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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^A' Bghy  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 El4SL'E@  
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, P1A5Qq  
I2^ Eo5'  
LGPPyK Nx  
Z }s56{!.  
  class filler z{ MO~d9  
  { bbxo!K m"  
public : W@FRKDixG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  ua] ?D2  
} ; 2<33BBlWA  
Gf y9?sa  
&n-)Alx  
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: '5 kSr(  
]iE) 8X  
d+Au`'{>  
ZAa:f:[#f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8KyF0r?  
 j2%?-(U  
v JPX`T|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 VSW"/{Lp  
8xQjJ  
YCnKX<Wv  
n06Jg+  
二. 战前分析 To@77.'  
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。 ?2i\E RG?  
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 w_6SR9C  
_ !H8j/b  
SJXP}JB_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +#MQ8d  
  /* --------------------------------------------- */ fZF.eRP '  
vector < int *> vp( 10 ); `(Ij@8 4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7zEpuw  
/* --------------------------------------------- */ NQqq\h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0FG|s#Ig  
/* --------------------------------------------- */ Fooa~C"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'ghwc:Og|%  
  /* --------------------------------------------- */ y~/i{a;1y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [y(AdZ0*  
/* --------------------------------------------- */ X Cf!xIv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `6QQS3fk!  
l_z@.</8P@  
-VPda @@w  
Z&j?@k,k  
看了之后,我们可以思考一些问题: ; 6*Ag#Z  
1._1, _2是什么? CyEEE2cV  
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。 TATH,Sz:x  
2._1 = 1是在做什么? FErK r)  
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。 3E]IEf  
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。 Ye"#tCOEG  
5x1_rjP$|  
Aa`'g0wmc  
三. 动工 JTI 'W  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Dh~Z 8!*  
XbMAcgS  
8@J5tFJ&%  
5_~QS  
template < typename T > rtY4 B~_  
class assignment ]/y69ou  
  { :MbD=sX  
T value; QB|D_?]  
public : rN5;W  
assignment( const T & v) : value(v) {} JwM Fu5@  
template < typename T2 > [$P.ek<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \jGvom.  
} ; dpI9DzA;  
;$>wuc'L  
**L3T3$)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Imm|5-qJ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #RWHk  
sksop4gu5  
n^7m^1to  
#Y'svn1H  
  class holder RFzMah?Q=j  
  { \~ql_X;3  
public : Yiy|^j  
template < typename T > qtLXdSc  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V- HO_GDo  
  { ;V"(! 'd  
  return assignment < T > (t); JD1D(  
} TSCc=c  
} ; - yn;Jo2-  
l5bd);L tq  
UZq1qn@+  
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: (!9ybH;T  
NDaM;`  
  static holder _1; u]%>=N(^2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |#D$9+  
YDMimis\H5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +m8gS;'R4  
而不用手动写一个函数对象。 rt7]~W-  
o) hQ]d  
V*U*_Y  
/P-Eg86V'  
四. 问题分析 %95'oW)lo  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ugI9rxT]Kv  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 yHL5gz@k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3_]<H<w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `/z6 Q"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :W\xZ  
?]# U~M<'  
五. 问题1:一致性 Uc3-n`C  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Lz9t9AoB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lV0\UySH  
NHCdf*  
struct holder 5z>kz/uxW  
  { k'K&GF1B  
  // LJ|2=lI+jb  
  template < typename T > AShnCL8uR  
T &   operator ()( const T & r) const iJrF$Xw  
  { !L#>wlX)  
  return (T & )r; 1*"t-+|  
} -&ic%0|f  
} ; rK\)  
:OVre*j  
这样的话assignment也必须相应改动: t TAql n|  
! Bv"S0  
template < typename Left, typename Right > H -sJt:  
class assignment 9p#Laei].  
  { =nYd|Ok  
Left l; s=+,F<;x.U  
Right r; (,gpR4O[  
public : L]goHs  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Qw ukhD7  
template < typename T2 > &O'6va  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |nN{XjNfP5  
} ; bnz2\C9^  
]S6`",+)<f  
同时,holder的operator=也需要改动: dT%$"sj5  
-];/*nl  
template < typename T > &_^t$To  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W(oJ{R&m{  
  { 0z2A!ap  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); q}PeXXH  
} H?~|Uj 6  
zw`T^N#  
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。 /- qS YS(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `N_elf://n  
)Qe4J0.  
return l(rhs) = r; t} zffe-  
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。 +h}>UK\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D~~&e<v'1  
w~NQAHAvo  
template < typename Tp > =""z!%j  
class constant_t P9)E1]Dc$  
  { zoV4Gl  
  const Tp t; P,x'1 `k~  
public : TX96 ^EoH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} G`B e~NU  
template < typename T > hpD\,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const CfguL@tR.  
  { :esHtkyML  
  return t; "F(LTppy  
} i(^&ZmG  
} ; kCXQHX  
 :1q)l  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v`"z  
下面就可以修改holder的operator=了 &@O]'  
[X'XxYbZ  
template < typename T > /Q4TQ\:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (j^Qa~{mG4  
  { 4aAuE0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d`he Wv^/`  
} 2NHkK_B1P  
M^c`j#NQ  
同时也要修改assignment的operator() TBN0uk  
hjVct r  
template < typename T2 > x=g=e <_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } RKu'WD?sdH  
现在代码看起来就很一致了。 2sj[hI  
^t&S?_DSZ  
六. 问题2:链式操作 Q k e8BRBn  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Bb 5|+b P  
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。 t6GL/M4  
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。 )[d?&GK  
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。 9 )1 8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q6 h'=By  
~c&ygL3  
template < typename T > 3;@/`Z_\lt  
struct result_1 'OI Ol  
  { !}Sf?n P#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >wz& {9ni  
} ; G%{J.J41F  
 |,*N>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: :+%"kgJNL  
4K_rL{s0U  
template < typename T > 'Vwsbm tY  
struct   ref Zj@k3y  
  { Arg604V3  
typedef T & reference; ~)\9f 1O{^  
} ; A"(XrL-pV  
template < typename T > 9yU(ei:GUo  
struct   ref < T &> b&AGVWhh  
  {  `mar-r_m  
typedef T & reference; <L4.*  
} ; ^I=W<  
;D}8acQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {MP8B'r-6  
{BkTJQ)  
template < typename T > $#3O:aW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {}r#s>  
  { : GVyY]qBU  
  return l(t) = r(t); 0E*q-$P  
} a$0,T_wD  
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。 Gwyjie9t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [D !-~]5  
k9>2d'Q  
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 ETt7?,x@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bXSsN\:Y@[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =L,s6J8_'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i2. +E&3v  
最后的布局是: %gK@ R3p  
                Add !GB\-(  
              /   \ }I3 ZNd   
            Divide   5 0 rM'VgB  
            /   \ ;WydXQ}Q^  
          _1     3 =<,>dBs}\  
似乎一切都解决了?不。 ^HJvT)e4  
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。 p:*)rE  
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。 }e/#dMEi  
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: v5 |XyN"  
 F#0y0|  
template < typename Right > m2%OX"#e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]!@z3Hv3  
Right & rt) const  rG#o*oA  
  { )uj:k*`)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C[E[|s*l  
} DGR[2C)@N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8>U{>]WG  
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。 \<cs:C\h7  
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。 v[k;R  
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。 ZGILV  
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。 /INjP~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? S511}KPbm/  
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: K]~! =j)v  
BHmmvbM#Qm  
template < class Action > qDG{hvl[1r  
class picker : public Action Pu|PIdu!08  
  { |p4D!M+$7  
public : g8=j{]~C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 29a~B<e7s  
  // all the operator overloaded &@g~o0  
} ; d-GU164  
,iUWLcOM  
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。 ;rp("<g:>  
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: Z2Q'9C},m  
){-Tt`0(u  
template < typename Right > q mJ#cmN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  c@eQSy  
  { $N !l-lu=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @u@ N&{b5"  
} \`ya08DP(  
8i epG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @fI1|v=eF  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 t@#+vs@  
5 )A(q\  
template < typename T >   struct picker_maker A_8UPGh8  
  { P\jnht  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S*aVcyDEP  
} ; 6_G[&   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > yj:<3_-C*  
  { %S`ygc}|  
typedef picker < T > result; hg2a,EU\Z  
} ; ILN Yh3  
sJI" m'r=Z  
下面总的结构就有了: aXv[~  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ec8 iZ8h8  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 [9<c;&$LU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )9pRT dT  
至此链式操作完美实现。 0A,u!"4[  
+69[06F  
`G@(Z:]f,t  
七. 问题3  1{fu  
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。 [Re.sX}$Y  
_nUvDdEs,  
template < typename T1, typename T2 > =pT}]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `@_j Do  
  { buj *L&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K~ch OX  
} a^#\"c  
MH0xD  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: O:% ,.??<%  
B;vpG?s{9  
template < typename T1, typename T2 > MvCB|N"qy  
struct result_2 xYLTz8g=  
  { [=EmDP:@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =qJlSb  
} ; No\3kRB4bi  
KbXENz&C  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 4MFdhJoN  
这个差事就留给了holder自己。 &.v|yG]&  
    F `4a0~?  
oCxh[U@*D  
template < int Order > -X]?ql*%`  
class holder; +A;AX.mr  
template <> B4#XQ-  
class holder < 1 > P&sn IJ  
  { dED&-e#  
public : >h Rq  
template < typename T > t}Q PPp y  
  struct result_1 a>o]garB+  
  { WC7ltw2  
  typedef T & result; ML!>tCT  
} ; srGF=1_  
template < typename T1, typename T2 > (nDen5Q|  
  struct result_2 CMiE$yC  
  { WV8vDv1jt  
  typedef T1 & result; n:8<Ijrh  
} ; :Z R5<Y>  
template < typename T > U =i=E}'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H %bXx-  
  { _O$7*k  
  return (T & )r; Puq  
} )azK&f@tR|  
template < typename T1, typename T2 > "\~d!"n|2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?*/1J~<(@  
  { j /)A<j$  
  return (T1 & )r1; FoX,({*Ko~  
} KsDovy<  
} ; OpLo[Y\  
lJJ`aYDp  
template <> !+)5?o  
class holder < 2 > &&>Tfzh  
  { Q/%]%d  
public : x4N*P  
template < typename T > V|hr9  
  struct result_1 B.#.gB#C  
  { eJy}W /  
  typedef T & result; KBg5 _+l  
} ; QFg{.F?3q>  
template < typename T1, typename T2 > <HfmNhI85(  
  struct result_2 <-(n48  
  { \sEH)$R'  
  typedef T2 & result; >mW*K _~  
} ; e6i m_ Tk  
template < typename T > CeINODcT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o:c:hSV  
  { MC~<jJ,  
  return (T & )r; \"| 7o8  
} vUR@P  -  
template < typename T1, typename T2 > {%BPP{OFk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Yl`)%6'5|  
  { (&!x2M  
  return (T2 & )r2; (7A-cC  
} d",VOhW7)S  
} ; DEQ7u`6  
j2`%sBo  
.L8g( F(=:  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 L #`Vr$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: r!&}4lHYi  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s(8e)0Tl  
'&!:5R59  
return l(i, j) = r(i, j); I\~sE Jwj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v 8B4%1NE  
-+z8bZ  
  return ( int & )i; .YlhK=d4  
  return ( int & )j;  _W  
最后执行i = j; oqa8v6yG'  
可见,参数被正确的选择了。 0]Qk*u<  
y7T<Auue`  
NI85|*h  
:I(d-,C  
k9!eu j&  
八. 中期总结 t8f:?  
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: >9Z7l63+}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zI$'D|A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YZZog6%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =3EE-%eF!  
?#lHQT  
xs^wRE_  
<"@5. f1"Y  
& R,QJ4L  
6$&%z Eh  
九. 简化 -u^f;4|u  
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。 Y-.aSc53  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 XaH;  
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: X@\ 9}*9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 YM&i  
  +-*/&|^等 f>[{1M]n\  
2. 返回引用。 E]0Qz? W  
  =,各种复合赋值等 8<=]4-X@  
3. 返回固定类型。 o]aMhSol  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jGEmf<q&u  
4. 原样返回。 |F49<7XB[~  
  operator, Xu7lV  
5. 返回解引用的类型。 ]Q -.Y-J/O  
  operator*(单目) Y'Yu1mH)  
6. 返回地址。 5Bp>*MR/".  
  operator&(单目) /pL'G`  
7. 下表访问返回类型。 w3FEX$`_  
  operator[] R,`3 SW()  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ltlnXjRUv  
  operator<<和operator>> OWZ;X}x  
.RpWE.C  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 w"q^8"j!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ss4YeZa  
E&;;2  
template < typename Left > XB<Q A>dLh  
struct value_return P=m l;xp  
  { 9)$gD  
template < typename T > a,eEP43dn  
  struct result_1 h|.{dv  
  { !X\aZ{}Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; d Z x  
} ; N>IkK*v  
BeFXC5-qat  
template < typename T1, typename T2 > \t]_UNGyW  
  struct result_2 U nS|""  
  { tja7y"(]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; bO+ e?&vQ%  
} ; LY2QKjgP  
} ; W?gelu]  
lz4M)pL^  
#ds@!u+&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait cd;~60@K  
$9ys! <g  
下面我们来剥离functor中的operator() H^JFPvEc  
首先operator里面的代码全是下面的形式: KeWIC,kq  
Ee^>Q*wahw  
return l(t) op r(t) jZ0/@zOf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x\!vr.  
return op l(t) =a6e*f  
return op l(t1, t2) A\v]ZN4  
return l(t) op Hv</Xam  
return l(t1, t2) op n9Ktn}  
return l(t)[r(t)] u-=VrHff^*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J+=?taZ  
!=?Q>mz  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }tbZ[:T{K  
单目: return f(l(t), r(t)); |u.3Tp|3W  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QG 1vP.K  
双目: return f(l(t)); g2 tM!IRQ  
return f(l(t1, t2)); .q'{ 3  
下面就是f的实现,以operator/为例 WfYC`e7q  
)D" 2Q:  
struct meta_divide )Pv B^n  
  { _.xicov  
template < typename T1, typename T2 > ,f$ftn\~j/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r[P+F  
  { }LryRcrD-n  
  return t1 / t2; vP^V3  
} R(IYb%L  
} ; [s F/sa 3  
@O8X )  
这个工作可以让宏来做: tJpK/"R'  
0W,.1J2*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ddEV@2F  
template < typename T1, typename T2 > \ AdWP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eV\VR !!i  
以后可以直接用 mA4]c   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q1P=A:*]9  
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 MI>_wG5P@  
(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。。。) Hx NoV.q  
!Aw.)<teW  
R T/)<RT9  
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 \Z_29L w=  
3ZhuC".c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I~ e,']  
class unary_op : public Rettype B>%;"OMp  
  { zE?@_p1gei  
    Left l; HAAU2A9B2  
public : Wo~;h (6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g1&q6wCg|  
> mEB,  
template < typename T > vvF]g.,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lMe+.P|  
      { S^nI=HTm  
      return FuncType::execute(l(t)); >~})O&t  
    } VJgYXPE `  
#pk  
    template < typename T1, typename T2 > s/Q8(sF5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n W:Bo#  
      { d8&T62Dnd4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j5G=ZI86y  
    } ZC3;QKw>  
} ; !_>o2  
mJ+mTA5bW  
=}2k+v-B  
同样还可以申明一个binary_op {11xjvAD  
mj&$+zM>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =a(]@8$!1  
class binary_op : public Rettype nc;iJ/\4  
  { T} K@ykT  
    Left l; WntolYd  
Right r; gq050Bl)  
public : "8/BVW^bv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -GYJ)f  
i)7B :uA  
template < typename T > #dkSAS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m=V69 a#  
      { d bHxc@H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); N 'YzCq;M  
    } K6N+0#  
1'b}Y 8YO  
    template < typename T1, typename T2 > WZcAwYB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UHX,s  
      { ~;0W +  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^a=V.  
    } 7myYs7N8[  
} ; ]4]AcJj  
=L*-2cE6#  
Z*YS7 ~  
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 &+ UnPE(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *`V r P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K?*p|&Fi?8  
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。 g:Ry.=F7W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4f'!,Q ;  
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。。。 ,Gy2$mglB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c6tH'oV  
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) K/z2.Npn  
下面是修改过的unary_op 8JU{]Z!G<;  
[vOk=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $~NB .SY  
class unary_op .-GC,&RO  
  { S>y}|MG  
Left l; iO7s zi  
  o>A']+`E u  
public : A}_0iwG  
nf,Ez  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [midNC+,  
v;d3uunqv  
template < typename T > d^I:{Ii'  
  struct result_1 ),5A&qT*  
  { a|Wrc)UR  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^tI4FQ>Y  
} ; [@/s! i @  
e)aH7Jj#  
template < typename T1, typename T2 > YqYobL*q/  
  struct result_2 k\A4sj  
  { &<t`EI];)4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E6#")2C~  
} ; lfqsoIn;  
Ted!*HKlB  
template < typename T1, typename T2 > "=yz}~,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kyr=q-y  
  { D;6C2>U~L  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5Vlm?mPU  
} L | #"Yn  
_C@<*L=Q  
template < typename T > 90gKGyxF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X 1}U  
  { w exa\o  
  return OpClass::execute(lt(t)); LknV47vd  
} eOJ_L]y-  
`bW0Va N  
} ; /@0  
<"nF`'olV  
(>`S{L C>s  
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 ek`6 Uf  
好啦,现在才真正完美了。 =H?^G[y  
现在在picker里面就可以这么添加了: rmPJid[8B~  
Wt!8.d} =  
template < typename Right > "B*UZ.cC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -* W\$ P  
  { '3 JVUHn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C@ "l"  
} 1HUe8m[#3  
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。 yXBWu=w3`O  
RSIhZYA  
tD6ukK1x  
$"fO/8Ex  
j){0>O.V  
十. bind pf#~|n#t  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 s"(F({J  
先来分析一下一段例子 D'Uv7Mis  
|v:fP;zc  
4Q~++PKBe  
int foo( int x, int y) { return x - y;} a@m  64l)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :+%Yul  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 XF?"G<2  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Y.E]U!i*  
我们来写个简单的。  4q\gFFV4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wPaMYxO/  
对于函数对象类的版本: DlQ*'PX7  
:xC1Ka%~  
template < typename Func > l|fb;Giq=D  
struct functor_trait dl+:u}9M$  
  { LcGG~P|ML  
typedef typename Func::result_type result_type; vue=K  
} ; WTUC\}#E\  
对于无参数函数的版本: z 9~|Su  
"` kSI&2  
template < typename Ret > 9''x'E=|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Os1=V  
  { %QQJSake|  
typedef Ret result_type; wQ '_, d  
} ; F\-oZ#g  
对于单参数函数的版本: `}~NZ  
FH7l6b,^  
template < typename Ret, typename V1 > lD,;xuQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TCK<IZKLqK  
  { 3($tD*!o  
typedef Ret result_type; AP0z~e  
} ; X9o6} %Y  
对于双参数函数的版本: Mi7LyIu  
2]+f<Z[/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !~te&ccPE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .{"wliC2  
  { E*VOyH 2[  
typedef Ret result_type; `$ZBIe/u  
} ; h4=7{0[  
等等。。。 3j/~XT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7$7#z\VWu  
q!<n\X3]u  
template < typename Func > jKp79].  
struct func_return :nxBM#:xu  
  { %( #kJZ  
template < typename T > isor%R!  
  struct result_1 7rIEpN>*  
  { #F ;@Qi3z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j:[ #eC  
} ; AV;x'H7G  
NH!x6p]n  
template < typename T1, typename T2 > K#[ z5  
  struct result_2 uw{ K&Hxw  
  { B=|m._OL]n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U\(T<WX,  
} ; u9G  
} ; A8j$c~  
@^,9O92l  
jGtu>|Gj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 MmD1@fW32#  
rl:D>t(:.  
template < typename Func, typename aPicker > eI=:z/pd  
class binder_1 7-4S'rq+  
  { *iXaQuT  
Func fn; 6yedl0@wa!  
aPicker pk; h&<>nK   
public : SH;:bLk_  
V~S(cO[vj  
template < typename T > D9higsN  
  struct result_1  Z6_fI  
  { 9lc{{)m2)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Gr !@ih^  
} ; %VwkYAgA  
6:AZZF1  
template < typename T1, typename T2 > O.$OLK;v  
  struct result_2 y1kI^B  
  { l vfplA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KvtJ tql;  
} ; '?qI_LP?  
i`7:^v;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} UUqA^yJ  
0;2ApYks  
template < typename T > eOs4c`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #P;vc{ Iq  
  { 'rSJ9Mw"x  
  return fn(pk(t));    
} h:{^&d a  
template < typename T1, typename T2 > e6_`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]s}9-!{O  
  { K'S \$  
  return fn(pk(t1, t2)); r<EwtO+x  
} :djbZ><  
} ; :;N2hnHoG  
V7$-4%NL  
c!J|vRA5  
一目了然不是么? KKM!($A  
最后实现bind M`QK{$1p  
>W^)1E,Qh  
$fQ'q3  
template < typename Func, typename aPicker > t9[%o=N~lD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) # #/ l  
  { X{;5jnpG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); o;'-^ LJ  
} ad`=A V]  
Jek3K&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |#x]/AXa0/  
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。 sm at6p[  
A5%cgr% 6  
十一. phoenix %DuSco"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qz.WF8Sy2  
/[>zFYaQ  
for_each(v.begin(), v.end(), ~  ve  
( r,cK#!<%  
do_ ts;C:.X  
[ b0yNc:  
  cout << _1 <<   " , " 1'SpJL1u~  
] )C%S`d<%,  
.while_( -- _1), tq2Ti Xo%  
cout << var( " \n " ) -59;Zn/  
) ;  8u5  
); uAv'%/  
<M M(Z  
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: fx = %e  
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 `;z;=A*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Zie t-@}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G|)fZQ1nS  
_>i<`k  
T#D*B]oZ}  
template < typename Cond, typename Actor > + wF5(  
class do_while Rmh u"N/q  
  { <k 7q 9"\4  
Cond cd; LGPg\g`  
Actor act; 1 eMaKT_=  
public : !k=~a]  
template < typename T > -ZBSkyMGy  
  struct result_1 WZ^u%Z  
  { +3k#M[Bn}  
  typedef int result_type; wPH1g*U  
} ; #5mnSky+s  
*" ,"u;&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Mx=L lC)  
:1e'22[=.  
template < typename T > 6Y/TqI[   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |n\(I$  
  { psB9~EU&Q  
  do =pn(56  
    { }d16xp  
  act(t); 0A.9<&Lod  
  } *;<>@*  
  while (cd(t)); bb"x^DtT  
  return   0 ; ,[)f-FmcU  
} uqK[p^{  
} ; [C(>e0r  
r+;AEN48  
JsbH'l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (Q ~<>  
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。 % !p/r`  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 z)&GF$*  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 R4[dh.lf  
下面就是产生这个functor的类: #{suH7  
H"%SzU  
~6Df~uN  
template < typename Actor > vAo|o *  
class do_while_actor @BS7Gyw  
  { h} <Ie <  
Actor act; 'EsdYx5C  
public : + u'y!@VV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oSB0P  
#;Z+ X)  
template < typename Cond > pQOT\- bD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  hPgDK.R'  
} ; a$h zG-  
7;H P_oAu  
L*Q#!_K0P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 * 2s(TW  
最后,是那个do_ 0vi\o`**Mj  
L+ d4&x  
Y<9Lqc.i  
class do_while_invoker bB"q0{9G-  
  { xgv&M:%D-  
public : Gt5'-Hyo  
template < typename Actor > }[8Nr+y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vV 7L :>  
  { 3M<T}>  
  return do_while_actor < Actor > (act); b1frAA  
} ^+q4*X6VB  
} do_; Z<n%~z^  
p_Y U!j_VE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Nlfz'_0M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L'$;;eM4  
最后来说说怎么处理break和continue rH5'+x K  
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。 _!C'oG6s?  
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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