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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^n#6CW*n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M@@l>"g@  
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, tqyR~  
x5\C MWW  
{J3;4p-&  
Up?w >ly  
  class filler yVd}1bX  
  { 9%aBW7@SK  
public : b|| c^f  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8Wx>,$k  
} ; @,0W(  
Wkw.z  
*gMo(-tN  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ihjs%5Jo%  
Gs]m; "o|  
rvjPm5[t  
^g/    
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @q0\oG4L  
c p.c$  
u*:B 9E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @Bs7kjuX  
A*tG[)  
*'D( j#&  
iX4?5yz~<  
二. 战前分析 S*,DX~vig  
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。 ?K]Cs&E4  
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 vAZc.=+ >  
tow0/ Jt  
. 7WNd/WG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I6?n>  
  /* --------------------------------------------- */ j} ^?3<  
vector < int *> vp( 10 ); 1FC'DH!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A/eZnsk  
/* --------------------------------------------- */ 07pASZ;~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ( <~  
/* --------------------------------------------- */ *`.h8gTD,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fLM5L_S}Y  
  /* --------------------------------------------- */ :u$nH9kwv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n/$1&x1  
/* --------------------------------------------- */ k=D_9_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &&Ruy(&]I  
.}'49=c  
t"[ xx_i  
t){})nZ/4  
看了之后,我们可以思考一些问题: dq d:V$o  
1._1, _2是什么? m$b5Vqq  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 8Mx+tA  
2._1 = 1是在做什么? z0=(l?)#  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 9K~0:c  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 h/`]=kCl  
=[]V$<G'w{  
o@SL0H-6|  
三. 动工 wuRB[KLe  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \@IEqm6  
XL9smFq  
@Z9X^Y+u^h  
qPle=6U[IL  
template < typename T > MR$R#  
class assignment G i 1Jl"  
  { dw'&Av' |E  
T value; (C{l4  
public : @~t^zI1  
assignment( const T & v) : value(v) {} nymF`0HYe1  
template < typename T2 > $7k"?M_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -!_f-Nny  
} ; qfJi[8".  
./SDZ:5/  
xi5G?r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Da.eVU;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U$zd3a_(  
vTE3-v[i  
=j,2  
Y#aL]LxZE  
  class holder SZVNu*G!H  
  { X/< zxM  
public : Vf28R,~m  
template < typename T > )\nKr;4MH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const c*>8VW>  
  { 0j{Rsy   
  return assignment < T > (t); Kkfza  
} Ep>} S  
} ; 2bu,_<K.  
#bI ,;]T  
ZLP)i;Az  
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: @4)NxdOE  
Jd]kg,/  
  static holder _1; qr$h51C&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 YK xkO  
TH[xSg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E;`@S  
而不用手动写一个函数对象。 %:/@1r7o>  
xh6Yv%\@  
r6WSX;K  
azK7kM~  
四. 问题分析 sej$$m R  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ?/@ U#Qy  
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。 G 6r2 "  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 RpmOg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _%R]TlL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \ 8v^ hb  
G'#f*) f  
五. 问题1:一致性 5>Kk>[|.  
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?| ax)>rP,V  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MpNgp )%>  
0<3->uK  
struct holder M)qb6aD0  
  { twWzS 4;  
  //  i)!2DXn  
  template < typename T > R:+cumHr  
T &   operator ()( const T & r) const Svicw`uX0  
  { -~_[2u^3  
  return (T & )r; ,K W IuCU;  
} 7oy}<9  
} ; 7 :C_{\(  
6 l,8ev  
这样的话assignment也必须相应改动: -I0J-~#  
JGHQzC  
template < typename Left, typename Right > Ndz'^c  
class assignment saa3BuV 6  
  { 5:yRFzhqd  
Left l; #c%F pR4  
Right r; v ^R:XdH  
public : f1$'av  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <9dfbI)  
template < typename T2 > YB}m1 g`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +RBX2$kB  
} ; le|Rhs%Z%  
goqm6L^Cu  
同时,holder的operator=也需要改动: C~-.zQ$  
?/}N  
template < typename T > I7 = 4%)A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const YD{Ppz  
  { :.P{}\/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @ogj -ol&  
} }&LVD$Bz  
R>D[I.  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 R wTzS;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <kCOg8<y :  
@P )2ZGG  
return l(rhs) = r; Di"Tv<RlQ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "wR1=&gk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: yz<$?Gblz  
=5;tB  
template < typename Tp > =E w<s5C@  
class constant_t Qv W vS9]  
  { ";U#aK1p  
  const Tp t; o- v#Zl  
public : X> T_Xc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `iN H`:[w  
template < typename T > lyD=n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const U#G<cV79  
  { .% 79(r^  
  return t; ^WkqRs  
} nB;[;dC z  
} ; &+]-e;[  
9e*o$)j_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m-2!r*(zt  
下面就可以修改holder的operator=了 nX_w F`n"  
%x-`Y[  
template < typename T > dczq,evp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 34,'smHi%  
  { K!,9qH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Yosfk\D  
} \iRmGvT  
G1a56TIN~  
同时也要修改assignment的operator() <{T5}"e  
pkf$%{"e  
template < typename T2 > 2~l+2..  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xOx=Z\ c  
现在代码看起来就很一致了。 /Un\P   
- -\eYVh[  
六. 问题2:链式操作 t52KF#+>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -EJj j {  
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。 y(wb?86#W5  
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。 _;,"!'R`f  
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。 Iw4[D#o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T#\=v(_NR  
BJt]k7ku+  
template < typename T > S6<#] 6 Z  
struct result_1 pr[V*C/  
  { JM7FVB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  {DD #&B  
} ; "%YVAaN  
kX2Z@ w`  
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: yAFt|<  
;\(LovUy6  
template < typename T > CofTTYl  
struct   ref 3a[LM!  
  { d`,z4 _  
typedef T & reference; l{gR6U{e  
} ; Kk,u{EA  
template < typename T > R7 rO7M !  
struct   ref < T &> 6:q,JB@i  
  { vm7ag 7@O  
typedef T & reference; Rk-G| 52g  
} ; zE Ly1v\"  
EbeSl+iMx_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: DX^8w?t  
Xf[;^?]X  
template < typename T > r PTfwhs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $Xh5N3  
  { 0 ;].q*|#  
  return l(t) = r(t); <MKX F V  
} !>N+a3   
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。 kCALJRf~d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "=ki_1/P  
QUm[7<"  
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 J/QqwoR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j/jFS]iC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <J>k%,:B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 kRr/x-"  
最后的布局是: !ALq?u  
                Add O6,2M[a  
              /   \ _kc}:  
            Divide   5 [Op^l%BC  
            /   \ )5`~WzA  
          _1     3 4M!wm]n/%5  
似乎一切都解决了?不。 uz I-1@`  
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。 XgyLlp;,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。 *+k yuY J  
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: l_4 ^TYF  
Cd ]g+R}j  
template < typename Right > :*/g~y(fE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const B6j/"x6N15  
Right & rt) const A9KPU:  
  { Kf6 D)B 26  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )W6l/  
} E`.:V<KW/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K"[\)&WBG  
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。 +tlBOl $  
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。 Ljiw9*ZI  
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。 >xA( *7  
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。 ?LJiFG]^m  
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? x+TdTe;p  
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: da~_(giD*  
M(yWE0 3  
template < class Action > &^w "  
class picker : public Action m?gGFxo  
  { YS@T Q?  
public : *Z\AO'h=Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0_AIKJrL  
  // all the operator overloaded HRJ\H- V  
} ; #k1IrqUp  
L]H' ]wpn=  
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。 ~N/a\%`  
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: *&I _fAh]  
>K&chg@Hv  
template < typename Right > .'.bokl/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?p/}eRgi  
  { EM@EB< pRX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H!6+x*P0  
} (sI`FW_  
hT,rcIkg:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yJ `{\7Uqg  
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。 y>:U&P^  
`A5n6*A7  
template < typename T >   struct picker_maker CbXSJDs  
  { [c -|`d^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s(ap~UCOw  
} ; h6IO;:P)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2.=G  
  { >$yA ,N  
typedef picker < T > result; $-|$4lrS  
} ; {2QP6XsJ  
[$ uKI,l  
下面总的结构就有了: k7{|\w%  
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。 c<lEFk!g  
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。 _mk@1ft  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 vC^{,?@  
至此链式操作完美实现。 a\ ~118 !  
yye5GVY$  
p] N/]2rR  
七. 问题3 ? HNuffk  
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。 `>b,'u6F  
0rQ r#0`  
template < typename T1, typename T2 > KX3A|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G;J)[y  
  { ,L.V>Ae  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y<wd~!>Ubu  
} @ULWVS#t2  
/2hRL yeAZ  
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: Q&+)Kp]A  
?RIf0;G  
template < typename T1, typename T2 > h@'CmIZc  
struct result_2 34[TM3L].  
  { *-(o. !#1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ycx}FYTY  
} ; xt IF)M  
#_`q bIOAj  
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? eMdf [eS  
这个差事就留给了holder自己。 hSXJDT2  
    K3UN#G)U  
C@\5%~tW+  
template < int Order > @$t\yBSK  
class holder; GKOl{och  
template <> &r*F+gL  
class holder < 1 > ()w;~$J  
  { `S5::U6E  
public : Sv0?_3C  
template < typename T > $.:x3TsA  
  struct result_1 }~NXiUe  
  { ^nNpT!o  
  typedef T & result; AaoS & q  
} ; |Ldvfd  
template < typename T1, typename T2 > ^ERdf2  
  struct result_2 KZ%us6  
  { ( ;^>G[  
  typedef T1 & result; GQJ4d-w  
} ; hQ!59  
template < typename T > jN'h/\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L, #|W  
  { '*&dP"  
  return (T & )r; ^c >Bh[  
} ;"ESN)*|i  
template < typename T1, typename T2 > ]NI CQ9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <5 OUk  
  { D`mr>-Y  
  return (T1 & )r1; 2"6qg>]-t  
} ^W9O_5\g4a  
} ; % ;R&cSZ  
V82I%gPF  
template <> >;bym)  
class holder < 2 > =$L+J O  
  { sWMln:=  
public : {&^PDa|nD  
template < typename T > >3ZhPvE-p'  
  struct result_1 6,M$TA  
  { L<3+D  
  typedef T & result; ,6pGKCUU:y  
} ; [^bq?w  
template < typename T1, typename T2 > JR xY#k  
  struct result_2 \=[j9'N>  
  { NP.i,H  
  typedef T2 & result; C984Ee  
} ; W[a"&,okqO  
template < typename T > sf[|8}(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )G?\{n-  
  { pwS"BTZ  
  return (T & )r; f-|zh#L  
} j;V\~[I^u  
template < typename T1, typename T2 > sLJ]N0t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /V`SJ"  
  { L6i|5 P  
  return (T2 & )r2; :dRC$?f4  
} `Mbs6AJ  
} ; ($/l_F  
sQ^t8Y 9  
s :BW}PM  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %G,7Ul1f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :) -`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QG~6mvD  
o|y_j4 9  
return l(i, j) = r(i, j); ]jn1T^D'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <6Y;VH^_  
&Xh>w(u  
  return ( int & )i; 2 'D,1F  
  return ( int & )j; |r,})o>  
最后执行i = j; x{zZ%_F  
可见,参数被正确的选择了。 YcclO  
0'.z|Jg=  
jF j'6LT9/  
/]j{P4  
X am8h  
八. 中期总结 `H>&d K|/  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: p8@8b "  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <uJ {>~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }!>\Ja<\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g-_=$#&{  
oYA"8ei=  
g\8B;  
5}Ge  
^ <`SUBI  
vV$^`WY4  
九. 简化 TOKt{`2}  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 _e ;b B?S  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *{j;LA.BR#  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 67&Q<`V1*q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pX*E(Q)@!  
  +-*/&|^等 3D!7,@&>3  
2. 返回引用。 ~n) |  
  =,各种复合赋值等 GD d'{qE6  
3. 返回固定类型。 |6DJ5VFzD  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) , %8)I("  
4. 原样返回。 p{W Amly  
  operator, yufw}Lo-  
5. 返回解引用的类型。 +J;b3UE#  
  operator*(单目) qC"`i}7  
6. 返回地址。 }vx,i99W?  
  operator&(单目) 8v8-5N  
7. 下表访问返回类型。 NIQ}+xpC  
  operator[] ZsXw]Wa  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ("j;VqYUL  
  operator<<和operator>> 5lP8#O?=  
N~IAm:G}[  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 9+@z:j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0V]MAuD($  
D_$N2>I-  
template < typename Left > DbB<8$  
struct value_return C9MK3vtD.  
  { Qjnh;uBO  
template < typename T > IA Ma  
  struct result_1 2Q]W  
  { `$FX%p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eFS$;3FP1  
} ; @M-Q|  
)B&`<1Oie  
template < typename T1, typename T2 > +zk5du^gZ  
  struct result_2 wme#8/eUk  
  { r#1W$~?>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X(Mpg[,N"  
} ; .o]I^3tf c  
} ; "M/) LXn:0  
\),f?f-m  
u$zRm(!RB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $M0l (htR  
Sw; kUJ  
下面我们来剥离functor中的operator() ^'tT_ gT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >@cBDS<6R  
`uk=2k}&m  
return l(t) op r(t) GYb&'#F~t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fK]%*i_"  
return op l(t) CMbID1M3  
return op l(t1, t2) |.yS~XFJS  
return l(t) op _[(EsIqc(F  
return l(t1, t2) op Pw]r&)I`y[  
return l(t)[r(t)] nsXG@CS:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;/wH/!b  
z^T;d^OJc  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: nHDKe )V  
单目: return f(l(t), r(t)); 4VeT]`C^h  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); edcz%IOM(  
双目: return f(l(t)); Qnt }:M+  
return f(l(t1, t2)); Nl,iz_2]  
下面就是f的实现,以operator/为例 +$VDV4l  
u {\>iQ   
struct meta_divide W)D?8*  
  { (;05=DsO  
template < typename T1, typename T2 > WoB'B|%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H<q|je}e  
  { I9aiAD0s  
  return t1 / t2; !t~tIJ>6  
} L aA<`  
} ; Hhk`yX c_  
s?S e]?i  
这个工作可以让宏来做: F @Wi[K  
<o3I<ci6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FJ!`[.t1AU  
template < typename T1, typename T2 > \ YryMB,\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !T:7xEr  
以后可以直接用 4Y3@^8h&=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xhho{  
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 0[<' ygu  
(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。。。) !ii( 2U  
-}sMOy`  
gpzFY"MS=  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 j r .{M  
d_&pxy? >  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Eul3 {+]  
class unary_op : public Rettype s 72yu}  
  { &FOq c  
    Left l; /y4A?*w6  
public : "SQyy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NJd4( P  
VyYrL]OrA  
template < typename T > $6 Hf[(/e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nm%qm  
      { m1]/8{EC7  
      return FuncType::execute(l(t)); o%z^@Cq  
    } RL]$"  
Xg1TX_3Ml  
    template < typename T1, typename T2 > qRcg|']R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =MM+(mD  
      { ~Eik&5 z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vR5X  
    } {2 T:4i5  
} ; F=*t]X[z}  
#hs&)6S f  
Qh Rj*,  
同样还可以申明一个binary_op <6hs<qXqi  
nTs\zikP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r oG<2i F  
class binary_op : public Rettype 5&L*'kV@  
  { 'x? |tKzd  
    Left l; 8dt=@pwx&  
Right r; mRyf+O[  
public : +jq@!P"}d  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =^*EM<WG)  
l& sEdEA  
template < typename T > %z[=T@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1B&XM^>/  
      { sRcS-Yw[S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B>d49(jy  
    } o>d0R w4h  
?/hS1yD;  
    template < typename T1, typename T2 > x#5[i;-c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q;=4']hYU  
      { [9~EH8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); UL&>]aQ  
    } F2Ny=H &G  
} ; O5+Ah%  
}z\t}lven  
' Gx\  
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 *M:p[.=1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !{(crfXB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) QFhyidm=]  
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。 Pd d(1K*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3^q9ll7Op  
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。。。 l6xqc,h!K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `-b{|a J  
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) aYpc\jJ  
下面是修改过的unary_op C9k"QPE  
\7xc*v [  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yEJ3O^(F  
class unary_op (~F}O  
  { J &=5h.G$  
Left l; /Hm/%os  
  g%m-*v*  
public : XPt>klf  
(o{x*';i4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  k 6@  
C deV3  
template < typename T > + <w6sPm  
  struct result_1 _:Y| a>  
  { !&@t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #jj (S\WY  
} ; [-e$4^+9  
3qNuv];2  
template < typename T1, typename T2 > R&P^rrC@B5  
  struct result_2 ?aTC+\=  
  { TOSk+2P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o2]Np~`g,  
} ; 94*MRn1E  
z [u!C/  
template < typename T1, typename T2 > }PDtx:T-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4{6,Sx  
  { l#>A.-R*`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7Ot&]M  
} \sW>Y#9]  
qla=LS\-A+  
template < typename T > k#mL4$]V5N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ln\Gv/)  
  { '?{L gj^R  
  return OpClass::execute(lt(t)); vZ=dlu_t  
} %t:13eM  
%,Y^Tp  
} ; R \y qM;2  
i8R 2Y9Q*O  
lq  Av  
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 Nlc3S+$`z  
好啦,现在才真正完美了。 NcSi%]  
现在在picker里面就可以这么添加了: .)FFl  
"Nq5FcS9  
template < typename Right > vsI|HxpyC,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const < r b5'  
  { EzCi%>q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YsTF10  
} Ac +fL  
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。 QNj6ETB-d  
sN1I+X  
poi39B/Vt  
Ipow Jw^  
\C1`F [d_  
十. bind V`feUFw3  
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。 a'my0m  
先来分析一下一段例子 Q b5vyV `  
$KGRpI  
#_Lgo  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5'(#Sf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ET6}V"UD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3|/zlKZz  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 }~<9*M-P  
我们来写个简单的。 nqcD#HUv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +6<g N[  
对于函数对象类的版本: reoCyP\!!  
7V~ gqum  
template < typename Func > ?U~`'^@  
struct functor_trait UX ?S#:h  
  { 09Z\F^*$F  
typedef typename Func::result_type result_type; vFgnbWxG  
} ; bGp3 V. H  
对于无参数函数的版本: Jy]}'eE?pr  
6a{b%e`  
template < typename Ret > XJ7mvLM;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ITU6Eq  
  { anUH'mcK*  
typedef Ret result_type; <a D}Ko(  
} ; 0INlo   
对于单参数函数的版本: M8FC-zFs  
RUV:   
template < typename Ret, typename V1 > `hU 2Ss~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Iw</X}#\  
  { Qu|<1CrZj]  
typedef Ret result_type; CX>QP&Gj  
} ; <gY.2#6C\%  
对于双参数函数的版本: ?NUDHUn_  
iN+&7#x;/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5jcy*G}[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3 DZ8-N S  
  { =G1 5 eZW  
typedef Ret result_type; D}pN sQ  
} ; 0 |Rmb  
等等。。。 &[-b #&y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t hQ)J|1  
T`Qg+Q$  
template < typename Func > R"JT+m  
struct func_return io4/M<6<  
  { SRyot:l   
template < typename T > Q$^Kf]pD  
  struct result_1 fq[,9lK  
  { 9m2Yrj93  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )^Md ^\?  
} ; /2]=.bLwz  
SBG.t:  
template < typename T1, typename T2 > Lq5Eu$;r  
  struct result_2 zT _[pa)O`  
  { +{ {'3=x9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X>s'_F?  
} ; ! d" i  
} ; :*E#w"$,j  
koOp:7r  
kQ $.g<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1}I%yOi)  
?\T):o;/  
template < typename Func, typename aPicker > ?h|w7/9  
class binder_1 N51RBA  
  { |gJI}"T  
Func fn; <a$'tw-8  
aPicker pk; !" 7ip9a  
public : sQr |3}I(  
4.i< `'  
template < typename T > Hd0?}w\  
  struct result_1 A>Oi9%OY:  
  { ;{Su:Ixg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; dW2Lvnh!>/  
} ; B)(ZRH  
m<e-XT  
template < typename T1, typename T2 > ^-pHhh|g  
  struct result_2 "_36WX  
  { W .bJ.hO*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `]l*H3+hg  
} ; 9A9yZlt  
tGh!5EZ6`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $tFmp)  
3/?{= {  
template < typename T > 2ID]it\5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Oxhc!9F  
  { dQH9NsV7g  
  return fn(pk(t)); P[bj {lo  
} ~OQ/ |ws  
template < typename T1, typename T2 > vB T]a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w%Tjn^d  
  { > z1q\cz  
  return fn(pk(t1, t2)); 6. 6g9  
} p:8&&v~I  
} ; sas:5iB5  
x9B{|+tIoc  
dw e$, 9  
一目了然不是么? Dwp-*QK^G  
最后实现bind kc&MO`2 W\  
>YW_}kd  
d%='W|i\p&  
template < typename Func, typename aPicker > ;p4|M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pSlosv(6  
  { 7Eett)4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,"Nfo`7  
} i*g>j <`  
l^*'W(%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \gjY h2>  
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。 vfZ.js/  
:#=XT9  
十一. phoenix S;]][h =  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lYt|C^  
tE]0 #B)D<  
for_each(v.begin(), v.end(), iO_6>&(  
( [ym ynr3M  
do_ +)eI8o0#  
[ 5bKm)|4z6  
  cout << _1 <<   " , " 0pu=,  
] P5^<c\Mr,Y  
.while_( -- _1), xmI!N0eta  
cout << var( " \n " ) 3Bk_4n  
) hs5aIJ  
); R8U?s/*  
?UGA-^E1  
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: ?onTW2cG;  
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 j~@Hj$APa`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  A/zZ%h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9nrH 6]  
E 9LKVs}  
);zLy?n  
template < typename Cond, typename Actor > *$eMM*4  
class do_while n%J {Tcn6  
  { gLyE,1Z}u  
Cond cd; lSu\VCG  
Actor act; np#RBy  
public : +hJ@w-u,G  
template < typename T > Jbrjt/OG#I  
  struct result_1 g]hTz)8fF  
  { pS vqGJU3  
  typedef int result_type; cy6lsJ"?  
} ; 0A}'@N@G)  
ph;ds+b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;MH<T6b  
>8*J ;(:W  
template < typename T > AP8YY8,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G{ 9p.Q  
  { dF?:&oP]  
  do ?=22@Q}g  
    { 7vRFF@eq}  
  act(t); bCv^za]P6  
  } z,"fr%*,N  
  while (cd(t)); j~IX  
  return   0 ; aWe?n;  
} 9HjtWQn  
} ; sSM^net0  
3j]P\T  
w*E0f?s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zuq7 x7  
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。 ac-R q.GQY  
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。 ]CFh0N|(L  
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。 iL%Q@!ka  
下面就是产生这个functor的类: K|n$-WDG}  
vU X(h.}8  
B-@ ]+W  
template < typename Actor > Y_H|Fl^  
class do_while_actor 4!%TY4 bJ  
  { O[tOpf@s.  
Actor act; x2^Yvgc-  
public : K,VN?t <h  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} WxN@&g(  
lO Rym:P  
template < typename Cond > vbDSNm#Yv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'q#$^ ='o  
} ; DQ<{FN  
zjzW;bo( d  
,}("es\b  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 RY>BP[h  
最后,是那个do_ \Kx@?,  
Ly?%RmHK  
i|@lUXBp  
class do_while_invoker 44uM:;  
  { lHV&8fny  
public : K%XQdMv  
template < typename Actor > * 5H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const HG1)q\Xd  
  { 5pOb;ry")`  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^`W8>czi  
} ,9(=Iu-?1  
} do_; w3l+BUn:X  
Pl@3=s!~>~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4`x.d  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k *a?Ey$  
最后来说说怎么处理break和continue Y7|R vLWoP  
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。 X&B2&e;  
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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