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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *-+C<2"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 OrzM hQaf  
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, uTxX`vH@!  
yFIl^Ck%  
JHHb|  
#V,LNX)  
  class filler n&3iz05}  
  { e3G7K8  
public : u87=q^$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _3*: y/M_  
} ; e_tZja2s  
iz,]%<_PE  
l A 0-?k  
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: ^V_ku@DY  
|)~Ex 9%ev  
wbn^R'  
7cy+Nz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Fa6H(L3  
j'#)~>b  
9@JlaY)0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eUi> Mp  
PV5-^Y"v  
&II JKn|_  
j0Id!o  
二. 战前分析 S5zpUF=  
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。 CD*f4I#d  
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 f6@^ Mg  
+qE,<c}}  
X L{{7%j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HCI'q\\  
  /* --------------------------------------------- */ yIn/Y0No  
vector < int *> vp( 10 ); 6tDg3`w>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8ct+?-3g  
/* --------------------------------------------- */ oSpi{ $x  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); oFX"F0rx  
/* --------------------------------------------- */ m 4wPuW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U&tfl/  
  /* --------------------------------------------- */ L{4),65  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ubiQ8Bx  
/* --------------------------------------------- */ [1t\|v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); //ne']L  
^Tb}]aHg  
^p{A!I!  
=ip~J<sw&  
看了之后,我们可以思考一些问题: liBAJx  
1._1, _2是什么? HQ ELK  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Q"x`+?!  
2._1 = 1是在做什么? L{+&z7M  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &ryl$!!3H  
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。 .aVHd<M  
6{Krw \0  
g6x/f<2x  
三. 动工 S,ouj;B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F(?Fz8  
(CKhY~,/u  
Vu_7uSp,)  
My'9S2Y8nv  
template < typename T > ^K1~eb*K  
class assignment : HQ8M*o  
  { +H2m<  
T value; xMO[3 D&D  
public : g] 7{ 5  
assignment( const T & v) : value(v) {} /y+;g{  
template < typename T2 > vWPM:1A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Fjb4BdZ P  
} ; IN]`lJ  
(:</R$I  
Y3 Pz00x  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :pL1F)-*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r_qncy,F  
^=4I|+P,6.  
{ziYd;Ys1  
=rf )yp-D  
  class holder "u3fs2  
  { WcV\kemf  
public : wsdB; 6%$  
template < typename T > '7RR2f>V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,6y-.m7>  
  { DjevX7Q  
  return assignment < T > (t); /r::68_KQP  
} s K""  
} ; 'PmHBQvt&  
tS_xa  
bv:0EdVr  
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: n',9#I(!L  
jWO&SWso  
  static holder _1; )sqp7["-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 : pE-{3I  
+ Tgy,oD0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F1{?]>G  
而不用手动写一个函数对象。 Mdy0!{d  
S?,KgMVM  
[FeJ8P>z  
mlsvP%[f.  
四. 问题分析 Q+y-*1   
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。 x`j$9XN5  
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。 Eb4< 26A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  Xv? S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $w";*">:0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1%]{0P0?[  
kp#c:ym  
五. 问题1:一致性 W[jW;uk  
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?| +Zty}fe  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~8Dd<4?F]  
9:}RlL+cOk  
struct holder 4:%El+,_Y  
  { i"r.>X'Z  
  // O;&yA<  
  template < typename T > Rpa A)R,  
T &   operator ()( const T & r) const $@ T6g  
  { )+Y\NO?O  
  return (T & )r; 6a2w-}Fs  
} b& _i/n(  
} ; Wj  
^)%wq@Hi  
这样的话assignment也必须相应改动: a-UD_|!  
(Ay4B*|!  
template < typename Left, typename Right > |~=?vw< W  
class assignment zn?a|kt  
  { '%eaK_+7  
Left l; 6U,U[MWJ  
Right r; ShsP]$Yp  
public : fO^EMy\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .eDxIWW+ft  
template < typename T2 > rt\<nwc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l+3%%TV@L  
} ; u}@% 70A  
c-3YSrY  
同时,holder的operator=也需要改动: -V<=`e  
=vqE=:X6  
template < typename T > &s6(3k  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :+Z>nHe  
  { 8' g*}[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?[L0LL?ce  
} Jb)eC?6O  
@]VvqCk  
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。 y!{/'{?P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d@q t%r3;  
ui#1+p3G  
return l(rhs) = r; 5>z:[OdY*  
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。 lG[ )8!:+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Um0<I)  
V;(*\"O  
template < typename Tp > Jj^<:t5{rN  
class constant_t 1+PNy d  
  { E#HU?<q8  
  const Tp t; 'k(~XA}X:  
public : Q+%m+ /Zq  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} aBA#\eV  
template < typename T > GO:1 Z?^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J?,!1V=  
  { 5)SZd)  
  return t; '\E*W!R.]  
} NId~| &\  
} ; mGyIr kE  
oE|{|27X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {dSU \':  
下面就可以修改holder的operator=了 iR}i42Cu  
S;AnpiBM8  
template < typename T > 2M( PH]D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const BoiIr[ (  
  { kvO`]>#;$?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %N_S/V0`  
} Ll E_{||h  
G~$M"@Q7N  
同时也要修改assignment的operator() |{|r? 3  
G]3ML)l  
template < typename T2 > :Ro" 0/d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } F# 37Qv  
现在代码看起来就很一致了。 *mhw5Z=!  
Uub%s`O  
六. 问题2:链式操作 g J[q {b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'r?HL;,q  
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。 MFdFZkpiV  
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。 J/&*OC  
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。 E,yzy[gl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O t4+VbB6  
R;-FZ@u/  
template < typename T > IM&7h! l"|  
struct result_1 '8pPGh9D  
  { $v}8lBCr3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ThqfZl=V  
} ; a!J ow?(  
L4A/7Ep  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: +q, n}@y=  
nR|LV'(  
template < typename T > 'hHX"\|RA  
struct   ref 2Q_{2(nQb  
  { ws(}K+y_  
typedef T & reference; +nyN+X34B  
} ; y8WXp_\  
template < typename T > ; dHOH\,:  
struct   ref < T &> wbF1>{/"  
  { DBh/V#* D  
typedef T & reference; &T/9y W[L  
} ; -0J<R;cVs  
j]F3[gpc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E?5B>Jer#  
;NVTn<Uj  
template < typename T > wT AEJ{p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xp;8p94   
  { w#bbm'j7r  
  return l(t) = r(t); .1q~,}toX  
} 3/|{>7]1  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 % |Gzht\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X|lmH{kf  
\U  =>  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 28qWC~/9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8P y_Y>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 DdZ_2B2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `YU:kj<6  
最后的布局是: &#\7w85$  
                Add 5}^08Xl  
              /   \ L5|;VH  
            Divide   5 27i<6PAC[A  
            /   \ bzL;)H4Eo  
          _1     3 +O:pZz  
似乎一切都解决了?不。 +#"Ic:  
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。 (V%vFD1)  
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。 X!HSS/'  
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: ^>}[[:(6/  
[67f;?b  
template < typename Right > hr"+0KeX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ZjbG&oc  
Right & rt) const XlcDF|?{.  
  { Evgq}3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0JL6EL>_  
} k.f:nv5JO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 iP\&fZY_  
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。 I8wVvs;k  
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。 E6\~/=X=%  
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。 [?o v J  
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。 {'bkU9+  
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? TZ_'nB~  
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: H4",r5qw:  
6#63D>OWp  
template < class Action > 4U1fPyt  
class picker : public Action a_MnQ@  
  { QF6JZQh<  
public : F&j|Y>m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p" W0$t.  
  // all the operator overloaded z`{zqP:  
} ; l]=$<  
EF{'J8AQ  
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。 <g1hdF0  
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: yFtf~8s3  
T:5%sN;#O  
template < typename Right > kF~e3A7C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #EK8Qe_  
  { X51$5%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Fd.d(  
} PS;*N 8  
dV*rnpN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3sIM7WD?  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 jJC( (1|  
JT_B@TO\  
template < typename T >   struct picker_maker 9uoj3Rh<  
  { B>2 1A9&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5!fW&OiY  
} ; vy y\^nL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N>\?Aeh  
  { {/!"}{G1e  
typedef picker < T > result; ]Y! Vyn  
} ; m)w- mc  
*%+buHe  
下面总的结构就有了: f=Y9a$.:M  
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。 $ !=:ES  
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。 [<$d@}O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o fv 1G=P  
至此链式操作完美实现。 %+J*oFwQu  
?2>v5p  
.Sw'Bo!Ee  
七. 问题3 =xP{f<`   
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。 .Q@'Ob`  
V2skr_1  
template < typename T1, typename T2 > [)c|oh%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 84cH|j`w  
  { 4u7>NQUDu  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); RL8 wSK  
} cYS+XBz  
eR;0pWVl  
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: ?MB nnyo6  
sUMn (@r  
template < typename T1, typename T2 > ~]+  jn  
struct result_2 e:occT  
  { &cE,9o%FZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; a}hM}U!  
} ; {627*6,  
nP5fh_/  
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? 1OS3Gv8jc~  
这个差事就留给了holder自己。 POs~xaZ`H  
    %W@IB8]Vr  
nmrk-#._@9  
template < int Order > 8iA(:Tb  
class holder; g+*[CKO{  
template <> YNk|UwJi  
class holder < 1 > ZM!~M>B9R  
  { uMZf9XUE  
public : W<l(C!{  
template < typename T > brot&S2P><  
  struct result_1 T6#GlO)8)  
  { JFdzA  
  typedef T & result; [)u{-  
} ; :E*U*#h/  
template < typename T1, typename T2 > 4tWI)}+ak  
  struct result_2 `^{P,N>X  
  { CgE5;O  
  typedef T1 & result; $Bb/GXn{\  
} ; (DAJ(r~  
template < typename T > 5)6%D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +06j+I  
  { -C<aB750O)  
  return (T & )r; Wno5B/V  
} \ } f*   
template < typename T1, typename T2 > xc?<:h"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rfpxE>_|G  
  { E 3.s8}}  
  return (T1 & )r1; uD3_'a  
} JnJz{(c  
} ; b"9,DQB=i  
N4-J !r@#~  
template <> ,iUx'U  
class holder < 2 > 4pv :u:Z  
  { &.B6P|N'  
public : IrC=9%pd$R  
template < typename T > L;`t%1  
  struct result_1 k6S<46}h|  
  { l[k$O$jo  
  typedef T & result; :B~c>:  
} ; '"^JNb^I  
template < typename T1, typename T2 > CXZeL 1+  
  struct result_2 !f 6  
  { :DJ@HY  
  typedef T2 & result; w4a7c  
} ; 5;Xrf=  
template < typename T > ;"z>p25=T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]9Hy "#Fz  
  { Ea?.H Rxl  
  return (T & )r; Ags`%(  
} <& iBR  
template < typename T1, typename T2 > (z7#KJ1+Aw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xg,BK0O  
  { = @o}  
  return (T2 & )r2; 63=m11 Z4  
} 'o L8Z  
} ; K-3 _4As  
ri ~2t3gg  
IIkJ"Qg.  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 f'dI"o&^/d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  Km7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $(U|JR@  
9j`-fs@:  
return l(i, j) = r(i, j); |{T2|iJI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iXFaQ  
9K!='u`  
  return ( int & )i; .2xkf@OP  
  return ( int & )j; 2X_ef  
最后执行i = j; lDeWs%n  
可见,参数被正确的选择了。 !=:c8V  
 ~A/_\-  
LNkyV*TI  
nmr>Aj8[  
L%FL{G  
八. 中期总结 {QID@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ZtVa*xl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S J5kA`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 WmA578|l!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4KCxhJq  
e+wd>iiB  
,"o \_{<z  
Bh?;\D'YC  
@zbXG_J  
AM>:At Y  
九. 简化 bb{+  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 mX89^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I1g u<a  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `;;!>rm  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Lmb<)YY  
  +-*/&|^等 ]NCOi ?Odx  
2. 返回引用。 /03>|Juo  
  =,各种复合赋值等 \ (,2^T'$J  
3. 返回固定类型。 H|Ems}b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )n.peZ  
4. 原样返回。 o0 Ae*Y0  
  operator, x>^S..K}L%  
5. 返回解引用的类型。 Gsb]e  
  operator*(单目) 8/:\iPk0  
6. 返回地址。 Q*I/mUP&f  
  operator&(单目) p.G7Cs  
7. 下表访问返回类型。 x?3p3[y  
  operator[] Z(L>~+%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]arP6 iN+  
  operator<<和operator>> !duR7a  
E O5Vg  
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。 gP3[=a"\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )Ii=8etdv  
zy|hf<V  
template < typename Left > >97N $  
struct value_return =["GnL*!0  
  { [Mi~4b  
template < typename T > wQ5__"D  
  struct result_1 yC[}gHv  
  { %9j]N$.V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C.@TX  
} ; G.Q+"+* ^  
8PQt8G.  
template < typename T1, typename T2 > /W9=7&R0  
  struct result_2 <XNLeJdY  
  { y.zW>Mfl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; { }z7N~  
} ; r* U6govky  
} ; Z1Wra-g  
1n^xVk-G  
~L2Fo~fw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `6zoZM7?Y  
SC#  
下面我们来剥离functor中的operator() Vh&uSi1V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 99`xY$  
c0@v`-9  
return l(t) op r(t) 344- ~i*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Px<;-H`  
return op l(t) 4h|vd.t  
return op l(t1, t2) C<3An_Dy  
return l(t) op ' {Q L`L  
return l(t1, t2) op ^#nAS2w7U  
return l(t)[r(t)] COap*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'G&w[8mqY  
K&/W cuP &  
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: b{A#P?  
单目: return f(l(t), r(t)); t4h* re+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); uB\A8zC  
双目: return f(l(t)); o\N),;LM  
return f(l(t1, t2)); k20tn ew  
下面就是f的实现,以operator/为例 |K]tJi4fz  
dQ<EDtap  
struct meta_divide l{<@[foc  
  { u!O)\m-  
template < typename T1, typename T2 > +:b| I'S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r_QWt1K  
  { ~sOAm  
  return t1 / t2; }q^CR(h (R  
} |.YL 2\  
} ; J( 0c#}d  
2?&h{PA+  
这个工作可以让宏来做: ;aSEv"iWX  
K#>B'>A\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ gD-<^Q-  
template < typename T1, typename T2 > \ xu3qX"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ra/S46$  
以后可以直接用 #<{sP 0v*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +BESO  
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 z;T?2~g!  
(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。。。) Gd!y,n&s  
@>:r'Fmu-  
O %OeYO69  
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 "bJWyUb  
./u3z|q1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  0y?bwxkc  
class unary_op : public Rettype YQ]W<0(  
  { ct`89~"  
    Left l; [j) :2  
public : -{^Gzui  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vForj*Xo  
b^0=X!bg  
template < typename T > q%nWBmPZ~y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  [5H#ay  
      { Gx!Y 4Q}-  
      return FuncType::execute(l(t)); o<Q~pd#Ip,  
    } Wh,p$|vL  
`rvS(p[s  
    template < typename T1, typename T2 > {q:6;yzxl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const " 5=Gu1  
      { @I9A"4Im  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ->d 3FR  
    } YH@^6Be9  
} ; #}o*1  
}5`Kn}rY  
L^dF )y?  
同样还可以申明一个binary_op Y-v6xUc{F  
[&51m^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m)V%l0  
class binary_op : public Rettype ^I7iEv  
  { arm26YA-,  
    Left l; X-=49)  
Right r; fTMn  
public : l4RZ!K*X_"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cJMp`DQzc  
Nzf tc  
template < typename T > ) }(Po_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 51xiX90D  
      { |Y4c+6@_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); voiWf?X  
    } 5 y0 N }}  
wZ0RI{)s'  
    template < typename T1, typename T2 > X3@Uih}|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vr"O9L w  
      { 0tK(:9S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xcty  
    } <m'W{n%Pp  
} ; 0l;TZf=H  
P`^nNX]x+,  
kZ$2Uss  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 @cukoLAn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Cs))9'cD]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c~SR@ZU  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 KSz;D+L \  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K|]/BjB/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 s+DOr$\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 50 8v:?^'  
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) %py3fzg  
下面是修改过的unary_op T,r?% G{XE  
shKTj5s?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $Y,y~4I  
class unary_op h/k00hD60  
  { xPCRT*Pd  
Left l; R.(PZCvS  
  Qco8m4n  
public : F$M^}vsjGx  
pLSh +*F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} F JCs$0  
7H.3.j(L  
template < typename T > H%pD9'q~  
  struct result_1 2{|Z?3FJ^  
  { SMo nJ;Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i]9C"Kw$L  
} ; {^8?fJ/L  
w{mw?0  
template < typename T1, typename T2 > *+(rQ";x  
  struct result_2 %tB7 &%ut  
  { 2ca#@??R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `3g5n:"g\  
} ; }k;wSp[3  
7cB/G:{  
template < typename T1, typename T2 > :er(YWF:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F%P"T%|  
  { ,<k%'a!B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qF\w#nG  
} /z! Tgs4  
r3  qKT  
template < typename T > PzOnS   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9fm9xTL  
  { .dI".L  
  return OpClass::execute(lt(t)); #lR-?Uh  
} $Q"D>Qf{G  
F42<9)I  
} ; CFC15/yU  
X!_&%^L'  
e>6|# d  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug DL`8qJ'mJs  
好啦,现在才真正完美了。 IdqCk0lVD  
现在在picker里面就可以这么添加了: j"K^zh  
eSQkW  
template < typename Right > =^1jVaAL  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |sdG<+  
  { =p^$>o  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1w~PHH`~  
} ?Z2`8]-E  
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。 Unvl~lm6  
\3OEC`  
Ge_fU'F  
+5S>"KAUt0  
@^T~W^+  
十. bind yDfH`]i)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。 ?7}ybw3t]  
先来分析一下一段例子 D=Q.Q  
>$7x]f  
hr;^.a^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %N)B8A9kh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 To}eJ$8*5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 SIapY%)h  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1RJFPv  
我们来写个简单的。 nfbR"E jXr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /5)*epF+  
对于函数对象类的版本: ugNt7P,^  
~Oa$rqu%m  
template < typename Func > eZEk$W%  
struct functor_trait l]4=W<N  
  { $33E-^  
typedef typename Func::result_type result_type;  $TfB72  
} ; Da615d  
对于无参数函数的版本: &#L C'  
(>vyWd]  
template < typename Ret > O 2-n-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6#7hMQ0&;O  
  { H1f='k]SZ  
typedef Ret result_type; ,VS(4  
} ; )7 q"l3e"u  
对于单参数函数的版本: FY^2 Y  
Q66 +  
template < typename Ret, typename V1 > c ef[T(>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +N=HI1^54R  
  { ulxfxfd  
typedef Ret result_type; WW+xU0  
} ; -=nk,cYn  
对于双参数函数的版本: u"q5 6}Q?]  
&nDXn|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a M9v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u8T@W}FX  
  { uLafO=Q  
typedef Ret result_type; w%.hALN5-C  
} ; X8VBs#tLE  
等等。。。 /i3 JP}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy arDl2T,igF  
5]>*0#C S  
template < typename Func > a;t}'GQGk  
struct func_return ._^}M<o L  
  { 0W(mx-[H/  
template < typename T >  ][wb4$2  
  struct result_1 ]R_R`X?  
  { n9xP8<w8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Iz1x|EQ  
} ; gYhY1Mym  
tGgxID  
template < typename T1, typename T2 > <Cv(@A->  
  struct result_2 ?D6uviQg  
  { `wXK&R<`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]:OrGD"  
} ; B~w$j/sWU  
} ; is4}s,]$6  
I )rO|  
.Q%Hi7JMi  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,c4HicRJ#  
~f h  
template < typename Func, typename aPicker > ^K;k4oK  
class binder_1 EY)2,  
  { ZU73UL  
Func fn; g%&E~V/g$  
aPicker pk; >E>yA d  
public : HEBeJ2w  
q7X#LYk  
template < typename T > @khFk.LBD  
  struct result_1 x "{aO6M  
  { w}gmVJ#p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `Gqe]ZE#"  
} ; <Z]#vr q  
-B;#pTG  
template < typename T1, typename T2 > SLKpl LO  
  struct result_2 +4s]#{mP  
  { $Z:O&sD{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SXk.7bMV6  
} ; k ucbI_  
Kcm+%p^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6nZ]y&$G-k  
Ipk;Nq  
template < typename T > Q#\Nhc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #7i*Diqf9  
  { )i~AXBt}  
  return fn(pk(t)); iApq!u,  
} & Q3Fgj  
template < typename T1, typename T2 > ,AP0*Ln  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jVQy{8{G  
  { IMkE~0x4</  
  return fn(pk(t1, t2)); }|.<EkA  
} |-Uh3WUE6  
} ; J#I RbO)  
cLV*5?gVO  
<E2 IU~e  
一目了然不是么? e$Ksn_wEq  
最后实现bind BS9VwG <Z  
PMfW;%I.  
4yyw:"  
template < typename Func, typename aPicker > JT?u[p Q^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d=D-s  
  {  k,:W]KD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  >Uw:cq  
} )0VL$A  
'z ?Hv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x4WCAqi/2  
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。 cUY-  
\N9=13W<lK  
十一. phoenix P_(8+)ud-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q&25,zWD  
X' `n>1z  
for_each(v.begin(), v.end(), =Hg!@5]H  
( UxGu1a  
do_ (BEe^]f  
[ YvJFZ_faX  
  cout << _1 <<   " , " lq-KM8j  
] &t= :xVn-M  
.while_( -- _1), \ %Mcvb.?  
cout << var( " \n " ) /eV)5`V  
) V$?6%\M^*  
); W/qXQORv  
L7$f01*  
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: g-eJan&]N  
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 5W&L6.J}+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Rl Oy,/-<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Sq5,}oT_{j  
/6 ')B !&  
dKzG,/1W[m  
template < typename Cond, typename Actor > M~A# _%2U  
class do_while S%iK);  
  { `?z('FV  
Cond cd; N3%#JdzZ$  
Actor act; cibl j?"Wi  
public : |p:4s"NT  
template < typename T > bf_ > ?F^  
  struct result_1 t%:7W[_s  
  { P T;{U<5  
  typedef int result_type; 0t7N yKU  
} ; p*Z<DEh#  
,X|Oe@/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0Y8gUpe3P6  
"*bLFORkq'  
template < typename T > K(+=V)'Dz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UD-+BUV  
  { |{#St-!-7  
  do Ok!P~2J  
    { 4|?(LHBD)  
  act(t); 1aAOT6h  
  } ~O}r<PQ  
  while (cd(t)); D_l$"35?  
  return   0 ; i]ZGq7YJ%  
} U1YqyG8  
} ; .RroO_H   
7h\is  
"Hw%@]#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &]TniQH  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 bJ:5pBJ3  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 =Zj 7dn;EN  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 hk?i0#7W  
下面就是产生这个functor的类: x{pj`'J)  
&{Z+p(3Gj  
hi(b\ ABx  
template < typename Actor > 5iw\F!op:  
class do_while_actor #(tdJ<HvC|  
  { z4YDngf=4  
Actor act; 1UMEbb  
public : \'2rs152  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {,Z|8@Sl%  
y3efie {J  
template < typename Cond > I#OZ:g^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %Xc,l Y1?  
} ; :W)lt28_  
Zf$mwRS[_  
n*[ZS[I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !j$cBf4  
最后,是那个do_ /we]i1-9  
-53c0g@X  
XJo.^<m  
class do_while_invoker KpGx<+0p  
  { ;-3&yQ7N)  
public : |sGJum&=  
template < typename Actor > ,a>Dv@$Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vv)q&,<c  
  { {iyJ HY  
  return do_while_actor < Actor > (act); LVUA"'6V  
} `+Nv =vk  
} do_; vd%AV(]<LJ  
.s\lfBo9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2*sTU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &<><4MQ  
最后来说说怎么处理break和continue a<-aE4wdm  
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。 +(!/(2>~  
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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