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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fT{%zJU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 A~H@0>1  
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, }!N/?A5  
p{AX"|QM"  
e'r-o~1eN  
!vq|*8  
  class filler #]r'?GN  
  { U\-=|gQ'  
public : D+y?KihE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J@+b_e*  
} ; +mC?.B2D  
vF)eo"_s*  
avW33owb@  
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: ,,]<f*N  
wK0],,RN,h  
~>XqR/v  
NRazI_Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d&naJ)IoF)  
.0p'G}1  
gv,1 CK  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u>/Jb+  
+0) H~ qB\  
yz=aJ v; H  
/Ow@CB  
二. 战前分析 -PTfsQk  
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。 } ^2'@y!(  
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 onl,R{,`0  
a#a n+JY3  
5,?^SK|'x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #fb &51  
  /* --------------------------------------------- */ "(Nt9K%P)  
vector < int *> vp( 10 ); Fz' s\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ij?Ww'p9>  
/* --------------------------------------------- */ v1p^=" IHI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "b) hj?  
/* --------------------------------------------- */ (*9-Fa  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); OoQLR  
  /* --------------------------------------------- */ ~ 1~|/WG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *t_Q5&3L+U  
/* --------------------------------------------- */ tac\Ki?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6G{ Q@  
$e:bDZ(hjj  
gv1y%(`|n(  
FM7`q7d  
看了之后,我们可以思考一些问题: }=|plz}  
1._1, _2是什么? Ey% KbvNv  
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 QQdr   
2._1 = 1是在做什么? Zgo%Jo  
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。 u:H:N]  
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。 e xkPu-[W  
CZf38$6X  
Z1.v%"/(  
三. 动工 lIPz "  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EI496bsRHm  
LCW}1H:Q  
;,s9jw  
hii#kB2  
template < typename T > l#Vg=zrT  
class assignment z0Z1J8Qq6.  
  { U$ ;UW3-  
T value; 5 v^tPGg4  
public : }G<~Cx5[  
assignment( const T & v) : value(v) {} rU6A^p\,  
template < typename T2 > +!ZfJZls  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } / }*}r  
} ; u:^sEk"Lk'  
u<4bOJn({  
T3I{D@+0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 BN~ndWRK  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment RFX{]bQp9  
Hbn78,~ .  
=.w~qL  
qae|?z  
  class holder MBAj.J  
  { #qW#>0U  
public : hVAatn[  
template < typename T > ,T$ GOjt  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3R-5&!i  
  { g>l+oH[Tv|  
  return assignment < T > (t); P#D|CP/Cu  
} a ,"   
} ; G#M0 C>n  
}F"98s W  
8H|ac[hXK2  
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: `YqXF=-  
F)v  
  static holder _1; .R l7,1\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *F!1xyg  
,RW`9+gx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1}Y3|QxF  
而不用手动写一个函数对象。 %0 i)l|  
/4@ [^}x  
D$@2H>.-  
D c;k)z=  
四. 问题分析 \0vs93>?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 jAU&h@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 hRMya#%-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (4Nj3x o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IUNr<w<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 CD%Cb53  
XMdCQ=  
五. 问题1:一致性 [A~ Hl  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| dMCoN8W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bwj{5-FU  
0a bQY  
struct holder t=9f:,I$  
  { w)B ?j  
  // {&UA6 0~6  
  template < typename T > Hp>L}5 y[  
T &   operator ()( const T & r) const `- (<Q;iO  
  { }r@yBUW  
  return (T & )r; 7?{y&sf  
} `'&mO9,<-  
} ; J_;*@mW  
QZIzddwp  
这样的话assignment也必须相应改动: ('AAHq/  
HUAYtUBH  
template < typename Left, typename Right > k61mRO  
class assignment W6_ rSVm  
  {  !Q*w]  
Left l; v$w}UC%uf  
Right r; ]:b52Z  
public : b*H*(}A6"'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \KzJNCOT  
template < typename T2 > +I3O/=)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } maN2(1hz  
} ; P|Gwt&  
2ij&Db/  
同时,holder的operator=也需要改动: Dh}(B$~Oz+  
^;rjs|`K#  
template < typename T > CWocb=E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0{vH.b @  
  { AI Kz]J0;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |xg_z&dX  
} iy_Y!wZ{  
Pq8oK'z -  
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。 "j8)l4}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,B_c  
N-_APWA  
return l(rhs) = r; n:2._s T  
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。 [0aC]XQZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I "O^.VC  
.a7RGT3]m  
template < typename Tp > C=]<R< Xy  
class constant_t MkL2I+*  
  { _> x}MW+  
  const Tp t; 74MxU  
public : `GdH ,:S>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q6w)zTpJGJ  
template < typename T > E #B$.K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K@{0]6  
  { )G Alj;9A$  
  return t; I`H&b& .`  
} RL/y7M1j  
} ; BV:Ca34&  
`[g$EXX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lwrh4<~\,*  
下面就可以修改holder的operator=了 #v<`|_  
=gD)j&~}_  
template < typename T > {59 >U~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <kPNe>-f  
  { *1{A'`.=\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); FHw%ynC  
} Nr~!5XO  
,?erAI  
同时也要修改assignment的operator() PA ?2K4  
t(6]j#5   
template < typename T2 > z k/`Uz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dk nM|  
现在代码看起来就很一致了。 6j XDLI  
'z AvQm  
六. 问题2:链式操作 #Iv KI+"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GdI,&| /  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ye9GBAj /  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 GEF's#YWK  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 R6od{#5H$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct yRyXlZC  
grzmW4Cw  
template < typename T > <)wLxWalF  
struct result_1 QK[^G6TI  
  { \}v@!PQl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @jm+TW  
} ; O>qlWPht  
41<h|WA  
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$R&u=J  
Nh}-6|M  
template < typename T > ))f@9m  
struct   ref g:ky;-G8b  
  { -Pp{aF e  
typedef T & reference; pxgf%P<7  
} ; 4@3\Ihv  
template < typename T > c-(RjQ~M5  
struct   ref < T &> H'zAMGZa  
  { #p>&|I  
typedef T & reference; K~,!IU_QG  
} ; iYgVSVNg  
l`zh Kj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x\8g ICf  
4X]/8%]V  
template < typename T > t3Gy *B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Os-Z_zSl6  
  { 9dNkKMc@  
  return l(t) = r(t); JCn HEH  
} O}zHkcL  
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。 o #\L4P(J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~*/ >8R(Y  
@i!+Z  
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 <Y7j'n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UX63BA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @3KSoA"^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )VkVZf | S  
最后的布局是: klnNBo!  
                Add  94PI  
              /   \ W9Azp8)p]  
            Divide   5 lf>d{zd5  
            /   \ 9e K~g0m  
          _1     3 >^Wpc  
似乎一切都解决了?不。 >W] Wc4 \  
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。 F\xIVY  
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。 S1Y,5,}  
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: H 4 ELIF#@  
jyW={%&  
template < typename Right > pJ}U'*Z2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l+F29_o#  
Right & rt) const yZ,pH1  
  { >y#MEN>?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V'=;M[&  
} x)dLY.'|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xjbI1qCfe  
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。 Nm z5:Rq  
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。 HJN GO[*g  
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。 1?H; c5?d&  
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。 gU+yqT7=  
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? "=s}xAM|A  
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: |Jd8ul:&e  
Y+Z+Y)K  
template < class Action > tq h)yr;  
class picker : public Action `oikSx$vB.  
  { }|| p#R@?  
public : 1/?Wa  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |OF3O,5z  
  // all the operator overloaded #oTVfY#  
} ; g]L8Jli  
,H"}Rw  
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。 1q!k#Cliu  
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: 1$03:ve1  
5*Zz_ .  
template < typename Right > ^2$b8]q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const YU-wE';H6  
  { mvT /sC7I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~3j +hN8<  
} oCOv 6(  
5 l8F.LtO\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4'#=_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。 6O{QmB0KK  
>oJab R  
template < typename T >   struct picker_maker 98R/ ^\  
  { D? %*L  
typedef picker < constant_t < T >   > result; W)r|9G8T  
} ; J[?oV;O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jRC{8^98  
  { \Qah*1  
typedef picker < T > result; oQ]FyV  
} ; Ry X11XU  
q!0HsF  
下面总的结构就有了: ;hq_}.  
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。 w,j!%N  
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。 N7"cMAs\G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2Xv}JPS2As  
至此链式操作完美实现。 }rmr0Bh  
Dz~^AuD6  
S;Sy.Lp  
七. 问题3 l H_pG~  
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。 K\Q4u4DjbJ  
%1k"K~eu  
template < typename T1, typename T2 > -FZNk}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1VFCK&  
  { #]c_ 2V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :* |WE29U  
} =3'B$PY  
1N$OXLu  
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: 8v4krz<Iq  
igTs[q=Ak  
template < typename T1, typename T2 > ^E \4`  
struct result_2 a] c03$fK  
  { :dbO|]Xf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y54yojvV  
} ; J)Yz@0#T(;  
Hfj.8$   
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? nt>3i! l  
这个差事就留给了holder自己。 -2}ons(  
    y{(Dv}   
j07A>G-=  
template < int Order > C~>0K,C0^  
class holder; q/*veL  
template <> 3:WHC3}W  
class holder < 1 > C3=0 st$  
  { <Sd ef^  
public : ]]r ;}$  
template < typename T > j-/$e,xX  
  struct result_1 uYlyU~M:D  
  { |4/rVj"  
  typedef T & result;  rwSR  
} ; 3<)][<Ud  
template < typename T1, typename T2 > (bI/s'?K  
  struct result_2 w8q 2f-K-  
  { F# 9^RA)9  
  typedef T1 & result; 90abA,U@  
} ; <n k/w5nKL  
template < typename T > #o~C0`8!B=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J( ]b1e  
  { v\9f 8|K  
  return (T & )r; *\:sHVyG(  
} a6h+?Q7uF  
template < typename T1, typename T2 > `j'1V1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a6 :hH@,  
  { T-4dD  
  return (T1 & )r1; 3jfAv@I~  
} n|H8O3@  
} ; 0[Yks NNl1  
FU*q9s`  
template <> mmjWLrhlu  
class holder < 2 > ?vWF[ DRd'  
  { _ j'm2BA O  
public : P(b~3NB)  
template < typename T > $rQ7"w J  
  struct result_1 } @3q;u)  
  { \goiW;b  
  typedef T & result; Zonn  
} ; PL31(!`@d  
template < typename T1, typename T2 > I4qS8~+#  
  struct result_2 '"Uhw$#t  
  { $P8AU81  
  typedef T2 & result; Rc9>^>w  
} ; 1)97AkN(O  
template < typename T > pfc"^Gi8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?)<zzL",  
  { op-\|<i  
  return (T & )r; /ioBc}]  
} {Qd oI Pr3  
template < typename T1, typename T2 > @R;k@b   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yfqe6-8U  
  { 7zN7PHT=$t  
  return (T2 & )r2; k`'*niz  
} Ke#Rkt  
} ; C %j%>X`  
g 6?y{(1  
fWIWRsy%  
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> >。 lOb(XH9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X<W${L$G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b ~]v'|5[  
V4Qy^nn1  
return l(i, j) = r(i, j); "85)2*+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /={N^8^=x  
u^'X>n)oL#  
  return ( int & )i; +o,f:Ih  
  return ( int & )j; %)d7iT~M  
最后执行i = j; `25<;@  
可见,参数被正确的选择了。 )3|a_   
p74Nd4U$s  
 |#xBC+  
3H>\hZ  
G<rAM+B*g  
八. 中期总结 dqgr98  
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: Zf??/+[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fpO2bD%$8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l  LBzY`j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G|t0no\f  
!"hzGgOOX  
vq3:N'  
5L7 nEia'  
.*+jD^Gr  
T~ XKV`LQ  
九. 简化 3)e{{]6  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 kQ2WdpZ/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <dXeP/1w`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: I+3=|Ve f  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fX\y/C  
  +-*/&|^等 e:N;Jx#  
2. 返回引用。 |RXXj[z  
  =,各种复合赋值等 o1{3[=G  
3. 返回固定类型。 2zv:j7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |h/{ qpsu  
4. 原样返回。 heWQPM|s  
  operator, Ix(,gDN  
5. 返回解引用的类型。 Ne3YhCC>  
  operator*(单目) tK#/S+l  
6. 返回地址。 '4M;;sKW  
  operator&(单目) WD kE 5  
7. 下表访问返回类型。 y5^OD63s  
  operator[] &b%2Jx[+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #tw_`yh  
  operator<<和operator>> bl10kI:F  
8aM\B%NGWi  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 p*1 B *R  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R S>qP;V*-  
4OAR ["f  
template < typename Left > O^ &m  
struct value_return N<Ym&$xR  
  { L0{ [L  
template < typename T > )3 f\H  
  struct result_1 w|0:0Rc~u  
  { "HH<5  M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !`W0;0'Zg  
} ; c|k(_#\B  
Ff =%eg]  
template < typename T1, typename T2 > VKlC`k8L  
  struct result_2 7G Erh,  
  { BbL]0i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; CQ{{J{pU"  
} ; :}#j-ZCC"  
} ; xDS]k]/(T  
Z@*!0~NH=4  
7j#Ix$Ur  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bkpN`+c  
<{YzmN\Z  
下面我们来剥离functor中的operator() 23'{{@30  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FKhgUnw  
DqmKD U  
return l(t) op r(t) SL+n y(y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \PG_i'R  
return op l(t) c&h8Qk3  
return op l(t1, t2) 2\#$::B9  
return l(t) op (4C)] RHQ  
return l(t1, t2) op E]a;Ydf~  
return l(t)[r(t)] q]Xu #:X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6p3cMJ'8y  
XW^Pz (  
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: _[l&{,  
单目: return f(l(t), r(t)); Z>X]'q03  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]F;1l3I-  
双目: return f(l(t)); z_A\\  
return f(l(t1, t2)); v:9'k~4)  
下面就是f的实现,以operator/为例 LN5q_ZvR  
~6QV?j  
struct meta_divide J*:_3Wsy  
  { 497l2}0  
template < typename T1, typename T2 > \CS4aIp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [T/S/@IT  
  { 0=40}n&`  
  return t1 / t2; pbwOma2  
} 7*WO9R/  
} ; 7:JGrO  
];=|))ky"  
这个工作可以让宏来做: ;WrG\R/|  
g 4 $  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ VyNU<}  
template < typename T1, typename T2 > \ 0&\71txrzg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; a^[s[j#^,  
以后可以直接用 h\~!!F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +;oR_]l  
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 fgF@ x  
(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。。。) /V] i3ac  
p=i6~   
Xw|-v$'y  
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 v v5rA 6+  
Z}SqiT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o,0 Z^"|  
class unary_op : public Rettype _oefp*iWS  
  { 7,uD7R_  
    Left l; *UG?I|l|I  
public : $kkL)O*"]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NH=@[t) P,  
iex]J@=e  
template < typename T > =n@\m <  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const * {p:C  
      { i!(5y>I_  
      return FuncType::execute(l(t)); x~D8XN{  
    } 2<'ol65/c  
:eevc7  
    template < typename T1, typename T2 > R 4DfqX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NMrf I0tbG  
      { "st+2#{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); txX>zR*)  
    } R-mn8N&  
} ; ^i3!1cS  
aJ1{9 5ea  
d+0= a]  
同样还可以申明一个binary_op g2u\gR5  
yKm6 8n^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I58$N+#  
class binary_op : public Rettype IfI:|w}:"r  
  { 8&qtF.i-6  
    Left l; *Z2Ko5&Y2  
Right r; x7jFYC  
public : %ca`v;].  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6J$I8b#/  
]Qp-$)N  
template < typename T > 34_ V&8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g$/7km{TP  
      { pRjrMS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <w?k<%( 4  
    } 2l:cP2fa  
cveQ6 -`K  
    template < typename T1, typename T2 > *Aug7 HlS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X_,R!$wbg:  
      { Qz$nWsD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |BD2=7,z  
    } @,W5K$Ka=  
} ; p&HO~J <w  
EV|W:;Sg  
_[wG-W/9R  
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 hVd_1|/X  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8;f5;7M n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) l%2 gM7WMY  
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。 n5tsaU;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (W[]}k ;  
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。。。 Y&DoA0/y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 # |OA>[  
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) s<3M_mt  
下面是修改过的unary_op { qCFd  
`/B+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z+zEH9.'  
class unary_op J*Cf1 D5!  
  { y*=Ipdj  
Left l; VG50n<m9  
  Q=#FvsF#z3  
public : 2j ]uB0  
$Ny:At  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T&Z*=ShH  
`9\^.g)  
template < typename T > Z4gn7 'V  
  struct result_1 *|;`Gp  
  { 0 c,!<\B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @V^5_K  
} ; 2a 7"~z~  
b+$wx~PLi  
template < typename T1, typename T2 > ;r.#|b  
  struct result_2 0eK>QZ_  
  { oc[z dIk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !>GDp>0  
} ;  um2}XI  
Wq}W )E  
template < typename T1, typename T2 > U % ?+N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3l$D%y  
  { lW4 6S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vRDs~'f  
} M(^ e)7a1  
\#F>R,  
template < typename T > 5%@~"YCo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \H1t<B,  
  { Tiimb[|  
  return OpClass::execute(lt(t)); #GUD^#Jh  
} ]AN%#1++U  
wb##|XyK<c  
} ; nAX/u[  
GBT219Z@8  
Wy /5Qw~s  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug (io[O?te  
好啦,现在才真正完美了。 VM;vLUu!e  
现在在picker里面就可以这么添加了: ob|^lAU  
ocpM6b.fK  
template < typename Right > ,H$%'s1I(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,&Vir)S  
  { 7)FYAk$@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); joNV4v"=`  
} >Qg-dJt[  
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。 D/,(xWaT  
cu)B!#<!&  
1hc`s+N  
19%zcYTe  
*R7bI?ow  
十. bind d vo|9 >  
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。 lB!M;2^)X  
先来分析一下一段例子 gQ<{NQMzvd  
Xxj<Ai 2  
XdnpL$0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E*s _Y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Zt9ld=T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8m[o*E.4F  
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。 ]]y,FQ,r  
我们来写个简单的。 _ G2)=yj]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xP27j_*m>  
对于函数对象类的版本: $-s8tc(  
 w U1[/  
template < typename Func > XK;Vu#E*^  
struct functor_trait Mh{;1$j#  
  { i 8%@4U/ J  
typedef typename Func::result_type result_type; sI{?4k  
} ; :% +9y @%  
对于无参数函数的版本: m9\~dD  
lAo4)  
template < typename Ret > %:sP#BQM  
struct functor_trait < Ret ( * )() > . K_Jg$3  
  { tGSX TF}G  
typedef Ret result_type; #nmh=G?\Sm  
} ; VA %lJ!$  
对于单参数函数的版本: jzwHb'4B3  
2+*o^`%4P  
template < typename Ret, typename V1 > >\3N#S"PF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !Y/S2J  
  { <UTO\w%  
typedef Ret result_type; $if(n||  
} ; kUr/*an  
对于双参数函数的版本: IOJLJ p  
90ov[|MkM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <)"i'v $  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > CioS}K  
  { VZ7E#z+nM#  
typedef Ret result_type; `BaJ >%|  
} ; BJ5^-|  
等等。。。 ofsLx6Po  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8N3rYx;d~  
!P":z0K4  
template < typename Func > (nYGN$qC9  
struct func_return K~fWZT3]  
  { xU(b:D Z  
template < typename T > st>%U9  
  struct result_1 \tP*Pz  
  { NceK>:: 56  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AKS. XW  
} ; |:SIyXGbY  
^S)t;t@x  
template < typename T1, typename T2 > m\_v{1g  
  struct result_2 57_AJT hR  
  { Iv u'0vF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Wq?vAnLbk  
} ; <oSx'_dc  
} ; Jyp7+M]  
p[;@9!t  
8~O0P=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 J~h9i=4<bF  
O5:[]vIn  
template < typename Func, typename aPicker > A+z}z@K  
class binder_1 1DN  
  { jLw|F-v-l<  
Func fn; -U;=]o1  
aPicker pk; c_aj-`BKp  
public : jHV) TBr  
zhY]!  
template < typename T > f=Oj01Ut*  
  struct result_1 .\3gb6S}  
  { 4E$d"D5]>p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \{qtdTd  
} ; @ *5+ZAF  
<L2z|%`  
template < typename T1, typename T2 > =dp`4N  
  struct result_2 R'oGsaPB2  
  { h dqr~9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; db>"2EE  
} ; klTRuU(  
cqcH1aSv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} '>Thn{  
n 8FIxl&u  
template < typename T > /XdLdA!v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6p.y/LMO  
  { X9C:AGbp  
  return fn(pk(t)); y!|4]/G]?t  
} +=*ND<$n/E  
template < typename T1, typename T2 > //bQD>NBO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =6=l.qyYK  
  { ?`75ah  
  return fn(pk(t1, t2)); (@=h(u.  
} %UG|R:  
} ; 8k_hX^  
Un&rP70  
Dw,LB>Eq,  
一目了然不是么? Ty*+?#`  
最后实现bind eu//Q'W  
j#YVv c%  
V}JBv$+ko  
template < typename Func, typename aPicker > PeSTUR&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Vw`%|x"Xz  
  { th5UzpB4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *r|1 3|k  
} T ^ #1T$  
L:.Rv0XT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {yMkd4v  
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。 "S>VqvH3  
;R3o$ZlY  
十一. phoenix [I[*?9}$"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (Sj<>xgd  
l>("L9  
for_each(v.begin(), v.end(), -.-@|*5  
( %~0]o@LW7  
do_ 5H( ]"C  
[ w*u.z(:a`  
  cout << _1 <<   " , " iL~(BnsF  
] <1`MjP*w  
.while_( -- _1), Of eM;)  
cout << var( " \n " ) INRRA  
) },O7NSG<o  
); <Rz[G+0S=  
zv^+8h7k  
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: 7(H?3)%0  
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 |{rhks~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9MbF:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fS%B/h=  
0;w84>M  
^C}f|{J  
template < typename Cond, typename Actor > U?Vik  
class do_while ]UZP dw1D  
  { ghk"XJ|  
Cond cd; }$ a *XY1  
Actor act; r/QI-Cf&  
public : 6HH:K0j3'  
template < typename T > u5`b")a  
  struct result_1 T ^/\Rr  
  { ;h#Q!M&e#  
  typedef int result_type; y"H(F,(N  
} ; %-|$7?~   
G+m[W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} V Y@`)  
m=w #l>!  
template < typename T > 'a~F'FN$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =~q$k  
  { vpdT2/F  
  do I~-sBMm(w  
    { 6~6 vwp  
  act(t); xSq+>,b  
  } :1~4X  
  while (cd(t)); kAW2vh  
  return   0 ; r]S"i$  
} .EjjCE/v-  
} ; i\* b<V  
%V(U]sbV  
8C I\NR{x8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :aD_>,n  
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。 V)I Tk \  
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。 p1IN%*IV+o  
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。 +}BKDEb  
下面就是产生这个functor的类: ~Yre(8+M  
\3x+Z!  
cxIAI=JK  
template < typename Actor > z\K-KD{Ad  
class do_while_actor K)eyFc  
  { .AF\[IQ  
Actor act; k~JTQh*,w  
public : .8wF> 8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} On,z# A  
QO4eDSW  
template < typename Cond > NkAu<> G _  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; LfvRH?<W  
} ; `U>]*D68  
-8S Z}J  
l?HC-_Pbh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hS^8/]E={  
最后,是那个do_ zGP@!R`_  
u\f Qa QV  
m-Se-aF  
class do_while_invoker 6dRvx;d  
  { j<h0`v  
public : 1.nYT*  
template < typename Actor > R !>SN0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const d\tA1&k71  
  { EEHTlqvR  
  return do_while_actor < Actor > (act); $;)A:*e  
} z%$M IC  
} do_; S AKIFNE  
98CS|NEe  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c3O&sa V!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G6X5`eLQ  
最后来说说怎么处理break和continue i,l$1g-i  
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。 Z{_YH7_  
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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