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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda V ;T :Q%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qkb'@f=  
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, d!,t_jM0  
U.7fMc#  
O `}EiyV  
O*EV~ {K  
  class filler aLO^>",  
  { PVCoXOqh  
public : @R[{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P6:C/B  
} ; /).{h'^Hq\  
R?{+&r.X  
CKsVs.:u  
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: -pC8 L<  
h@:K=gg K  
Zj`WRH4  
,lyW'<~gA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xA] L0h]  
]?Ef0?44  
&gXh:.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8Lo#{`  
f[^f/jGm  
*r7v Dc  
1\.$=N  
二. 战前分析 f-b],YE  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ,?fJ0n:!%  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 u^80NR  
tdy2ZPVtTV  
^Co-!jM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zi!Ta"}8  
  /* --------------------------------------------- */ ks '>?Dw  
vector < int *> vp( 10 ); W'lqNOX[v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); * QgKo$IF  
/* --------------------------------------------- */ P15 H[<:Fz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CD|[PkjW  
/* --------------------------------------------- */ "LMj,qZ1!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %`Re {%1;  
  /* --------------------------------------------- */ 4fEDg{T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }cKB)N BJb  
/* --------------------------------------------- */ pfA6?tP`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zkQ[<  
+X}i%F'  
"t@p9>  
#/)t]&n  
看了之后,我们可以思考一些问题: C8N)!5(A  
1._1, _2是什么? 'D\Q$q  
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。 )Fw/Cu  
2._1 = 1是在做什么? _X6'u J  
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。 x(_[D08/TT  
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。 K =g</@L6R  
t}EM X9SQ  
qe~x?FO_>  
三. 动工 je4l3Hl  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bDI%}k9#  
"q@m6fs  
c OYD N[k  
'M90Yia  
template < typename T > sp9gz~Kq  
class assignment J=4>zQLW  
  { PNU(;&2<  
T value;  {_rfhz  
public : $6hPTc<C  
assignment( const T & v) : value(v) {} =YO ]m<  
template < typename T2 > 5j%G7.S\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } jmok]-pC  
} ; f8 d 3ZK  
AOf4y&B>q  
jG5HW*>k0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nB[-KS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~(5r+Z}*`  
*{o7G  a  
Z:; }  
9>""xt  
  class holder 6_LeP9s )  
  { 2Xb, i  
public : 6% D9;-N)  
template < typename T > " qI99e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const p{FI_6db  
  { Bf_$BCyGW  
  return assignment < T > (t); q}1ZuK`6  
} H=r-f@EOrI  
} ; t>"%exdoZ  
sE1cvAw9l  
4ls:BO;k]  
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: *6uccx7{  
?GhyVXS y.  
  static holder _1; 8~sP{V%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )8Va%{j  
9 _d2u#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }x8!{Y#cF  
而不用手动写一个函数对象。 1+o]+Jz|  
3>,}N9P-v  
!<bwg  
!_S>ER  
四. 问题分析 V5|ANt  
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。 [U\?+@E*  
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。 |s|}u`(@9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s6H'}[E<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =;}W)V|X)S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |(7}0]BP0  
xQy,1f3s+  
五. 问题1:一致性 tAX* CMW  
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?| rS8a/d~;0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &)eg3P)7  
(FuIOR  
struct holder 4<s.|W`  
  { bOY;IB _  
  // gk]QR.  
  template < typename T > \-<BUG]=  
T &   operator ()( const T & r) const c:[k+_Zr  
  { V+d_1] l  
  return (T & )r; U"oNJ8&%|  
} |WS)KR !  
} ; n*4`Tduu^  
"LyD  
这样的话assignment也必须相应改动:  cby#  
i`,FXF)  
template < typename Left, typename Right >  ;C]Ufk  
class assignment h}b:-a  
  { xNz(LZ.c  
Left l; f60w%  
Right r; Iv`IJQH>  
public : c]=2>ov)hR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ">A<%5F2  
template < typename T2 > yMs!6c*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S0$^|/Sr  
} ; N2r zHK  
AerU`^  
同时,holder的operator=也需要改动: Ebg8qDE  
5/H,UL  
template < typename T > ,'#TdLe  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7y=>Wa?T[  
  { 3"fDFR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A_9WSXR  
} 8$00\><r  
-(VJ,)8t2  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ul{x|R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Sn CwoxK  
: =QX^*  
return l(rhs) = r; qHtQ4_Zn;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 R!nf^*~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~^t@TMk$  
H DVimoOq  
template < typename Tp > bMH~vR  
class constant_t {@Wv@H+4  
  { %idBR7?`g  
  const Tp t; 7Q 3!= b  
public : gLiJ&H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6W1GvM\e  
template < typename T > p6M9uu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const WhPP4 #  
  { tRjv  -  
  return t; `y8pwWo-o  
} _\!]MV  
} ; \j8vf0c5b  
t;O)   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  tm1 =  
下面就可以修改holder的operator=了 pP<8zTLn  
c{#2;k Q,  
template < typename T > V>6klA}o  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $ {yc t  
  { =bKDD <(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R|; BO:S1  
} 1#vy# '  
}$6L]   
同时也要修改assignment的operator() ;p`1Y<d-O  
AGhenDN V  
template < typename T2 > *X5)9dq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  Spm 0`  
现在代码看起来就很一致了。 6F\ 6,E  
V&mkS  
六. 问题2:链式操作 ]lWqV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yR[6s#F/h  
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。 U ?[ (  
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。 K7}.#*% ~  
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。 k %I83,+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8NN+Z<  
]ua3I}_B6v  
template < typename T > TykT(=  
struct result_1 &AiAd6  
  { ]uXJjS f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (qn=BP I  
} ; ~(kEGEF  
os V6=  
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,W<ha*  
+{UY9_~\3  
template < typename T > "ubp`7%67  
struct   ref `[ZswLE  
  { L*z=!Dpo  
typedef T & reference; 6v%yU3l  
} ; ^F^g(|(K  
template < typename T > F)3+IuY  
struct   ref < T &> ly0R'4j \  
  { ;hj lRQ\  
typedef T & reference; R'BB-  
} ; :e<jD_.X  
MU<(O}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6?Ncgj &@  
0R x#Fm  
template < typename T >  ?kjQ_K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^WA7X9ed  
  { F^,:p.ihm<  
  return l(t) = r(t); $]7f1U_e  
} Mj0 ,Y#=76  
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。 ZmK=8iN9J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tE*BZXBlm  
wMS%/l0p1  
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 ]n^iG7aB?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xoZ m,Pxd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @ @[xTyA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Nt>^2Mv   
最后的布局是: fit{n]g  
                Add EJ:O 1  
              /   \ Y6{^cZ!=  
            Divide   5 3%v)!dTa<^  
            /   \ *l5?_tF  
          _1     3 #W\}v(Ke  
似乎一切都解决了?不。 ;i@S}LwL  
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。 Yf0 KG  
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。 }[+uHR6L  
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: +n^M+ea;  
-wU]L5uP  
template < typename Right > ,dC.|P' `  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const x $uhkP  
Right & rt) const ~yv7[`+Tgg  
  { b]u$!W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v h,(]t  
} C% -Tw]T$_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v l"8Oi*r^  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 GRZz@bAO?$  
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。 o78u>Oy  
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。 sn"((BsO<  
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。 Ny^ 1#R  
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? !73y(Y%TE  
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: c5]Xqq,  
~${~To8$CW  
template < class Action > 9 qx4F<   
class picker : public Action MA .;=T  
  { la[ pA  
public : XgxE M1(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2w|5SK_  
  // all the operator overloaded n%E,[JT  
} ; qu B[S)2}  
5 -i,Tx&:  
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。 <83Ky;ry  
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: ~ l}f@@u  
*p/,Z2f  
template < typename Right > ^h?fr`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @O"7@%nu  
  { zgD?e?yPO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |E+.y&0;  
} ZRMim6a4X  
vQrxx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i6Z7O )V  
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。 V?XQjH1X  
St5;X&Q  
template < typename T >   struct picker_maker wFMH\a  
  { @CNJpQ ujn  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pg{VKrT`  
} ; F ~A $7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > pRQ7rT',v  
  { TV{GHB!p"  
typedef picker < T > result; BTAbDyH5  
} ; k>&cHCS`*  
2"&GH1  
下面总的结构就有了: 7@@g|l]  
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。 gvP-doA7W  
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。 N~/ 'EaO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =3-=p&*  
至此链式操作完美实现。 3IYFvq~  
kf@JEcKV  
 h,/Aq  
七. 问题3 )kep:-wm  
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。 ^ZMbJe%L  
IfmQP s+f  
template < typename T1, typename T2 > =g+}4P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LR=Ji7  
  { jNj;#C)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /LFuf`bXV  
} vyZ&%?{*R  
dN5{W0_  
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: 8N&' n  
'T eH(?3G  
template < typename T1, typename T2 > n/ KO{:  
struct result_2 W.3b]zcV  
  { x-i1:W9;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [8T{=+k  
} ; tz ;3  
]:e_Y,@  
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? izP )t  
这个差事就留给了holder自己。 ]bds~OY5 U  
     l"ms:v  
B[8bkFS>]  
template < int Order > \'~ E%=Q  
class holder; q7 PCMe  
template <> ^N7H~CT"  
class holder < 1 > k;\gYb%L  
  { *)K\&h<{  
public : 1L,L/sOwB&  
template < typename T > pU_3Z3CeE  
  struct result_1 >YI Vi4''  
  { !Cgj >=  
  typedef T & result; _?-oPb  
} ; (MLcA\LJ  
template < typename T1, typename T2 > 5W)ST&YPL*  
  struct result_2 Kk^*#vR  
  { 5G355 ,}E  
  typedef T1 & result; j(%N.f6  
} ; evZcoH3~  
template < typename T > 4Y(@ KUb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iC3z5_g*@  
  { "Not /8J  
  return (T & )r; T'pL&@,Q  
} m-t: ' B  
template < typename T1, typename T2 > )Qb,zS6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i~h@}0WR"  
  { z}E_ wg  
  return (T1 & )r1; 4Ly>x>b<  
} vAX(3  
} ; uZ6krI  
C8K2F5c5  
template <> _mSefPl  
class holder < 2 > 1(DiV#epG  
  {  GK/Po51  
public : @1CXc"IgA  
template < typename T > C*mVM!D);!  
  struct result_1 *}\M!u{J  
  { u"h/ERCa  
  typedef T & result; }JFTe g  
} ; t5{P'v9J  
template < typename T1, typename T2 > 6x^$W ]R  
  struct result_2 =TD`Pet  
  { Z:9Q~}x8  
  typedef T2 & result; {R_>KE1  
} ; TAXsL&Tz>  
template < typename T > m,)s8_a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [v~,|N>w  
  { coAXYn  
  return (T & )r; Y(Oh7VwY*P  
} lp}S'^ y  
template < typename T1, typename T2 > #,tT`{u1q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _v&fIo  
  { LO=U?`)q  
  return (T2 & )r2; \D|IN'!D  
} C6)Y ZC  
} ; =Pv_,%  
~ *&\5rPb  
y?OP- 27y  
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> >。 7IxeSxXH  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "0HUaU,e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: JY  
~/G)z?+E  
return l(i, j) = r(i, j); AERJ]$\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) aDdxR:  
*$=i1w  
  return ( int & )i; LwB1~fF  
  return ( int & )j; M FIb-*wT  
最后执行i = j; cK'g2S  
可见,参数被正确的选择了。 !Ubm 586!  
g,d_  
kG D_w  
rxyv+@~Nc  
(p2`ofj  
八. 中期总结 :u4|6?  
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: AA5G` LiT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Um+_ S@h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 DZ|*hQU>K  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _r-LX"  
 w*`:v$  
z_>~=Mm  
|2do8z  
mn@1&#c4y  
Ze V@ X  
九. 简化 S"!6]!~^  
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。 ZN8j})lE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 # `=Zc7gf  
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: `4*I1WZW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :UdW4N-  
  +-*/&|^等 `bQ_eRw}  
2. 返回引用。 ?("O.<  
  =,各种复合赋值等 ^$Y9.IH"  
3. 返回固定类型。 [-\Y?3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]r;rAOWVV  
4. 原样返回。 :^y!z1\2(7  
  operator, lgews"  
5. 返回解引用的类型。 WX4sTxJK  
  operator*(单目) TO Hz3=  
6. 返回地址。 %DSr@IX  
  operator&(单目) k>ErD v8  
7. 下表访问返回类型。 b/_Zw^DPC  
  operator[] `Moo WG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \9[vi +T  
  operator<<和operator>> m]?Z_*1  
9\"\7S/Z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 btg= # u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b d 1^  
}{F)Ren  
template < typename Left > Pk;w.)kT  
struct value_return QYbB\Y  
  { H?"M&mF  
template < typename T > Ovt]3`U9J  
  struct result_1 D|OGlP  
  { CmB_g?K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O_;BZzT  
} ; XH%pV  
/[TOy2/;%b  
template < typename T1, typename T2 > UIEvwQ  
  struct result_2 s* GZOz  
  { \kQ)fk]^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  ]~;*9`:  
} ; LtB5;ByeQ0  
} ; ZFLmD|q#{  
Iynks,ikA  
2BC!,e$Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qlcd[Y*B  
~DD _n  
下面我们来剥离functor中的operator() "]"0d[d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: kZF]BPh.  
I7vP*YE 7F  
return l(t) op r(t) 5.^pD9[mT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^\v]Ltd  
return op l(t) p&Qb&nWk<  
return op l(t1, t2) .OJG o<#$f  
return l(t) op 0se%|Z|8  
return l(t1, t2) op F/2cQ .u2  
return l(t)[r(t)] tz]0F5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] r $S9/  
@_`r*Tb)dM  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: "[ LUv5  
单目: return f(l(t), r(t)); g/C 7wc  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |&@q$d  
双目: return f(l(t)); \>S.nW  
return f(l(t1, t2)); PSc=k0D  
下面就是f的实现,以operator/为例 OmuE l>  
:P q&l.  
struct meta_divide c^=q(V  
  { 8 o}5QOW  
template < typename T1, typename T2 > k1D7=&i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bZ_&AfcB  
  { vGyQ306  
  return t1 / t2; ])?dqgwa  
} 9SeGkwec?$  
} ; (`4&h%g  
cP tDIc,  
这个工作可以让宏来做: F,_cci`p  
),{3LIr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2M+RA}dX  
template < typename T1, typename T2 > \ (~G*' /)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @zS/J,:v}  
以后可以直接用 W\[E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P{dR pH|  
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 &3/`cl[+  
(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。。。) Sp[9vlo8  
$MasYi  
~"S5KroN  
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 J.rS@Z`~7  
}F1Asn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _A]jiPq  
class unary_op : public Rettype Y<;C>Rs  
  { >> cW0I/`  
    Left l; ?4SYroXUX|  
public : q[/g3D\G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _dd_Z40R  
KdR\a&[MA  
template < typename T > O#igH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 26~rEOgJ  
      { ;s3@(OnjZ  
      return FuncType::execute(l(t)); Rb<| <D+  
    } d '2JMdbc  
:C;fEJN  
    template < typename T1, typename T2 > (NUXK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f]1 $`  
      { o,k#ft<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ty b_'|?rW  
    } T\wOGaCW  
} ; x75;-q  
3=]/+{B  
TPb&";4ROf  
同样还可以申明一个binary_op a?Om;-i2`S  
JK)|a@BtOT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W{IP}mM  
class binary_op : public Rettype [ 2@Lc3<  
  { E2 'Al6^C  
    Left l; Ew}GPJ  
Right r; 6AD&%v  
public : VFV8ik)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w 8o?wx*  
I-.? qcy~  
template < typename T > VII`qbxT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P9\y~W  
      {  qjfv9sU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Bptt"  
    } h<m>S,@g  
:%Z)u:~':  
    template < typename T1, typename T2 > 9F,XjPK=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yMNOjs'c {  
      { j+< !4 0#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1slt[&4N  
    } RW>F %P  
} ; m$Tt y[0  
/XRgsF  
^umHuAAE  
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 }J5iY0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 unL1/JY z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R U[  
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。 &m(eMX0lU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5NSXSR9c  
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。。。 ziW[qH {  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KJ?/]oLr0  
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) EI9Yv>7d{  
下面是修改过的unary_op \l6mX In=>  
~$a%& ]\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K6<1&  
class unary_op w*SFQ_6YE  
  { #l2WRw_t  
Left l; bv[*jr;45  
  ,v| vgt  
public : [-[|4|CnOm  
fv3)#>Dgp>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /? j^Qu  
8HO)",+I  
template < typename T > zJ0'KHF}o  
  struct result_1 8/34{2048  
  { nDC5/xB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gp'n'K]  
} ; gvZLW!={  
qfY=!|O  
template < typename T1, typename T2 > /|e"0;{  
  struct result_2 .>zkS*oX4z  
  { 4ri)%dl1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9]8M {L  
} ; WY~}sE  
r52,f%nlm  
template < typename T1, typename T2 > uP ?gGo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [/t/694  
  { !as<UH"\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sEfGf.  
} gk6j5 $Y"<  
^?[^o\/@R  
template < typename T > Z42v@?R.!W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z@iMG  
  { %@M/)"k  
  return OpClass::execute(lt(t)); fs]Zw mA^  
} h$zPQ""8  
 K[TMTn  
} ; aEZn6k1  
p|%Y\!  
7e#|=e *I!  
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 {_MU0=7c\  
好啦,现在才真正完美了。 zT+yZA.L  
现在在picker里面就可以这么添加了: cfe[6N  
=Jl1D*B*  
template < typename Right > Pq7tNM E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const TAJ9Y<  
  { Y=rW.yK8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Js#c9l{{  
} `TsfscN  
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。 l1_X5DI  
m~NWY$oI9[  
Xhkw<XbV  
&akMj@4;R  
s9:2aLZ {  
十. bind f&cG;Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3yD5u  
先来分析一下一段例子 |-aj$u%~  
1aMBCh<}JN  
|QgXSe7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;%z0iZmg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0Rk'sEX,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 01q7n`o#zf  
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。 @%cJjZ5y  
我们来写个简单的。 s3kEux^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gZ!(&u  
对于函数对象类的版本: x!.VWGtb  
 FZ2-e  
template < typename Func > hJ4.:  
struct functor_trait Iq}h}Wd  
  { |~CnELF)  
typedef typename Func::result_type result_type; ng<`2XgU  
} ; tw3d>H`  
对于无参数函数的版本: 'IW+"o  
kWz%v  
template < typename Ret > c`}X2u]k  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /eMZTh*1P  
  { =nL*/  
typedef Ret result_type; %Z5k8  
} ; ?RzT0HRd  
对于单参数函数的版本: X9gC2iSs]  
~D=@4(f8|  
template < typename Ret, typename V1 > dO//  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > CijS=-  
  { n*6s]iG V  
typedef Ret result_type; `U1%d7[vY  
} ; S&uL9)Glb  
对于双参数函数的版本: I~qiF%?d  
4K;j:ZJ"x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ry]7$MQyV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v#+w<gRq  
  { Y-c~"#  
typedef Ret result_type; )Z%+~n3o'  
} ; ipp_?5TL  
等等。。。 KE3 /<0Z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1=a}{)0h  
^[Er%yr0  
template < typename Func > eo_T .q  
struct func_return 2M#CJ&  
  { Y)*lw  
template < typename T > ZAH<!@qh  
  struct result_1 U?lu@5 ^Z  
  { O]g+z$2o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -9*WQU9R  
} ; l9ihW^  
@ty|HXW  
template < typename T1, typename T2 > Z =c@Gd  
  struct result_2 EDQJ>c  
  { r"[T9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nm-Y?!J  
} ; |YFD|  
} ; ` j<tI6[e  
)x7hhEk=^  
*vO'Z &  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 oX4uRc7wR  
e,*[5xQ  
template < typename Func, typename aPicker > ;2|H6IN"  
class binder_1 /_a *C.a6  
  { L-R}O 8  
Func fn; ] zY  
aPicker pk; FOA%( 5$4  
public : Wu&Di8GhP  
M<srJ8|'  
template < typename T > w1_Ux<RF  
  struct result_1 K)@}Ok"#\4  
  { WLl9>v^1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j1kc&(  
} ; `x VA]GR4c  
Wd5t,8*8  
template < typename T1, typename T2 > y#DQOY+@^#  
  struct result_2 *]6dV '  
  { NLGr=*dq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^e,RM_.  
} ; i?/?{p$#a-  
$bosGG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9p4U\hx  
ex+AT;o  
template < typename T > pb Ie)nK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (FYJ^o  
  { <Y2!c,"  
  return fn(pk(t)); fLoVcl  
} ] O>7x  
template < typename T1, typename T2 > \pGO}{3 e*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LeyDs>! 0  
  { ?&m]du#6  
  return fn(pk(t1, t2)); \Agg6tY r  
}  vB*oI~<  
} ; |u;PU`^-z  
%Ab_PAw  
se HbwO3 b  
一目了然不是么? iGMONJRO  
最后实现bind gu[dw3L  
pd3&AsU  
 Vb 9N~v  
template < typename Func, typename aPicker > RA I&;"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :Qo  
  { 3rg^R"&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ji -1yX  
} 8k^y.B  
V9_HC f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vqi$}=%n?W  
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。 X2YOD2<v  
)"uG*}\?b  
十一. phoenix xN8JrZE&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Jk`)`94 I  
\Egc5{   
for_each(v.begin(), v.end(), ( v:ek_  
( !F#aodM1N  
do_ b_Jq=Gk`  
[ +|YZEC  
  cout << _1 <<   " , " HbfB[%  
] a BH1J]_  
.while_( -- _1), B!ibE<7,  
cout << var( " \n " ) g+)\ /n|  
) yKEFne8^  
); Z[S+L"0  
hyfnIb@~}  
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:  r;X0 B  
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 8 {]Gh 0+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *;E+9^:V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /.YAFH|i)"  
:yjK*"T|OD  
ZCFf@2&z8  
template < typename Cond, typename Actor > eSNSnh]'  
class do_while rE `}?d  
  { E0^%|Mh]b  
Cond cd; dHF$T33It  
Actor act; 3,L3C9V'  
public : qK vr*xlC  
template < typename T > _JTxm>  
  struct result_1 uo'31V0  
  {  0(/D|  
  typedef int result_type; /NX7Vev  
} ; yL x .#kx6  
\R\@t] >Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L2.`1Aag  
.`>l.gmi&  
template < typename T > Ij}F<ZgZG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (e3Gs+;  
  { TTZxkK  
  do ;GFB@I@  
    { )(Mr f{  
  act(t); )1nCw  
  } #3yw   
  while (cd(t)); 83ic@[  
  return   0 ; "=\_++  
} 6eYf2sZ;J  
} ; =l2Dm  
_ c ]3nzIr  
66@3$P%1p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). K}E7|gdG  
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。 h<' 5q&y  
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。 Oqpl2Y"/  
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。 R=9~*9  
下面就是产生这个functor的类: u@_!mjXQ  
t_>bTcsU  
o;4e)tK  
template < typename Actor > ~@uY?jr  
class do_while_actor k3>ur>aW  
  { $W {yK+N  
Actor act; +}1hU :qW  
public : AOlt,MNpQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f./m7TZ  
omv6_DdZ  
template < typename Cond > rH&r6Xv[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s'aV qB  
} ; q bZ,K@0  
EhIV(q9x  
seuN,jpt  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]a6O(]  
最后,是那个do_ H8-D'q>R  
k'ZUBTRq!  
Go\} A:|s  
class do_while_invoker Z#F,y)YiO  
  { of'ZNQ/  
public : g7 Md  
template < typename Actor > -<51CDw,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const UhSh(E8p>  
  { q]N?@l]  
  return do_while_actor < Actor > (act); }>;ht5/i/  
} ewAH'H]o  
} do_; ~S^X"8(U  
`o_fUOe8a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c/=y*2,zo  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r!.+XrYg  
最后来说说怎么处理break和continue i,'Ka[6   
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。 O| 1f^_S/  
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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