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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o}$1Ay*q`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o-C#|t3hH  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, S( ^.?z  
x,n,Qlb  
~P .I<  
IkPN?N  
  class filler k*mt4~KLT8  
  { 7zemr>sIh  
public : 5jB* fIz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} UUc8*yU)  
} ; ?jx1R^  
p-GAe,2q  
T;5r{{  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: )%d*3\Tsd  
ntVS:F  
vBcq_sbo  
2`G OJ,$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eE GfM0  
vy9 w$ls  
jszK7$]^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [ic870_  
O@V%Cu  
f+_h !j  
Z?5V4F:f  
二. 战前分析 =O).Lx2J  
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。 457\&  
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 ` Ag{)  
**3 z;58i  
'Ft0Ry<OL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vw,rF`LjZ  
  /* --------------------------------------------- */ p Z: F:  
vector < int *> vp( 10 ); TS2ZF{m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Uu 8,@W+  
/* --------------------------------------------- */ EJ@p-}I!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4db(<h  
/* --------------------------------------------- */ *z*uEcitW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c2t=_aAIPQ  
  /* --------------------------------------------- */ Y_woKc*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); G3G#ep~)vC  
/* --------------------------------------------- */ F8:vDv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )G^ KDj"  
="wzq+U  
y*pUlts<  
l*\y  
看了之后,我们可以思考一些问题: aI^/X {d  
1._1, _2是什么? }G4 z tiuG  
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。 *t[. =_v  
2._1 = 1是在做什么? T&4qw(\G  
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。 Ez|oN,  
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。 FKNMtp[`  
J_x13EaV0  
=U%Rvm  
三. 动工 - K9c@?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7Mb# O_eh  
ojyIQk+  
S"wR%\NIp  
7(5xL T$  
template < typename T > 5[0 O'%$  
class assignment y{dTp  
  { .ZvM^GJb  
T value; ![]`` g2  
public : i;LXu%3\  
assignment( const T & v) : value(v) {} z9FfU  
template < typename T2 > g35DV6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Tq]Sn]CSP  
} ; =jB08A  
[<DZ*|+  
KD`IX-r{s  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 A C>`'Gx  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment QFYWA1<pDh  
[0"'T[ok  
+qh[N@F  
Hemq +]6^  
  class holder xx[9~z=d  
  { ZI=%JU(  
public : "@?? Fw!  
template < typename T > *h}XWBC1q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uV!^,,~  
  { Q09[[  
  return assignment < T > (t); +L7n<U3  
} $STaQ28C  
} ; 1P~X8=9h  
h }B% /U  
>}+/{(K"E|  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: MyT q  
ZosP(Tdq  
  static holder _1; j#cYS*^H  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N[s}qmPha  
-$\+' \  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b )B? F  
而不用手动写一个函数对象。 {q"OM*L(  
{NHdyc$  
W[Ls|<Q  
{phNds%  
四. 问题分析 &*+'>UEe5  
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。 `DV.+>O-1  
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。 C?lcGt!H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mV3cp rRqv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O8h%3&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V5UF3'3;}  
["h5!vj  
五. 问题1:一致性 9I&xfvD,  
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?| nih0t^m'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 19w*!FGX  
7Zlw^'q$:L  
struct holder wK?vPS  
  { Tj:B!>>  
  // |S_eDjF  
  template < typename T > Mu+0<>   
T &   operator ()( const T & r) const HMSO=)@+  
  { Qk:Y2mL  
  return (T & )r; 8fl`r~bqZ  
} ZrsBm_Rx  
} ; /;oX)]W  
"N`[r iq{  
这样的话assignment也必须相应改动: kqFP)!37  
'<"s \,  
template < typename Left, typename Right > G3Z)Z) N  
class assignment %J+E/  
  { KrQ1GepJ  
Left l; )h7<?@wv&  
Right r; e)d`pQ6  
public : <g$~1fa  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !2ZF(@C /  
template < typename T2 > ;U-jO &  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %nf6%@s  
} ; 1`=nWy='  
k$blEa4  
同时,holder的operator=也需要改动: sB7# ~p A  
Zy`m!]G]80  
template < typename T > h1de[q)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 16 =sij%A  
  { Sc;BCl{=|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4K\G16'$v  
} 8Vr%n2M  
o~`/_ +  
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。 nLXlU*ES  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l3)} qu  
`sn^ysp  
return l(rhs) = r; "&Y`+0S8  
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。 k>;`FFQU>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HiZ*+T.B  
Q'=x|K#xj  
template < typename Tp > *\ R ]NV  
class constant_t X% t1 T4  
  { IG2r#N|C#  
  const Tp t; F3On?x)  
public : Te"ioU?.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k\5c|Wq|g  
template < typename T > ~%&LTX0s|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const La`NPY_:>  
  { "~sW"n(F_  
  return t; >*35C`^  
} (A9Fhun  
} ; 5?{ r  
V% rzk*LA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @>,^":`#  
下面就可以修改holder的operator=了 ]cHgleHQ  
+r2+X:#~T  
template < typename T > ]d$8f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "@V Y  
  { T(id^ w  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q /U2^  
} N G+GEqx  
"L IF.)  
同时也要修改assignment的operator() 9ijfRqI=x  
3l rT3a3vV  
template < typename T2 > 11 Q1AN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0CnOL!3.I  
现在代码看起来就很一致了。 @0Ic3C[rH6  
"g5^_UP  
六. 问题2:链式操作 <? q?Mn  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 YvaK0p0Z  
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。 "H'B*vc-  
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!dm-L  
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。 D+lAhEN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .s?L^Z^  
PxvyN_B#>  
template < typename T > L>jY.d2w=K  
struct result_1 ]C!gQq2'a  
  { u-QB.iQ+s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ha]VWt%}  
} ; ]E5o1eeg  
WlOmJtt4)  
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: |3(' N#|  
1+_`^|eK  
template < typename T > )1?y 8_B  
struct   ref 3Z>Ux3[  
  { cuax;0{%  
typedef T & reference; |mZxfI  
} ; Ytn9B}%o  
template < typename T > KI"#f$2&  
struct   ref < T &> l!D}3jD  
  { ~[t[y~Hup  
typedef T & reference; zfJT,h-{  
} ; g|o,uD  
qU \w=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q *D;U[  
qqjwJ!@P  
template < typename T > `+]Qz =}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (p"%O  
  { 4>wP7`/+y  
  return l(t) = r(t); OIGY`   
} !z\h| wU+  
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。 j*|VctM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^um<bWNc  
T^zXt?  
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 moz/L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tH!]Z4}u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R)c?`:iUB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /2&c$9=1  
最后的布局是: Tf>bX_L?  
                Add XY5K%dMU  
              /   \ 'p^t^=dQ  
            Divide   5 \[;0 KV_  
            /   \ )*$lp'~7N  
          _1     3 O %\*@4zM  
似乎一切都解决了?不。 fBU`k_  
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。 0Um2DjTCG  
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。 d-oMQGOklb  
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: !Jo_"#5  
]vAz  
template < typename Right > t*p71U4+I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tR# OjkvX  
Right & rt) const '+@=ILj>  
  { &T#;-`'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +Q/R{#O  
} xB@ T|EP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 " s,1%Ltt  
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。 Sh/08+@+L:  
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&6-a*<Z  
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。 8'[~2/  
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。 (^ J I%>  
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? b!+hH Hv:  
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: -M\<nx  
4j-Xi  
template < class Action > x[cL Bc<  
class picker : public Action n'"/KS+_  
  { zrvF]|1UP  
public : )~X2 &^orW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "fb[23g%@k  
  // all the operator overloaded N"Z{5A  
} ; G?yLo 'Ulo  
irZ])a  
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。 %[GsD9_-  
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: ,>:U2%  
2_>N/Z4T  
template < typename Right > {4l8}w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _?nL+\'V  
  { (|2t#'m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ."g`3tVK  
} B.=FSow  
pd?M f=>#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G0Iw-vf  
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。 M*0]ai|;  
[DuttFX^x  
template < typename T >   struct picker_maker :'Vf g[Uq  
  { )705V|v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Zj(AJ*r  
} ; vz&|J   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7P } W *  
  { 9i:L&dN  
typedef picker < T > result; 5=-Q4d  
} ; yNPVOp*  
_O?`@g?i  
下面总的结构就有了: e1yt9@k,  
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。 `>o{P/HN  
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。 ,KH#NY]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *;W+>W  
至此链式操作完美实现。 /'SNw?&  
U4'#T%*  
6bg ;q(*7  
七. 问题3 . '6gZKXY  
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。 7g^]:3f!   
XPc^Tq  
template < typename T1, typename T2 > [NTzcSN.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const : 6jbt:  
  { .xCZ1|+gG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x>K Or,f  
} 4Z3su^XR  
6jaEv#  
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: /|}EL%a  
&C_j\7Dq  
template < typename T1, typename T2 > cVv=*81\  
struct result_2 `bq<$e  
  { U gat1Pz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g&L!1<, p  
} ; 70?\ugxA  
Z-%\ <zT  
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?  ^^sE:  
这个差事就留给了holder自己。 qZdQD  
    M/f<A$xx_  
#~]zhHI  
template < int Order > H*n-_{h"t  
class holder; { l/U6](  
template <> &u."A3(  
class holder < 1 > `7E;VL^Y1  
  { T=DbBy0-  
public : %@b0[ZC  
template < typename T > h,:m~0gmj  
  struct result_1 ]h`&&Bqt  
  { .vf'YNQ%  
  typedef T & result; mY|)KJ  
} ; [>I<#_^~  
template < typename T1, typename T2 > l:~/<`o  
  struct result_2 J3V= 46Yc  
  { uh0VFL*@  
  typedef T1 & result; ;?Tbnn Wn  
} ; LVM%"sd?  
template < typename T > %6 zB Sje  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~7w"nIs<c  
  { s[>,X#7 y  
  return (T & )r; mthA4sz  
} n&4N[Qlv,  
template < typename T1, typename T2 > <dWv?<o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XX TL..  
  { K!%+0)A  
  return (T1 & )r1; #lo6c;*m5  
} KfEx"94  
} ; 0],r0  
NG=-NxEcN  
template <> :`#d:.@]o@  
class holder < 2 > QO:!p5^:  
  { /{J4:N'B>  
public : d'gfQlDny  
template < typename T > F~vuM$+d  
  struct result_1 R_cA:3qc~  
  { x;KOqfawv  
  typedef T & result; AR%4D3Dma  
} ; Tk[ $5u*,  
template < typename T1, typename T2 > !PlEO 2at  
  struct result_2 e)k9dOR  
  { bHnT6Icom  
  typedef T2 & result; nc29j_Id  
} ; e2Pcm_Ahv*  
template < typename T > D/gw .XYL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qBQ?HLK-  
  { G$"h&Xy1c  
  return (T & )r; ?4}h&/  
} i^&~?2  
template < typename T1, typename T2 > <$$yw=ef  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `$IK`O  
  { Et_bH%0  
  return (T2 & )r2; ^Z+?h &%%  
} eQm1cgMdz  
} ; (8DC}kckE  
-7[@R;FS  
7F7 {)L  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 RLXL&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,-LwtePJ0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: NA`SyKtg_  
Rok7n1gW  
return l(i, j) = r(i, j); UgSB>V<?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O6 3<AY@  
2wg5#i  
  return ( int & )i; |A~jsz6pI  
  return ( int & )j; I_#kgp  
最后执行i = j; ^/>(6>S^M  
可见,参数被正确的选择了。 x+:UN'"r  
mDABH@ R  
#G|RnV%t$~  
[b%D3-}'  
>8^ $ [}w  
八. 中期总结 X7 MM2V  
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: bo>*fNqAIy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4B1v4g8}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 65P0,b6"OT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor n nEgx;Nl0  
y2dCEmhY  
D/xbF`  
TER=*"!  
ZF8 yw(z  
7IH@oMvE  
九. 简化 (N6i4 g6  
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。 V7Lxfoa4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7kLz[N6Ll  
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: [PM 2\#K  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (Z q/  
  +-*/&|^等 jD]~ AwRJ  
2. 返回引用。 6I4\q.^qw  
  =,各种复合赋值等 ]@c+]{  
3. 返回固定类型。 x"=f+Mr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wk D^r(hiH  
4. 原样返回。 r'r%w#=`t  
  operator, jXx<`I+]  
5. 返回解引用的类型。 Yui3+}Ms  
  operator*(单目) 6:5I26  
6. 返回地址。 UgN u`$m+  
  operator&(单目) {X+3;&@  
7. 下表访问返回类型。 O, wJR  
  operator[] %P/Jq#FE .  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S(l O(gY  
  operator<<和operator>> )p0^zv{  
l`{\"#4  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 CS5?Ti6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: IB"w&sBy  
L(<*)No  
template < typename Left > #e1>H1eU  
struct value_return z&)A,ryW0  
  { . B9iLI  
template < typename T > zpZm&WC  
  struct result_1 Oh`69 k  
  { %QGC8Tz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m+R[#GE8#  
} ;  .Wj;%|  
B$ PP&/  
template < typename T1, typename T2 > J.b9F:&}  
  struct result_2 t;Sb/3  
  { NjScc%@y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e7Z32P0ls  
} ; Q7\w+ANf0  
} ; Su7?;Oh/yI  
;>yxNGV`  
&*,#5.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  hoUD;3  
 .-c4wm}  
下面我们来剥离functor中的operator() =E4LRKn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u#$]?($}d  
Y|f[bw  
return l(t) op r(t) <tNBxa$gS  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u@UMP@"#  
return op l(t) =,=A,kI[;  
return op l(t1, t2) /GN<\_o=q  
return l(t) op L:j<c5  
return l(t1, t2) op _x'6]f{n  
return l(t)[r(t)] ,X-bJA@(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F=e8IUr  
\BTODZ:h  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: zuad~%D<I  
单目: return f(l(t), r(t)); 85:=4N%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); DDP/DD;n}r  
双目: return f(l(t)); @[<><uTH  
return f(l(t1, t2)); b9J_1Gl]  
下面就是f的实现,以operator/为例 R6Km\N  
m@2QnA[ 4  
struct meta_divide wj^3N7_:w  
  { V)HG(k  
template < typename T1, typename T2 > kR-SE5`Jk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O7m(o:t x3  
  { mb TEp*H  
  return t1 / t2; i {NzV  
} >V?eog%~  
} ; -`kW&I0  
iDp)FQ$  
这个工作可以让宏来做: D9=KXo^  
eK?MKe  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ HZC"nb}r4  
template < typename T1, typename T2 > \ v6bGjVK[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w !-gJmX>  
以后可以直接用 O|{d[eX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F3@phu${  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 {OkV%Q<  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) pYZmz  
.+3g*Dv{&  
?W?c 1>  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 df4A RP+  
 F2LLN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :Uzm  
class unary_op : public Rettype M#4p E_G  
  { )9{0]u;9  
    Left l; \^J%sf${  
public : (&F}/s gbi  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} XH4  
%+W{iu[|  
template < typename T > r1`x=r   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |P HT694Uz  
      { f;o5=)Y  
      return FuncType::execute(l(t)); eCU:Q  
    } "Y =;.:qe  
.PIL +x*]N  
    template < typename T1, typename T2 > BDW^7[n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X8a/ `Y,  
      { s^G.]%iU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A@!qv#'  
    } r[`9uVT/  
} ; NqazpB*  
w7.V6S$Ga  
HSE!x_$  
同样还可以申明一个binary_op +ZaSM~   
EPI4!3]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #C74z$  
class binary_op : public Rettype T= y}y  
  { ,GbR!j@6  
    Left l; UJAv`yjG  
Right r; Q0`wt.}V2  
public : / |;RV"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _lJ!R:*  
17%,7P9pg  
template < typename T > zx"s*:O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~zJbK. _  
      { by1<[$8r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Olt?~}  
    } #?U}&Bd  
,*TmIPNK  
    template < typename T1, typename T2 > M>xK+q?O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B:yGS*.tu  
      { ;s= l52  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); J@HtoTDO3  
    } Q2w_X8  
} ; -n~1C {<  
5,lEx1{_  
hP%M?MKC  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 y{B=-\O]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e\`&p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) MC&` oX[  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Tj` ,Z5vy  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w,p PYf/t  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ~]|6T~+]83  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ntX3Nt_n  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :\`o8`  
下面是修改过的unary_op }#RakV4  
,GhS[VJjR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Hh3X \  
class unary_op iJI }TVep#  
  { I3{PZhU.  
Left l; CAig ]=2'  
  :S{BbQ){]  
public : R6<X%*&%  
}^ ~F|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1APe=tJ  
aB2F C$z  
template < typename T > GE:vp>>}`  
  struct result_1 + /4A  
  { V# }!-Xj  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; IYE~t  
} ; ,B*EVN  
[: n'k  
template < typename T1, typename T2 > +5g_KS  
  struct result_2 a_^\=&?'  
  { oz\!V*CtK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K-^\" W8  
} ; q5J5>  
Gt8M&S-;  
template < typename T1, typename T2 > xjUT{iwS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |#v7/$!  
  { u"r`3P`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D# 9m\o_  
} L~(j3D* 3  
!]A  
template < typename T > 0I-9nuw,^;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [NjXO`5#]  
  { k{R>  
  return OpClass::execute(lt(t)); 60^`JVGWH  
} p;`>e>$  
{K~'K+TPu  
} ; nY[WRt w  
!,_u)4  
hIYNhZv  
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 y1jCg%'H  
好啦,现在才真正完美了。 )W,aN)1)  
现在在picker里面就可以这么添加了: '|6]_   
@(EAq<5{  
template < typename Right > 1SQ3-WU s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h6L&\~pf  
  { D%[mWc@1I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); r(>@qGN  
} k>Is:P  
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。 VD;01"#'  
`f,/`''R  
*nT<m\C6  
t5^{D>S1  
%?1ew  
十. bind rK 8lBy:<  
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。 XW 2b|%T  
先来分析一下一段例子 ol\Utq,  
%Bj\W'V&p  
"@^k)d$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} np|Sy;:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M><yGaaX/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `$Y.Y5mGtJ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 &~cBNw|  
我们来写个简单的。 WMDl=6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gi3F` m  
对于函数对象类的版本: rET\n(AJ  
d(ZO6Nr Q  
template < typename Func > ^`i#$  
struct functor_trait ^x]r`b  
  { (q/e1L-S  
typedef typename Func::result_type result_type; do hA0  
} ; #H&|*lr  
对于无参数函数的版本: ;DQ ZT  
A7 {\</Z  
template < typename Ret > P_^ +A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L?b~k=  
  { w?PkO p  
typedef Ret result_type; Qab>|eSm  
} ; Ve$o}h-  
对于单参数函数的版本: J'6PmPzY|  
Xz 6<lLb  
template < typename Ret, typename V1 > df8k7D;~e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l ~"^7H?4e  
  { @-07F,'W,  
typedef Ret result_type; @(w@e\Bq  
} ; {f_={k  
对于双参数函数的版本: 7DogM".}~Q  
5+4IN5o]=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %@J.{@>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > LG9+GszX 2  
  { VcE:G#]5  
typedef Ret result_type; JJ-( Sl  
} ; UkwP  
等等。。。 *}qWj_RT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sPpH*,(  
94`7a<&ZNL  
template < typename Func > )th<,Lo3#  
struct func_return R{`(c/%8  
  { q4h]o^+  
template < typename T > x3=A:}t8  
  struct result_1 8.1c?S  
  { 'T;P;:!\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _IHV7*u{;  
} ; HQ_Ok `  
^rR1ZVY  
template < typename T1, typename T2 > v |,1[i{  
  struct result_2 _#E0g'3  
  { :wyno#8`-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lWk>z; d  
} ; \##zR_%  
} ; BN5[,J  
%bn jgy  
yf.~XUk^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  M mj;-u  
|*eZD-f  
template < typename Func, typename aPicker > 8P\G }  
class binder_1 Pl06:g2I  
  { se2!N:|R!G  
Func fn; bjW]bRw  
aPicker pk; pZ{+c  
public : |-67 \p]  
<]t%8GB2V  
template < typename T > :as$4|  
  struct result_1 .WJ YQi  
  { kPG-hD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `:fZ)$sY  
} ;  :A_@,Q  
,Ks8*;#r  
template < typename T1, typename T2 > WM$ MPs  
  struct result_2 l~q\3UKlt  
  { Y=?3 js?O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;u ({\K  
} ; Zd%k*BC  
=%K;X\NB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} zV37$Hb  
:gibfk]C  
template < typename T > 9wUkh}s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <?.&^|kS  
  { rl;~pO5R9  
  return fn(pk(t)); yjX9oxhtL  
} K&]G3W%V  
template < typename T1, typename T2 > A2Ed0|By  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .p3,O6y2(F  
  { 3BJ0S.TF  
  return fn(pk(t1, t2)); Xza(k  
} >Eto( y"q  
} ; K#d`Hyx  
2 c{34:  
9ULQrq$?  
一目了然不是么? S!CC }3zw  
最后实现bind WIxy}3_to  
qS$Ox?Bw#u  
(NU NHxi5B  
template < typename Func, typename aPicker > !>&o01i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `5.'_3  
  { Qx#"q'2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ql{ OETn#  
} |v%YQ R  
%)W2H^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &)ChQZA  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Do7Tj  
Cctu|^V  
十一. phoenix D_*WYV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: - %h.t+=U  
:U%W%  
for_each(v.begin(), v.end(), nh>vixe  
( CYP q#rd  
do_ .@U@xRu7|  
[ ^"2J]&x`G  
  cout << _1 <<   " , " Om\vMd@!  
] xJ8M6O8  
.while_( -- _1), *vxk@ `K~  
cout << var( " \n " ) mxC;?s;~  
) b5vC'B-!  
); 1~ 3_^3OT  
 }q`S$P;  
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: #OD/$f_  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ,m:.-iy?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 & l&:`nsJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3yF,ak {Sl  
i%]EEVmN  
,T$U'&;  
template < typename Cond, typename Actor > +gtbcF@rx  
class do_while O KR "4n:  
  { ,/F~ Y&1I  
Cond cd; ]72`};  
Actor act; vMH  
public : Ckuh:bs  
template < typename T > WlC:l  
  struct result_1 f+,qNvBY/  
  { [!#L6&:a8  
  typedef int result_type; w-MCZwCr)  
} ; q"8e a/  
K=h9Ce  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /]Md~=yNp  
h2]P]@nW;W  
template < typename T > xj;H&swo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~IBP|)WA-  
  { qiBVG H  
  do :>f )g  
    { @,7GaK\  
  act(t); Ai?*s%8v  
  } 37.S\ gO]  
  while (cd(t)); K;H&n1  
  return   0 ; f+)L#>Gl?  
} C1n>M}b  
} ; qWPkT$ u  
rcG"o\g@+  
,m|h<faZL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u^I|T.w<r6  
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。 j-}O0~Jz  
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。 <^jQo<kU  
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。 '4Bm;&6M  
下面就是产生这个functor的类: 0-Ku7<a  
O;jrCB  
(vJNHY M  
template < typename Actor > /%1ON9o>  
class do_while_actor @:vwb\azVD  
  { `kXs;T6&  
Actor act; y/7\?qfTk  
public : xdt- ;w|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %XQ(fj>  
-zeG1gr3  
template < typename Cond > Jk n>S#SZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A]oV"`f  
} ; "JV_2K_i  
!F'YDjTot  
wc4{)qDE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V6X 0^g  
最后,是那个do_ '-XXo=>0MV  
s*]}QmRpr  
KRRdXx\~  
class do_while_invoker qqY"*uJ'  
  {  ItrDJ'  
public : nMUw_7Y6  
template < typename Actor > Fk7')?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Am|%lj+1z  
  { aeM+ d`f  
  return do_while_actor < Actor > (act); :tg)p+KB  
} ?GR"FmB(  
} do_; ZKTz ,  
vXZOy%$o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;dgp+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0GCEqQy8  
最后来说说怎么处理break和continue -C]5>& W  
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。 =-n}[Y}A  
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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