
template < typename Right > |Ur"za;%@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :- +4:S  
  { 6 vs3O  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); **;p (CI  
} Y*YFB|f?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 eD#XDK  
[I+9dSM1t  
'ig, ATY  
_9If/RD  
j'rS&BI G  
十. bind m2bDHQ+  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 6qp5Xt+  
先来分析一下一段例子 I44s(G1j l  
)/t6" "  
F@W*\3)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} '5.\#=S1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }0/a\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F 1W+o?B  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 )c<6Sfp^B  
我们来写个简单的。 aq>?vti1D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ej(2w Q  
对于函数对象类的版本: h[Tk; h  
] f 7#N  
template < typename Func >  -;c  
struct functor_trait 6SEltm(  
  { ?[1SiJT  
typedef typename Func::result_type result_type; ?T'][q  
} ; 2W$lQ;iO  
对于无参数函数的版本: SG]K   
WStnzVe  
template < typename Ret > T 1Cs>#)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bg7n  
  { BWK IbG  
typedef Ret result_type; f6ZZ}lwaV  
} ; A|RR]CFJ  
对于单参数函数的版本: D(X qyN-P  
oK+Lzb\d{M  
template < typename Ret, typename V1 > K&`Awv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ohZx03  
  { x7ATI[b[  
typedef Ret result_type; bKz{wm%  
} ; 3VO:+mT  
对于双参数函数的版本: ^X? D#\  
:=!Mh}i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > DdjCn`jqlf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2<6j1D^jM  
  { BQrL7y  
typedef Ret result_type;  H!eh J$[  
} ; -Zy)5NB-tZ  
等等。。。 o:\XRPB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy S!dHNA:iU  
c~Kc7}I  
template < typename Func > 7 `Du5>b8  
struct func_return _/x& <,3  
  { 8F6h#%9  
template < typename T > ^#SBpLw  
  struct result_1 zy)i1d  
  { _w u*M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P[i\e7mR  
} ; 2P}I'4C-  
f1cl';  
template < typename T1, typename T2 > SGf9U^ds  
  struct result_2 P;U@y" s  
  { >4)g4~'n!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Rt4di^v  
} ; KTmaglgp  
} ; Bymny>.M  
WYO\'W  
OgMI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +VOb  
w-rOecwFvu  
template < typename Func, typename aPicker > [ b1hC ~I;  
class binder_1 [thboP.?  
  { }~zO+Wf2  
Func fn; Uf2:gLrF  
aPicker pk; c E76L%O  
public : xqWj|jA  
i^/54  
template < typename T > K` (#K#n  
  struct result_1 ^KH%mSX>  
  { u4"r>e6 _B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <Jwo?[a  
} ; L8P 36]>  
#v/ry)2Y=  
template < typename T1, typename T2 > l>Av5g)  
  struct result_2 K-@bwB7~s  
  { M,..Kw/ }~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l%PnB )F  
} ; %$9:e J?  
o;;,iHu*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (,tHL  
chLeq  
template < typename T > w%u5<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3+ asP&n  
  { <!!nI%NC  
  return fn(pk(t)); )%#?3X^sI  
} aL)$b  
template < typename T1, typename T2 > x5vzPh`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZNy9_a:dX  
  { Q \WXi  
  return fn(pk(t1, t2)); %UG/ak%z  
} )E~mJln  
} ; t aV|YP$  
F@^N|;_2  
PP4d?+;V  
一目了然不是么? 5"2@NL  
最后实现bind =1Sy@MbH3  
MB O,\t.  
;tr)=)q &  
template < typename Func, typename aPicker > Rp4FXR jC  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) gV`S%   
  { <G9<"{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); D pNX66O  
} O3xz|&xY&  
iiN?\OO^~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 sL mW\\kA>  
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。 bL MkPty  
L8D m9}  
十一. phoenix 3N3*`?5c<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kA,4$ 2_o  
JP%RTGu  
for_each(v.begin(), v.end(), jrcc  
( Rk{$S"8S_  
do_ T>5wQYh$'  
[ `skH-lk,  
  cout << _1 <<   " , " %IU4\ZY>  
] `&,_xUA  
.while_( -- _1), "c EvFY  
cout << var( " \n " ) ]:!8 s\#  
) dcP88!#5-  
); 5iv@@1c  
`.`FgaJ |  
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: APOea  
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 .S(^roM;+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ku-cn2M/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {[lx!QF 8&  
V^WQ6G1  
 %|bN@@  
template < typename Cond, typename Actor > 7_7xL(F/  
class do_while 9JXhHAxD  
  { `>y[wa>9r  
Cond cd; 8(uw0~GO  
Actor act; *Ji9%IA  
public : Sy:K:Z|[U  
template < typename T > 9<w=),R`8  
  struct result_1 `U!(cDY  
  { G\uU- z$)  
  typedef int result_type; W n6,U=$3  
} ; IY~ {)X  
$Uy#/MX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H! #5!m&  
A` =]RJ  
template < typename T > 4a1BGNI%SW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v$Dh.y  
  { sI4QI\*4  
  do wNbTM.@  
    { P2|}*h5(  
  act(t); g\qX7nIH?  
  } jigbeHRy  
  while (cd(t)); y]MWd#U  
  return   0 ; O2$!'!hz  
} _3I3AG0e  
} ; @X|ok*v`  
<BQ%8}  
%{Xm5#m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Lq%[A*`^  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 65uZ LsQ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 -z&9 DWH  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 83B\+]{hD  
下面就是产生这个functor的类: v  F]  
tI `w;e%HN  
"3v7gtGG  
template < typename Actor > +6uOg,;  
class do_while_actor }@3$)L%n_u  
  { :^K~t!@  
Actor act; %odw+PhO  
public : xL|?(pQ/BK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Mi<*6j0  
i4 P$wlO  
template < typename Cond > $`ON!,oa  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B>R* f C@g  
} ; 20n%o&kG]8  
oUCS |  
sek6+#|=  
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!ZZ2[  
最后,是那个do_ ER/\ +Z#Z  
B>1M$3`E  
B6-AIPb  
class do_while_invoker |WQD=J%~(  
  { oJhEHx[f  
public : hcj{%^p  
template < typename Actor > {E3;r7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }`#j;H$i  
  { zf}rfn  
  return do_while_actor < Actor > (act); u|(aS^H=q  
} #@IQlqJfY7  
} do_; n (9F:N  
Lqg7D\7j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? w6%l8+{R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5/*)+  
最后来说说怎么处理break和continue %`bLmfm  
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。 ;<86P3S  
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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