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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Qp+lJAY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v" FO  
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, yJJ8 "s~i  
 -$R5  
SLh~_ 5  
e "_"vbk  
  class filler UK:M:9  
  { 0w}{(P;  
public : ]h8/M7k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jt%WPkY:  
} ; "1%*'B^}bw  
U_Y;fSl>  
n/-N;'2J  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: |"\lL9CT  
W-XN4:,qI  
H%T3Pc  
)"~=7)~<^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V"g~q?@F  
R `Q?J[e  
k4mTZ}6E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _z%\'(l+  
GfNWP  
{~1M  
? ,V;f2c  
二. 战前分析 Z@nmjji  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 n}5x-SxS0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _w%s(dzk  
B>aEH b  
!vrnoFVu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dw99FA6  
  /* --------------------------------------------- */ !Iko0#4i  
vector < int *> vp( 10 );  p1?J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); a;yV#Y  
/* --------------------------------------------- */ f>4+,@G   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ds')PIj  
/* --------------------------------------------- */ d-i&k(M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {4)5]62>u  
  /* --------------------------------------------- */ q8tug=c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {5.?'vMp  
/* --------------------------------------------- */ !g/_ w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +}Auk|>Dc  
pfNThMf  
1W7 iip,  
Qv=Bq{N  
看了之后,我们可以思考一些问题: cWc$ yE'  
1._1, _2是什么? t5A[o7BS  
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。 {{GHzW  
2._1 = 1是在做什么? LVWxd}0  
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。 ls]Elo8h1f  
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。 5I_hh?N4Z  
"pl[(rc+u  
*<;&>w8  
三. 动工 =mAGD*NKu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]X4RnV55Q  
&U8 54  
ur`}v|ZY  
@US '{hO1p  
template < typename T > ~.!?5(AH8z  
class assignment /$<JCNGv  
  { WVsK rFZT  
T value; uk1v7# p  
public : 0-lPhnrp  
assignment( const T & v) : value(v) {} n *Q4G}p  
template < typename T2 > W>VAbm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >02i8:Tp5K  
} ; t2m  ^  
e4?<GT   
?WMi S]Q\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 = c/3^e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WMRYT"J?N]  
Ds;Rb6WcnY  
uk`d,xF   
/XbY<pj  
  class holder EgCp:L{  
  { hE9'F(87a  
public : b^@`uDb6  
template < typename T > cRjL3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !~Ax  
  {  |UABar b  
  return assignment < T > (t); av7q>NEZ!1  
} ~4}*Dhsh  
} ; 5J?bE?X  
GR_p1 C\  
k-;.0!D^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: o&*1U"6D  
  zd.1  
  static holder _1; mJ7 `.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /0X0#+kn  
|~Htj4K/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LAOdH/*:  
而不用手动写一个函数对象。 z2"2tFK  
/5a$@%  
b0rt.XB  
kJVM3F%  
四. 问题分析 1"*Nb5s  
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。 "`y W]v  
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。 \5j22L9S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pQ4 %]Api  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #mi0x06  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 k4]R]=Fh.  
rHA/  
五. 问题1:一致性 mkKRC;  
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?| ]QjXh >  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )< X=z  
;D %5 nnr  
struct holder rPrEEWS0)  
  { bdNY7|j`  
  // ]l9,t5Y  
  template < typename T > (\[jf39e  
T &   operator ()( const T & r) const  3D[:Rf[  
  { <yX@@8  
  return (T & )r; h$:&1jVY{  
} }0(vR_x  
} ; FE^?U%:u@  
D0,oml  
这样的话assignment也必须相应改动: [rD+8,zVm  
kM6 EZ`mj  
template < typename Left, typename Right > @k#z &@b  
class assignment H >@JfYZ0  
  { l7=$4As/hI  
Left l; oj,Vi-TZ  
Right r; -wG[>Y  
public : \&l*e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4#'^\5  
template < typename T2 > 6c;?`C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ugee?;]lu  
} ; ^5^ zo~^o  
noB}p4  
同时,holder的operator=也需要改动: K!$\REs  
y.TdWnXx  
template < typename T > PHE;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O23]!S<;  
  { 3XYIbXnk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); PLY-,Q&'  
} Xs#?~~"aC  
q]wn:%rX  
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。 V2<k0@y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _bvtJZ3i  
SIyS.!k>  
return l(rhs) = r; )BMWC k  
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。 l{%Op\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Is#v6:#^  
]h`E4B  
template < typename Tp > .DM1Knj  
class constant_t A~ %g"  
  { s OrY^cY;  
  const Tp t; XEe+&VQmY  
public : t9=|* =;9)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SFm.<^6  
template < typename T > z!uB&2C{k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 55jY` b .  
  { -* -zU#2|  
  return t; X/?h!Y}  
} rE' %MiIK  
} ;  ]pucv!  
jv?aB   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FC/>L  
下面就可以修改holder的operator=了 "KQ\F0/  
o*5e14W(:  
template < typename T > ~[bMfkc3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [fJFH^&?hr  
  { VS@rM<K{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); dwsy(g7  
} FKvO7? K  
/*xmv $  
同时也要修改assignment的operator() bvxxE/?Ni  
/=O+/)l`  
template < typename T2 > /:c,v-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } UmHJ/DI@  
现在代码看起来就很一致了。 (B?xq1Q  
?X5glDZ$  
六. 问题2:链式操作 P.2.Ge|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [.yx2@W  
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。 p|O-I&Xd  
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。 SBB bniK-  
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。 2l}Fg D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4s+J-l  
/ hj9Q!  
template < typename T >  TVEF+t  
struct result_1 ^9m]KEucd7  
  { :_b =Km<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'E6gEJ  
} ; xhoLQD  
sn T4X  
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: ]ge^J3az$u  
:_[cT,3  
template < typename T > V IRv  
struct   ref oqU#I~ -  
  { j2v[-N4 {J  
typedef T & reference; '/]Aaf@U8  
} ; ;V(}F!U\z  
template < typename T > &>^Ympr  
struct   ref < T &> 8"I5v(TV  
  { {/VL\AW5$  
typedef T & reference; jwE(]u  
} ; eNk!pI7g  
y0y;1N'KK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]NhWhJ:  
E/Gs',Y  
template < typename T > n<(5B|~y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Kd|l\k!  
  { !gH.st  
  return l(t) = r(t); ~a0}  
} d'@H@  
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。 #(wz l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #Ew eG^!#  
rgY?X$1q_  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 @42lpreT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }n&JZ`8<s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1*`JcUn,>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #z54/T  
最后的布局是: KcyM2hE7  
                Add u$`x]K=Zsm  
              /   \ LYo7?rp  
            Divide   5 oDiv9 jm  
            /   \ 0$dNrq  
          _1     3 a\j\eMC  
似乎一切都解决了?不。 V?=zuB?'  
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。 z&/ o  
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。 -<^Q2]PE;  
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: ve/6-J!5Y.  
aRb:.\ \zc  
template < typename Right > )k<~}wvQ0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =+#RyV  
Right & rt) const +OuG!3+w  
  { sn-+F%[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :usBeho  
} !urd $Ta  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [tw<TV"\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 N#-\JlJ)  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 9'L0Al~L  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 :zy'hu;  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 thboHPml{  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? nf@u7*# 6  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: U=1`. Ove  
`U>b6 {K  
template < class Action > !(AFT!  
class picker : public Action MvwJ(3  
  { jc.Uh9Kc  
public : dM;WG;8e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^RDXX+  
  // all the operator overloaded 42[:s:  
} ; >qGR^yvb  
cO?"  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 \$Qm2XKrK  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: g. VIe  
#)eJz1~  
template < typename Right > tg`!svL!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2Mi;}J1C{  
  { i'LTKj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *bC^X'  
} ?'_7#0R_0  
dM$G)9N)K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > u5|e9(J  
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。 ^i k|l=  
~(E8~)f)  
template < typename T >   struct picker_maker u:kY4T+Z  
  { kEDZqUD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; v-aq".XQ  
} ; xa^HU~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rKO*A7vE  
  { l\y*wr`  
typedef picker < T > result; c|a|z}(/J  
} ; `lOoT  
L#N.pd  
下面总的结构就有了: KPcuGJ  
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。 r6_a%A*  
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。 cf3c+.o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;|%JvptwW%  
至此链式操作完美实现。 (:muxby%  
Qz$Dv@*y\  
FDC{8e  
七. 问题3 S.4YC>E  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 oeKc-[r  
D6:J*F&?  
template < typename T1, typename T2 > 6)YNjh.{ *  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <plR<iI.  
  { &;3z 1s/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U2?gODh'  
} wLSYzz  
-$ft `Ih  
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: !/Ps}.)A`  
LX&P]{q KS  
template < typename T1, typename T2 > ^$ bhmJYT  
struct result_2 ',%&DA2  
  { $yK!Q)e:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p~co!d.q/}  
} ; @ ]3Rw[% z  
 e) (|  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? SX,z J`"  
这个差事就留给了holder自己。 [63;8l}  
    .ai9PsZ?V  
:*nBo  
template < int Order > ,99G2E v4c  
class holder; 'Mqa2o'M  
template <> j06oAer 9  
class holder < 1 > Z9^$jw]  
  { 9Q1GV>j>B  
public : @S92D6  
template < typename T > Wc G&W>  
  struct result_1 +yI^<BH  
  { 8PS:yBkA|  
  typedef T & result; O+J;Hp;\_  
} ; 0GVok$r@  
template < typename T1, typename T2 > v[ '5X  
  struct result_2 JwczE9~o  
  { dVfDS-v!  
  typedef T1 & result; DyZ90]N  
} ; h)`vc#"65k  
template < typename T > `:4cb $  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #^V"=RbD  
  { }('' |z#UE  
  return (T & )r; yBiwYk6  
}  Nf'9]I  
template < typename T1, typename T2 > 4Pdk?vHK;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (Mh\!rMg  
  { [40 YoVlfM  
  return (T1 & )r1; &3J#"9 _S  
} {r8CzJ'f  
} ; ]f~YeOB@  
k 'b|#c9c  
template <>  :i$Z  
class holder < 2 > Fgk/Ph3r  
  { %"2B1^o>  
public : lhTbgM  
template < typename T > _F E F+I  
  struct result_1 uSjMqfK  
  { dp+Y?ufr  
  typedef T & result; mY( _-[W  
} ; cf'Z#NfQ  
template < typename T1, typename T2 > ?Gfe?  
  struct result_2 V:J6eks_  
  { Us5 JnP5  
  typedef T2 & result; 5?MvO]_  
} ; Nb1lawC  
template < typename T > 7 d5x4^EYE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /K<Nlxcm  
  { _C\b,D}p  
  return (T & )r; Of=z!|l2  
} OHo0W)XUU  
template < typename T1, typename T2 > s q KkTG3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jw[`\h}8  
  { b1 cd5  
  return (T2 & )r2; 1P_bG47  
} 5 S& >9l  
} ; y;jyfc$ `  
{ Se93o  
.Dmvgi]  
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> >。 r%9Sx:F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :u0433z:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {xX|5/z  
;}qCIyuO]  
return l(i, j) = r(i, j); +h/$_5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ijB,Q>TgO  
x{}m)2[Y  
  return ( int & )i; o<4LL7$A!  
  return ( int & )j; HPQ,tlp6j  
最后执行i = j; n6}1{\  
可见,参数被正确的选择了。 Zn/ /u<D  
t}nRWo  
;Z*RCuwg  
d\f 5\Y  
;xc  
八. 中期总结 6eD[)_?]y  
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: 4$"Lf'sH6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 PhS"tOGtX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dEiX! k$#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {TNAK%'v  
"=;&{N~8U  
F t}tIP7  
GZw<Y+/V"5  
wkGF&U  
e|LXH/H  
九. 简化 DxBt83e  
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。 &}uO ]0bR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pK`rm"6G  
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: itU01  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l O^h)hrR  
  +-*/&|^等 {IVqV6:  
2. 返回引用。 r/e&}!  
  =,各种复合赋值等 DiX4wmQ  
3. 返回固定类型。 Q7\Ax0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jDoWSYu4tY  
4. 原样返回。 %WNy=V9txp  
  operator, oKac~}_KL  
5. 返回解引用的类型。 ^cNP ?7g7  
  operator*(单目) `@&qf}`  
6. 返回地址。 k#.co~kS  
  operator&(单目) @&+ 1b=  
7. 下表访问返回类型。 L8fr uwb  
  operator[] ?r+tU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f19 i !  
  operator<<和operator>> 9`muk  
 ;P_Zen  
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。  P/Z o  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6 D O E6  
@lX)dY  
template < typename Left > OL>/FOH:Fx  
struct value_return '54@-}D  
  { f { ueI<  
template < typename T > X%dOkHarB  
  struct result_1 e.T5F`Du  
  { ZDf9Npe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wmIq{CXx,  
} ; (_T&2%  
38#(ruv  
template < typename T1, typename T2 > cZYX[.oIB  
  struct result_2 %(E6ADB  
  { C{) )T5G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U:>O6"  
} ; 8+gn Wy  
} ; pmS=$z;I  
!|!V}O  
ZjcJYtD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^2=zp.)  
%vksN$^  
下面我们来剥离functor中的operator() V)]&UbEL|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ji2#O.  
l|K8+5L  
return l(t) op r(t) 82<L07fB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -K0tK~%q  
return op l(t) Qhr:d`@^]  
return op l(t1, t2) zumRbrz  
return l(t) op \!PC:+u J  
return l(t1, t2) op ~t}:vGDj  
return l(t)[r(t)] (3-G<E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "7 l}X{b  
!y),| #7P  
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: NE! Xt<A  
单目: return f(l(t), r(t)); T/3UF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;(afz?T  
双目: return f(l(t)); rYLNV!_  
return f(l(t1, t2)); \)v.dQ!  
下面就是f的实现,以operator/为例 j7W_%Yk|E  
wOsr#t7  
struct meta_divide pZR^ HOq  
  { &K4o8Qz  
template < typename T1, typename T2 > RBb@@k[v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QdRMp n}q  
  { JDP#tA3  
  return t1 / t2; JWBWa-  
} D|S)/o6  
} ; KyDBCCOv  
xs:{%ki  
这个工作可以让宏来做: R0|X;3  
%cv%u6 b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 52~k:"c  
template < typename T1, typename T2 > \ ZN?(lt)u9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ks{s Q@~  
以后可以直接用 Y~CS2%j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6nDx;x&Q  
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 J h"]iN  
(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。。。) qdm!]w.G5  
@s/ qOq?  
+VeLd+Q}  
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 <@yyx7  
vxgm0ZOMN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~\^8 ^  
class unary_op : public Rettype r B)WHx<  
  { uZ^i8;i  
    Left l; L`!sV-.  
public : nMnc&8r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9xz`V1mIL  
D^u{zZy@e  
template < typename T > FlZ]R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {kzM*!g  
      { V^ :\/EU  
      return FuncType::execute(l(t)); DXiD>1(q  
    } zf!c  
Gnw>%f1@u  
    template < typename T1, typename T2 > kb6v2 ^8H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J0oR]eT}  
      { 1@ina`!1O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u>E+HxUJ  
    } &yN<@.  
} ; r {8  
I|M*yObl6  
>!2'|y^  
同样还可以申明一个binary_op ZQ:Y5 ph  
7-LeJRB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `=*svrmS  
class binary_op : public Rettype l ghzd6  
  { ; YRZg|Zw  
    Left l; k (R4-"@  
Right r; jQDxbkIuzE  
public : u2eq VrY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \Q$);:=q Q  
<uvshZ v  
template < typename T > E%e-R6gl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q4x71*vy  
      { ovohl<o\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zM'-2,  
    } Nh))U  
BO_^3Me*  
    template < typename T1, typename T2 > rQqtejcfx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7[)(;-  
      { ?/wloLS47  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9p.>L8  
    } f[RnL#*xJU  
} ; <ZiO[dEV  
h(L5MZs  
S]N4o'K}q  
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 "f3>20}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H1]\B:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $Yka\tS'  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 87Kx7CKF"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m "DMa  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 wnX6XyUH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *O;N"jf  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Nm~#$orI|  
下面是修改过的unary_op 9Dl \SF[  
e=_hfOUC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _=] FJhO  
class unary_op cMg /T.O  
  { q mB@kbt  
Left l; g9XtE  
  .EcMn  
public : |2# Ro*  
[=Z{y8#:J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .>YJ9 5&\  
~I<y^]2{  
template < typename T > $enh45Wy  
  struct result_1 h2>0#Vp3j  
  { ,&-[$,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b$`O|S  
} ; .phQ7":`  
>W<5$.G  
template < typename T1, typename T2 > J 0 P  
  struct result_2 PG!vn@b6  
  { _X[c19q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <fJ\AP5  
} ; vpDs5tUl  
hG^23FiN  
template < typename T1, typename T2 > ,zFN3NLtA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 93\,m+-  
  { Pz 'Hqvd  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?<;<#JN  
} ?KN_J  
3(%,2  
template < typename T > 7r>W r#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W}RR_Gu  
  { *QG;KJ%  
  return OpClass::execute(lt(t)); s<b7/;w'  
} 6,PL zZ5  
3[0:,^a  
} ; je-s%kNlJ  
Q 1Ao65  
l&B'.6XKs  
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 ~}w 8UO  
好啦,现在才真正完美了。 H~Cfni;  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^= G+]$8  
KfNXX>'  
template < typename Right > F!{SeH:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c &HoS  
  { #F@7>hd1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7W"menw  
} w3>|mDA}I  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 vvxj{fxb)  
4(82dmKO  
ny={V*m  
R 28*  
Mk[`HEO  
十. bind YqgW8 EM  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 k6BgY|0gC  
先来分析一下一段例子  4&D="GA  
@:B1  
\`ReZu$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^%pwyY\t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sLIP |i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [2V/v  
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。 I.!/R`  
我们来写个简单的。 V-jL`(JF%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u#~! %~  
对于函数对象类的版本: ?miM15XI  
RZA\-?cO)  
template < typename Func > @k<~`S~|  
struct functor_trait 3G^Ed)JvE  
  { *.g?y6d  
typedef typename Func::result_type result_type; EB<q.  
} ; m{c#cR  
对于无参数函数的版本: -::%9D}P|  
G>QTPXcD  
template < typename Ret > sfE8b/Z8  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  HU9y{H  
  { (_ah~VnO  
typedef Ret result_type; ~py0Vx,F  
} ; '.,.F0{x  
对于单参数函数的版本: xQap44KPZ  
u2-7vudh  
template < typename Ret, typename V1 > 0h4}RmS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > gH3kX<e  
  { L0tKIpk  
typedef Ret result_type; B_glyC  
} ; oE1]vX  
对于双参数函数的版本: ()?co<@(l  
p)xI5,b$9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y>|XpImZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *(B[J  
  { <t% A)L%  
typedef Ret result_type; VY@hhr1s~  
} ; g/p9"eBpq  
等等。。。 9'g{<(R]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2j1v.%  
\[1CDz=}1  
template < typename Func > r:4IKuTR  
struct func_return E2'e}RQ  
  { ZGhoV#T@  
template < typename T > J5_Y\@  
  struct result_1 WG}CPkj  
  { K-C-+RB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [[h)4H{T  
} ; 389.&`Q%Ut  
K"j=_%{  
template < typename T1, typename T2 > 9dtGqXX  
  struct result_2 :iB%JY Ad  
  { k^c=y<I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; es+_]:7B9  
} ; B@inH]wq  
} ; wS*CcIwj  
1Z8Oh_D C  
 O'|P|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ks2%F&\cE  
%C0O?q  
template < typename Func, typename aPicker > pm@Z[g  
class binder_1 IA#*T`  
  { e uHu}  
Func fn; O>M*mTM  
aPicker pk; #UCQiQfP  
public : %W',cu  
R+VLoz*J6  
template < typename T > \Rqh|T<D  
  struct result_1 r5fkt>HZ  
  { 3H#/u! W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #r)1<}_e#  
} ; p]z54 ~  
/3 Ix,7  
template < typename T1, typename T2 > Ny,A#-?  
  struct result_2 MI'l4<>u  
  { W<|K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Bi :wP/>v  
} ; a& aPBv1  
>"g<-!p@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} OMI!=Upz  
L_1_y, 0N  
template < typename T > 4O_+4yS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W$Q)aA7  
  { ,9tbu!Pvq  
  return fn(pk(t)); %_R|@cyD  
} ^Xy$is3  
template < typename T1, typename T2 > <C"N X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6(^Upk=59  
  { )):22}I#  
  return fn(pk(t1, t2)); GHC?Tp   
} (<R\  
} ; <ivqe"m  
p/WH#4Xdr  
8 ]06!7S}  
一目了然不是么? *tfDXQ^mN  
最后实现bind 1;kG[z=A  
+}XL>=-5  
ciGpluQF  
template < typename Func, typename aPicker > N!Wq}#&l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) kH8$nkeev  
  { =#Cf5s6qt  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h3]@M$Y[  
} Q@W|GOH3  
x"l lX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N[x@j)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。 YUVc9PV)Ws  
56=K@$L {F  
十一. phoenix RnA&-\|*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Bw]L2=d  
9p\Hx#^  
for_each(v.begin(), v.end(), M Hnf\|DX  
( Dj ]Hgg  
do_ ZA_zKJ[[7  
[ ;;w6b:}-c  
  cout << _1 <<   " , " #ON#4WD?  
] ,;cel^.b  
.while_( -- _1), }]g95xT  
cout << var( " \n " ) ]Z$TzT&@%  
) (O_t5<A*X  
); 2Z;`#{  
mU3Y)  
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: XAU_SPAjiw  
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 ua$k^m7m5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;Up'~BP(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3:~l2KIP4  
9!xD~(Kr  
3$$5Mk(&  
template < typename Cond, typename Actor > juYA`:qE&  
class do_while gN, k/U8  
  { I`"-$99|t1  
Cond cd; ZO%fS'n  
Actor act; N(_ .N6  
public : z>mZT.  
template < typename T > /nY).lSH  
  struct result_1 e>,9]{N+$  
  { BbXU| QtY  
  typedef int result_type; dI_r:xN  
} ; W7TXI~7  
$h,&b<-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }c35FM,  
8!uL-_Bn  
template < typename T > T@Ss&eGT2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VA=#0w  
  { M2;%1^  
  do S_|9j{w)  
    { 2;%#C!TG;  
  act(t);  `CA G8D  
  } 4/HY[FT  
  while (cd(t)); |6sT,/6  
  return   0 ; dXhCyr%"6  
} @~$F;M=.*  
} ; Ox7uG{t$#  
- - i&"  
9ra HSzK@d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). qab) 1ft  
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。 VBbUl|X\  
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。 %="~\1y  
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。 u>,lf\Fgz  
下面就是产生这个functor的类: XN~#gm#  
;Na8 _}  
DOF?(:8Y  
template < typename Actor > a9D gy_!Y  
class do_while_actor -SQJH}zCT+  
  { tp1KP/2w[  
Actor act; (XbMrPKG  
public : FylWbQU9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hF7V !*5  
G}=`VYK  
template < typename Cond > CdBthOPX)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Wj&<"Z6'm(  
} ; k_*XJ<S!Y  
_&; ZmNNhc  
b?Cmc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2!{_/@I\Y  
最后,是那个do_ UOR _M5  
-O~C m}e  
A$9q!Ui#d  
class do_while_invoker DC$7B`#D  
  { <S\;k@f  
public : wUru1_zjO  
template < typename Actor > Ud>`@2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !sg%6H?}  
  { HCX!P4Hj  
  return do_while_actor < Actor > (act); zQL!(2  
} r+p@X  
} do_; d3EjI6R*z  
5 1o@b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \g~ws9'~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _L*f8e8  
最后来说说怎么处理break和continue #joF{ M{  
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。 Y)'!'J  
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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