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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .jum "va%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &z0iLa4q)  
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, 3YRB I|XO  
;@'0T4Z&l  
dM gbW<uAu  
WH;xq^  
  class filler h*l4Y!7  
  { g _x\T+=  
public : XbXgU#%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *cy.*@d  
} ; .9I_N G  
r1hD %a  
eU"mG3 __  
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: G,/Gq+WX  
eu=|t&FKk  
q"p#H8  
!pV<n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1G_xP^H!  
a}GAB@YI  
Vd[  2u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 KPg[-d  
7rPLnB]  
PoY>5  
9 G((wiE  
二. 战前分析 g` kZ T} h  
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。 gx#J%k,f  
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 :X|AW?*  
AYYRxhv_,  
7ozYq_ $  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TwwIt5_fN  
  /* --------------------------------------------- */ 1+FYjh!2t  
vector < int *> vp( 10 ); @p"NJx"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w=gQ3j#s  
/* --------------------------------------------- */ U!_sh<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7~lB}$L  
/* --------------------------------------------- */ NB3/A"}"02  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `lvh\[3^  
  /* --------------------------------------------- */ s V&`0N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &8juS,b  
/* --------------------------------------------- */ uq]iMz>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4=UI3 2v3  
w8U2y/:>  
<xC: Ant  
Fv;u1Atiw  
看了之后,我们可以思考一些问题: F1/6&u9I  
1._1, _2是什么? 4g S[D  
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。 7!mJhgGc  
2._1 = 1是在做什么? 9c:5t'Qt5.  
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。 Age-AJ  
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。 - =yTAx  
wiKCr/  
.M}06,-  
三. 动工 ]zX\8eHp!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M'b:B*>6  
^CO#QnB @  
kaV%0Of]  
}t}38%1i  
template < typename T > M2a}x+5'  
class assignment -Zttj/K  
  { G|<]Ma9x  
T value; |F3vRt@  
public : EmYO5Whi  
assignment( const T & v) : value(v) {} _dz +2au  
template < typename T2 > [p2g_bI8yK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q1K"%  
} ; B<rPvM7a  
rrW! X q  
`9]P/J^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'et(:}i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q`h7H][(A  
ry z /rf  
]cS&8{ ^2  
cvn-*Sj  
  class holder =H L9Z  
  { iM4mkCdOO  
public : 7^`RP e^a+  
template < typename T > nm<L&11  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y#GT*V  
  { (Be$$W  
  return assignment < T > (t); R %Rv  
} N=hSqw[  
} ; 3`mC"a b /  
3AX?B~s  
N+ak[axN  
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: $z~jnc  
M|$H+e } :  
  static holder _1; ~:R4))qpg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 mxtlr)  
Rc;1Sm9\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  ]v/t8`  
而不用手动写一个函数对象。 B/kcb(5v  
&3!i@2d;3f  
"4J?JR  
wOD/Z8  
四. 问题分析 oiIt3<BX  
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。 -i| /JH  
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。 g-4gI\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4;B= Qoxe  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /5Gnb.zN)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1uK)1%vK  
H57jBD  
五. 问题1:一致性 l6r%nHP@  
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?| _:oMyK'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cL-6M^!a  
.N?|t$J  
struct holder E&}H\zt#  
  { L5hQdT/b$  
  // W66}\&5  
  template < typename T > 9aW8wYL~b  
T &   operator ()( const T & r) const R4hav  
  { BA`kxL/x  
  return (T & )r; *fOS"-C L  
} }W^V^i)  
} ; _N[^Hl`\  
PX+"" #  
这样的话assignment也必须相应改动: #JX|S'\x  
;,[EJR^CI  
template < typename Left, typename Right > 1q;I7_{ 2  
class assignment 853]CK<  
  { +_vm\]4  
Left l; pO-)x:Wg  
Right r; ~:'gvR;x  
public : J tn&o"C  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o(S^1j5  
template < typename T2 > B8P@D"u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Dg?Ho2ih  
} ; ?j},O=JFn  
{EiG23!qV  
同时,holder的operator=也需要改动: }W Bm%f  
T%z!+/=&^  
template < typename T > *X"F:7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2n"*)3Qj  
  { X.r!q1_c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Qe' PAN=B  
} 5d!z<{`  
fb;hf:B:  
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。 AZBY, :>D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?CL z@u~  
VH$\ a~|  
return l(rhs) = r;  )^QG-IM  
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。 F ~11 _  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TLR Lng  
ul]m>W  
template < typename Tp > $)WH^Ir~  
class constant_t 'PxL^  
  { }K qw\]`  
  const Tp t; A=@V LU4%  
public : }VJ hw*s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ezo" f  
template < typename T > 3 8ls 4v3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )aO!cQ{s  
  { \dQ2[Ek  
  return t; [{Klv&>_/  
} b W`)CWd  
} ; `s|\" @2  
k -t,y|N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f(zuRM^5  
下面就可以修改holder的operator=了 >ZOZv  
iIC9rso"Q1  
template < typename T > U iPVZ@?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f/|a?n2\hm  
  { }T^v7 LY  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h;mQ%9 Yd  
} rkER`  
ek_i{'hFd  
同时也要修改assignment的operator() d,E/9y\e  
kB!M[[t  
template < typename T2 > aNh1e^j  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <jg wdbT"6  
现在代码看起来就很一致了。 jAK`96+D~b  
+&@l{x(,  
六. 问题2:链式操作 RM / s :  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9EY_R&Yq%  
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。 >LRaIU>  
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。 `;8u9Ff  
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。 !{|yAt9kP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct x,@O:e  
o2t@-dNi  
template < typename T > 4$#ia F  
struct result_1 9Y*VzQE  
  { kA->xjk  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =V4_DJ(&  
} ; vzT6G/  
'@1Qx~*]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: 9/^Bj  
I "+|cFq.  
template < typename T > m'vOFP)'  
struct   ref >G -?e!  
  {  MYW 4@#  
typedef T & reference; OYCFx2{  
} ; ,4?|}xg  
template < typename T > hJL0M!  
struct   ref < T &> u8)r W  
  { ;z=C^'  
typedef T & reference; :8/M6-EK  
} ; 6!Ap;O^*  
d+wNGN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R;I-IZS:  
$DMu~wwfG  
template < typename T > l2_E6U"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5&7?0h+I  
  { RM=+ZmA  
  return l(t) = r(t); xsypIbN  
} )SZ,J-H08w  
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。 "}Sid+)<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f0s<Y  
^IegR>  
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 [!|d[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !t [%'!v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 BsG[#4KM:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 KARQKFp!C>  
最后的布局是: LZ<( :S  
                Add ur_"m+  
              /   \ /Gu2@m[r  
            Divide   5 )6S}O* 1  
            /   \ N4JL.(m){I  
          _1     3 (VF4]  
似乎一切都解决了?不。 jjlCi<9CQ^  
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。 ;`Ch2b1+  
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。 $/sZYsN~T  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Q\th8/ /  
'm.XmVZL%  
template < typename Right > t7`Pw33#kY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const a!]QD`  
Right & rt) const '/)_{Ly  
  { +,w|&y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Hr.JZ>~<  
} o+WrIAR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .Af)y_  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 YSUH*i/%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 pzp"NKx i  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 J ##X5'a3*  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 'S-"*:$,u  
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? %b'VEd7  
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: wUPywV1UO  
rnrx%Q  
template < class Action > `e69kBAm  
class picker : public Action MrjB[3Td  
  { %^BOYvPx  
public : i: uA&9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [==Z1Q;=  
  // all the operator overloaded u+T, n  
} ; SCC/ <o  
$ }bC$?^  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 _|#|mb4Fe  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: \.-y LS.  
FbT&w4Um=  
template < typename Right > n \NDi22  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xaaxj  
  { 5nw9zW :'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [ ESQD5&  
} .j@n6RyN  
@ dU3d\!}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4'e8VI0  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 'F<e)D?  
@g5]w&o_  
template < typename T >   struct picker_maker ju 6_L<  
  { m9i%U   
typedef picker < constant_t < T >   > result; cB'4{R@e  
} ; F476"WF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > by3kfY]4s  
  { x \{jWR%  
typedef picker < T > result; PH=8'GN  
} ; #j5^/*XW  
KFrmH  
下面总的结构就有了: AxQ/  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 yodrX&"  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 OnJSu z>-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P+l^Ep8P  
至此链式操作完美实现。 +:8YMM#9V  
O&RHCR-\  
>R0j<:p :  
七. 问题3 ?(hQZR 0e  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 f }e7g d]M  
*wx^mB9  
template < typename T1, typename T2 > +Rd{ ?)2~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E8 )*HOT_T  
  { 30-w TcG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fxa^SV   
} / 1GZN *I  
a{6|[a R  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: AFA*_9Ut  
aM1JG$+7G  
template < typename T1, typename T2 > U7'oI;C$e  
struct result_2 wB GxJ\+M  
  { u _^=]K;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bhT]zsBK  
} ; 9~ af\G  
{u][q &n  
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? id9T[^h  
这个差事就留给了holder自己。 +u.L6GcB  
    f%l#g]]  
: s3Vl  
template < int Order > 9e6{(  
class holder; mw%_ yDZ{  
template <> $~\qoW<  
class holder < 1 > c9k,Dc  
  { B75SLK:h=  
public : c9={~  
template < typename T > Q&;qFv5-l  
  struct result_1 Q:=/d$*xd  
  { ~+ur*3X  
  typedef T & result; /PS]AM  
} ; sP8B?Tn1W  
template < typename T1, typename T2 > ^9E(8DD  
  struct result_2 !(o2K!v0  
  { (\ %y)  
  typedef T1 & result; JC3)G/m(03  
} ; (q7mzZY  
template < typename T > 9)X<}*(qo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4\RuJx  
  { )QT+;P.  
  return (T & )r; -|mRJVl8  
} [G)Sq;  
template < typename T1, typename T2 > #d(r^U#I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const osI(g'Xb  
  { )2hoO_l:  
  return (T1 & )r1; wkw/AZ{27  
} tam/FzVw  
} ; 7Kjq1zl;  
^5F/=TtE G  
template <> i>}z$'X  
class holder < 2 > )I9(WVx!]  
  { }(6k7{,Gw,  
public : .? / J  
template < typename T > zvj\n9H  
  struct result_1 HB:i0m2fJW  
  { !9NAm?Fw  
  typedef T & result; WDR!e2G  
} ; QkAwG[4  
template < typename T1, typename T2 > 64@s|m*  
  struct result_2 r8$TT\?~  
  { QJ?!_2Ax  
  typedef T2 & result; st>t~a|T  
} ; =uTV\)  
template < typename T > >Fh@:M7z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '@P[fSQ  
  { Ckp=d  
  return (T & )r; @YELqUb*  
} p IToy;]  
template < typename T1, typename T2 > p,/^x~m3a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?;Qk!t2U  
  { :SGQ4@BV  
  return (T2 & )r2; O'(vs"eN  
} &$f?XdZ7  
} ; 4YC`dpO'  
?0X.Ith^.  
lNw?}H  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 kzu=-@s  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )2S\:&x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DQ$/0bq   
:h@:F7N _  
return l(i, j) = r(i, j); ?9cy5z[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b :00w["  
JZ [&:  
  return ( int & )i; L`v,:#Y   
  return ( int & )j; I(SE)%!%S  
最后执行i = j; w93,N+es6  
可见,参数被正确的选择了。 *yx:nwmo  
FqfeH_-U  
l(W3|W#P  
G 2##M8:U0  
;d4_l:9p  
八. 中期总结 ;f\0GsA#  
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: Nx__zC^r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 so*7LM?ib>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \9DTf:!4Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |rQ;|+.  
"fdG5|NJe  
{H74`-C)W  
< jF<_j  
n >'}tT)U  
#XZ?,neY  
九. 简化 `4MPXfoBL  
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""04Ew*pV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  hT[O5  
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: vEkz 5$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rcOmpgew  
  +-*/&|^等 ~ p.23G]x  
2. 返回引用。 R\^tr  
  =,各种复合赋值等 [(XKqiSV  
3. 返回固定类型。 X%sc:V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4Bz~_   
4. 原样返回。 Y]PZ| G)  
  operator, d{ &z^  
5. 返回解引用的类型。 ;FU d.vg{  
  operator*(单目) :BS`Q/<w  
6. 返回地址。 ;%}  
  operator&(单目) J{Jxb1:c  
7. 下表访问返回类型。 4{TUoI6ii  
  operator[] rlq8J/0/+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R= l/EK  
  operator<<和operator>> .gB*Y!c7  
9ccEF6o0=  
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。 VCIG+Gz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: DIY WFVh  
YG_3@`-<  
template < typename Left > 4s~o   
struct value_return 01J.XfCd6  
  { H:`r!5&Qb5  
template < typename T > No?pv"  
  struct result_1 Kxq~,g=t  
  { M1:m"#=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a)]N#gx  
} ; /CP1mn6H  
:\ S3[(FV  
template < typename T1, typename T2 > TUT>*  
  struct result_2 E?V:dr  
  { ^>>Naid  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?Gb 18m  
} ; li'#< "R?'  
} ; =8]'/b  
wS4zAu  
F=cO=5Iz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g#e"BBm=A  
IzG7!K  
下面我们来剥离functor中的operator() i<l)To-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g$ h!:wW  
J;qHw[6  
return l(t) op r(t) JSM{|HJxh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _+GCd8d  
return op l(t) 3Cpix,Dc  
return op l(t1, t2) .gB#g{5+J  
return l(t) op bAgKOfT  
return l(t1, t2) op q o'1Pknz  
return l(t)[r(t)] GYBM]mW^ W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {YkW5zC(L  
wi!Ml4Sb  
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: pl%ag~i5  
单目: return f(l(t), r(t)); >o@WT kF]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); h' 16"j>  
双目: return f(l(t)); >y1/*)O9~  
return f(l(t1, t2)); wFh{\  
下面就是f的实现,以operator/为例 RxqXGM`4  
%9IM|\ulp  
struct meta_divide :U~[%]  
  { {pVD`#Tl[  
template < typename T1, typename T2 > *w!H -*`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9 eP @}C6  
  { +s`n]1HC  
  return t1 / t2; JI.ad_IR  
} 9%4rO\q  
} ; e|`&K"fnq  
Lm8 cY  
这个工作可以让宏来做: )ZT&V I  
 @521 zi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #CM2FN:W  
template < typename T1, typename T2 > \ ) yjHABGJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &AW?!rH  
以后可以直接用 `jP6;i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *p VKMmU  
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 I` /'\cU9  
(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。。。) ~(}zp<e|  
+_+}^Nf]Y3  
R!:1{1  
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 k+&|*!j  
%hY+%^k.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }lhJt|qc  
class unary_op : public Rettype /q8n_NR  
  { \OOj]gAe  
    Left l; vQA: \!  
public : tvP"t{C6,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} JTx&_Ok#  
/QTGZ b  
template < typename T > ~dC^|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )5B90[M|t  
      { ) ~X\W\  
      return FuncType::execute(l(t)); pmfyvkLS  
    } C0'Tua'  
GMFp,Df  
    template < typename T1, typename T2 > ++xEMP)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KVJiCdg-  
      { F`'e/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P\SE_*&  
    } 1h|JKu0  
} ; QGfU:  
'H+pwp"M@  
8He^j5  
同样还可以申明一个binary_op "Y4 tt0I  
*2@Ne[dYEF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g!4"3Dtdg  
class binary_op : public Rettype \ B<(9  
  { UA}k"uM  
    Left l; d!!5'/tmS  
Right r;  u"tv6Qp  
public : A2]N :=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "#(]{MY  
IS"UBJ6p  
template < typename T > Yk[yG;W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9;kWuP>k4u  
      { 'R= r9_%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -]HO8}-Rjs  
    } !<@Zf4m  
6 :J @  
    template < typename T1, typename T2 > xj(&EGY:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \#  
      { ?$9C[Kw`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); co#%~KqMu  
    } T5o9pm D  
} ; R|`}z"4C  
#}l }1^$  
#BF(#1:  
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 +Nyx2(g<m  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 PoQ@9 A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u.R:/H<>~  
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。 OE W IP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I 91`~0L*  
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。。。 Qr$ uFh/y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {V,rWg  
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) BHqJ~2&FDW  
下面是修改过的unary_op U_Id6J]8  
:43K)O"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [p|-G*=00  
class unary_op buq3t+0  
  { '3aDvV0  
Left l; vV,H@WK  
  sLPFeibof5  
public : {^5r5GB=*  
CZt)Q4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} | \C{R  
-7>vh|3  
template < typename T >  jmz, 1[  
  struct result_1 ,@8>=rT  
  { 5,k&^CK}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ay/ "2pDZ  
} ; %#Fd0L  
0(h *< g:  
template < typename T1, typename T2 > e=QnGT*b5  
  struct result_2 /\(0@To  
  { mq do@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tNoo3&  
} ; /EA4-#uw  
=&< s*-l[  
template < typename T1, typename T2 > &CG3_s<2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %BC*h}KGH  
  { GjfY   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?&j[Rj0pH  
} l0 r Zril  
{eMu"<  
template < typename T >  0'%R@|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [_#9PH33  
  { O\-cLI<h2  
  return OpClass::execute(lt(t)); 48Z{wV,  
} kb Odg:  
LEKN%2  
} ; W EZ(4ah  
s'J8E+&5  
`b+f^6SJn  
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 Q9]7.^l  
好啦,现在才真正完美了。 <G/O!02  
现在在picker里面就可以这么添加了: QB7E:g&7  
  9Ld3  
template < typename Right > ?x%HQ2`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1.]#FJe  
  { z<hy#BIjnd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [}N?'foLb  
} ]+{Cy\*kR  
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。 bo4 :|Z  
ebcGdC/%>  
X )$3sTj  
;Z%ysLA  
]4@_KKP  
十. bind 0bVtku K;G  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 FDkRfhK  
先来分析一下一段例子 }[SWt3qV1  
%F` c Nw]  
k^:$ETW2 D  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j]6 Z*AxQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &Ru|L.G`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4t|ril``]  
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。 Eo!1 WRruF  
我们来写个简单的。 a]Bm0gdrO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9N:Bu'j&/  
对于函数对象类的版本: u I}S9  
m>yk4@a  
template < typename Func > y4tM0h  
struct functor_trait Ola>] 0l  
  { BOQ2;@:3  
typedef typename Func::result_type result_type; W7c(] tg.  
} ; Vr D?[&2pE  
对于无参数函数的版本: hHm &u^xY  
{Nuwz|Ci  
template < typename Ret > U"v(9m@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > No=Ig-It  
  { G^ZL,{  
typedef Ret result_type; zQMsS  
} ; )!SVV~y  
对于单参数函数的版本: @0;9.jml,  
y{0`+/\`  
template < typename Ret, typename V1 > h/ ?8F^C#v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rp6Y&3p.  
  { >JkQ U e  
typedef Ret result_type; ;e_dk4_  
} ; Ou"QUn|  
对于双参数函数的版本: f<= #WV  
; =ai]AYW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > nU-.a5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @F]6[  
  { Cg |_ ) _w  
typedef Ret result_type; Oz# $x  
} ; '>^+_|2  
等等。。。  ?}e8g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Og4 X3QG  
DN2K4%cM%'  
template < typename Func > 2asA]sY  
struct func_return >pW8K[  
  { 3ZGU?Z;R  
template < typename T > dQVV0)z  
  struct result_1 <*3{Twa1T  
  { ;nyV)+t+a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2 :u4~E3  
} ; 22"M#:r$  
gbL99MZ@~  
template < typename T1, typename T2 > ^o+2:G5z}  
  struct result_2 zm-j FY?  
  { 0(VH8@h`O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; " ;_bB"q*  
} ; 5"u-oE&  
} ; 1&\_|2  
'Cd8l#z7  
qL091P\F  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d8`^;T ;}d  
\$}xt`6p  
template < typename Func, typename aPicker > OD-CU8X9  
class binder_1 B q+RFo  
  { `<i|K*u  
Func fn; 6Xb\a^ q  
aPicker pk; z'=*pIY5f  
public : [yM{A<\L  
c[}h( jkP  
template < typename T > C '4u+raq  
  struct result_1 B$1nq#@  
  { |}b~ss^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Dq/[ g,(  
} ; S}gUz9ks  
}jBr[S5  
template < typename T1, typename T2 > l~!Tnp\M  
  struct result_2 mq`N&ABO!K  
  { jhjGDF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5gARGA  
} ; 4Z)`kS} =]  
$6}siU7s4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} EGO;g^,  
)_"Cz".|9  
template < typename T > [7q~rcf,Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]|18tVXc  
  { 4j|]=58  
  return fn(pk(t)); fIN8::Cs[  
} rp u9  
template < typename T1, typename T2 > zuUf:%k}I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D{'x7!5r  
  { FiMP_ y*S  
  return fn(pk(t1, t2)); "2;$?*hO#  
} osyY+)G'sV  
} ; ,LKY?=T$z  
YNA %/  
{\ [u2{  
一目了然不是么? b2u_1P\  
最后实现bind "(5A 5>  
*q_ .y\D  
FKY|xG9  
template < typename Func, typename aPicker > Yxz(g]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fp|!LU  
  { dFD0l?0N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !^cQPX2<  
} ]^$&Ejpe#  
=;!C7VS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V9z/yNo  
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。 I&Q.MItW  
Pwf2dm$,+  
十一. phoenix ^$f} s,09  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fT [JU1  
2c@4<kyfP  
for_each(v.begin(), v.end(), /f~ V(DK  
( | VPs5  
do_ >i7zV`eK  
[ ]S9~2;2^,  
  cout << _1 <<   " , " kKAK;JQ  
] <\!+J\YTA  
.while_( -- _1), J7W]Str  
cout << var( " \n " ) +C1/02ZJ  
) eyBLgJt8P  
); pqFgi_2m  
h~{TCK+I  
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: sCU<1=   
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 z1wy@1o'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3$[!BPLFO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :"7V,UP @  
9i GUE  
^d Fdw\  
template < typename Cond, typename Actor > ag^EH"%zw  
class do_while r7o63]  
  { )pLde_ k  
Cond cd; Zc(uK{3W-  
Actor act; wG6>.`:  
public : sYM3&ikyHI  
template < typename T > iI ji[>qz  
  struct result_1 Tn,'*D@l  
  { XBe!9/'k>  
  typedef int result_type; W}#eQ|oCV  
} ; }D/0&<1  
++D-,>.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \L}aTCvG  
&+;z`A'|8  
template < typename T > vggyQf%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <gRv7 ?V[z  
  { ysm)B?+k  
  do ku3Vr\s  
    { <o,]f E[  
  act(t); =u W+>;]  
  } TbbtD"b?  
  while (cd(t)); URS6 LM  
  return   0 ; p9rnhqH6  
} I!3qb-.Q  
} ; #8iRWm0*6  
"4"gHs  
d?^bCf+<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {eA0I\c(C  
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。 @T[}] e  
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。 aal5d_Y  
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。 aF1i!Z  
下面就是产生这个functor的类: !PJD+SrG  
v MTWtc!6  
9gR@Q%b)  
template < typename Actor > 1eQa54n  
class do_while_actor C1_':-4  
  { 1uBnU2E  
Actor act; 'z7,)Q&8  
public : U86bn(9K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5:v"^"Sz  
':YFm  
template < typename Cond > xD+n2:I{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; D]n9+!Ec1f  
} ; `7$0H]*6  
7.7P>U  
a[d6@!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $'Z\'<k[  
最后,是那个do_ @)=\q`vV  
$?RxmWsP  
/KGVMBifM  
class do_while_invoker w6 0I;.hy  
  { jx B  
public : :H($|$\h  
template < typename Actor > 7(c7-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >8h14uCk  
  { k+ [V%[U  
  return do_while_actor < Actor > (act); %_Gc9SI  
} L:UJur%  
} do_; j6<o,0P  
[yj-4v%u`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gI<e=|J6w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -DD2   
最后来说说怎么处理break和continue /NRdBN  
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。 L-Qc[L  
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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