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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,L^ag&!4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 d0N/!;  
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, j+NpQ}t:  
!9.`zW"40  
;2iDa  
]d50J@W c  
  class filler (, 2U?p  
  { _ }:#T8h  
public : e^Glgaf  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ky6 d{|H  
} ; t%]b`ad  
F=~LVaF/_  
g 9:V00^<  
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: c"^g*i2&0  
Yjp*T:6  
k= oCpXq^  
s, ;L6nX"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); WEk3 4crk  
;q%V)4  
PgwNEwG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gL6.,4q+1  
rJ fO/WK  
(j884bu  
Qe1WT T]:I  
二. 战前分析 s f<NC>-  
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。 Cc!LJ  
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 %pr}Xs(-f  
C+Pw  
lsRW.h,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S]}W+BF3  
  /* --------------------------------------------- */ 2U`g[1  
vector < int *> vp( 10 ); H0Ck%5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^ lM.lS>)  
/* --------------------------------------------- */ wb/@g=` d  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  eAbp5}B  
/* --------------------------------------------- */ m15> ^i^W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wGAeOD  
  /* --------------------------------------------- */ m$bDWxm#e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ) >8k8E  
/* --------------------------------------------- */ s. jcD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); m0+'BC{$u  
tY6QhhuS:  
5u&hp  
Cw]bhaG g  
看了之后,我们可以思考一些问题: ThJ`-Ro  
1._1, _2是什么? ^<QF* !  
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。 Q DJe:\n  
2._1 = 1是在做什么? .[>UkM0  
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。 >'2=3L^Q  
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。 7DCu#Y[  
WS1$cAD2N  
x$/: %"E  
三. 动工 k{w  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C9"yu&l  
&(,-:"{pNR  
E8PlGQ~z{d  
xzOM\Nq?O  
template < typename T > g%T`6dvT  
class assignment c-bTf$6}  
  { so@wUxF  
T value; /H<tv5mX J  
public : F@Cxjz  
assignment( const T & v) : value(v) {} "IKbb7x  
template < typename T2 > C#D8 E.W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &1,{.:@e  
} ; WiCJhVF3  
Q'K[?W|C  
 o C#W  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _Q6` Wp6m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b<"LUM*;  
<-Q0s%mNj,  
[gxH,=Pb  
b{hdEb  
  class holder NJ$c0CNy  
  { hxx`f-#=  
public : n`2LGc[rP  
template < typename T > `]4bH,%~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7Hzv-s  
  { 7=[/J*-m  
  return assignment < T > (t); L(w?.)E  
} =>,X)+O  
} ; px=r~8M9}  
%6HJM| {H  
k9 NPC"  
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: V { yk  
Tl`HFZQ1  
  static holder _1; u[?M{E/HU  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 mZ}C)&,m2  
i+eDBg6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4'BZ+A,p  
而不用手动写一个函数对象。 MgUjB~)Y  
"?#O*x  
G>w+J'7  
p|o?nI  
四. 问题分析 L#9g ~>~  
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。 Vf] ;hm  
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。 `CF.-Vl3J#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;;lOu~-*$p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;J&9 l >  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <A@qN95m  
.YxcXe3#  
五. 问题1:一致性 '(!U5j  
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?| ;iT ZzmB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 );oE^3]f  
+N:=|u.g  
struct holder Y!w {,\3  
  { ^.~m4t`U  
  // ;P!x/Ct  
  template < typename T > %:/?eZ  
T &   operator ()( const T & r) const 1@{qPmf^  
  { ewORb  
  return (T & )r; 4+'d">+|  
} jRYW3a_7  
} ; .rs\%M|X  
(YKkJ  
这样的话assignment也必须相应改动:  '  
 WDq~mi  
template < typename Left, typename Right > =Xh*w  
class assignment $61j_;WF`  
  { 6 P U]I+  
Left l; m.2=,,r<Fq  
Right r; %Tm8sQ)1  
public : JPGEE1!B{b  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1_0\_|  
template < typename T2 > kH}HFl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rugR>&mea  
} ; ^b@&O-&s  
(7J (.EG2e  
同时,holder的operator=也需要改动: G*\U'w4w|*  
'7(oCab"_  
template < typename T > *nc9 u"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $KMxq=  
  { 8lfKlXR78  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2(iv+<t  
} 8xQjJ  
K6M_b?XekA  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 a<d$P*I(cH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -G@:uxB  
mdy+ >e <  
return l(rhs) = r; 0$\ j  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 I4\ c+f9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Qa-~x8]  
b5.L== >  
template < typename Tp > nHTb~t5Ke  
class constant_t 0o &B 7N  
  { \>nY%*  
  const Tp t; yi@mf$A|  
public :  TDR2){I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (Q~ (t  
template < typename T > yOr5kWqX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >a$b4 pvh  
  { ,J ZM%f  
  return t; h(MS>=  
} MR-cOPn  
} ; =VOl  *  
c?XqSK`',Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 T,SCK^  
下面就可以修改holder的operator=了 PuoN<9 #  
ZKco  
template < typename T > A!.* eIV|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const DX#_0-o  
  { G;Thz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !:|[?M.`  
} ):pFI/iC  
V07? sc<  
同时也要修改assignment的operator() #;~dA  
&RbT&  
template < typename T2 > |?Bb{Es  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } aT`. e  
现在代码看起来就很一致了。 QLum=YB  
n9x&Ws;  
六. 问题2:链式操作 PHHX)xK  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r,-9 ]?i  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 gt{$G|bi  
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。 'W]oQLD^R  
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。 N_qKIc_R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @!:_r5R~N  
o; N s-=  
template < typename T > &7m)K>E27  
struct result_1 6kM'f}t[C  
  { ;gmfWHB<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y%A KN  
} ; c3G&)gU4q  
?2$0aq  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: j~VHU89  
`.F+T)G  
template < typename T > PML +$  
struct   ref Z5%TpAu[  
  { sksop4gu5  
typedef T & reference; k<cv80lhK  
} ; aB+B1YdY"  
template < typename T > 2B=''W  
struct   ref < T &> <rAk"R^  
  { jFThW N  
typedef T & reference; iz pFl@WS  
} ; j~:N8(=  
lM'yj}:~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RFzMah?Q=j  
@E5 }v  
template < typename T > 1ps_zn(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x.-d>8-!]c  
  { |nTZ/MXbw  
  return l(t) = r(t); E+|r h-M7  
} vspub^;5\  
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。 8 y+Nl&"V  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  }j /r  
Q($aN-   
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2lm{:tS  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *N|s+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Gaxa~?ek  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 a{%]X(';  
最后的布局是: Y^P'slY{%  
                Add b/g"ws_  
              /   \ l5bd);L tq  
            Divide   5 #v QyECf  
            /   \ ,H+LE$=  
          _1     3 Z6XP..  
似乎一切都解决了?不。 ^&-H"jF  
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。 ZFsJeF'"  
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。 \r+8}8  
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: G oJ\6& "  
bu|ecv  
template < typename Right > {f }4l  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ap [}[:U  
Right & rt) const qmJ^@dxs  
  { 5{uK;Vxse  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ' y9yx[P  
} A"8"e*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b!ea(D!:  
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。 6bW:&IPQ;  
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。 :$"L;"  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 dfoFs&CSKh  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 SWGD(]}uz  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? rtM!|apr  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Oor&1  
=z$XqT.'  
template < class Action > wWNHZ v&  
class picker : public Action l[J'FR:  
  { z nc'  
public : w 9mi2=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '9#O#I &J  
  // all the operator overloaded 3_]<H<w  
} ; k)a-odNrb  
L--(Y+vmf  
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。 \%!~pfM I  
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: \dz@hJl:  
AqzPwO^  
template < typename Right > pwvcH3l/r  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const '~ {xn  
  { Lz9t9AoB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q< q&a8~  
} "x*5g*k  
5z>kz/uxW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k'K&GF1B  
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。 '`*{ig  
Pkbx /\  
template < typename T >   struct picker_maker oe:@7stG  
  { @ !:~gQ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l`vb  
} ; ByK!r~>Z1Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?(^HjRUY  
  { j5EZJ`  
typedef picker < T > result; ~$8t/c  
} ; hF!t{ Lf3  
=k1 ,jn+  
下面总的结构就有了: p(F}[bP  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 lo*)% fy  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 1px8af]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 s=+,F<;x.U  
至此链式操作完美实现。 K;u<-?En  
R{5xb  
YYz,sR'%|}  
七. 问题3 'xUyGj:  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 9;^r  
lKd+,<  
template < typename T1, typename T2 > \P;%fN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aF9p%HPDw  
  { ?_L)|:WL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5UQz6DK  
} [`~E)B1Y  
>h0iq  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: R`wL%I!?f  
6_m5%c~;+r  
template < typename T1, typename T2 > \tj7Jy  
struct result_2 "Z&-:1tP{9  
  { o 26R]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0Jh^((i*  
} ; 1 XAXokxj  
Gyak?.@R  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :K ^T@F5n  
这个差事就留给了holder自己。 mZ^z%+Ca|  
    \G?GX  
7|IOn5  
template < int Order > E*ug.nxy  
class holder; K 9ytot  
template <> 'E{n1[b  
class holder < 1 > @?$x  
  { <6]TazW?S  
public : ^T[8j/9o^  
template < typename T > 9y(75Bn9  
  struct result_1 R&cOhUj22J  
  { 37hs/=x  
  typedef T & result; R#ABda9  
} ; GHaOFLY  
template < typename T1, typename T2 > BitP?6KX  
  struct result_2 B&~#.<23:  
  {  R\%&Q|  
  typedef T1 & result; 2nW:|*:/p6  
} ; 3[g%T2&[  
template < typename T > S <C'#vj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p&SxR}h  
  { j~(s3pSCo  
  return (T & )r; d%:B,bck  
} 2NHkK_B1P  
template < typename T1, typename T2 > M^c`j#NQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TBN0uk  
  { hjVct r  
  return (T1 & )r1; GJ:65)KU  
} @5!Mr5;  
} ; y9cDPwi:b  
}fps~R  
template <> CbmT aEaP  
class holder < 2 > ?v4-<ewD  
  { qB57w:J  
public : ra L!}  
template < typename T > ,m| :U  
  struct result_1 zo,`Vibx<  
  { WoVPp*zlX  
  typedef T & result; M ABrf`<b  
} ; eI8rnp( Ia  
template < typename T1, typename T2 > DQ '=$z  
  struct result_2 '- >%b  
  { >h^CC*&'pw  
  typedef T2 & result; u^DfRd&P0  
} ; !_Z\K$Ns  
template < typename T > S]E1+,-*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SV2DvrIR  
  { J<g$hk  
  return (T & )r; !^{0vFWE  
} D00I!D16  
template < typename T1, typename T2 > B?BB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m0}Pq{ g  
  { B$R"Ntp  
  return (T2 & )r2; {E6M_qZ  
} xbbQ)sH&m  
} ; f)`_su U  
\LYB% K}  
4e6x1`Y{xB  
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> >。 C-i9F%..  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: KxyD{W1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: oy8L{8?  
S$ u`)BG):  
return l(i, j) = r(i, j); Wpgp YcPS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [$PW {d8|  
N03)G2  
  return ( int & )i; Y?ADM(j  
  return ( int & )j; +#%#QL  
最后执行i = j; 5*M3sN  
可见,参数被正确的选择了。 >?-etl  
x$:>W3?T=^  
C`qo  
#&fi[|%X$  
uw!w}1Y]}2  
八. 中期总结 J7Z`wjX1  
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: L5(7;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 RO>3U2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 uY{zZ4iw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <SK%W=  
5 )tDgm  
mGss9eZa  
]!@z3Hv3  
 rG#o*oA  
)uj:k*`)  
九. 简化 7Cx*Ts$  
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。 DGR[2C)@N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8>U{>]WG  
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: g+g0iS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D8Ntzsr6  
  +-*/&|^等 Ll" Kxg  
2. 返回引用。 >XTDN  
  =,各种复合赋值等 $KSdNFtM)A  
3. 返回固定类型。 GyirE`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) MHl ffj  
4. 原样返回。 U +c ?x2\  
  operator, u'Od~x^z  
5. 返回解引用的类型。 |6]2XW  
  operator*(单目) bl8zcpdL  
6. 返回地址。 +JyD W%a:L  
  operator&(单目) OoW,mmthj>  
7. 下表访问返回类型。 XH^X4W  
  operator[] \fX0&l;T9\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K1S:P( S  
  operator<<和operator>> ss{y=O%9"  
xIOYwVC  
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。 %Aqt0e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b-)m'B}`  
Q9Tt3h2ga  
template < typename Left > = aO1uC|6C  
struct value_return kn$2_I9  
  { .|$:%"O&X  
template < typename T > Fe r&X  
  struct result_1 =1kE2u  
  { }u3Q*oAGl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ; 9n}P@  
} ; 6]%SSq&  
5|nT5oS  
template < typename T1, typename T2 > 4q9+a7@  
  struct result_2 %-lilo   
  { c0 I;8z`b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %S`ygc}|  
} ; hg2a,EU\Z  
} ; U z*7J  
MNuBZnO  
`_MRf[Z}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3I"xuKxc  
k?!CJ@5$  
下面我们来剥离functor中的operator() ?* {Vn5aX{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x=S8UKUx  
0A,u!"4[  
return l(t) op r(t) +69[06F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `G@(Z:]f,t  
return op l(t) 4](jV}Hg  
return op l(t1, t2) pr=f6~Z-y  
return l(t) op ;7:_:o[.  
return l(t1, t2) op j7(S=  
return l(t)[r(t)] E Pd9'9S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rtjUHhF  
s%bm1$}  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: k<Y}BvAYB  
单目: return f(l(t), r(t)); _?}[7K!~d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); R!+_mPb=Q*  
双目: return f(l(t)); -XJXl}M.  
return f(l(t1, t2)); a< E\9DL  
下面就是f的实现,以operator/为例 M~?2g.o'D  
jqzG=/0~{  
struct meta_divide 6"o,)e/z  
  { De<kkR{4  
template < typename T1, typename T2 > d`w3I`P1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 'K!u}py  
  { gN/kNck  
  return t1 / t2; IYG,nt !  
} mXSs:FqE!  
} ; L*(!P4S%}  
1B0+dxN`  
这个工作可以让宏来做: %2 I >0  
v1R  t$[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <rKfL`8p  
template < typename T1, typename T2 > \ FjU -t/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; a>o]garB+  
以后可以直接用 WC7ltw2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ML!>tCT  
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 6)]zt  
(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。。。) t/vw%|AS  
%ij,xN  
sZDxTP+  
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 VF bso3q<j  
2(i@\dZCb<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *SmR|Qy  
class unary_op : public Rettype XU*4MU^'  
  { eZ G#op  
    Left l; [uLpm*7  
public : i)1013b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Zk+c9,q  
`9`T,uJe  
template < typename T > qS!U1R?s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fG,)`[eD!_  
      { m\.(-  
      return FuncType::execute(l(t)); l+r3|b  
    } ;CtTdr  
KW@][*\uC  
    template < typename T1, typename T2 > 4/N{~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J=?P`\h  
      { 7L4~yazmK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F&_b[xso7  
    } jU}iQM  
} ; L!LhH  
K} ) w  
-Q MO*PY  
同样还可以申明一个binary_op GlOSCJZ  
KBg5 _+l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QFg{.F?3q>  
class binary_op : public Rettype <HfmNhI85(  
  { <-(n48  
    Left l; oXgi#(y  
Right r; ([ODmZHv  
public : h|{DIG3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CeINODcT  
o:c:hSV  
template < typename T > MC~<jJ,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \"| 7o8  
      { ~vscATQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {%BPP{OFk  
    } Yl`)%6'5|  
(&!x2M  
    template < typename T1, typename T2 > (7A-cC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d",VOhW7)S  
      { O gtrp)x9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j2`%sBo  
    } .L8g( F(=:  
} ; L #`Vr$  
r!&}4lHYi  
uwc@~=;  
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 [;pL15-}4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I\~sE Jwj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~[Z,:=z  
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。 mO0}Go8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .YlhK=d4  
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。。。  _W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $g!iy'4n*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ]T;  
下面是修改过的unary_op #By~gcN  
D}OhmOu 3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > VJSkQ\KD  
class unary_op <T`&NA@%~$  
  { jL0=a.;  
Left l; .OZ\ s%h;  
  c+ukVn`r  
public : 7_~_$I~g*  
 x-s\0l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'Gqo{wl  
}q=tg9  
template < typename T > $QnsP#ePN  
  struct result_1 6 2LLfD  
  { Vtv1{/@+c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OjurfVw  
} ; jk{m8YP)E  
C#@-uo2  
template < typename T1, typename T2 > B) BR y%  
  struct result_2 |e91KmiqJ  
  { Ge ?Q)N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +ctJV>  
} ; w ,-4A o2x  
Sr>5V  
template < typename T1, typename T2 > U"535<mR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >9,LN;Ic  
  { ,0aRHy_^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /pL'G`  
} w3FEX$`_  
R,`3 SW()  
template < typename T > ltlnXjRUv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OWZ;X}x  
  { .RpWE.C  
  return OpClass::execute(lt(t)); #F#M<d3-2  
} i> dLp  
3/Dis) v8  
} ; F- {hXM  
D22A)0+_  
NEt_UcC  
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 W?yGV{#V(=  
好啦,现在才真正完美了。 AWDy_11Nm  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?nwg.&P  
qT^0 %O:  
template < typename Right > BeFXC5-qat  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \t]_UNGyW  
  { ,VZ<r5NT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +@dgHDJ  
} w g^'oy  
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。 = ,c!V  
-/R?D1kOq  
"DSRyD0M  
X nB-1{a1  
%FJB9?9=|  
十. bind LJOJ2x  
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。 VgO.in^q  
先来分析一下一段例子  #]J"j]L  
s1J( -O  
I^m9(L4%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} z}-8pDD'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 p/gf  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &R3#? 1,  
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。 IZ@M K  
我们来写个简单的。 sOm&7A?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {j%7/T{  
对于函数对象类的版本: G|j8iV O  
%[OZ;q& X  
template < typename Func > 8u"HW~~=  
struct functor_trait $s,(-C   
  { }'4aW_ta  
typedef typename Func::result_type result_type; .q'{ 3  
} ; WfYC`e7q  
对于无参数函数的版本: )D" 2Q:  
v[~Q   
template < typename Ret > ?I7%ueFY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > B<jVo%og  
  { R) J/z  
typedef Ret result_type; Xz"xp8Hc(6  
} ; ;O {"\H6  
对于单参数函数的版本: Nuaq{cl  
vAzSpiv-  
template < typename Ret, typename V1 > Z`>m   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @DK`#,  
  { `%$+rbo~  
typedef Ret result_type; sV`p3L8pl  
} ; Rw|P$dbu  
对于双参数函数的版本: +0M0g_sk  
qcoTt~\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;rC< C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $ spk.j  
  { _CG ED{b@  
typedef Ret result_type; w~>tpkUB  
} ; c"pu"t@/Z  
等等。。。 gb/<(I )  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _*n 4W^8  
cQq78Lo  
template < typename Func > #NWS)^&1b  
struct func_return qsdgG1<  
  { |)%;B%  
template < typename T > V(0V$&qipc  
  struct result_1 g1&q6wCg|  
  { > mEB,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vvF]g.,  
} ; lMe+.P|  
{GG;/Ns{f-  
template < typename T1, typename T2 > ]\*_}  
  struct result_2 SzyaVBD3  
  { VJgYXPE `  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?D=C8EX  
} ; ]l6niYVB2  
} ; @k\npFKQm  
U&gI_z[  
d8&T62Dnd4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^AC2  zC  
,YF1* 69  
template < typename Func, typename aPicker > KdC'#$  
class binder_1 mJ+mTA5bW  
  { =}2k+v-B  
Func fn; @j=rS S  
aPicker pk; /.Jq]"   
public : f}7/UGd  
9S8V`aC  
template < typename T > TnJNs  
  struct result_1 C;']FmK]  
  { ;8yEhar  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; FMz>p1s|dK  
} ; 'EG/)0t`  
#1Ie v7w  
template < typename T1, typename T2 > Gq{);fq  
  struct result_2 r\$`e7d}!  
  { 0 D&-BAzi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hSG1f`  
} ; +Os9}uKf  
H.&"~eH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6)_h'v<|M  
NB3ar&.$S  
template < typename T > ]4]AcJj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bd)Sb?  
  { FA1h!Vit  
  return fn(pk(t)); 9ZI^R/*Kc  
} 2j=HxE  
template < typename T1, typename T2 > @Wa,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8p PQ   
  { h=dFSK?*D  
  return fn(pk(t1, t2)); ?s[!JeUA  
} rbI 7 3'  
} ; (B Ig  
-?vVV@W-O^  
wLy:S.r  
一目了然不是么? ];\XA;aOl}  
最后实现bind r;GAQH}j_  
#&ayWef  
pV/5w<_x?  
template < typename Func, typename aPicker > `IJTO_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6yd?xeD  
  { =,Z5F`d4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); EXti  
} Ys8D|HIk  
;:'ABfs  
2个以上参数的bind可以同理实现。 a"phwCc"%  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 0](V@F"~  
JdX!#\O  
十一. phoenix t!o=-k  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K9) |b`E=  
.7> g8  
for_each(v.begin(), v.end(), bZu2.?{  
( tkW7wP;  
do_ 9 !s)52qt  
[ |l:,EA_v|  
  cout << _1 <<   " , " fHXz{,?/w  
] A\|:hzu+  
.while_( -- _1), LrdX^_,nt  
cout << var( " \n " ) 5Vlm?mPU  
) (8Te{Kh'  
); zin'&G>l  
lKV7IoJ&;  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: fhmBKeFdV  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor '}E"M db  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s"x(i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: AA[?a  
K[i&!Z&  
i Jr(;Bq  
template < typename Cond, typename Actor > oo]g=C$n  
class do_while HjZf3VwI  
  { j<}y(~  
Cond cd; 8?h&FbmB  
Actor act; I36ClOG  
public : #=#bv`  
template < typename T > 60r0O5=|Fl  
  struct result_1 `Db%:l^e  
  { 8" (j_~;  
  typedef int result_type; Wx8n)  
} ; ]Ryg}DOQ  
n1rJ^q-G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U[6 ~ad a  
Su*Pd;  
template < typename T > G4G<Ow)`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L6J.^tpO  
  { 9eEA80i7  
  do 2D4c|R@+  
    { !}=#h8fv  
  act(t); ;upYam"  
  } )zu m.6pT  
  while (cd(t)); \:E=B1  
  return   0 ; (} Y|^uM,  
}  ,<U  
} ; U[NQ"  
_ _[bKd.  
p)s *Cw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). DS0:^TLI  
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。 9a]h;r8,9z  
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。 O[z-K K<  
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。 dl+:u}9M$  
下面就是产生这个functor的类: 6nW]Q^N}  
a6hDw'8!  
B0,C!??5  
template < typename Actor > %[BOe4[  
class do_while_actor /m h #o  
  { ?y,z  
Actor act; {r:5\  
public : A4Tjfc,rx9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O@-(fyG  
\hZye20  
template < typename Cond > E|x t\ *  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )No>Q :t  
} ; 7|X.E  
dI~{0)s  
+lw1v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =qS\+  
最后,是那个do_ ,AyQCUz{*?  
;:8SN&).  
HA~BXxa/  
class do_while_invoker ~--F?KUnL  
  { `9Q O'^)  
public : ~Q+J1S]Fs  
template < typename Actor > @%I-15Jz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j0A9;AP;;C  
  { CMU\DO  
  return do_while_actor < Actor > (act); j "e]Ui  
} JF(&+\i<p  
} do_; #=czqZw  
-"d&Ow7o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -x+K#T0Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d ZxrIWx  
最后来说说怎么处理break和continue MR.c?P?0Q  
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。 8-FW'bA  
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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