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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S)0bu(a`Z,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  Y@S?0  
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, LyB$~wZx~@  
&!{wbm@  
Gd~Xvw,u  
U$`)|/8  
  class filler >_biiW~x:  
  { qK4E:dD  
public : %8T:rS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {da Nw>TH  
} ; h !~u9  
O]n"aAu@  
}V3p <  
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: _= _]Yx  
pX]*&[X?  
{37DrSOa  
 S< <xlW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |*N.SS  
OjCT*qyU<  
+SmcZ^\OZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 HB4Hz0Fa  
[ed%"f  
%TUljX K}  
! G%LYHx  
二. 战前分析 0C}7=_?  
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。 MO :##C  
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 QK\QvU2y  
ZbYwuyHk(3  
@\_ tS H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }`$:3mb&f  
  /* --------------------------------------------- */ aho;HM$hjP  
vector < int *> vp( 10 ); .BXZ\r`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1V?}";T  
/* --------------------------------------------- */ 'f<0&Ci8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8 F'i5i  
/* --------------------------------------------- */ k3[ ~I'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QJo)  
  /* --------------------------------------------- */ Xu$xO(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -pj&|< h+9  
/* --------------------------------------------- */ ke~O+]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _y)#N<  
J[ UL f7:  
 y'Xg"  
+7o3TA]-  
看了之后,我们可以思考一些问题: e+=Ojo#  
1._1, _2是什么? kRskeMr:Rd  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ~\K+)(\SNp  
2._1 = 1是在做什么? "gdm RE{x  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ASAz<H$  
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。 >.PLD} zE_  
Q/iaxY#  
mqk~Pno|<  
三. 动工 KMznl=LF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (@O F Wc"p  
.F.4fk  
l_u1 ~K  
_{,e-_hYM  
template < typename T > MyuFZ7Q4$  
class assignment :gb7Py'C  
  { @5zL4n@w  
T value; +J$[RxQ#  
public : F5.Vhg  
assignment( const T & v) : value(v) {} )KR9alf3  
template < typename T2 > !5 %c`4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _p7c<$ ;  
} ; kAf:_0?6  
PP&AF?C  
GFx >xQk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &^1DNpUZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~LHG  
IZ3w.:A  
^MUtmzh  
]BCH9%zLj  
  class holder gOO\` #  
  { Hbx=vLQ6  
public : +"T?.,  
template < typename T > Yv9(8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G[6V=G  
  { ?`,UW;Br6  
  return assignment < T > (t); 52K3N^RgR  
} 6ndt1W z  
} ; >t?;*K\x"  
" 9 h]P^  
(C,PGjd  
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: V?HC\F-  
fT/;TK>z>  
  static holder _1; 2M= gpy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _7]* 5Pxo  
I9ubVcV8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2@1A,  
而不用手动写一个函数对象。 &K)c*' l  
{Rjj  
[1dlV/  
RMmDcvM"k  
四. 问题分析 <;+&`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。 N4}/n  
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。 EdE,K1gD  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >I8R[@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 qWtvo';3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5>"$95D  
Jp xJZJ  
五. 问题1:一致性 uOs 8|pj,  
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?| 0~R0)Q,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,K6s'3O(LW  
{G/4#r 2>  
struct holder ?H0 #{!s  
  { &I:5<zK{  
  // 3F[z]B  
  template < typename T > 1N1MD@C?P  
T &   operator ()( const T & r) const 7 \!t/<  
  { C* b!E:  
  return (T & )r; yiSv#wD9  
} <:2El9l!  
} ; $dgY#ST%  
z(aei(U=  
这样的话assignment也必须相应改动: y0M^oLx  
t@>Uc`%  
template < typename Left, typename Right > |OUr=b  
class assignment W'-B)li   
  { @.a[2,o_  
Left l; <E|i3\[p  
Right r; :o&qJ%  
public : uYhm Fp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {XC# -3O  
template < typename T2 > c# U!Q7J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^|Of  
} ; &o= #P2Qd  
5<GC  
同时,holder的operator=也需要改动: =" #O1$  
k!>MZ  
template < typename T > tVvRT*>Wb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const VjBV2x  
  { PiMh]  0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )Pakb!0H@t  
} lDnF(  
s|dcO  
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。 0[7\p\Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,Za!  
^0R.'XL  
return l(rhs) = r; &#F>%~<or  
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。 * h!gjbi  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {PnvQ?|Z  
Z[R E|l{  
template < typename Tp > =[FNZ:3  
class constant_t :,Q\!s!  
  { ly7\H3  
  const Tp t; {k%*j 4  
public : ']4b}F:}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b\Y<1EV^[  
template < typename T > WOrz7x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )AEJ` xC  
  { x?9rT 0D  
  return t; BRPvBs?Q,{  
} s% 2w&Us*  
} ; IKMkpX!]  
R7r` (c!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 HJo&snT3  
下面就可以修改holder的operator=了 NBwxN  
$d3al%Uo  
template < typename T > GF*8(2h2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X9K@mX  
  { ) gYsg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0D+[W5TB  
} Wl/oun~o  
7+0Kg'^+n  
同时也要修改assignment的operator() "-88bF~  
I} m\(TS-"  
template < typename T2 > Ly"u }e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } eY)ugq>'  
现在代码看起来就很一致了。 pwtB{6)VH{  
oDogM`T`  
六. 问题2:链式操作 {`2! 3= "  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \1cay#X  
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。 ig5 d-A  
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。 SU~t7Ta!G  
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。 P$ZIKkf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !K-lO{Z^  
~[l6;bn  
template < typename T > fb3(9  
struct result_1 4{=zO(>  
  { 0+L:+S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; D1rXTI$$  
} ; {4J:t_<nKO  
zP$0B!9  
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: IL;JdIa  
epuN~T  
template < typename T > j*+[=X/  
struct   ref {AUhF}O  
  { mSF>~D1_  
typedef T & reference; Sio^FOTD  
} ; 0tyoH3o/d  
template < typename T > ]rGZ  
struct   ref < T &> )c!7V)z  
  { "HX,RJ @^K  
typedef T & reference; qM= $,s*  
} ; y (@j;Q3(r  
ySAkj-< /P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .< 7M4Z  
@SeInew;`l  
template < typename T > oS6dcJHf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B( r~Nvc  
  { go >*n\  
  return l(t) = r(t); 9'nM$ a  
} N3dS%F,_  
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。 TgMa! Vz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g@0<`g  
Z>hS&B  
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 ZeM~13[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [d 30mVM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }MQNzaXY^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ere h!  
最后的布局是: & \tD$g~"  
                Add =h5&:?X  
              /   \ g~E N3~  
            Divide   5 7X 4/6]*  
            /   \ [A~n=m5H  
          _1     3 k{\wjaf)  
似乎一切都解决了?不。 DwSB(O#X  
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。 DEJ0<pnQr  
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。 p[oR4 HWr  
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'!EcHm%]  
1g_p`(  
template < typename Right > 5&A{IN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _G3L+St  
Right & rt) const N{+6V`\  
  { :&SvjJR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p G|-<6WY  
} VWhq +8z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |Y|6`9;  
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。 QAGR\~  
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。 j IO2uTM~  
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。 zplAH!s5''  
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。 =u\W {1  
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? c{.y9P6  
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: ByyvRc,v  
mnzB90<  
template < class Action > *<r\:g  
class picker : public Action P+ ejyl,  
  { #h=pU/R  
public : WO;2=[#O;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lU?8<X  
  // all the operator overloaded /Ne;Kdp  
} ; 78M%[7Cq<i  
.X1xpi%  
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。 7sypU1V6  
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: ]bcAbCZ@  
7Eb | AR  
template < typename Right > +"}#4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const B`{7-Asc1  
  { Oq3aboAt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D[jPz0  
} Z$*m=]2  
,8.Fd|#L  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 813t=A  
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。 (1%O;D.*?{  
 N>V\  
template < typename T >   struct picker_maker ,zF^^,lO7  
  { ?uAq goCl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A4K8DP  
} ; y26?>.!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6(pa2  
  { 0*J},#ba$  
typedef picker < T > result; Pzt 5'O@dA  
} ; \9t/*%:  
idzc4jR6BT  
下面总的结构就有了: F)8M9%g5m  
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。 shk yN  
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。 {!0f.nv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wXR7Ifrv  
至此链式操作完美实现。 "udA-;!@&  
\wR;N/tg  
'@6O3z_{  
七. 问题3 R6m6bsZ`  
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。 "!S7D >2y#  
R1cOUV,y[/  
template < typename T1, typename T2 > )L+>^cJI<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J;DTh ]z?:  
  { ntr&? H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); to9X2^  
} ;9MIapfUd(  
tD^$}u6  
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: 0{^ 0>H0  
:DG7Z  
template < typename T1, typename T2 > sgLw,WZ:  
struct result_2 1[] 9EJ  
  { S^Mx=KJG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #fVk;]u`[3  
} ; Hb&C;lk  
*-eDU T|O  
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? $V870 <  
这个差事就留给了holder自己。 Mni@@W  
    T`$!/BlZ  
mXwDB)O{)  
template < int Order > 50`=[l`V  
class holder; zI7iZ"2a  
template <> FZBdQhYF  
class holder < 1 > % `\}#  
  { ]q`'l_O  
public : cj;k{ Moc  
template < typename T > <Z j>}  
  struct result_1 w# R0QF  
  { GT 5J`  
  typedef T & result; *<ILSZ  
} ; 230ijq3Y G  
template < typename T1, typename T2 > i'YM9*yN  
  struct result_2 6s.>5}M!  
  { 7`J= PG$A  
  typedef T1 & result; ^aI$97Li  
} ; 45 B |U  
template < typename T > itmFZZh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b"JX6efnN  
  { h+DK .$  
  return (T & )r; XXg~eu?  
} 4+B&/}FDLo  
template < typename T1, typename T2 > tk\)]kj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;9;jUQ]MyG  
  { bLsN?_jy  
  return (T1 & )r1; 7pO/!Lm  
} >&[q`i{  
} ; O0_kLH$.  
2TccIv  
template <> E#n=aY~u-  
class holder < 2 > /?%1;s:'  
  { *v#Z/RrrA  
public : T+j-MR}{\  
template < typename T > &BxZ}JH=k  
  struct result_1 je;|zfe]  
  { ^wlo;.8Y  
  typedef T & result; cqG&n0zb  
} ; K3^2;j1F Q  
template < typename T1, typename T2 > LEd@""h  
  struct result_2 _ SJ Fuv/  
  { G-[.BWQ   
  typedef T2 & result; -Oplk*  
} ; sTmdoqTK!  
template < typename T > ` InBhU>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p~yGp] yJ9  
  { YBupC!R  
  return (T & )r; #BW:*$>}  
} b^q%p1  
template < typename T1, typename T2 > `^df la  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RjxFlKs8  
  { PTH'-G  
  return (T2 & )r2; , Y^GQ`~#  
} lho0Xy gn  
} ; FT6~\9m(  
}u+cS[#-  
5H2Ugk3  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ],F@.pg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,zOv-pH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S0WKEv@Hn  
PouWRGS_  
return l(i, j) = r(i, j); 2gJkpf9JN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (mgv:<c;BA  
QV>hQ]L  
  return ( int & )i; XP(fWRT1  
  return ( int & )j; WelB"L  
最后执行i = j; bL2b^UB~%  
可见,参数被正确的选择了。 -Mzm~@_s]  
,In}be$:  
<O3,b:vw  
WesEZ\V  
AGV+Y 6  
八. 中期总结 BnU3oP  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: LAH.PcjPa  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .R _-$/ZP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cH`ziZ<&m1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor UIo jXR<  
)E c /5=A  
E`#/m@:|-  
@n;$Edza/  
]6].l$%z#  
_i2guhRs*Q  
九. 简化 Z$y~:bz  
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。 $O9,Gvnxx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &Fh#otH_  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: >JHQA1mX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )\+1*R|H}  
  +-*/&|^等 "H|hN  
2. 返回引用。 lNx:_g:SrZ  
  =,各种复合赋值等 Su]p6B  
3. 返回固定类型。 |W*i'E   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Vi>`g{\  
4. 原样返回。 <KrfM  
  operator, b,lIndj#  
5. 返回解引用的类型。 XXy &1C  
  operator*(单目) m^KK #Hw/`  
6. 返回地址。 2`pg0ciX (  
  operator&(单目)  h@+(VQ  
7. 下表访问返回类型。 &d=ZCaP  
  operator[] O~c\+~5M*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 o{OY1 ;=6  
  operator<<和operator>> "$U!1  
cIg+^Tl  
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。 qsHjqK@(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /{!?e<N>  
Rv|X\Wm  
template < typename Left > [4b_`L  
struct value_return ~ekV*,R"  
  { e VRjU  
template < typename T > Jj7he(!_1  
  struct result_1 Rz"gPU4;`  
  { .Lp\Jyegs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Pk^W+M_)~  
} ; C/YjMYwKgv  
kmM- >v  
template < typename T1, typename T2 > ?dY|,_O  
  struct result_2 -GT&46hX  
  { sW0<f& 3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; '\R/-.  
} ; i| CAN,'  
} ; OFn#C!  
wqA7_ -  
tB<|7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .iZo/_  
`Zd\d:Wyv  
下面我们来剥离functor中的operator() 2py [P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: DwI X\9  
KVp3 pUO  
return l(t) op r(t) Iz9b5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z<,-:=BC"  
return op l(t) Qw.j  
return op l(t1, t2) uol EX+  
return l(t) op AZfW  
return l(t1, t2) op M{O8iq[  
return l(t)[r(t)] xnPi'?A]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W6jdS;3  
ehyCAp0oI  
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: {qb2!}FQ  
单目: return f(l(t), r(t)); Kq;s${ |G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); []hC*  
双目: return f(l(t)); 9_l WB6  
return f(l(t1, t2)); DGO\&^GT^  
下面就是f的实现,以operator/为例 p>= b|Qy|  
X*e<g=  
struct meta_divide ;0-Y),  
  { e<r}{=1w  
template < typename T1, typename T2 > dr]Pns9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hYSf;cG}A  
  { `l + pk%  
  return t1 / t2; 3pjK`"Nmz\  
} 1hW"#>f7  
} ; M7\yEi"*  
MT{ovDA].  
这个工作可以让宏来做: l G $s(  
#SqU>R  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I3d!!L2ma  
template < typename T1, typename T2 > \ PEPf=sm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v-!^a_3Ui  
以后可以直接用 Og<nnq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A_2oQ*  
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 L<Q>:U.@\  
(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。。。) h9I vuv'  
v 6KRE3:V  
L<0eIw  
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 s|IC;C|  
Ms14]M[\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v&Oc,W  
class unary_op : public Rettype 2dnyIgi  
  { dQJ)0!B  
    Left l; i^hEL2S/A  
public : i2X%xYv ^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} BTDUT%Yfg  
vY!'@W  
template < typename T > FS7@6I2Ts  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oP_}C[  
      { 1)hO!%  
      return FuncType::execute(l(t)); ?C(3TKH  
    } Zk> #T:{h  
B;c2gu  
    template < typename T1, typename T2 > 9}jezLI/3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lB*HL C  
      { 2JL\1=k;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .dKFQH iYJ  
    } tFu"h1  
} ; nWFU8u%  
IM=3n%6  
Q|(G -  
同样还可以申明一个binary_op m#`1.5%  
x@? YS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q.!<GqSgb  
class binary_op : public Rettype |H ,-V;  
  { fzZ`O{$8  
    Left l; +jb<=ERV[  
Right r; &9F(C R  
public : _m*FHi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A8T8+M:  
U5yBU9\G  
template < typename T > EGxCNB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b E6bx6=u  
      { 'J_`CS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); odh cU5  
    } wf2v9.;X:<  
&NH[b1NMr  
    template < typename T1, typename T2 > u#nM_UJe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uUJH^pW  
      { 'f-8P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /Jf}~}JP  
    } >G}g=zy@  
} ; ff5 e]^,  
CkR 95*  
SaFNPnk=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 9i+.iuE%Bu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JVR,Py:%G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |syvtS{  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 x Tf|u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1<;G oC"  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 +d=w%r)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [Zne19/  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) =XFyEt  
下面是修改过的unary_op :%>TM/E N  
d8.A8<wUr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~PyZh5x  
class unary_op N"A`tc5&  
  { ]XEUD1N;I  
Left l; 2:G/Oj h&]  
  WB5M ![  
public : ?,w9e|  
 }~Ir &   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 97vQM  
/a }` y  
template < typename T > K)W:@,*  
  struct result_1 ZKt`>KZ  
  { Yht |^ =a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :gTtWJ04]  
} ; `X%Qt ~  
@t2S"s$m  
template < typename T1, typename T2 > _K3;$2d|R  
  struct result_2 =w ! 6un  
  { ou=33}uO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5Kl;(0B9  
} ; sB wzb  
i-,_:z=J  
template < typename T1, typename T2 > yb) a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [F+*e=wjN>  
  { o^W.53yX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); } p `A>  
} jIck!  
S,f:nLT  
template < typename T > Xa$-Sx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yOO@v6jO)  
  { ,c|Ai(U  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1*?L>@Wdy  
} LAY~hF"  
)yUSuK(Vu  
} ; 95sK;`rE+  
3|BB#;  
<Aqo[']  
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 soh9Oedml-  
好啦,现在才真正完美了。 ZG( Pz9{K  
现在在picker里面就可以这么添加了: cnB:bQQK8  
b\p2yJ\  
template < typename Right > mD7kOOMY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4o<' fY  
  { 2%vG7o,#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); APyH.]mQ  
} EN5F*s@r  
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。 g\pLQH  
w%$J<Z^-?  
%ZX3:2  
Ge1"+:tbJ  
~cSE 9ul  
十. bind )i<Qg.@MX  
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。 >[S\NAE>  
先来分析一下一段例子 $:D\yZ,  
>,x``-  
lJt?0;gn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} WmuYHEU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4VhKV JX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kOQ!]-;  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 nw0Tg= P  
我们来写个简单的。 ?u>A2Vc!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: U% OlYP$g  
对于函数对象类的版本: 0zE(:K  
Iz8gZ:rd0  
template < typename Func > 2E0oLl[  
struct functor_trait D~)bAPAD  
  { hVh,\d&2t  
typedef typename Func::result_type result_type; krRnE7\m  
} ; ,8o Y(h  
对于无参数函数的版本: IU\h,Ug  
C0W-}H  
template < typename Ret > E.G]T#wt0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |a=7P  
  { {T3~js   
typedef Ret result_type; 7GRPPh<4  
} ; *fI\|%K  
对于单参数函数的版本: n( zzH  
t@jke  
template < typename Ret, typename V1 > )H+p6<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W4=A.2[q  
  { ; jrmr`l=  
typedef Ret result_type; n&8SB'-r  
} ; !:a^f2^=  
对于双参数函数的版本: m2[J5n?zLL  
JvYs6u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gnlU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?@7Reh\  
  { DJ`xCs!R  
typedef Ret result_type; n@J>,K_B  
} ; 's$/-AV  
等等。。。 F!P,%Jm I<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *hh iIiog+  
j-wKm_M#jX  
template < typename Func > rW+}3] !D/  
struct func_return + aWcK6  
  { Li9>RY+3  
template < typename T > ;<#=|eD2  
  struct result_1 gdS@NUM  
  { ($t;Xab  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _gQ_ixu  
} ; ) .W0}  
UL" M?).5  
template < typename T1, typename T2 > !e}4>!L,(^  
  struct result_2 o_&Qb^W  
  { |k]fY*z(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [<X ~m  
} ; s?PB ]Tr  
} ; 8d(l)[GZt  
9>;CvR  
&t}6sD9o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &}d5'IRT  
f<>CSjQ4c  
template < typename Func, typename aPicker > fzUG1|$e  
class binder_1 Nb)Mh  
  { ( ; _AP.  
Func fn; ie7P^:T|+  
aPicker pk; Nt687  
public : dg&GMo  
dw%g9DT  
template < typename T > @#yl_r%  
  struct result_1 ;WG%)^e  
  { Rg3g:TV9c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ynJ)6n7a  
} ; 9[h8Dy  
N'Vj& DWC  
template < typename T1, typename T2 > r`e6B!p  
  struct result_2 ?=b#H6vs  
  { J7@Q;gcl:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d3NER}f4V  
} ; %2'Y@AX`  
z pg512\y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {FR+a**  
9Dd`x7$ a  
template < typename T > *vT Abk$   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,mM7g  
  { <DhuY/o  
  return fn(pk(t)); )lP(is FP  
} Z<'iT%6+r  
template < typename T1, typename T2 > S$/SFB$)~W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |][PbN D  
  { 3U*4E?g  
  return fn(pk(t1, t2)); 2Hk21y\  
} $F6GCM3Cx  
} ; Ss:'H H4  
gi+FL_8CzU  
!ZY1AhGZ  
一目了然不是么? @]L$eOV_  
最后实现bind S";}gw?r6  
Eo@rrM:  
t-Ble  
template < typename Func, typename aPicker > t-SZBNb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B/B`=%~5_^  
  { H %ScrJ#V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Nx!7sE*b$1  
} ,My'_"S?  
f/{ClP.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f'Rq#b@  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 CIz_v.&:  
&UAYYH  
十一. phoenix %&wi@ *#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :0p$r pJP  
HC"yC;_  
for_each(v.begin(), v.end(), CHDt^(oa!B  
( xu >grj  
do_ 8v6AfTo%  
[ i]& >+R<6  
  cout << _1 <<   " , " I p|[  
] =FQH5iSd  
.while_( -- _1), f DPLB[  
cout << var( " \n " ) .f|)od[  
) DHuUEv<  
); ktM7L{Nz  
tUGF8?& G  
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: ()Q q7/  
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$} AJS%8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 mqDI'~T9 u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (W#^-*$R  
rpEN\S%7P  
E9]*!^=/  
template < typename Cond, typename Actor > PR%n>a#  
class do_while o bGvd6\  
  { $5DlCN  
Cond cd; M2nUY`%#v  
Actor act; w`atk=K  
public : *P?Rucg  
template < typename T > o'? WWJK6w  
  struct result_1 =+H,}  
  { Dy{lgT0k  
  typedef int result_type; :W$- b  
} ; -4obX  
ViU5l*n;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [@@EE> y  
<Vh }d/  
template < typename T > yoM^6o^,D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M3eFG@,  
  { bQdu=s[  
  do 3il$V78|  
    { FJFO0Hb6  
  act(t); bd2QQ1[1vh  
  } E0.o/3Gw6  
  while (cd(t)); -*qoF(/U  
  return   0 ; <KX+j,4  
} Nl^u A  
} ; bnH:|-?q  
|<%v`*  
D#[<N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7@&kPh}PG  
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。 i;\n\p1  
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。 ;_0frX  
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。 $y%IM`/w  
下面就是产生这个functor的类: "d2JNFIHb  
,lVQ-qw5  
FJB B@<>:  
template < typename Actor > csV3mzP  
class do_while_actor VFKFO9  
  { D58RHgY[  
Actor act; 6_K7!?YG7  
public : AB<%GzW0(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w"L]?#  
#X0Xc2}{f  
template < typename Cond > _/YM@%d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xl9S=^`=  
} ; tjQ6[`  
dV /Es  
.UvDew/Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,:0!+1  
最后,是那个do_ szXqJG8|  
IA$=  
^-F#"i|Cn  
class do_while_invoker h;R>|2A  
  { G[n;%c~`+  
public : )_}xK={  
template < typename Actor > E`]un.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7Dw. 9EQ  
  { SAE'y2B*  
  return do_while_actor < Actor > (act); z'\BZ5riX<  
} l nJ  
} do_; ]l`V#Rd  
>O0<u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,[3}t%Da  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 fP 3t0cp  
最后来说说怎么处理break和continue PJ,G_+b!  
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。 (-VH=,Md  
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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