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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }k;wSp[3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fJOw E g|  
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, "%lIB{  
rtNYX=P  
!#d5hjoX  
9fm9xTL  
  class filler =WT&unw}  
  { _AzI\8m  
public : 1oe,>\\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zzK<>@c  
} ; #N"m[$;QR  
4M#i_.`z  
JkhWLQ>o  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: }{y)a<`  
"}MP{/  
Qk? WX (`B  
1w~PHH`~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u@1 2:U$  
}`kiULC'=  
DQ(0:r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p#).;\M   
/poGhB 1k  
?5FlbiT  
)$RV)  
二. 战前分析 Z#.1p'3qm1  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 1RJFPv  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ( +Sv3h  
" i:[|7  
}4p)UX>aWT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,`JYFh M  
  /* --------------------------------------------- */ SV@*[r  
vector < int *> vp( 10 ); rRg,{:;A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h;,1BpbM  
/* --------------------------------------------- */ )by7 [I0v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8T1zL.u>q  
/* --------------------------------------------- */ m^!:n$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Lo3N)~5  
  /* --------------------------------------------- */ Pr1q X5>=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #B<EMGH  
/* --------------------------------------------- */ M^[;{p2uZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ie(i1?`A8  
dzEi^* (8  
%ggf|\ -e  
1l$2T y+ =  
看了之后,我们可以思考一些问题: "h#R>3I1)  
1._1, _2是什么? qmFG  
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。 '{cSWa| #  
2._1 = 1是在做什么? @oE 5JM  
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。 `mzlOB  
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。 y92R}e\M  
x>}ml\R  
[EDX@Kdq)  
三. 动工 lhKn&U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: TY)QE  
h{gFqkDoTI  
4d`YZNvZW/  
Hl,{4%]  
template < typename T > N$6e KJ]  
class assignment H"FK(N\  
  { ,c4HicRJ#  
T value; *Jgi=,!m  
public : E +_n@t"  
assignment( const T & v) : value(v) {} RNi%6A1  
template < typename T2 > 5E\.YqdV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +P^ ;7"H  
} ; D`T;j[SsS#  
$AZYY\1  
h+}BtKA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7q+D}+ Xf  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kJJT`Ba&/  
ysz =Xw  
053bM)qW  
cD0rU8x  
  class holder S MWXP  
  { UGSZg|&6#*  
public : n9'3~qVZ  
template < typename T > E+aePoU  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wM+1/[7  
  { t(u2%R4<d  
  return assignment < T > (t); IMkE~0x4</  
} Zz0bd473k?  
} ; CRK%^3g  
M7TLQqaF  
0 0N[ : %  
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: PMfW;%I.  
g'7E6n"!,  
  static holder _1;  k,:W]KD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 jr=9.=jI8k  
!Y ,7%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4>d4g\Z0L  
而不用手动写一个函数对象。 jH< #)R  
n9B5D:.G  
'^UHY[mX8  
6KMO*v  
四. 问题分析 ^%r6+ey  
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。 #EH=tJgO|J  
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。 .PB!1C.}@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IRN,=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 qYK^S4L  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -c_l nK  
j%6p:wDl  
五. 问题1:一致性 Sq5,}oT_{j  
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?| hY`<J]-'`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M~A# _%2U  
NM{)liP ;8  
struct holder t#^Cem<  
  { \u,CixV=  
  // , Y:oTo=~  
  template < typename T > 76l. {TXF  
T &   operator ()( const T & r) const 1#vu)a1+b  
  { Rw?w7?I  
  return (T & )r; 2P"643tz  
} 1dN/H)]  
} ; Ok!P~2J  
9<gW~ s>  
这样的话assignment也必须相应改动: y\??cjWb]  
s~Eo]e  
template < typename Left, typename Right > Y/sav;  
class assignment k-~}KlP  
  { 7nB4(A2[S4  
Left l; > "hP  
Right r; fEBi'Ad  
public : u`XRgtI{g?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Nw"df=,{  
template < typename T2 > 7J);{ &x9h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N3u06  
} ; F@<cp ?dR  
_ s 3aaOL  
同时,holder的operator=也需要改动: }ILBX4c  
W> TG?hH  
template < typename T > (-S^L'v62v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kX L0  
  { q]4h#?.-1v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -|V#U`mwF  
} v~OMm \  
G8}owszT  
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。 fq>{5ODO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a j4ZS  
H'i\N?VL  
return l(rhs) = r; f>Rux1Je4  
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。 a<-aE4wdm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X+ Sqw5rH  
-7!L]BcZ.  
template < typename Tp > ! >F70  
class constant_t ~C{:G;Iy0  
  { >~ *wPoW  
  const Tp t; huZ5?'/Fg  
public : {>km]CG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} oLkzLJ  
template < typename T > ]U#of O  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 29=ob("  
  { azFJ-0n@"  
  return t; 0:Bpvl5  
} *SJ[~  
} ; |[~ S&  
j3&q?1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [Q:mq=<Z%  
下面就可以修改holder的operator=了 m=n79]b:N  
8 AW}7.<5  
template < typename T > ]Sj;\Iz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sPc}hG+N  
  { :2KPvp 7?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~0+<-T  
} >-V632(/{o  
"'t f]s  
同时也要修改assignment的operator() ~rb]u Ny-  
dG+$!*6Z  
template < typename T2 > TfJ*G6\7e#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <}RD]Sc$1  
现在代码看起来就很一致了。 =?W7OV^BE  
r<kgYU`  
六. 问题2:链式操作 khjdTq\\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /t`|3Mw  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 sCJ|U6Q-  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 iOfO+3'Z_U  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;07$G+['  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct WI&A+1CK-5  
//N="9)@  
template < typename T > fn/?I \  
struct result_1 KaMg [ G  
  { #qk=R7" Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B#hvw'}  
} ; G0m$bi=z  
0t7)x8c  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: uO]|YF  
CAx$A[f<  
template < typename T > }fk3a9j9u  
struct   ref Y5 ;a  
  { L8n?F#q  
typedef T & reference; QuMv1)n  
} ; Py #EjF12  
template < typename T > <V}q8k  
struct   ref < T &> 0827z  
  { Y=|20Y\K  
typedef T & reference; )H]L/n  
} ; &,8Qe;  
wQhuU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: oCE'@}s.i  
j;48Yya'  
template < typename T > PA803R74  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $?!]?{K  
  { %Iflf]l  
  return l(t) = r(t); DazoY&AWE  
} z &P1C,n)  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 _1Rw~}O  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 OY(CB(2N  
d0}(d Gl  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "y*3p0E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #J3}H   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rZ+4kf6S   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PfU\.[l$  
最后的布局是: Eo ^m; p5  
                Add 3 eF c  
              /   \ zJ(DO>,p&  
            Divide   5 Oq% TW|a#  
            /   \ cy(w*5Upu  
          _1     3 "8uNa  
似乎一切都解决了?不。 u59l)8=  
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。 8<0P Ssx  
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。 ;p~!('{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: MYb^G\K  
S?`0,F  
template < typename Right > U5-8It2OR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .]KC*2  
Right & rt) const 4yqYs>  
  { XP!m]\E&I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B%u[gNZ  
} JAjiG^]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )lt1I\n*k  
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。 8Uh|V&  
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。 ^{IZpT3  
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。 ud)WH|Z  
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。 Wk3-J&QbS  
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? Bca$%3M  
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: hTO 2+F*  
6y Muj<L  
template < class Action > ayn aV  
class picker : public Action F~E)w5?\O  
  { t 3N}):  
public : 3  ;F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9?hF<}1XH}  
  // all the operator overloaded |Fze9kZO  
} ; 3}phg  
z}-R^"40  
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。 }m?Ut|  
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: =,ax"C?pR  
BcpbS%S  
template < typename Right > Yz[Rl ^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i83Jy w,f  
  { (>u1O V  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [cEGkz  
} &,PA+#  
(JdheCq!x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O \o@]  
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。 yyu-y0_  
cy mC?8<  
template < typename T >   struct picker_maker OPq|4xu  
  { kzUj)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !~F oy F  
} ; ZW"f*vwQo  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E>*b,^J7g  
  { 3HP { a  
typedef picker < T > result; x~Z7p)D_<  
} ; B/lIn' =  
t'W6Fmwkx  
下面总的结构就有了: 7u^wO<  
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。 ,mCf{V]#  
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。 F:<+}{Av  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +U,t*U4,  
至此链式操作完美实现。 BDPE.8s  
.L#4#IO  
s/~[/2[bnf  
七. 问题3 hr'?#K  
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。  FO!0TyQ  
tQ'R(H`  
template < typename T1, typename T2 > mGP%"R2X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jr2>D=  
  { ~v/` `s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q |Pebe=  
} j;j~R3B  
l1 08.ao  
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: ^56D)A=  
xk8NX-:  
template < typename T1, typename T2 > ]+qd|}^  
struct result_2 UDcr5u eKn  
  { .|L9}<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; AoxORPp'  
} ; w\Q(wH'  
'5T:*Yh  
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? [!KsAsmk  
这个差事就留给了holder自己。 -2U|G  
    FRPdfo37  
}L{GwiDMDl  
template < int Order > V~o'L#a  
class holder; w[QC  
template <>  UiK)m:NU  
class holder < 1 > `N}'5{I  
  { V*%><r  
public : ]4*E:  
template < typename T > @frV:%  
  struct result_1 /k\)q  
  { 4 l+z  
  typedef T & result; yG#x*\9  
} ; @WKJ7pt`'N  
template < typename T1, typename T2 > !14v Ovj4{  
  struct result_2 pF~aR]Q  
  { ] TZ/=Id  
  typedef T1 & result; 3ox|Mz<aZX  
} ; /b4>0DXT5  
template < typename T > [*ug:PG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `v/p4/  
  { H}usL)0&&  
  return (T & )r; +rrA>~  
} cft@s Y  
template < typename T1, typename T2 > R\6dvd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d.U"lP/)D  
  { eM7 F8j  
  return (T1 & )r1; -3y $j+  
} \:Hh'-77q  
} ; g</Mk^CE  
S*ie$}ZX  
template <> 2rf#Bq?7  
class holder < 2 > weOga\  
  { qs (L2'7/  
public : [XA:pj;rg'  
template < typename T > -BrJ5]T>*  
  struct result_1 ^w jMu5f  
  { ZZeF1y[q  
  typedef T & result; /E Z -  
} ; >+[{m<Eq  
template < typename T1, typename T2 > |[/XG2S  
  struct result_2 ae+*gkPv8  
  { %L  nG^L  
  typedef T2 & result; H ;HFen|  
} ; wr6(C:  
template < typename T > gp^xl>E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G|UeR=/  
  { OK:YnSk"  
  return (T & )r; X'7MW? q@  
} XE:bYzH  
template < typename T1, typename T2 > ~2XiKY;W?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3pkx3tp{  
  { pG$l   
  return (T2 & )r2; AT"!Ys|  
} @Wzr rCpj  
} ; B!1L W4^  
Ec!R3+  
Rdy-6  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 }Szs9-Wns  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;E\e.R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kE{-h'xADD  
-$f$z(h  
return l(i, j) = r(i, j); ].x`Fq3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E@)9'?q  
SKSI\]Cc  
  return ( int & )i; =K6{AmG$  
  return ( int & )j; F#l!LER^1g  
最后执行i = j; t[bZg9;  
可见,参数被正确的选择了。 (0 S;eM&  
.$r7q[  
J<ZG&m362p  
24d{ol)  
]Cc8[ZC  
八. 中期总结 -Rr Qv(  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: MZ <BCRB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E"t79dD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >L88`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0d #jiG  
7j{63d`2  
fzjZiBK@  
G/_9!lE  
NAEAvXj  
|&0Cuwt  
九. 简化 j{H,{x  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ,gn**E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @DCw(.k*  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 6vebGf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z oQPvs7_  
  +-*/&|^等 qM0Df0$?x  
2. 返回引用。 S1d{! ` 3  
  =,各种复合赋值等 -jL10~/  
3. 返回固定类型。 ](sT,'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]s^Pw>/`  
4. 原样返回。 4lF?s\W:  
  operator, A$XmO}+  
5. 返回解引用的类型。 LP5@ID2G  
  operator*(单目) ]ZM-c~nL  
6. 返回地址。 h<IPV'1  
  operator&(单目) DeR C_ [  
7. 下表访问返回类型。 y>_*}>2,O  
  operator[] 8/+x1,S%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s_Gf7uC  
  operator<<和operator>> hYU4%"X  
8YwSaBwO  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 2sNV09id  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: szU_,.\  
R7~#7qKQB  
template < typename Left > kJG0X%+w  
struct value_return R}Z2rbt  
  { jp P'{mc  
template < typename T > s!F` 0=J^  
  struct result_1 EiWsVic[  
  { O2C&XeB:4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \N"=qw^ t  
} ; P`!31P#]L  
n6s[q- td  
template < typename T1, typename T2 > ? _Y2'O  
  struct result_2 yUp"%_t0  
  { 2C_/T8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [_wenlkm  
} ; ?PST.+l  
} ; mnS F=l;;  
@Zov&01  
^=V b'g3P~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _vgFcE~E@  
B$@fE}  
下面我们来剥离functor中的operator() BARs1^pR4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /$,~|X;&  
Xj("  
return l(t) op r(t) ?wQaM3 |^:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Dhy@!EOS  
return op l(t) |#_`aT"  
return op l(t1, t2) wc.T;(  
return l(t) op {#X]D~;s+  
return l(t1, t2) op 60r4%> d  
return l(t)[r(t)] ^wm>\o;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [>N`)]fP  
&m J +#vT  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Zn]njf1x  
单目: return f(l(t), r(t)); 5$w`m3>i(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NHjZ`=J s  
双目: return f(l(t)); mz kv/  
return f(l(t1, t2)); ~xSAR;8  
下面就是f的实现,以operator/为例 bO2s'!x  
cun&'JOH?U  
struct meta_divide G^Q8B^Lg  
  { v Ol<  
template < typename T1, typename T2 > xOAA1#   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jR[3{ Reo  
  { jjLwHJ  
  return t1 / t2; m5/d=k0l  
} sKK*{+,kh;  
} ; 9< $n'g  
+.u)\'r;h  
这个工作可以让宏来做: 2a 3RRP  
8:)W!tr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ l#;DO9  
template < typename T1, typename T2 > \ ~Os1ir.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7\?0d!  
以后可以直接用 9h$08l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h/a|-V}m&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 L~PBD?l  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) %Ct^{k~1  
S);SfNh%CL  
1"4Pan  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 8 o SNnT  
7|/Ct;oO:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [$<\*d/  
class unary_op : public Rettype ?{Rv/np=F  
  { 6|Qg=4_FHt  
    Left l; UbnX%2TW  
public : V4.&"0\n#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <V~B8C!)  
ls9 28  
template < typename T > BM,]Wjfdj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +[R,wsG  
      { ]#fmih^  
      return FuncType::execute(l(t)); +=:*[JEK,U  
    } 1ab_^P  
; m]KKB  
    template < typename T1, typename T2 > R|&Rq(ow"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O_kBAC-|R(  
      { :Q=tGj\ G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s6k@WT?"^  
    } vo]!IY  
} ; fVXZfq6  
UBm L:Qv  
!*tV[0 i2  
同样还可以申明一个binary_op P"%QFt,  
3hi0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g"dq;H  
class binary_op : public Rettype e}u68|\EC  
  { `+\6;nM  
    Left l; &&daQg4Ha  
Right r; &qjc+-r{l  
public : WCdl 25L#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J_|LG rt})  
;K$ !c5  
template < typename T > _&wrA3@/L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R[ #vFQ  
      { UD!-.I]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^c-8~r|y,  
    } d:X@zUR*)  
' a>YcOw  
    template < typename T1, typename T2 > $0mR_pA\fW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lA/.4"nN  
      { sP'U9l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Xt .ca,`U  
    } ]<xzCPB  
} ; vmj'X>Q  
"M !]t,?S  
z8@[]6cW  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0R-J \  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _t/~C*=:=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w:VD[\h  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 euyd(y$'k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bl3?C  
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。。。 B" 0a5-pkr  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hjgB[ &U>  
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) _yRD*2 !;  
下面是修改过的unary_op z @21Z`,  
;TC"n!ew  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {zTnE?(o`  
class unary_op SYd6D@^2j  
  { Ab In\,x  
Left l; p>l:^ -N;f  
  OfK>-8  
public : `x]`<kS;  
_M) G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X5tx(}j  
$3 =S\jyfK  
template < typename T > &"?S0S>r!  
  struct result_1 f}t8V% ^E  
  { 6E-AfY'<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^~;"$=Wf  
} ; 1N}vz(0"  
#M)+sK$H%f  
template < typename T1, typename T2 > !$hi:3{U ,  
  struct result_2 \2^o,1r/  
  { #\8"d  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EeR}34  
} ; jVPX]8  
FyQr$;r  
template < typename T1, typename T2 > 7Fx0#cS"\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O.DO,]Uh  
  { zP&D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); G*f\ /  
} ?C`r3  
bq2f?uD-}  
template < typename T > V}Ee1C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MD^,"!A  
  { M@z_tR'3\  
  return OpClass::execute(lt(t)); +s;>@j()V  
} jU-aa+  
IZLBv2m  
} ; %P7 qA  
}xry  
l,*5*1lM  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug J&iSS9c  
好啦,现在才真正完美了。 =I aWf  
现在在picker里面就可以这么添加了: f92z/5%V  
@QMy!y_K~m  
template < typename Right > 84!Hd.H  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  wX5q=I  
  { Gj?$HFa  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ('{aOiSH  
} SpImd IpD  
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。 Cv@)tb  
_RIlGs\.  
!,dp/5 V  
16>D?;2o(  
QWnGolN  
十. bind ;{aGEOP'U  
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。 3FtL<7B '.  
先来分析一下一段例子 Rx.v/H  
`yP`5a/  
2kt0Rxg  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #N"u 0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |j-ng;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 LRg]'?  
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。 , /%'""`w  
我们来写个简单的。 $C sE[+k1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qY$ [2]  
对于函数对象类的版本: ? 3OfiGX?  
Fuzb4Df  
template < typename Func > ggL/7I(  
struct functor_trait TZ+ p6M8G  
  { 33EF/k3vW  
typedef typename Func::result_type result_type; x\U[5d   
} ; t,Ka] /I  
对于无参数函数的版本: )A xD|A  
/OWwC%tM/  
template < typename Ret > 1f<R,>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :SS \2  
  { I8YUq   
typedef Ret result_type; F3EAjO)ch  
} ; -2; 6Pwmv  
对于单参数函数的版本: l'/`2Y1  
w;gk=<_  
template < typename Ret, typename V1 > >x JzV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $3 P De  
  { W~0rSVD$<z  
typedef Ret result_type; ",.f   
} ; nj'5iiV`]  
对于双参数函数的版本: 0\{dt4nW&O  
gK QJ^a\!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hAAh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @b,H'WvhfS  
  { ?W{+[OXs  
typedef Ret result_type; fJ[ ^_,O  
} ; dI ,A;.  
等等。。。 aL4^ po  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &J&'J~N  
I09 W=  
template < typename Func > X7huc*  
struct func_return 12z!{k7N  
  { ea"X$<s>-  
template < typename T > ?@9v+Am!  
  struct result_1 46}U +>  
  { "D _r</b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K2zln_W  
} ; SK\@w9#&$  
1H-Y3G>jN  
template < typename T1, typename T2 > 1~c\J0h)d  
  struct result_2 T0tX%_6`  
  { GIM/T4!)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SYY x>1;8`  
} ; C P}fxDW  
} ; VGc*aQYa  
;[}OZt  
~i"=:D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X$>F78e*  
(Lgea  
template < typename Func, typename aPicker > K<e #y!  
class binder_1 iAk:CJ{  
  { -xHR6  
Func fn; '#f<wf n  
aPicker pk; $Y|OGZH8E  
public : !0,q[|m  
5v)^4( )  
template < typename T > T/3LJGnY  
  struct result_1 =7<JD}G  
  { m[}k]PB>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Mp`$1Ksn  
} ; rkjnw@x\  
7#R)+  
template < typename T1, typename T2 > ]o<]A[<  
  struct result_2 ]3O&8,  
  { ['IH*gi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]%E h"   
} ; [<#j K}g  
]@#9B>v=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D.a>i?W  
|SkQe[t  
template < typename T > ..} P$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vgm'&YT  
  { msmW2Zc  
  return fn(pk(t)); Te-p0x?G.  
} |{N{VK  
template < typename T1, typename T2 > ZM.'W}J{ *  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o]<Z3)  
  { f;{Q ~  
  return fn(pk(t1, t2)); Hh% !4_AMw  
} [[$C tqLg  
} ; '0HOL)cIz  
'zI(OnIS  
7 9t E  
一目了然不是么? B7 s{yb  
最后实现bind UGO#o`.G}  
[J,.?'V  
)=5 &Q  
template < typename Func, typename aPicker > >&(#p@#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;QBS0x\f@  
  { 7zG r+Px  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sSW'SE?,<  
} N9w"Lb  
A8m06  
2个以上参数的bind可以同理实现。 I){4MoH.  
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。 -ZaeX]^&Q\  
u}5CzV`  
十一. phoenix /7UvV60  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: y\skke]  
oXm !  
for_each(v.begin(), v.end(), E.K^v/dNdq  
( +hN>Q $E  
do_ 83vMj$P  
[ RIMSXue*Ha  
  cout << _1 <<   " , " F rc  kA  
] kq}byv}3I  
.while_( -- _1), ;%e)t[5  
cout << var( " \n " ) &e^;;<*w  
) m]n2wmE3n  
); DB|1Sqjsn  
Fl`U{03  
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: 1B;2 ~2X  
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 ?EFRf~7JP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m4/qxm"Dx:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #~ x7G  
w ,j*I7V  
]RT  
template < typename Cond, typename Actor > \;&;K'   
class do_while m'"r<]pB*4  
  { kE:[6reG  
Cond cd; WoTeIkM9  
Actor act; &>\;4E.O5  
public : 6}6Q:V|  
template < typename T > Yz/Blh%V  
  struct result_1 KL_ /f   
  { t.( `$  
  typedef int result_type; h*fN]k6  
} ; J+P<zC  
nCq'=L,m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P*&[9 )d6  
5&n:i,  
template < typename T > aF 2vgE\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e4z~   
  { a&%aads  
  do U6&`s%mIa  
    { *p(_="J,  
  act(t); hju^x8 ,=m  
  } ({E,}x  
  while (cd(t)); % G= cKM  
  return   0 ; $\u\ 4 n  
} TanWCt4r  
} ; (7g"ppf  
v[ iJ(C_  
AY52j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4!/QB6  
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。 0S5xmEzop  
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。 '/I`dj  
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。 C98F?uo%Q  
下面就是产生这个functor的类: ClKWf\(ii6  
RW&o3_Ua  
 qra XAQ  
template < typename Actor > LLgw1 @-D  
class do_while_actor toY_1  
  { gCg hWg{S  
Actor act; |.c4y*  
public : N*A*\B%{x'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ={B C0,  
gfggL&t(  
template < typename Cond > \ aJ>?   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X`g<"Ka  
} ; .JKH=?~\  
c^w^'<  
}uDpf0;^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |cC3L09  
最后,是那个do_ x@Gg fH<l  
G `|7NL   
% f;v$rsZ  
class do_while_invoker 5mAb9F8@  
  { XuP%/\  
public : GSRf/::I}4  
template < typename Actor > P.Tnq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (*A@V%H  
  { 4(htdn6\  
  return do_while_actor < Actor > (act); B9"d7E#wHF  
} 4]1/{</B|  
} do_; wbWC &X.  
i5r<CxS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ILCh1=?{9r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E#P#{_BR^  
最后来说说怎么处理break和continue T4W20dxL7  
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。 ,xU#uyB  
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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