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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O$qxo &  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pZ_zyI#wx_  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, \;!}z3Ww  
J?wCqA  
h23"<  
TpAE9S  
  class filler fH@P&SX  
  { ty"|yA  
public : r}**^"mFy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Qe[ejj1o:  
} ; &RJ*DAmL  
kB)u@`</mV  
i/C`]1R/  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: }508wwv  
\aN*x  
z#[PTqD-_  
|rgp(;iO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3s]aXz:  
<2n5|.:>  
NihUCj"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {\WRW}iO  
2;wp D2  
g"Tb\  
`hl8j\HV<}  
二. 战前分析 kqH:H~sgD  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )+ V)]dS@%  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 o=nF.y  
qj7 }]T_  
&G|^{!p/G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x5(6U>-Y  
  /* --------------------------------------------- */ gW5yLb_Vz$  
vector < int *> vp( 10 ); u|mTF>L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zA>LrtyK(=  
/* --------------------------------------------- */ 2zV{I*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =*5< w  
/* --------------------------------------------- */ y+aKk6(_W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [n2+`A  
  /* --------------------------------------------- */ nO+-o;DbC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |AQU\BUj  
/* --------------------------------------------- */ ` pYyr/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2il`'X  
o"V+W  
VnYcqeCm  
/szwVA  
看了之后,我们可以思考一些问题: A_\`Gj!s%  
1._1, _2是什么? 8\X-]Gh\^  
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。 2Ij,OIcdBE  
2._1 = 1是在做什么? {>3J96  
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。 :cxA  
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。 EY`]""~8v  
@DNwzdP  
Y#5v5  
三. 动工 IAHQT < ]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Hl#?#A5  
T,oZaJ<  
Nz77" kC  
dq{+-XaEk  
template < typename T > )H>?K0I  
class assignment Kqz+:E8D  
  { n *EGOS  
T value; !(F?Np Am  
public : [v+5|twxpU  
assignment( const T & v) : value(v) {} iG ,z3/~v  
template < typename T2 > w:pPd;nz0Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6U0BP  
} ; A+MG?k>yg  
-q]5@s/  
<t&Qa~mA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 b/w5K2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zIA)se Js  
3L CT-rp  
L)n_  Q  
TVM19)9  
  class holder .0rTk$B  
  { S,s#D9NU  
public : M2$Hb_S{  
template < typename T > sVpET  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const OQIr"  
  { ' Tk4P{  
  return assignment < T > (t); l>?f+70  
} HUChg{[  
} ; jqj4(J@%yr  
Uc, J+j0F  
rb*0YCi  
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: wmA TV/  
:}R,a=N  
  static holder _1; g%V#Z`*|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  0R,.  
Hr7?#ZX;e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -<ome~|  
而不用手动写一个函数对象。 |[0Ijm2  
[1Aoj|  
T/.UMw  
O ^!Bc}$  
四. 问题分析  "D'rsEh  
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。 ~.4y* &  
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。 EOZ 6F-':  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~Zn|(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 AmZW=n2^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0CvGpM,  
sYfm]Faz  
五. 问题1:一致性 )vUS).;S`  
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?| f62rm[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l^^Z}3^Rk  
;.Ld6JRunw  
struct holder zBK"k]rz  
  { }Q*J!OH  
  // $)  M2  
  template < typename T > ff7#LeB9  
T &   operator ()( const T & r) const !Eg2#a?  
  {  ^We}i  
  return (T & )r; +_{cq@c  
} }.pqV X{ d  
} ; PhPe7^  
%#o@c  
这样的话assignment也必须相应改动: <d"nz:e  
Fe %Vp/  
template < typename Left, typename Right > d!46`b$rd  
class assignment Io"3wL)2  
  { [W*M#00_&4  
Left l; "iGQ1#6|d  
Right r; spTz}p^\O  
public : F3K<-JK+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `zrg?  
template < typename T2 > aOw#]pB|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KxD/{0F  
} ; EP"Z58&$R  
t%G.i@{pkp  
同时,holder的operator=也需要改动: Uf|uFGb  
)o~/yB7  
template < typename T > a6gPJF[Jo  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m+(g.mvK>  
  { # S/n3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _!VtM#G[  
} zRd.!Rv  
R?;mu^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。 k6J&4?xZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 " dGN0i  
UmvnVmnv  
return l(rhs) = r; J<0d"'  
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。 B=;kC#Emtf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Dkb`_HI  
XI |k,Ko<  
template < typename Tp > Rnoz[1y?0  
class constant_t c~~4eia)  
  { ke!  
  const Tp t; S~ Z<-@S  
public : _3D9>8tzE7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VKZP\]$XG  
template < typename T > m?4hEwQxf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NP\mzlI~@  
  { 5jso)`IL  
  return t; X(eW+,H  
} S[2?,C<2=  
} ; +lfO4^V  
z?Ok'LX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mj?Gc  
下面就可以修改holder的operator=了 ~;]kqYIJ  
DQ3 L=  
template < typename T > PVH Or^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,`RX~ H=C  
  { n?$c"}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ynvf;qs  
} u8.Tu7~  
#;~HoOK*#  
同时也要修改assignment的operator() dt@c,McN|Q  
XVqkw@Ia4!  
template < typename T2 > @8>bp#x/1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _k26(rdI@-  
现在代码看起来就很一致了。 9PA<g3z  
akNqSZwj  
六. 问题2:链式操作 ^+CWo@.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L%(NXSfu7  
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。 49M1^nMvoo  
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。 nIr`T^c9c  
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。 j`"!G*Vh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #) :.1Z?  
%cg| KB"l  
template < typename T > d{Jk:@.1  
struct result_1 1++g @8  
  { Ex zB{ "  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "^6Fh"]  
} ; ZLxa|R7  
\QC{38}  
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: g hmn3  
,dTmI{@O  
template < typename T > V4NQcy? H  
struct   ref ,pI9=e@O/z  
  { ohq Thl  
typedef T & reference; MTCfs~}m  
} ; 65dMv*{  
template < typename T > gN />y1{a  
struct   ref < T &> |u?VlRt  
  { 1s@QsZ3  
typedef T & reference; 2/r8% Sq  
} ; ,3 /o7'  
K$Vu[!l`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *|g[Mn  
,>rvl P  
template < typename T > {R-o8N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const X*@ tp,t  
  { `j@1]%&z  
  return l(t) = r(t); 6 h#U,G  
} {eI'0==  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 t4#gW$+^?H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r!dWI  
QK+,63@D\=  
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 KzO"$+M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ap )B%9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Uzzm2OS`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s$>n U  
最后的布局是: qjhV/fsfb  
                Add F/BR#J1  
              /   \ {CI4AT!?W  
            Divide   5 $'3xl2T  
            /   \ GW;%~qH[,  
          _1     3 lTqlQ<`V  
似乎一切都解决了?不。 DbH;DcV7  
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。 eIalcBY  
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。 /Yp#`}Ii  
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: uO LShNo  
<C&|8@A0  
template < typename Right > O7VEyQqf5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F""9O6u  
Right & rt) const |EX=Rj*  
  { }q@#M8b  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i,*m(C@F}  
} ]<f(@]R/d  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C$6FI `J  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 H( i   
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 *PnO$q@`  
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。 B F<u3p??  
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。 `"&Nw,C  
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? A_oZSUrR  
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: WM ?a1j  
Pn OWQ8=  
template < class Action > hk4t #Km  
class picker : public Action {owuYVm  
  { ( ~5 M{Xh  
public : r)'vn[A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \OVtvJV]  
  // all the operator overloaded `R8&(kQ  
} ; IB[$~sGe  
Pn">fWRCx  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 0dC5 -/+  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: )Q =>7%ZA  
>[|N%9\  
template < typename Right > 4G(7V:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const K'r;#I|"J  
  { WqNXE)'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %/ y=_G  
} #mu L-V  
tn' Jkwp  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,<tJ` ,0X  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 6I@j$edZ  
( 4L/I  
template < typename T >   struct picker_maker BM,hcT r?  
  { UrvUt$WO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dz9U.:C  
} ; Z{0BH{23  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1}DA| !~  
  { m g'q-G`\<  
typedef picker < T > result; Xh;.T=/E|  
} ; >%U+G0Fq  
hHE~/U  
下面总的结构就有了: h.>SVQzU  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 E:pk'G0bZ  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ~Xxmj!nOf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #%p44%W  
至此链式操作完美实现。 2P"9m  
<(lA CH  
=WY'n l'  
七. 问题3 H/O.h@E4X  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Kk8} m;  
8~o']B;lJ  
template < typename T1, typename T2 > 7a'yO+7-)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `sYFQ+D#O  
  { M@A3+ v%K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F$?Ab\#B  
} ;yt6Yp.6e  
w'H'o!*/  
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: QPx5`{nN  
%vJHr!x  
template < typename T1, typename T2 > /IUu-/ D  
struct result_2 ':wf%_Iw  
  { fkzSX8a9}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2H|:/y  
} ; /e'3\,2_  
.c"nDCFVR  
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? ^}=)jLS  
这个差事就留给了holder自己。 9b+jT{Tg  
    ]^~}/@  
b0$)G-E/Y  
template < int Order > FbE/x$;~O  
class holder; yV{B,T`W  
template <> PdcIHN  
class holder < 1 > A#"Wk]jX  
  { 2!/Kt O)i^  
public : wGArR7r  
template < typename T > !LN8=u.  
  struct result_1 tUv>1) [  
  { >D,Oav  
  typedef T & result; i?6&4  
} ; G68KoM  
template < typename T1, typename T2 > >j5\J_( ;D  
  struct result_2 m+Ye`]  
  { 7=6:ZSI  
  typedef T1 & result; q9/v\~m  
} ; AFz:%m  
template < typename T > X8|H5Y:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pr0X7 #_E5  
  { .{1$;K @  
  return (T & )r; H`JFXMa<  
} Pp8S\%z~h  
template < typename T1, typename T2 > Js,!G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;t&q|}x"  
  { l76=6Vtb  
  return (T1 & )r1; n$/|r  
} F(G..XJQ  
} ; )/;KxaKt  
p/h\QG1   
template <> Y [`+7w  
class holder < 2 > ?*fa5=ql  
  { Ww]$zd-bo  
public : ;'"'|} xn  
template < typename T > $p0nq&4c  
  struct result_1 A WR :~{  
  { 2}vibDq p  
  typedef T & result; )0"Q h  
} ; Q]k< Y  
template < typename T1, typename T2 > <|Td0|x _q  
  struct result_2 <XdnVe1  
  { [ RyVR  
  typedef T2 & result; ;.>*O oe&  
} ; Cy~IB [  
template < typename T > B]rdgjz*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s.2f'i+  
  { 2@|`Ugjptl  
  return (T & )r; ]EiM~n  
} iiPVqU%  
template < typename T1, typename T2 > X{-4w([  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 11H`WOTQF  
  { L< F8+a7i  
  return (T2 & )r2; E'AR.!  
} CsO!Y\'FY  
} ; Y+?QHtZL  
RM2Ik_IH[l  
ewMVUq*:  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 F]$ Nu  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 37U8<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]>n{~4a  
@ st>#]i4  
return l(i, j) = r(i, j); [?]N GTr#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7H7 Xbi@  
6$`<Y?  
  return ( int & )i; [EAOk=X  
  return ( int & )j; _jQ:9,; A  
最后执行i = j; iM]O  
可见,参数被正确的选择了。 q7B5#kb  
/JD}b[J$  
wLV,E,gM  
r&u1-%%9[  
F @PPhzZ  
八. 中期总结 iQG!-.aX  
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: tr0b#4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 W5|{A])N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %BI8m|6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P3oYk_oW  
Xb _ V\b0  
S:xXD^n#H  
L!Jx`zM^  
c1H.v^Y5  
T\6Qr$t  
九. 简化 X`8<;l  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 H=/1d.p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]iV ]7g8:  
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: V3,C5KKk&z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9jal D X  
  +-*/&|^等 `G\ qGllX  
2. 返回引用。 N*IroT3  
  =,各种复合赋值等  ti5fsc  
3. 返回固定类型。 aBA oSn  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %'2P4(  
4. 原样返回。 8F sQLeOE  
  operator, t[|oSF#i  
5. 返回解引用的类型。 NLsF6BX/-  
  operator*(单目) UF9={fN1  
6. 返回地址。 M\1CDU+*Ns  
  operator&(单目) g\aO::  
7. 下表访问返回类型。 +ai3   
  operator[] $(1t~u<17  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {v"f){   
  operator<<和operator>> mR0`wrt  
(j8*F Bq  
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。 @-q,%)?0}=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: z teu{0  
]3,'U(!+  
template < typename Left > d6i}xnmC  
struct value_return EjPR+m  
  { *bK=<{d1P  
template < typename T > Y>$5j}K  
  struct result_1 e~vO   
  { <&eJIz=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `,O7S9]R+  
} ; @&*TGU  
%Wtf24'o;v  
template < typename T1, typename T2 > =ejcP&-V/  
  struct result_2 |~9jO/&r  
  { xF_u:}7`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; IOHWb&N6  
} ; XpAJP++  
} ; z_c-1iXCW  
\`k=9{R.  
qnP4wRpr  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait MWwqon|  
X}#vt?mu  
下面我们来剥离functor中的operator() G4 7^xR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: U]Q 5};FK  
tB;PGk_6  
return l(t) op r(t) ^gVQ6=z%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XfcYcN  
return op l(t) AbNr]w&pXC  
return op l(t1, t2) -x ?Z2EA!  
return l(t) op &v:zS$m>  
return l(t1, t2) op ! fk W;|  
return l(t)[r(t)] <Sot{_"li  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )CXlPbhY?  
=eA|gt  
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: yzEyOz@Q  
单目: return f(l(t), r(t)); EW$drY@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Uz;^R@  
双目: return f(l(t)); Q<>u) %92@  
return f(l(t1, t2)); TG=A]--_a  
下面就是f的实现,以operator/为例 9Qyc!s`  
N[@~q~v  
struct meta_divide L|[i<s;  
  { Od.@G~  
template < typename T1, typename T2 > +}jzge"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +v/y{8Fu  
  { DN^+"_:TB  
  return t1 / t2; =p|IWn{P  
} 3[#^$_96b  
} ; :[a*I6/^  
cc${[yj)  
这个工作可以让宏来做: \d:Q%S  
.#y#u={{l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C b'|  
template < typename T1, typename T2 > \ 1F.._5_"]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 05F/&+V  
以后可以直接用 c:Czu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gV)/lDEM5  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 B1X&O d  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) %)i&|AV"  
m03dL^(   
aPJTH0u  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 zd_N' :6  
Ry[7PLn]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #>yOp *  
class unary_op : public Rettype D[^K0<-Z  
  { i~x]!!  
    Left l; 6$#,$aO  
public : Kmx4bp4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5kqI  
Gd!_9S`68  
template < typename T > dpz@T>MS=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?z&n I#  
      { shB3[W{}!)  
      return FuncType::execute(l(t)); jl59;.P  
    } S^R dj ]  
@ws&W=NQ  
    template < typename T1, typename T2 > 3ZT3I1/D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e=XP4h  
      { e&ti(Q=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ft;x@!h%  
    } |HAbZd7PG  
} ; Z7wl~Hk  
rFcz 0  
~xzr8 P  
同样还可以申明一个binary_op b!t[PShw^  
8Z}%,G*n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3]S_w[Q4  
class binary_op : public Rettype / 8O=3  
  { )h ,v(Rxa  
    Left l; tF[) Y#  
Right r; m +A4aQ9  
public : )E9c6'd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O<fy^[r:`  
]9_tto!/  
template < typename T > bD)"Jy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0x*1I1(c  
      { q1 HJ_y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); KrP?*yk  
    } "T[BSj?E  
#^9bBF/  
    template < typename T1, typename T2 > NJJ=ch  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %,$xmoj9O]  
      { Sv=e|!3f[k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @GXKqi  
    } 4SUzR\  
} ; T5`ML'Dej  
UZsvYy?  
}r18Y6  
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 IqlCl>_j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [qY yr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =XYc2. t  
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。 @?s>oSyV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! xA^E+f:W_  
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。。。 lpPPI+|4N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '<,Dz=  
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) X<_HQ  
下面是修改过的unary_op , XscO7  
N, u]2,E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {oOUIP  
class unary_op 6yYjZ<  
  { %qsl<_&  
Left l; ] 0L=+=w  
  ZweAY.]e  
public : IjOBY  
 &I-T  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kE6/d,  
RU#}!Kq  
template < typename T > &b>&XMIK  
  struct result_1 iN[6}V6Sm  
  { K:9AP{+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bGB$a0  
} ; >aVtYp B  
@}PXBU   
template < typename T1, typename T2 > M_+W5Gz<  
  struct result_2 8wO4;  
  { a/s5Oit2'X  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &kvmLOI  
} ; vx7=I\1  
ic}TiTK  
template < typename T1, typename T2 > B T}l"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a Z)1SX`D  
  { CN` ~DD{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 22ySMtxn  
} PI$i_3N  
9%21Q>Y?b  
template < typename T > g :B4zlKG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }UcdkKq  
  { mc`Z;D/mt  
  return OpClass::execute(lt(t)); '+l"zK ]L-  
} L1+s0g>  
k$5l kP.  
} ; Q)XH5C2X  
cjhwJ"`H  
oR8'^G0<  
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 ml|FdQ  
好啦,现在才真正完美了。 mw^>dv?  
现在在picker里面就可以这么添加了: uDJ;GD[yc  
>Mh\jt\  
template < typename Right > fp(zd;BSQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $;(@0UDE  
  { H_XspiB@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %H{;wVjK  
} }oiNgs/N  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 IP{$lC  
>h:'Z*9  
<7)sS<I  
H}_R`S  
[%yj' )R/  
十. bind teb(gUy}L6  
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。 9%SC#V'  
先来分析一下一段例子 569p/?  
}&L%c>  
8G$BQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <L*`WO]\l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wA 7\K~fHV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #X1a v  
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。 7. $wK.  
我们来写个简单的。 7*M-?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _UZPQ[  
对于函数对象类的版本: N)D+FV29y  
ckV\f({  
template < typename Func > ?zC{T*a  
struct functor_trait SmDNN^GR  
  { w\D !e  
typedef typename Func::result_type result_type; vw:GNpg'R6  
} ; boDD?0.|  
对于无参数函数的版本: 8PVjNS/  
!U}2YM J  
template < typename Ret > f34/whD65  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9MO=f^f-  
  { S,5>/'fy0  
typedef Ret result_type; .9Cy<z  
} ; ?[.8A/:5  
对于单参数函数的版本: Y+),c14#  
nql9SQ'\\  
template < typename Ret, typename V1 > oR~d<^z(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K/Pw;{}  
  { \6MM7x(U3  
typedef Ret result_type; 4sO Rp^t'Q  
} ; dG0zA D  
对于双参数函数的版本: NZZy^p&O  
M:oM(K+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6jBi?>[I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =NY55t.  
  { hi$AZ+  
typedef Ret result_type; uh.;Jj;  
} ; U/A iI;Ne  
等等。。。 \\13n4fAv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DrioBb@  
sG_/E-%5'  
template < typename Func > EN[T3 Y  
struct func_return } LC  
  { (K8Ob3zN_  
template < typename T > 2ry@<88  
  struct result_1 'oY#a9~Z{  
  { 0fvOA*UP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S2\;\?]^~  
} ; 5rbb ,*  
%GY'pQz  
template < typename T1, typename T2 > })70S8k  
  struct result_2 [[^95:  
  { :] U\{;q2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,YvOk|@R  
} ; +a N8l1  
} ; q1eMK'1  
J]Z~.f="  
T\$i=,_$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <},JWV3  
[mjie1j/<  
template < typename Func, typename aPicker > #| ,cy,v4  
class binder_1 |LbAW /9a  
  { vC@^B)5gb  
Func fn;  iKd+AzT  
aPicker pk; #O;JV}y  
public : rq!*unJ  
(&Lt&i _  
template < typename T > ! #! MTk  
  struct result_1 6YNL4HE?  
  { qF `6l(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; YI7M%B9Lj  
} ; Mth:V45G|  
ti%RE:*  
template < typename T1, typename T2 > _ h#I}uJ~  
  struct result_2 TvDC4tm-:  
  { kD;pj3o&"2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g6lWc@]F  
} ; AnX<\7bc}  
ZfqN4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6MY<6t0a  
hchG\ i  
template < typename T > -j]k^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jMTM:~0N  
  { /N_:npbJF  
  return fn(pk(t)); LOi}\O8  
} 6uo;4}0  
template < typename T1, typename T2 > n}A!aC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mhti  
  { 300w\9fn&  
  return fn(pk(t1, t2)); VSDua.  
} R^/SBrWve  
} ; 0stc$~~v  
HrsG^x  
#L+:MA7H  
一目了然不是么? 7LrmI~P  
最后实现bind b\`S[  
`a MU2  
lcm [l  
template < typename Func, typename aPicker > Z#H<+S(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  =s4(Y  
  { Lm2!<<<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A|+QUPD  
} /IRXk[  
n:`f.jG |  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [ C0v -  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 7LVG0A2>7  
<OGG(dI  
十一. phoenix 9K`_P] l2z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0Z6geBMc  
I@9'd$YY  
for_each(v.begin(), v.end(), Is7BJ f  
( R'tKJ_VI  
do_ r niM[7K  
[ [DM0'4  
  cout << _1 <<   " , " ^ U mYW  
] z.SC^/\o|  
.while_( -- _1), K$M+"#./  
cout << var( " \n " ) mvZ#FF1,J  
) s< FBr,  
); l^Rb%?4Z  
}Rw,4  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: kzRJzJquP  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor I8 :e `L  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 87 s*lS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gk%@& TB/  
rYr*D[m]  
|M?vFF]TN  
template < typename Cond, typename Actor > b[<RcM{r}  
class do_while V3t#kv  
  { @GFB{ ;=  
Cond cd; Y"MHs0O5>  
Actor act; l,4O  
public : be,Rj,-  
template < typename T > 3J+2#ML  
  struct result_1  @;bBc  
  { U;MXiE3D  
  typedef int result_type; er UYR"  
} ; |R0f--;  
lQ;BI~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z~ C8JY:  
VX$WL"A  
template < typename T > u##th8h4U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T^1 Z_|A  
  { c;$ 4}U4  
  do aZWj52  
    { cQK-Euum  
  act(t); _VK I@   
  } *i]?J  
  while (cd(t)); (jc& Fk  
  return   0 ; Mu? |<#s  
} hL&$` Q  
} ; aaR& -M@  
;XurH%Mg  
/D&&7;jJ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hF,|()E[  
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。 nMyl( kF[  
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。 #0P_\X`E   
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。 U-I,Q+[C[^  
下面就是产生这个functor的类: ?Afe }  
"0An'7'm  
VLez<Id9(  
template < typename Actor > !#c'| *k  
class do_while_actor X/,) KTo7  
  { }4A] x`3  
Actor act; qSc-V`*  
public : vQljxRtW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7 $e6H|j@  
0ra'H/>Ly  
template < typename Cond > gw]%: WeH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;miif  
} ; Q\N*)&Sd<M  
r=H?fTY<3E  
?RsrY4P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3f[Yk# "  
最后,是那个do_ 6c-/D.M  
aOwjYl[?p  
e73=*~kfR  
class do_while_invoker <q'l7 S  
  { }5;4'l8  
public : >rCD5#DG  
template < typename Actor > {o}U"b<+Ra  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )L:z r#  
  { [IL*}M!  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0[MYQl`  
} Jb QK$[z"  
} do_; ZZY#.  
K~TwyB-h  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e&}W#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 IfK~~XYG  
最后来说说怎么处理break和continue =,6H2ew  
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。 MiT0!6Pg  
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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