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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :_pn|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a7"Aq:IjU  
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, g1&q6wCg|  
c:2LG_mQ  
Q: j)F|uhc  
+O@|bd \  
  class filler !rff/0/x"  
  { {tUxRX  
public : ageTv/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a&<_M$J&  
} ; Z |<  
[BFPIVD)h]  
[n&SA]a  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =a(]@8$!1  
vAfYONU  
iIc/%< ;  
3y yVI#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1'b}Y 8YO  
S%3&Y3S  
sU"sd7#A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YA~`R~9d  
;jFUtG  
&+ UnPE(  
?7TuE!!M  
二. 战前分析 N$M:&m3^  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 YtA<4XHU  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =J'&.@Dwz  
SDko#  
=" pNE#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N[kl3h%q  
  /* --------------------------------------------- */ 3 V$ \s8  
vector < int *> vp( 10 ); 1Sd<cOEd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;nKhmcQ4  
/* --------------------------------------------- */ >9t+lr1   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dY`P  
/* --------------------------------------------- */ (1)b> 6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I$*LMzve  
  /* --------------------------------------------- */ tkW7wP;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -=)+)9~G  
/* --------------------------------------------- */ '}F..w/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n7hjYNJ  
E=t^I/f)E  
rAS2qt  
O}X@QG2_  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5EL&?\e  
1._1, _2是什么? fK+[r1^  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 BQ(sjJ$v6F  
2._1 = 1是在做什么? ]s` cn}d  
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。 lVgin54Q  
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。 Kc+TcC  
tD> qHR  
8" (j_~;  
三. 动工 '%*/iH6<U{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: RSIhZYA  
fnK H<  
t LM/STb6  
J/\^3rCB  
template < typename T > Wo6C0Z3g}  
class assignment _vUId?9@+e  
  { ;9hS_%ldX4  
T value; ;ApldoMi  
public : DlQ*'PX7  
assignment( const T & v) : value(v) {} QPKY9.Rvv  
template < typename T2 > o(g}eP,g }  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a6hDw'8!  
} ; jk1mP6'P|  
_A6e|(.ll  
q6eD{/4a1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [y(<1]i-a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment OD).kP}s^  
i?6#>;f  
dI~{0)s  
z W*Z  
  class holder B X Et]+Q  
  { ij02J`w:Ra  
public : sNsWz.DLT#  
template < typename T > j0A9;AP;;C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const a4Y43n  
  { jKp79].  
  return assignment < T > (t); r~PVh?  
} 4Vv$bbu+  
} ; #* Iyvx  
W!)B%.Q  
7rIEpN>*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Q,n Xc  
sYd)r%%AU  
  static holder _1; c<5(c%a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 cR!Mn$m  
~) vz`bD1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %B04|Q  
而不用手动写一个函数对象。 Us4#O&  
~jMfm~  
JO&+W^$uY}  
6kdcFcV-]  
四. 问题分析 EsjZ;D, c(  
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。 ?pkGejcQ  
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。 p~h [4hP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \04 (V'`U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -02.n}u>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2\9OT>  
$DhW=(YM_a  
五. 问题1:一致性 !]=S A &  
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?| BH2JH>'X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "1ov<  
WU{9lL=  
struct holder @8U8>'zDE  
  { jl,>0 MA  
  // zC>zkFT>H  
  template < typename T > ]DLs'W;)  
T &   operator ()( const T & r) const UiH5iZ<r;  
  { xv 0y?#`z  
  return (T & )r; iKAqM{(  
} D@`"99z  
} ; -5<G^AS  
UaM&/K9  
这样的话assignment也必须相应改动: c[;=7-+  
:?H1h8wbCt  
template < typename Left, typename Right > $c7Utm s  
class assignment tW"s^r=95  
  { ?io ,8  
Left l; ew*;mQd  
Right r; ]`TX%Qni  
public : RKwuvVI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6yhRcvJ}  
template < typename T2 > |#x]/AXa0/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } HC(o;,spO  
} ; jP"yG#  
GW!%DT  
同时,holder的operator=也需要改动: *KDwl<^A  
\v p^[,SI  
template < typename T > Cp^%;(@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const og8"#%  
  { bh UghHT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NA9ss  
} 7:X@lmBz=  
m9Hdg^L  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Y$N D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y\}<N6  
,=y8[(h  
return l(rhs) = r; JbW!V Y  
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。 2jH&@g$cl;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U$T (R2@  
W0KSLxM  
template < typename Tp > bTc'E#  
class constant_t Fn*)!,)  
  { 7"$9js2  
  const Tp t; X1\ao[t<;c  
public : % !p/r`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} LKI2R_|n  
template < typename T > IC@-`S#F  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }ygxmb^@Z  
  { (vr v-4  
  return t; R*z:+p}oHy  
} F)4;:".zna  
} ; e*jfxQ=qG  
L$s ;tJ   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (X}Q'm$n\h  
下面就可以修改holder的operator=了 tCirdwmg  
ICXz(?a  
template < typename T > 3M<T}>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AcxC$uh  
  { g)#.|d+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O5?3 nYHa  
} EJZb3  
:h60  
同时也要修改assignment的operator() ck\gazo~q  
XoqmT/P  
template < typename T2 > yZDS>7H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } osW"b"_f  
现在代码看起来就很一致了。 #ysSfM6  
pxi/ ]6pw  
六. 问题2:链式操作 u &s>UkR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p:q?8+W-r  
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。 5u3SP?.&  
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。 Zn9ecN  
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[AwR?=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct JK@" &  
(D 5.NB%@  
template < typename T > zP$Ef7bB  
struct result_1 5EqC.g.  
  { ^~:&/0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #O2e[ E-  
} ; )@OKL0t  
ubvXpK:.  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &z"sT*3  
N)H _4L  
template < typename T > ;YK{[$F  
struct   ref ;x=r.3OQy  
  { AECaX4h+_  
typedef T & reference; hd E?%A  
} ; wmf#3"n  
template < typename T > +S3r]D3v/  
struct   ref < T &> XdR^,;pWE  
  { nB+ e2e&  
typedef T & reference; t/HUG#W{  
} ; |Q _]+[  
,{_;q:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D>~S-]  
R:LT hFx  
template < typename T > MJ+]\(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const JG=U@I]  
  { z]J pvw`p  
  return l(t) = r(t); T)QT_ST.9  
} 7Vd"AVn}g  
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。 AX= 4{b'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `?PpzDV7Y  
/>i~No#Xm  
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 ZTwCFn  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pzPm(M1^X  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lVmm`q6n9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 y s3&$G  
最后的布局是: oNfNe^/T  
                Add Gpauy=4f  
              /   \ 5ma*&Q8+  
            Divide   5 Rf~? u)h1  
            /   \ gZ^NdDBO  
          _1     3 5l&9BS&  
似乎一切都解决了?不。 re `B fN  
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。  #)r  
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。 :&/b}b!)AX  
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: =[ $zR>o*%  
xfE:r:  
template < typename Right > #z*-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *{y/wgX  
Right & rt) const ;3D[[*n9  
  { Z3)l5JG)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o$=D`B  
} X R =^zp?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'WA]DlO  
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。 z}" Xt=G?  
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。 {y[T3(tt  
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。 UqP %S$9  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ]y3'6!  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ?G#T6$E8  
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: 5Z`9L| 3d  
F`3J=AJOJ  
template < class Action > #^>5,M2  
class picker : public Action rdFeDZo&Z)  
  { Rw54`_kFEB  
public : DKjkO5R\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >|Hd*pg))  
  // all the operator overloaded Dt9[uyP&  
} ; ?W%9H\;  
;n9r;$!f  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Puu O2TZ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: SLa\F  
7,sslf2%K  
template < typename Right > llf|d'5Nl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !;YmLJk;hN  
  { M-Az2x;6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JVzU'd;1!  
} *EZ'S+wR  
Hw1<! Dyv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ax=k0%M[&  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 -!dL <  
!,#42TY*X  
template < typename T >   struct picker_maker Lh%>> Ht{  
  { 7>g^OE f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "Q:m0P xb  
} ; F8\nAX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3w=OvafT:  
  { A=7  [^I2  
typedef picker < T > result; Ip/_uDi+!Z  
} ; < c[+60p"  
rUX1Iu7  
下面总的结构就有了: 0L "+,  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ZiBTe,;  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !$&3h-l[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'J&&F2O%  
至此链式操作完美实现。 v2>.+Eh#  
vHY."$|H  
E6iUa'  
七. 问题3 1M|DaAI  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 9rr"q5[  
o2cZ  
template < typename T1, typename T2 > b(lC7Xm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A$K>:Tt>  
  { 0jY#,t?>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %&L]k>n^  
} CU3[{a  
FFH9 $>A  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 4{Vw30DZ  
n3, ?klK  
template < typename T1, typename T2 > A^PCI*SN[  
struct result_2 k T$yHB #  
  { xm@vx}O:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8y!d^EQ  
} ; l4oI5)w  
$:I~y| !1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? {'W\~GnZ  
这个差事就留给了holder自己。 \`N%77A  
    -1ke3  
xU/Eu;m  
template < int Order >  Py$*c  
class holder; 2.=3:q!H<%  
template <> X4emhB  
class holder < 1 > {K-]nh/  
  { S$q:hXZ#e  
public : 41y}n{4n8  
template < typename T > cyq]-B  
  struct result_1 . W{\wk n  
  { |t^7L )&y  
  typedef T & result; Sr)rKc  
} ; >Z k$q~'+  
template < typename T1, typename T2 > Yr@)W~  
  struct result_2 0Zkb}F2-  
  { MR$Bl"d  
  typedef T1 & result; T)Byws  
} ; )>q.!"B  
template < typename T > $\>GQ~k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V.Pb AN  
  { 0eY$K7 U  
  return (T & )r; -R 4 t  
} {.tUn`j6V  
template < typename T1, typename T2 > H"W%+{AR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @)mH"u!(7  
  { p(UUH3%W  
  return (T1 & )r1; 2ul!f7#E  
} t E/s|v#O  
} ; b]hP;QK`U$  
(v*$ExF  
template <> E!J;bX5  
class holder < 2 > WZaOw w  
  { #imMkvx?  
public : 6R% I)  
template < typename T > EeWCy5W  
  struct result_1 S2/c2  
  { hRZ9[F[[  
  typedef T & result; -?n|kSHX  
} ; ;bq_Y/"  
template < typename T1, typename T2 > D]resk  
  struct result_2 i[A$K~f  
  { >[B[Q_})  
  typedef T2 & result; O#fGHI<43[  
} ; !Q =H)\3  
template < typename T > \'6hv>W@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const he;;p="!*  
  { &^^zm9{  
  return (T & )r; 0m_c43+^  
} FS30RP3 `/  
template < typename T1, typename T2 > fQq'_q5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u-0-~TwD  
  { !T02@e/  
  return (T2 & )r2; yhg^1l|t,  
} n#,|C`2r  
} ; Oe=7z'o  
,-#8/9ts  
LC)-aw>-  
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> >。 Gb.r!W8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u{maE ,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V9qA.NV2  
<eK F  
return l(i, j) = r(i, j);  chW 1UE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) sA=WU(4^  
q"4{GCavN  
  return ( int & )i; JSCe86a7<E  
  return ( int & )j; :786Z,')  
最后执行i = j; ?bu-6pkx]  
可见,参数被正确的选择了。 y}dop1zp  
jh \L)a*  
:4|ubu  
C;#vW FE  
;:NW  
八. 中期总结 H$Om{r1j  
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: 9B gR@b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~ {OBRC  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R,?7|x  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $|-joY  
gOaL4tu  
[O92JT:li  
,tBb$T)7<  
 uaN0X"  
HC4qP9Gs  
九. 简化 d*;wHA,}F  
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。 D  /wX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Kv3cKNvu~  
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: CYD&#+o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {z:aZ]QhKc  
  +-*/&|^等 .=rS,Tpo  
2. 返回引用。 . AJ(nJ)  
  =,各种复合赋值等 @}sxA9 a  
3. 返回固定类型。 zyb>PEd.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 08*bYJu  
4. 原样返回。 GcXh V  
  operator, k$j4~C'$  
5. 返回解引用的类型。 h8#14?  
  operator*(单目) H4l*  
6. 返回地址。 mOm_a9M L  
  operator&(单目) $mf Z{  
7. 下表访问返回类型。 a'3|EWS ?  
  operator[] 3^NHV g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (.Q.S[<Y  
  operator<<和operator>> 9p| ;Hh:  
dV_ClH &)  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 wB%:RI,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: KY}c}*0  
Ll 4/P[7:?  
template < typename Left > %NH#8#';2  
struct value_return pGS!Nn;K2  
  { 2/[J<c\G  
template < typename T > :zN{>,sC  
  struct result_1 ,ddoII  
  { ,mkXUW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %9 kOl  
} ; TV&:`kH  
QYl Pr&O9  
template < typename T1, typename T2 > uO=yQ&  
  struct result_2 ST'eJ5P7!5  
  { .x6c.Y.S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q.xt%`@aA  
} ; !'yCB9]O  
} ; b A/,{R  
,# i@jB  
AcRrk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait . #+N?D<  
R ;XG2  
下面我们来剥离functor中的operator() Vp"=8p#k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: mI$<+S1!  
 (TKn'2  
return l(t) op r(t) 3mmp5 d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) & B CA  
return op l(t) no~Yet+<"  
return op l(t1, t2) NFYo@kX> G  
return l(t) op fv;3cxQp  
return l(t1, t2) op 397IbZ\  
return l(t)[r(t)] `B1r+uTP~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 06)B<  
9YMD[H\}V  
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: IF>dsAAI<  
单目: return f(l(t), r(t)); _lK+/"-l  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y.7iKMp(  
双目: return f(l(t)); M/Twtq-`H  
return f(l(t1, t2)); v|]1x2191  
下面就是f的实现,以operator/为例 }3%L3v&  
obRYU|T  
struct meta_divide 6jDHA3  
  { G8sxg&bf{  
template < typename T1, typename T2 > uT\|jv,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Xc>M_%+ R  
  { |(evDS5  
  return t1 / t2; f+WN=-F\  
} >14 x.c  
} ; [9-&Lq_ g  
2#y-3y<G  
这个工作可以让宏来做: !e<D2><^  
z\kiYQ6kA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ l- mt{2  
template < typename T1, typename T2 > \ >QA;02  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -wdd'G  
以后可以直接用 4?u<i=i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l(B(gPvU  
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 ge[hAI2I  
(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。。。) 'xG:v)(  
N -z  
R?D c*,  
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 7_ G$&  
_U<r@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z,f  
class unary_op : public Rettype 0Mo?9??  
  { K|ZB!oq  
    Left l; nf2[hx@=U  
public : #GVf+8"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gK#G8V-,  
vMHJgpd&j  
template < typename T > "3Lq/mJYnZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4~DW7 (  
      { 6");NHE  
      return FuncType::execute(l(t)); G@=H=' :~  
    } ETMF.-P  
VZ1u/O?ub  
    template < typename T1, typename T2 > T4e-QEH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IwZe2$f  
      { $:u5XJx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <fm<UO,%  
    } D\LXjEm e.  
} ; P:QSr8K  
<?E~Qc t  
Oe_*(q&  
同样还可以申明一个binary_op R\MFh!6sn  
gc[BP>tl\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =}xH6^It  
class binary_op : public Rettype py':UQS*q  
  { qHf8z;lc  
    Left l; CYH o~VIK  
Right r; g54b}vzm  
public : "74Rn"d5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^)%TQ.  
=K8z8K?  
template < typename T > TJ`Jqnh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XnNU-UCX  
      { }}q_QD_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T@?uA*J  
    } _@_w6Rh  
hTS?+l  
    template < typename T1, typename T2 > [39  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YkJnZ_k/P  
      { %1UdG6&J_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tGVC"a  
    } M\L^ Wf9  
} ; ;UPI%DnE]  
V")u y&Ob  
'p> *4}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 5LVzT1j|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UgC{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gBPYGci2F  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Sf"]enwB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ? f>pKe  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 2J1YrHj3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G5hh$Nmpi  
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) eW/sP Q-  
下面是修改过的unary_op n/vKxtW  
6U?z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > grbUR)f<?-  
class unary_op ?_BK(kL_  
  { yRtxh_wr9  
Left l; 6Sr}I,DG  
  T^1]|P  
public : 1J?x2  
89+Q^79m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} eUZvJTE  
Z+M* z;  
template < typename T > {<#~Ya-  
  struct result_1 $^Z ugD  
  { oJln"-M1nx  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dHJ#xmE!pP  
} ; *)0-N!N#)  
J<27w3bs~p  
template < typename T1, typename T2 > }N`m7PSf  
  struct result_2 uh 3yiDj@a  
  { |4?O4QN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M.h8Kr!.  
} ; w^N3Ma  
s;!Tz)  
template < typename T1, typename T2 > p)y'a+|7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -V 'h>K  
  { (I0QwB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8TV "9{ n  
} ?o883!&v  
t/Y)%N  
template < typename T > xa]e9u%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ['#3GJz-  
  { )DwHLaLW  
  return OpClass::execute(lt(t)); @yxF/eeEy+  
} 8D5v'[j-  
R8n/QCeY{  
} ; 0fP-[7P  
60Szn]z'8[  
j _p|>f<}  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 2PVtyV3;  
好啦,现在才真正完美了。 &vHfuM`  
现在在picker里面就可以这么添加了: e 0cVg  
T(4OPiKu  
template < typename Right > A2{s ?L,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [)KLmL%  
  { u~\I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); s$PPJJT{b  
} XPd@>2  
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。 r.#"he_6!.  
_+NM<o#A  
YfZ96C[a  
lq*{2M{[  
EI!e0 V1!  
十. bind f.Feo  
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。 8-uRn38  
先来分析一下一段例子 Y>i5ubR~  
vAH`tPi>  
R\^XF8n6/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FdFN4{<QZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 c$AwJhl^]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Jh!'"7  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Uh=@8v  
我们来写个简单的。 zM+eb| >cr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: '%\FT-{  
对于函数对象类的版本: p"ElO,\  
ed:[^#Lj  
template < typename Func > >cYYr@S  
struct functor_trait qOi"3_  
  { Y}UVC|Ef  
typedef typename Func::result_type result_type; M,(UCyT  
} ; V<W$ h`  
对于无参数函数的版本: nr>Os@\BU  
@?YO_</  
template < typename Ret > nLcOz3h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K%iA-h  
  { KVA~|j B  
typedef Ret result_type; AttS?TZr  
} ; /@`kM'1:  
对于单参数函数的版本: sBV})8]K M  
h.WvPZ2U  
template < typename Ret, typename V1 > Ka|, qkb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > C<u<:4^H  
  { &|&tPD/dJ  
typedef Ret result_type; T=D|jt  
} ; wOU\&u|  
对于双参数函数的版本: fOtzb YVC  
JK_(!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uE%$<o*#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t~(|2nTO5  
  { I {&8iUN  
typedef Ret result_type; WPbG3FrL!  
} ; >J,y1jzJ  
等等。。。 \I[50eh|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .QVZ!  
N_^s;Qj  
template < typename Func > n)xLEx,  
struct func_return p81Vt   
  { V_p[mSKJv  
template < typename T > TOC2[m c'  
  struct result_1 '#Pg:v_  
  { `+?g96   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Htn''adg5  
} ; fq,LXQ#G  
] lONi  
template < typename T1, typename T2 > r>Rm=eKJ  
  struct result_2 'En|-M5  
  { h =E)5&Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =QQTHL{3  
} ; K#_x.: <J  
} ; e$=UA%  
BK;Gh0mp  
i0/RvrLc  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |18h p  
{Z!x]}{M  
template < typename Func, typename aPicker > @B#\3WNt  
class binder_1 e/s8?l  
  { ;FfDi*S7  
Func fn; 3 jR I@  
aPicker pk; sjIUW$  
public : p;0p!~F=49  
ckhU@C|=*  
template < typename T > -{O>'9'1A  
  struct result_1 {@YY8SKb9  
  { su\iUi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =R6IW,*  
} ; kVeR{i<*(  
734f &2  
template < typename T1, typename T2 > 4-voR5Fd  
  struct result_2 [Zxv&$SQ  
  { 1O,:fTG<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #ExNiFZ  
} ; ,$A'Y  
rZ#ZY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -g\;B  
{'@`: p&3r  
template < typename T > i9koh3R\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f Hd|tl  
  { z;Jz^m-  
  return fn(pk(t)); 4H4ui&|7u6  
} ORx6r=zg  
template < typename T1, typename T2 > B&L-Lc2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?>/9ae^Bw  
  { '4ip~>3?w  
  return fn(pk(t1, t2)); ? FlQ\q  
} x:$ xtu  
} ;  <BiSx  
MAQ(PIc>T  
r#'ug^^k$X  
一目了然不是么? *$Z,kZ^^  
最后实现bind Fs(FI\^  
%k'>bmJ  
0,whTnH|  
template < typename Func, typename aPicker > Tx>V$+al  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |/;;uK,y  
  { < Dt/JA(p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 19b@QgfWpb  
} 46##(4RF  
4;*jE (  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p""\uG'  
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。 7epil  
v\o m  
十一. phoenix 7 !dj&?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N*+L'bO  
A{p_I<  
for_each(v.begin(), v.end(), goe %'k,  
( ua E,F^p  
do_ 3i1TBhs6  
[ 8]mRX~  
  cout << _1 <<   " , " fjCFJ_  
] n^|SN9 _r  
.while_( -- _1), KM"BHaSkF  
cout << var( " \n " ) D-FT3Culw  
) NvC @  
); fV2w &:^3  
dVg'v7G&V(  
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: 5"y)<VLJX  
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 6l:uQz9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 PeIKx$$Kl{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @?>5~  
 ~)F_FS  
b;FaTm@  
template < typename Cond, typename Actor > X .sOZb?$  
class do_while 5=\^DeM@ H  
  { G5%k.IRz  
Cond cd; YYL3a=;`a  
Actor act; lL'Bop@  
public : Lr 9E02  
template < typename T > O0;mXH  
  struct result_1 HQwrb HS  
  { :|8!w  
  typedef int result_type; R;pIi/yDRe  
} ; U&43/;<,  
zJ$U5r/u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [kTckZv  
b6xz\zCL  
template < typename T > &*bpEdkZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'y5H%I!  
  { E62_k 0q  
  do u@P1`E1Q  
    { B`gH({U  
  act(t); 2a;[2':  
  } tt CC] Q  
  while (cd(t)); _8ks`O#}  
  return   0 ; !x\\# 9  
} 8)2M%R\THn  
} ; <EdNF&S-  
Jz*A!Li  
OI8}v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #2lvRJB  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。  3bJ|L3G  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 {;m|\652B  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ef!f4u\  
下面就是产生这个functor的类: hd,O/-m#  
d^v.tYM$N  
8F'm#0  
template < typename Actor >  -PU.Uw]  
class do_while_actor |qwx3 hQ?  
  { @6%7X7m  
Actor act; K`j:F>b  
public : ;.rY`<|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^N7 C/" p  
V6h8+|hK  
template < typename Cond > KfPgj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HV7f%U  
} ; 9Zmq7a E  
!qHB?]  
aT+w6{%Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &Nw|(z&$  
最后,是那个do_ pSEaE9AX%  
Ab:ah 7!  
SG1AYUs V  
class do_while_invoker .<xD'54  
  { NB86+2stu  
public : l8 $.k5X  
template < typename Actor > d0f(Uk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z }Q/u^Z  
  { O3%#Q3c>3  
  return do_while_actor < Actor > (act); _^ic@h3'X~  
} \PFjw9s  
} do_; ${}9/(x/^  
z]LVq k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %`\Qtsape  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VVpJ +  
最后来说说怎么处理break和continue ~*+evAP  
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。 J!dv"Ww"  
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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